福建省裸露坡面生態(tài)防護(hù)現(xiàn)狀分析

唐雪峰，楊雨荷，鄭敏洲

(1.福建省地質(zhì)工程勘察院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002；2.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310058)

福建省地質(zhì)地貌及氣候條件較為特殊，殘積土發(fā)育且厚度較大，降雨量大且相對(duì)集中，導(dǎo)致福建省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)、頻發(fā)。同時(shí)，隨著近二十年來福建省經(jīng)濟(jì)建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，人類工程活動(dòng)導(dǎo)致的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害也不斷增多。因此，探索適用于福建省地域特征的護(hù)坡方式，對(duì)實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生和可持續(xù)的地質(zhì)災(zāi)害治理具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

坡面防護(hù)工程是地質(zhì)災(zāi)害治理措施中重要的組成部分，是在邊坡整體穩(wěn)定的前提下使邊坡坡面免受自然條件下的風(fēng)化、侵蝕、雨水沖刷，是提高邊坡安全性不可少的輔助工程。生態(tài)護(hù)坡是在傳統(tǒng)型護(hù)坡基礎(chǔ)上的改進(jìn)，是護(hù)坡基本功能的延伸，也將成為今后護(hù)坡工程建設(shè)的主流[1]。本研究對(duì)福建省內(nèi)已實(shí)施的各類坡面防護(hù)工程進(jìn)行調(diào)研，探究福建省生態(tài)護(hù)坡應(yīng)用現(xiàn)狀，分析生態(tài)坡面防護(hù)影響因子以及現(xiàn)存問題，提出生態(tài)坡面防護(hù)的改進(jìn)對(duì)策，旨在為福建省生態(tài)坡面防護(hù)工程的建設(shè)提供有益的借鑒和指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展協(xié)同共贏。

1 調(diào)查研究方法

于2019年7月—2020年5月，以福建省九大地級(jí)市為調(diào)研區(qū)域，以各類型邊坡的坡面防護(hù)工程為調(diào)研對(duì)象，對(duì)共計(jì)98個(gè)邊坡進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括氣候、邊坡基本特征(坡高、坡度、坡向等)、巖土體特征、坡面植被類型及覆蓋率、周邊生態(tài)環(huán)境、坡面沖刷情況等生態(tài)坡面防護(hù)影響因子，并選取坡面沖刷情況、植被覆蓋率、植被生長(zhǎng)優(yōu)良率等作為指標(biāo)，從護(hù)坡效果及生態(tài)效益2個(gè)方面對(duì)坡面防護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 常見坡面生態(tài)防護(hù)措施

調(diào)研的98個(gè)邊坡中，土質(zhì)邊坡35個(gè)，土巖混合邊坡44個(gè)，巖質(zhì)邊坡19個(gè)。福建省內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害治理的生態(tài)坡面防護(hù)技術(shù)措施主要是以錨桿框架與其它措施相結(jié)合、截水骨架植草為主，分別占62.9%、42.9%。其它生態(tài)坡面防護(hù)措施應(yīng)用較少，占比均少于5.0%，表明技術(shù)措施相對(duì)較單一。具體見表1，圖1。

表1 福建省生態(tài)坡面防護(hù)主要技術(shù)措施

其中，巖質(zhì)邊坡的生態(tài)修復(fù)措施尤為單一。由于缺乏明確的條文規(guī)定，從業(yè)人員主觀上亦缺少巖質(zhì)邊坡坡面生態(tài)修復(fù)的意識(shí)，在理論研究和實(shí)踐應(yīng)用方面均投入有限，故當(dāng)前能利用并有效實(shí)施于巖質(zhì)邊坡的技術(shù)措施相對(duì)較少，同時(shí)缺乏專業(yè)的綠化隊(duì)伍，巖質(zhì)坡面生態(tài)防護(hù)效果一般。此次調(diào)查了19個(gè)巖質(zhì)邊坡，植被覆蓋合格9個(gè)、優(yōu)良4個(gè)，合格率47.4%、優(yōu)良率21.1%，而土質(zhì)邊坡植被覆蓋合格率、優(yōu)良率分別為77%、40%，巖質(zhì)邊坡復(fù)綠效果遠(yuǎn)低于土質(zhì)邊坡。目前，福建省常用于巖質(zhì)邊坡的坡面生態(tài)防護(hù)技術(shù)包括厚層基材噴播、CS混合纖維噴播、飄臺(tái)種植、栽植穴種植及垂直綠化等，其中以厚層基材噴射最常見。

2.2 常見植物物種應(yīng)用情況

福建省裸露坡面生態(tài)防護(hù)工程常用植物各地級(jí)市整體差異不甚明顯，巖質(zhì)邊坡通常以須根發(fā)達(dá)的草本植物為先鋒植物，而土質(zhì)、土巖混合邊坡以灌草型或喬灌草型為主。由于邊坡坡面土壤通常較為貧瘠且保水性較差，故物種選擇時(shí)應(yīng)以耐旱耐貧瘠的草本植物和苗期生長(zhǎng)速度快、根系發(fā)達(dá)的灌木品種為主，藤類植物適合高陡的巖質(zhì)邊坡的垂直綠化。人工干預(yù)種植的草灌多為狗牙根、百喜草、黑麥草、寬葉雀稗、豬屎豆、木豆、山毛豆、黃花決明、銀合歡、鹽膚木、胡枝子、刺槐等，其余植物多為鄉(xiāng)土物種。當(dāng)前福建裸露坡面生態(tài)防護(hù)工程中常見植物見表2。

2.3 生態(tài)坡面防護(hù)影響因子分析

生態(tài)坡面防護(hù)影響因子主要有坡度、坡向、坡質(zhì)、植被類型等。

2.3.1 坡度 選取98個(gè)工程點(diǎn)進(jìn)行分析(表3)。不同坡度的邊坡表層土壤穩(wěn)定性和保水性等有很大的差別。坡度越陡，坡面上原始土壤層越薄、土壤含水量越少，單位面積中所能生存的植物種類和數(shù)量也越少[2]。因此，需要通過各種工程技術(shù)措施增加表層土壤及其肥力，而后種植根系發(fā)達(dá)的植物，這就要求相應(yīng)植被建植技術(shù)或技術(shù)組合措施。一般來說，坡度和坡質(zhì)存在一定關(guān)聯(lián)，緩坡多為土質(zhì)坡，陡坡多為巖質(zhì)坡。通常，隨著坡度增大，植被建植技術(shù)的復(fù)雜程度也增高。

圖1 福建省常見坡面生態(tài)防護(hù)措施

表2 福建省裸露坡面生態(tài)防護(hù)工程常見植物

表2(續(xù))

2.3.2 坡向 選取98個(gè)工程點(diǎn)進(jìn)行分析(表4)，其中南坡工程點(diǎn)43個(gè)，北坡工程點(diǎn)45個(gè)。福建丘陵地區(qū)南、北坡植被覆蓋合格率總體相當(dāng)；南坡的植被優(yōu)良率優(yōu)于北坡。按照已有的理論，北坡光照強(qiáng)度適中、土壤水分蒸發(fā)慢，土壤含水率較高，更適于植被生存。但本次調(diào)查結(jié)果南北坡植被覆蓋合格率沒有明顯差異。而南坡的植被優(yōu)良率為北坡的1.65倍，這與坡面光照強(qiáng)度以及土壤含水率有關(guān)，南坡日照時(shí)長(zhǎng)顯著高于北坡，表明在植被可生存、且降雨充足的基本前提下，適當(dāng)?shù)娜照諘r(shí)長(zhǎng)對(duì)植被長(zhǎng)勢(shì)有著不可忽略的促進(jìn)作用。

表3 不同坡度下植被覆蓋合格率、優(yōu)良率

表4 不同坡向下植被覆蓋合格率、優(yōu)良率

2.3.3 坡質(zhì) 選取坡質(zhì)、植被覆蓋率進(jìn)行分析，結(jié)果見表5。土質(zhì)邊坡、土巖混合邊坡坡面植被覆蓋合格率分別為77.0%、86.4%，顯著高于巖質(zhì)邊坡(47.4%)；同時(shí)，土質(zhì)邊坡、混合邊坡坡面植被覆蓋優(yōu)良率分別為40.0%、38.6%，顯著高于巖質(zhì)邊坡(21.1%)。>

表5 不同坡質(zhì)下植被覆蓋合格率、優(yōu)良率

巖質(zhì)邊坡中植被長(zhǎng)勢(shì)較好的主要集中于全風(fēng)化巖和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)坡面，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化巖質(zhì)邊坡坡面綠化效果不甚理想。在碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)中，裂隙發(fā)育的沉積巖和變質(zhì)巖植被恢復(fù)效果普遍比火成巖好。此外，土質(zhì)邊坡的植被覆蓋合格率低于土巖混合邊坡，或與所選擇調(diào)研點(diǎn)的施工質(zhì)量和后期養(yǎng)護(hù)有關(guān)。如有些土質(zhì)邊坡在坡面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度支護(hù)施工完成后，并未進(jìn)行坡面草灌籽噴播。

不同巖性的坡面提供給植物生長(zhǎng)所需土壤的數(shù)量和質(zhì)地各不相同，因此對(duì)植被恢復(fù)的建植技術(shù)要求也不盡相同。土質(zhì)邊坡大多數(shù)情況下土壤質(zhì)地和肥力足夠植物生長(zhǎng)，不需要額外的改土措施；巖質(zhì)土邊坡土石混雜、土壤貧瘠、結(jié)構(gòu)不良、肥力較差，需要適當(dāng)?shù)母耐链胧┖蟛シN或移植，才能保證植物的正常生長(zhǎng)；巖質(zhì)邊坡幾乎無土壤層存在，植被缺少必要的生長(zhǎng)條件，必須采用坡面基礎(chǔ)工程結(jié)合土壤重建而后播種移植等綜合性的措施才能做到有效的生態(tài)坡面防護(hù)。

2.3.4 植被類型 目前坡面常見植被類型有喬灌草型、灌草型、草本型、藤本型等4種。排除寸草不生及坡面噴射混凝土面層的工程點(diǎn)，共有95個(gè)可辨認(rèn)植被類型的調(diào)研點(diǎn)，其中喬灌草型22個(gè)、灌草型31個(gè)、草本型38個(gè)、藤本型4個(gè)。喬灌草型植被類型通常位于治理時(shí)間較長(zhǎng)的工程坡面，已由人工干預(yù)轉(zhuǎn)為自然演替，生態(tài)系統(tǒng)較為穩(wěn)定；草本型和灌草型占比接近，應(yīng)用范圍較廣；藤本型主要應(yīng)用于碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化—中風(fēng)化巖質(zhì)邊坡及混凝土等圬工上。

喬灌草型植被類型為理想的目標(biāo)植被類型，但受限于坡度、坡質(zhì)等條件，在高陡邊坡上恢復(fù)喬木不易或無法實(shí)現(xiàn)，這時(shí)可退而求其次選擇灌草型植被類型，合理配置的灌草型植被群落抗水土流失及生態(tài)穩(wěn)定性均優(yōu)于草本型。此外，目標(biāo)植被類型是否能成功恢復(fù)，除了與坡度、坡向、坡質(zhì)、水分等相關(guān)外，還和施工期間植物種子的選擇、施工時(shí)間及后期維護(hù)管理密切相關(guān)。邊坡植被應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颉⑼寥罈l件及不同坡質(zhì)，選擇合適的植物種子及種子配比，并有針對(duì)性地選擇適合的根系形態(tài)[3]。如木豆適應(yīng)性強(qiáng)，水土保持能力強(qiáng)，但因其速生性也強(qiáng)，因此在構(gòu)建喬灌草群落時(shí)應(yīng)注意其播種時(shí)機(jī)和播種量，以免其長(zhǎng)勢(shì)過強(qiáng)而導(dǎo)致其它植物競(jìng)爭(zhēng)失敗從而影響目標(biāo)植物群落構(gòu)建裂隙發(fā)育的巖質(zhì)陡坡；再如應(yīng)選擇側(cè)根發(fā)達(dá)、須根繁茂的植物，以利于根系穩(wěn)扎進(jìn)巖層裂隙，提高坡面植被成活率和覆蓋率，如銀合歡、山毛豆及芒草等鄉(xiāng)土物種。

圖2 坡面生態(tài)防護(hù)植物物種選擇及播種不當(dāng)案例

倘若未根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的植被類型并合理配種，播種時(shí)機(jī)不對(duì)，缺乏養(yǎng)護(hù)，坡面植被覆蓋率大概率為不合格或被當(dāng)?shù)仉s草入侵，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的植被類型。現(xiàn)列舉以下4個(gè)典型工程實(shí)例(圖2)進(jìn)行說明。①福州市某廠房附近邊坡治理工程：該工程所設(shè)計(jì)的目標(biāo)群落類型即為草本型，所選草種均為黑麥草。但由于植被單一，季節(jié)更替時(shí)全面枯黃，從而影響美觀及護(hù)坡功能，且單一植被群落脆弱，易受外界環(huán)境干擾引起退化。②南平市建陽區(qū)某滑坡治理工程：該工程施工時(shí)期選擇不當(dāng)，于冬季鋪設(shè)草皮，導(dǎo)致草皮干縮枯死，不僅浪費(fèi)財(cái)力，且未能起到有效的綠化護(hù)坡作用。③漳州市長(zhǎng)泰縣某地災(zāi)點(diǎn)：該工程采取條播，但播種后未進(jìn)行任何養(yǎng)護(hù)措施，導(dǎo)致坡面幾乎無灌木，只有少量馬唐、芒草等雜草，且坡面沖刷嚴(yán)重、沖蝕溝明顯，坡面植被恢復(fù)失敗。④南平市某邊坡治理工程：該工程坡面較為高陡，坡比約為1∶0.8，因早期所栽植的刺槐等灌草植株高度過高而受自身重力及風(fēng)力作用產(chǎn)生倒伏，從而引起邊坡局部崩塌，對(duì)過路行人造成安全隱患。

3 討論與對(duì)策

3.1 現(xiàn)狀

1)人工建植技術(shù)在福建省內(nèi)均具有其適應(yīng)性。福建地處東南沿海，屬南亞熱帶和中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)，雨量豐富，基于此區(qū)域環(huán)境條件下以及經(jīng)濟(jì)適用原則，人工播種、機(jī)械噴播(包括液壓噴播、客土噴播、有機(jī)質(zhì)噴播等)以及其它建植技術(shù)，均適用于福建區(qū)域。

2)高陡土巖混合邊坡、巖質(zhì)邊坡生態(tài)坡面防護(hù)仍是難點(diǎn)。現(xiàn)有研究大量集中在巖質(zhì)坡土壤層匱乏、水熱條件不良等層面[4]，不同母巖對(duì)植被的影響研究仍較少，如母巖對(duì)土壤pH值和K、N、P含量的影響繼而對(duì)植被恢復(fù)形成的影響等缺乏深入的研究。從業(yè)人員對(duì)生態(tài)恢復(fù)的研究剛起步，欠缺專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)豐富的施工隊(duì)伍。

3)截、排水設(shè)施已廣泛應(yīng)用于福建省邊坡治理項(xiàng)目中。福建省坡面治理項(xiàng)目主要通過坡頂設(shè)置截水溝，坡面、平臺(tái)、坡腳設(shè)置排水溝等截排坡內(nèi)外的地表徑流，結(jié)合在坡體打設(shè)仰斜排水孔或者排水盲溝等排除土壤多余水分，為植被生長(zhǎng)的基質(zhì)穩(wěn)定提供有利條件，保障坡面植被的順利生長(zhǎng)，進(jìn)一步保證邊坡的穩(wěn)定和安全。

3.2 對(duì)策

1)選擇耐旱、耐貧瘠的草本植物和苗期生長(zhǎng)速度快、根系發(fā)達(dá)的灌木品種。因邊坡表面自然土壤被剝離，且水力梯度大，徑流快，不利于水分存儲(chǔ)，故邊坡表面通常較為干燥，不利于植物生長(zhǎng)。若坡體含水量過大，會(huì)降低土體強(qiáng)度從而降低邊坡整體及局部的穩(wěn)定性。因此，應(yīng)根據(jù)不同坡度、坡質(zhì)選擇適合的植被類型進(jìn)行坡面建植。同時(shí)，在坡面上設(shè)置坡面骨架、格構(gòu)等，分割坡面區(qū)域，減短徑流路徑，有利于植被根系附著生長(zhǎng)，進(jìn)一步提高坡面的抗沖刷能力。

2)嚴(yán)控施工工藝和材料質(zhì)量，提高施工質(zhì)量。目前福建省在對(duì)高陡邊坡進(jìn)行治理時(shí)往往過分注重支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，而忽視對(duì)坡面植被恢復(fù)的質(zhì)量管控。實(shí)際上，施工質(zhì)量也對(duì)生態(tài)坡面防護(hù)工程的成效有著較大影響。施工過程應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，尤其是固土方面的骨架、掛網(wǎng)質(zhì)量，建植技術(shù)中的基材配制、播種季節(jié)的選擇等關(guān)鍵步驟。坡面掛網(wǎng)、基材質(zhì)量不合格，或播種種子質(zhì)量未達(dá)標(biāo)、播種季節(jié)不適宜等，都會(huì)嚴(yán)重影響邊坡植被的生長(zhǎng)發(fā)育。

3)制定適用于福建地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害治理生態(tài)坡面防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。福建省缺乏針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害治理生態(tài)坡面防護(hù)工程設(shè)計(jì)和施工的法規(guī)條文，實(shí)踐中缺乏相應(yīng)的理論基礎(chǔ)、配套技術(shù)與樣板，更無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)用以評(píng)價(jià)生態(tài)坡面防護(hù)工程的實(shí)施成果，以致生態(tài)坡面防護(hù)效果良莠不齊。因此，盡快根據(jù)調(diào)研情況結(jié)合已有的研究資料制定一套地質(zhì)災(zāi)害治理生態(tài)坡面防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)用以支撐生產(chǎn)設(shè)計(jì)和施工，提高地質(zhì)災(zāi)害綜合治理成效，將“生態(tài)理念”引進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害治理范疇，是落實(shí)“綠水青山就是金山銀山”，促進(jìn)福建省“機(jī)制活、產(chǎn)業(yè)優(yōu)、百姓富、生態(tài)美”建設(shè)的跨躍式發(fā)展。