浅议边坡生物防护与施工—以云南省元磨高速公路边坡绿化为例

刘金茂

云南云岭高速公路工程咨询有限公司，昆明 650032

浅议边坡生物防护与施工—以云南省元磨高速公路边坡绿化为例

刘金茂

云南云岭高速公路工程咨询有限公司，昆明 650032

本文以元磨高速公路边坡生物防护为例阐述了边坡生物防护的设计原则、植物选择与搭配、技术关键以及值得借鉴的经验和施工方法。

元磨高速公路；边坡；生物防护；施工工艺

边坡是高速公路破坏最严重的地方，雨水的冲刷会造成边坡水土的大量流失。所以，边坡防护是公路建设当中的头等大事，生物防护（边坡绿化）又是边坡防护的重要防护措施之一，其首要功能是生态防护，保护路基，稳定边坡，恢复边坡的自然生态,保证行车安全，其次兼具美化环境，提高行车的舒适性。近年来，随着全国公路的大量兴建，边坡绿化的研究也越来越受到人们的重视，包括：设计思想、绿化的基本材料、植物的选择和搭配、施工工艺等都有了巨大的变化，已不再是简单的种植行道树和草皮移植了，绿化的目的也不再仅仅是固土护路、净化环境、交通视线诱导，而是发展成为了一种融科学、艺术、园林、生态、环保、美学等多功能集成的生物防护工程。云南地形、地貌、气候复杂多样，不同的路段边坡绿化的设计、施工不同，元磨高速公路涵盖了云南的大部分气候类型和地形、地貌特征，具有较强的代表性。因此，笔者以云南省元磨线路段的边坡生物防护为例，对边坡绿化的植物选择、搭配、施工工艺等进行了分析和介绍，以为云南的高速公路边坡绿化提供参考。

1.施工概况

元磨高速公路全线位于东经101°341～101°101，北纬23°221～23°101之间，地处云贵高原西部，横断山脉南缘地区，横跨哀牢山及无量山的山间河谷。路线走廊穿越复杂的地貌单元，区内高山峡谷特征明显，河流切割深，呈“V”型，路线所经属山岭区及重丘区地形。全线海拔高低在400m～1700m之间。一年之中无霜期长，降雨量大，年均降雨量为1350～1406.2mm，且雨季多集中于6～10月份，占全年雨量的81%～83%，而11月份至次年5月雨量稀少，可明显划分为雨季和旱季；年均气温19℃，最高气温为42.3℃，最低气温-2℃，日照平均率为50。沿线大部分地段地质表层为冲积层，下面为三叠砂岩，泥质粉砂岩、泥岩、页岩、石灰岩和白垩系的砂岩、泥岩、粉砂岩等。全线施工路段气候多样、地质、地貌复杂多样，边坡规模较大，开展生物防护工程技术难度也较大。首先，不同气候下，适宜的植物不一样，植物的配比效果不一样，其次地质复杂，边坡破坏程度不同，绿化施工技术也不能一概而论。因此，边坡生物防护的设计、植物选择、施工方法等都要因地质宜。

2.边坡生物防护设计原则

2.1 因地制宜，因路制宜。合理规划设计，尽量减少对原有植被的破坏。

2.2 经济适用，易于管理。优先选用适应性强的乡土植物，减少外来物种的应用，以维护当地植被和生态系统的稳定性。同时，在植物的搭配上辅以豆科固氮植物，以利于改良土壤。

2.3 目的明确，景观协调。公路边坡生物防护以固土护坡及恢复自然植被为主要目的，同时达到保护环境和绿化美化的效果。尽量做到乔、灌、花、草搭配，增加生物的多样性，形成与原有植被协调统一的景观植物群落，实现恢复植被和保护生态的目的。

3.植物选择与配置

在实施边坡生物防护时，植物选择和搭配非常重要，关系到防护的效果和美化效果。云南干湿季节明显，边坡绿化面积较大，旱季灌水比较困难，所以在选择植物种类上必须充分考虑物种的生物学特性和适应性，做到适地适树。一般应选择耐干旱、耐瘠薄、根系发达、覆盖度好、易于成活、便于管理、同时兼顾景观效果的草本或木本植物，并且应首选适应性较强的乡土植物。边坡以种植草本地被为主，根据不同地段的实际情况，采用丛植、列植等绿化模式，尽量做到乔、灌、花、草搭配，增加生物的多样性，形成不同景观的植物群落，以便长期有效的达到防护和景观的效果。

元磨高速公路全线路段，地质状况复杂，沿线气候各异，全线温差较大，为确保边坡的绿化质量，对沿线水纹地质、气候条件进行了详细的考察并进行了认真的讨论，最后在全线各种不同土质不同气候的环境中各选不小于5000m2的边坡进行试验。根据试验地点海拔的高低分别在低海拔地段和高海拔地段进行试验设计，分别对高海拔和低海拔路段植物的选择、乔灌草的搭配进行了试验研究。

3.1 低海拔地段植物选择与配置

此地段海拔523.7～759.4m之间，属于干热河谷所形成的南亚热带气候，气候炎热干燥，年平均温度23.8℃，最高气温42.3℃，最低气温3.8℃，终年无霜；雨量偏少，年均降雨量800mm，且多集中在5～8月，蒸发量大于降雨量，植被多为稀疏灌木丛。土质多为岩石、半风化岩石、土夹石等不同的土壤类型。因此，此路段应选择耐旱、耐高温、耐贫瘠，抗性强，适宜南亚热带生长的植物种类，建立乔、灌、草立体生态模式。经选择试验适合低海拔路段边坡绿化的植物名录如表1。在搭配上，遵循以灌木为主的原则，乔、灌木主要以车桑子、新银合欢、刺树、短萼灰叶为主，数量不宜太多，同时搭配一些豆科植物，不同路段的物种搭配比例根据气候环境条件结合试验结果进行适当调整和设计施工。

3.2 较高海拔地段植物选择与配置

此路段属中亚热带半湿润气候，雨量充沛集中在6～10月，平均降水量1130～1350mm，雨季多雾潮湿，适宜多种植物生长，干季气候干燥多风。边坡土质属于风化岩石、半风化岩石以及土夹石等，宜选择耐干旱、耐贫瘠、抗性强的植物，建立乔、灌、草立体生态模式。经选择试验适宜较高海拔路段的植物如表2。而像弯叶画眉草、狗尾草、刺槐、东非狼尾草等无论在低海拔或高海拔地段均表现不好，适应性较差，不宜选择使用。在搭配上，亦是以灌木为主，适当搭配一些豆科植物，乔、灌木主要以车桑子、新银合欢、多花木兰、短萼灰叶、木豆为主，数量不宜太多，不同路段的搭配比例根据试验结果进行适当调整和施工。

3.3 适宜植物的生物学特性

3.3.1 低海拔地段适宜植物的生物学特性

这一类植物属于干热型植物，能耐高温气候，耐干旱，耐贫瘠，根系发达，保水固土能力强。亦可在亚热带地区较高海拔地段应用于边坡绿化。

表1 低海拔地段

表2 较高海拔地段试验的植物名录

①大翼豆

广布于热带和亚热带地区，多年生缠绕性草本。主根粗壮，入土深。茎匍匐，柔毛多，茎节能着地生出不定根，分枝向四周伸展，长达4米以上，形成稠密的草层，还可攀援生长。三出复叶，总状花序，花朵多，6～12朵，深紫色，翼瓣特大。荚果直，扁圆形，含种子7～13粒，成熟时容易自裂，自我更新能力强。抗旱性强，喜温暖湿润的热带气候，适宜生长温度为26.5℃～30℃，能耐高温，夏季生长繁茂，在年降雨量超过750毫米的地区都能种植成功。

②百喜草

为A33品系，多年生禾本科草本植物，匍匐走茎，根系发达且分布较深，根深达80～100cm，耐旱、耐高温、耐寒性强，抗逆性比其他品系强。株高30～40cm，幼苗前期生长缓慢，后期生长旺盛，宜在长江以南地区栽培，适应性强，耐践踏，适合与其它草种组配，其种间优势强，绿期长达330d以上。

③柱花草

多年生蝶形花科草本植物，直立或半直立，喜温湿，适生于热带和亚热带气候，三出复叶，深根性植物，主根发达，深达1m以上。耐酸、耐瘠，耐旱能力强，亦可耐短期积水，幼苗前期生长较缓慢，后期生长茂盛，宜与多种草种混播建植密丛草坪。

④百慕达

狗牙根的一个品系，多年生匍匐型禾草。株高 l5～30cm，茎叶较细，叶色灰绿，茎节上着生须根，将茎紧固于地面，圆锥花序开展 ，结实性强。主要特点是植株低矮细柔侵占性强，能形成均一性较好的草坪。对土壤要求不高，喜温暖湿润气候，耐旱、耐瘠性强。可应用于瘦瘠、缓坡地段的边坡绿化。

⑤银合欢

为豆科银合欢属木本植物, 适生于热带和亚热带地区, 稍耐阴, 耐旱、耐热、不耐渍, 适于各种土壤栽植, 生长速度快,50～80cm高时应刈割摘心成灌林, 用作本边坡防护效果极好。

⑥刺树

又名勒籽树, 为含羞草科含羞草属多年生常绿灌木至小乔木, 生性强健, 速生,适应性广, 可在我国华南各地种植, 是水土保持、护坡、牧场、果园和其它保护地的理想围篱植物。

⑦车桑子

无患子科车桑子属灌木或小乔木，高1～3m。小枝扁，有窄翅或棱，单叶，纸质，侧脉多而密，叶柄短或近无柄。花序比叶短，密花。蒴果倒心形或扁球形，2～3翅。花期秋末，果期冬末春初。产于华南、西南、江西南部。分布于世界热带及亚热带地区。生于山坡、旷地或海边，喜光，耐旱；萌芽力强，为固沙保土树种。

⑧短萼灰叶

属灌木，株高1～3M，枝有棱，密生褐色或灰色绒毛。奇数羽状复叶，花白色，总状花序顶生或腋生，长15～20CM；花冠长约2CM。荚果长，有种子10～15粒，种子轻易传播。分布于热带和亚热带地区。适应性强，耐酸、耐瘠、耐旱，喜阳，稍耐轻霜，是土层浅、土夹石、土少石多的边坡绿化先锋树种，具有一年内覆盖地面和恢复植被的效果。适合作热带、亚热带地区公路边坡绿化的优选灌木树种。

⑨多花木兰

木兰科多年生灌木。生育期为176～215天，高80～220cm，茎直立。花期长，花量大，观赏性强。茎干和根茎着生大量休眠芽，离地面10至20厘米的主茎部位刈割后，可重新萌发，再生能力强。适宜在南温带及亚热带中低海拔地区栽培，夏季高温，雨量充足的地区，生长最旺。在冬季温度低，但无持久的霜冻情况下，可保持青绿。喜光照、耐旱、耐瘠，寿命长，抗逆性强，但不耐水渍，低洼地不适宜种植。可单播，也可与其他牧草混播，枝叶多而密，覆盖度大，根系发达，固土力强。

3.3.2 较高海拔地段适宜植物的生物学特性

这一类植物属于暖湿型植物，喜湿润气候，耐干旱、耐寒能力强，但对高温气候适应较差、耐贫瘠、根系发达，寿命长，侵占性强，保持水土能力强。此类植物在热带、亚热带低海拔干热河谷地段适应性差，在边坡绿化中不宜使用。

①白三叶

豆科多年生草被植物。具匍匐茎，茎长30～60cm，匍匐生长，能节节生根，并长出新的匍匐茎；叶柄细长，掌状三出复叶，小叶倒卵形或倒心形，叶面中央有“V”形白斑。茎叶绿色，光滑细柔；主根短，侧根发达；头形总状花序，着生于自叶腋抽出的比叶柄长的花梗上，花小较多，白色或带粉红色 ，结实性强。喜暖凉湿润气候，生长适宜温度 15～25℃；能耐湿、耐积水，喜肥沃湿润、排水良好的微酸性土壤，不耐碱。适应性强，青绿期长，有较强的侵占性和再生能力，用于非碱性土壤边坡绿化，是较理想的绿化草种之一。

②毛苕子

是春性和冬性的过渡类型，但偏向冬性，能在冬季生长，维持坡面绿色景观。与春箭舌豌豆比，它的生育期较长，开花期及成熟期约推迟半月。耐寒能力很强，植株生长期能忍耐-30℃的短期低温，种子发芽出苗的适宜气温为18～20℃，在此温度下播种后5～6天即可出苗，在气温10～15℃时播种后8～12天出苗，低温下成株茎叶生长缓慢，当气温稍有回升时，仍能继续生长。不耐夏季酷热，气温在20℃左右时，生长发育最快，气温超过30℃时，植株生长缓慢且细弱，大于40℃时出现渍害。耐干旱，能在土壤含水量8%的情况下生长，不耐水淹；耐瘠薄性强，在其他豆科牧草难以生长的盐碱地、贫瘠地上都能种植。

③木豆

一年或多年生常绿小灌木，直立，株高0.98～3m。茎基部直径可达6～7cm，根系非常发达，主根可达2米，速生 ，当年种植当年覆盖率能达到70%～95%。喜欢温暖的气候，零下10℃则停止生长，生长最高气温极限为35℃。很耐干旱，较耐瘠，除易涝的粘土外，从砂土至粘壤土、石砾土等都可以种植。种在陡坡上作为防护林，既能固定土壤减少水土流失，其根瘤又能固氮增加土壤肥力，落叶可改善土壤结构增加有机质含量。

④紫花苜蓿

多年生草本植物，株高为100～150cm，茎上多分枝。三出复叶，总状花序，有小花20～30朵，花紫色。喜温暖半干旱气候，日均温15-20℃最适生长，高温、高湿对其生长不利。抗寒性强。主根粗壮，根系发达，入土达3～6m，能充分吸收土壤深层的水分，故抗旱能力很强。对土壤要求不严格，沙土、粘土均可生长，生长期间忌积水，连续水淹1～2天即大量死亡。耐盐碱，成株能耐0.3%以下的盐分，在NaCl含量为0.2%以下生长良好。具根瘤，可固氮，是很好的自肥植物。冬季亦能生长。

⑤云南知风草

多年生禾本科草本植物。秆稍压扁，具2～3节。叶鞘通常不具腺点。叶片通常对折或内卷。圆锥花序开展。小穗柄开展，小穗含4～10小花，紫黑色。花期10月。生于荒芜草地，农隙地及水沟边。耐旱、耐贫瘠，根系发达，耐践踏，生长期长。

⑥苇状羊茅

多年生草本植物，须根系发达。茎直立，疏丛型，高80～120cm。叶呈条形，圆锥花序，松散多枝。适应性极广，能够在多种气候条件下和生态环境中生长。抗寒、耐热、耐干旱、耐潮湿。冬季-15℃条件下可安全越冬，夏季可耐38℃的高温。有一定的耐盐能力，适宜在年降雨量450mm以上和海拔1500m以下的温暖湿润地区生长。长势旺盛，年生长期270天左右，寿命较长，繁茂期多在栽培后3～4年。

4.施工工艺

云南元磨高速公路全线地质、地貌状况复杂多样，边坡生物防护工程规模大，面积广。为了实现建成山岭重丘区绿色通道示范路和风景旅游线，边坡生物防护任务艰巨，对施工绿化的工艺也提出了更高的要求。通过项目的实施，在边坡生物防护上取得了值得借鉴的经验和创新。

4.1 坡面处理

在绿化施工前，应对可以实施生物防护的边坡进行处理，为植物的生根定植、生长发育创造好条件。清除坡面垃圾、杂物、废料，对土壤硬度较大（非坚硬岩石）或较光滑的坡面沿等高线进行挖沟处理，对局部硬度较大的区域进行局部挖沟处理，陡边坡则进行挖沟或挖鱼鳞坑、穴。坡面不平整的进行平整。对于采用空心砖的应回填种植土并压实，不必填满，预留出2cm空间以利于拦截雨水和植物生长。

4.2 种子处理

4.2.1 种子质量检测：喷播前对批量的乔灌草种子进行发芽率测定，并根据实际测定的面积，计算实际种子用量。

4.2.2 催芽处理：为了确保较高的种子发芽率、成活率，对一些种皮较厚的灌木种子、草种应进行播前处理，如温水浸泡、催芽处理等，但嫩芽不宜过长，以免搅拌、喷播时损伤幼苗，影响成苗率。

4.2.3 制作丸衣种子：胶体粘着剂为4%羧甲基纤维素液，其用量为用种量的50%重量，将其与相应的灌木种子充分拌合，然后加入改良剂、钙镁磷和钼酸铵（种子：改良剂：钙镁磷：钼酸铵重量比例为1∶1∶1∶0.01），充分搅拌均匀，直到不见糊状，成颗粒状为止，如果有糊状时再加钙镁磷。晒干后即可点播。此程序也适合机械作业，如可用水泥搅拌机进行搅拌。制作的丸衣种子宜及时播入土壤中。采用丸衣种子点播，简化了施肥程序，方便施工。

4.3 两步施工法

为了达到灌木为主的原则，在元磨高速公路的边坡生物防护中，采用两步施工法可以保证乔、灌木的数量。先点播乔、灌木，待乔、灌木长至2～3cm时，再进行液压喷播植草。根据土质好坏，对应的两步施工法为：（1）对于土质稍好一些的边坡：挖穴点播灌木种子，穴的规格为深5cm～10cm，穴宽10cm～15cm，同时必须施足底肥，灌木种子和肥料按1∶2施入穴内或制成丸衣种子点播。穴间距按每平方米4～6穴进行施工，当灌木种子点种10天左右再进行液压喷播草籽。（2）对于石质裂隙严重，风化严重的土夹石边坡：采用袋苗移栽法施工，同时必须施足底肥，等移栽完毕后即进行液压喷播草籽。两步施工法不仅保证了灌木的绿化数量，同时也解决了乔、灌木幼苗生长速度慢与生长较快、密度较高的草本植物竞争水、肥、光照等处于弱势的问题，能保证乔、灌木的正常生长。

4.4 覆盖无纺布

选择既能透水又能遮光的柔韧性好的无纺布及时覆盖在喷播好的边坡上，以防雨水冲刷，造成喷播材料的流失。同时，无纺布还能起到保温、保湿的作用。覆盖时应注意不留接缝，用U形钉固定。覆盖后注意观察种子发芽和生长情况，待草种功能叶生长稳定后及时拆除无纺布。

5.高速公路边坡生物防护的关键技术

5.1 施肥技术

高速公路边坡由于受到过严重的破坏，适宜植物生长的表层土壤几乎都散失了，多为石砾含量较大的底层土、半风化岩石或土夹石等，要么坚硬、致密、透气和透水性能较差，要么结构松散、保水保土能力差，土壤几乎无团粒结构、有机质含量低，有效N、P、K极低，立地条件非常差，土壤肥力低下。所以，施肥是边坡绿化中非常重要的一个环节，如何进行施肥非常关键。施肥一般可分作两步，第一步，点播种子时施入底肥，在元磨高速公路的边坡绿化中，草本植物采用种子与复合肥、稳定剂、纤维、染色剂等添加料拌匀后喷播，乔灌木种子采用穴状施肥或是用肥料包裹种子制作成丸衣种子点播，直接施入或作为丸衣的肥料适宜用复合肥料；第二步，施追肥，植物成活后根据实际生长状况可进行适当追肥，这一步属于养护阶段，一般在喷播实施两个半月左右最好进行一次追肥，可以用尿素（5～10g/m2）或N、P、K(10∶10∶10)复合肥(20g/m2)追施,对于成坪植被，可在每年施2次追肥，分别于4～5月和秋季施肥。但不同路段边坡情况不一样，植被生长情况也不一样，施肥量应根据实际情况进行调整，坡度大的高边坡应加重稳定剂及纤维用量，石砾含量高的边坡应加重纤维及肥料用量。

5.2 边坡生物防护适宜雨季施工（施工季节）

云南干湿季节明显，乔灌草的种植适合在雨季来临时进行。雨季绿化，出苗整齐，护坡整体效果好，能充分体现液压喷播植草快速、强制绿化的优势，而且先锋植物侵占较快，一月内即可成坪占领坡面，对沿线坡面的稳固、防止水土流失及强降水对坡面的冲刷、侵蚀有极好的作用。其次，雨季植草有利于植物的生长及秋季营养成分的积累，能保证其在漫长的旱季安全越冬并在春季返青，也有利于日后的养护管理，提高了种子的发芽效果和利用率，节约了资金成本。但须注意，高速公路边坡大多坡度较大，应避免暴雨天气喷播施工，在种子严重流失的情况下，应及时重播。喷播后应及时盖好无纺布，以免雨水冲刷，造成喷播材料流失。对需错季栽植的苗木采取装箱假植，等到适宜栽植时再进行定植。

6.结语

高速公路边坡生物防护工程任重而道远，针对不同的地质情况和气候条件需要实际考虑，应在有充分依据的情况下，灵活运用植物的生物学特性、防护性能、景观性、多样性等，此外，还应加强对乡土植物的选择和应用。通过对元磨线不同海拔地段适应植物的选择和搭配亦可以在热区边坡绿化中选择应用。

两步施工法的应用确保了乔灌草的搭配比例，同时也有利于乔灌木木本植物和草本植物的协调生长，适合在边坡防护工程中推广应用。丸衣种子点播法也是本边坡防护中的创新方法，操作简便，效果较好，也可以进行推广应用。边坡在路域可绿化的面积中所占的比例最大，最适宜创造一个具有地带性特点的植物群落，这一研究工作还需要广大同仁的努力和深入研究。

［1］杨传永.浅谈公路绿化设计[J].公路，2003，11：112-113

［2］刘书套.高速公路环境保护与绿化[M].北京：人民交通出版社，2001

［3］王晓东，刘晔，王晓春.边坡绿化喷播技术应用[J].公路，2000，4：47-49

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.020