裸露山体生态修复技术研究

张怀生

(辽宁省喀左县水利局)

1 裸露山体的基本特点及恢复生态学理论

裸露山体一般都是在工程建设过程中对自然山体破坏而形成的，以边坡裸露、水土流失严重、土壤贫乏等为特征。按形成的因素不同，一般具体表现为采石(矿)场的开采坑口、关停坑口、废弃坑口、遗留边坡和公路、铁路等开采、开挖缺口。滑坡、崩岗等自然灾害也能导致山体裸露。与自然山地水土流失相比，裸露山体具有以下特点:①由于山体被人为开挖，遗留的多为岩质边坡，其水土流失程度十分严重，土壤、水分以及有机质缺乏，几乎没有土地生产力，自然条件下植被极难恢复;②生态景观遭受破坏，治理裸露山体应该以改善生态景观为主要目标，促进人与自然和谐;③治理难度大，治理措施的技术含量高，治理投入大;④大面积裸露山体将影响局部生态环境的健康发展，影响区域植被间的信息以及能量等流通。

要全面、科学、系统地分析和开发出有效的生态修复技术，就须在恢复生态学理论的基础上，深入了解生态系统的恢复机理和演替规律。恢复生态学应用了许多学科的理论，但最主要的还是生态学理论，这些理论主要有:限制性因子原理(寻找生态系统恢复的关键因子)、热力学原理(确定生态系统能量流动特性)、种群密度制约以及分布格局原理(确定物种的空间配置)、生态适应性理论(尽量采用乡土种进行生态恢复)、生态位原理(合理安排生态系统中的物种及其位置)、生态演替理论(缩短恢复时间，极端退化的生态系统恢复时演替理论不适用，但是具有指导作用)、植物入侵理论、生物多样性原理(引进物种时强调生物多样性，生物多样性可能使恢复的生态系统稳定)、缀块—廊道—基底理论(从景观层次考虑景观破碎化和整体土地利用方式)等等。

2 裸露山体生态规划设计原则及物种遴选配置原则

裸露山体生态修复的基本任务是保持边坡稳定和恢复边坡植被，最终的目标是基本恢复原有的结构和功能。山体稳定是实现生态恢复的前提，在进行生态恢复之前必须排除崩塌和落石隐患。生态系统的恢复是有一定过程的，是遵循自然演替规律的，所以，裸露山体生态修复的规划设计主要应从如下几方面开展。

2.1 现状调查分析

主要目的是调查生态因子，综合分析裸露山体各种生态环境因子的变化规律及趋势，明确裸露山体的生态修复重点，获取必要的基础资料。

2.2 总体规划

(1)确定规划范围、时间、恢复目标和任务。

(2)由于自然地理、气候环境、立地条件和人为干扰等因素的不同，对裸露山体进行生态修复可以形成不同类型的植物群落。因为每个裸露区的植物群落不同，在对不同裸露区进行生态恢复的时候应该针对裸露区周围群落类型而遴选物种。所以，有必要对恢复对象分类、分区实施计划，形成一个可行性规划方案，使恢复的生态向健康稳定的方向发展，恢复后的裸露山体能够尽可能地与周边生态系统相融合。

(3)对于土壤退化及生态环境改变程度不严重的裸露区域，可参照原有生态系统植物群落的组成与结构，对系统进行修复。但是很多裸露区域的生态系统都发生了难以逆转的变化，特别是那些土壤基质发生彻底改变的裸露山体类型，其生态系统恢复大多选择重建的方法。应结合裸露区域的退化状况、系统未来的作用、周围的景观背景规划设计生态恢复目标，使得整个恢复后的生态系统经过长时间的演替，能够具有一定的抵抗力，保持良好的能量流动和物质循环。

2.3 生态恢复工程设计原则

裸露山体生态恢复工程设计应遵循以下原则:

(1)协调性原则。裸露山体的生态恢复应符合总体规划，与周围景观相协调。根据周围环境和生态经济总体规划，可将裸露山体缺口设计为工业园区、山庄别墅、景点公园等。

(2)控制水土流失与土地开发整治相结合原则。裸露山体缺口破坏了原有生态系统，造成了严重的水土流失，因此，裸露山体缺口生态恢复必须以有效控制水土流失为前提。

(3)生态自然修复与景观再造相结合原则。裸露山体缺口由于其形态、颜色与周围环境形成强烈反差，属于生态脆弱带，因此，必须以恢复生态学、景观生态学原理为依据，同时与景观再造相结合，增加景观异质性与多样性，提高视觉效果。

(4)生态效益、社会效益和经济效益统筹兼顾原则。现代城乡应是自然—经济—社会复合生态系统，不能一味注重经济效益提高而忽略对生态的保护，更不能以牺牲生态环境为代价来追求经济效益的增长。裸露山体生态恢复应既恢复其生态功能，又尽可能地发挥土地的使用价值，在生态、社会和经济方面均发挥最大效益。

2.4 物种遴选及配置原则

裸露山体对植被生长影响最大的就是土壤贫瘠和水分缺乏，因此，用于裸露山体生态修复的物种一般应具备以下特点:①耐干旱贫瘠，适应性强;②根系发达，能够固持土壤，涵养水分;③生命力强，管理简单;④生长迅速，分枝稠密;⑤树冠浓密，落叶丰富，易于分解。

在具体选择时，应遵循以下原则:

(1)乡土化和地带性原则。要根据裸露山体地区的气候特点，选择处于同一气候带的植物品种，主要的物种要具有自我繁殖能力，易与当地植被融合，这样有利于保持长久并产生近于自然修复效果。优先选用乡土植物、地带性植物，对植物群落的健康和加快生态系统的恢复有着重要的意义，同时可以避免由于引进物种而带来的一系列问题。

(2)物种多样性原则。防治山体边坡应尽可能地采取乔、灌、草相结合的方式进行绿化，使之尽量符合当地的植物群落结构，并走向本地化。为实现物种多样性，应乔灌优先，乔灌草结合，慎用藤本。

(3)根系发达原则。根系发达的植物不但能够很好地固持土壤，保护边坡上的生长基质，而且还可以吸收岩石裂隙内的深层水分，有较强的生命力。裸露山体边坡植被生境恶劣，坡面保水能力差，植物生长发育非常困难，所以，应该坚持以深根性乔灌为主。

(4)遵照生态位原理，灌草立体配置、深根和浅根植物相结合原则。植被生长在时空上也存在一定的竞争，在选择物种的时候应该从时空角度来配置冷季和暖季型物种。从空间立体、景观效果来看，宜选用乔灌草空间配置。从植物营养吸收以及坡面的稳定方面来考虑，宜深根和浅根植物相结合。植物根系对边坡的防护作用是深层锚固、浅层加筋。

(5)具有较好的改良土壤能力和互利共生原则。裸露山体植被生态修复必须要考虑植物个体和种群的关系，既要迅速达到绿化效果，又要持久不衰，保持生物多样性，构成稳定的多物种立体植被结构。植物都有各自的生物特性，物种间多会出现竞争和侵入性。因此，考虑物种互利共生关系，应该尽量选择落叶量大或者固氮能力强的植物，以便改良土壤，为其他植物生长创造条件。

3 裸露山体生态修复技术探讨

裸露山体的破坏类型较多，对不同的破坏类型所采取的修复方法一般也不一样。以下就针对北京至四平高速公路辽宁省朝阳段的岩质边坡生态修复进行探讨。

3.1 工艺流程

植槽复绿时，应首先清理坡面浮石，加固不稳定面，设置截水沟和排水沟。而后的具体施工工艺为:搭脚手架—打锚杆—配筋—制摸版—配置营养土—安装微灌系统—植苗和种草—养护管理。

3.1.1 搭脚手架

较陡的坡面种植槽施工时，为确保施工安全和质量，按相关标准要求搭设脚手架是十分必要的。具体包括立杆、大横杆搭设、小横杆搭设、锚固钢筋、搭设平台、中间支撑和活动脚板搭设、剪刀撑、安全网和安全防护栏搭设等。

3.1.2 打锚杆

主筋采用Φ16－20钢热轧带肋钢筋，主筋长650－1 000 mm，采用风钻或在与岩面成45°角方向向岩面钻孔≥250 mm深，将主筋插入孔内≥200 mm深，用1∶2水泥沙浆灌注固定主筋，锚入岩体的主筋间距250 mm左右。经计算，这样的配置强度能达到设计要求。

3.1.3 制模板

模板采用厚度≥20 mm的木板或10 mm厚的胶合板，采用铁丝绑接固定，上下模板间距50 mm左右。

3.1.4 配水泥料

采用C20砼水泥料，各组料必须搅拌均匀称重误差≤2%，所用水泥和骨料需达到国家相关标准。

3.1.5 现浇槽板

现浇槽板宽450－600 mm，钢筋保护层厚度30－20 mm。混凝土浇铸应连续进行，如果因故中止且超过允许时间，则应按施工接缝处理。每排槽板间距1.5－3 m。

3.1.6 配置营养土

种植槽容积有限，虽然比喷混植生土层厚度增加很多，可达到35－50 cm左右，但与地面种植相比土层还是比较薄的。因此，基质必须科学配置，保水、保肥并能满足植物长期生长需要。

3.1.7 安装集雨微灌装置

高陡坡面不保水容易给绿化造成极大困难，为节约用水和便于养护，设置集雨节水微灌装置是必要的。滴灌装置安装主管采用 Φ100和 Φ50PVC管，支管采用Φ25PVC管，滴灌管我们推荐使用价格稍贵但敷设长度长、具有自动压力补偿功能、受路线纵坡影响较小、灌水均匀度较高的压力补偿式滴灌管。考虑到水源水质多样，矿化度和水中悬浮物数量有可能偏大，所以，滴灌管出水口流量不应选得太小，以防化学与生物阻塞。本工程使用的滴灌管主要技术参数如下:(1)直径16 mm，壁厚1.20 mm;(2)工作压力50－350 kPa，设计工作压力150 kPa;(3)滴水口间距100 cm;(4)滴水口单口流量:1.0－4.0 L/h。本设计工作压力150 kPa，其滴水口单口流量为2.75 L/h。为集雨可在坡顶或坡底修建蓄水池。

3.2 植物配置

种植槽种植基质容积有限，坡面又经常处于低养护或无养护状态，这就对植物的配置提出了更高的要求。种植槽植物配置原则如下。

3.2.1 灌草藤立体配置

生态治理中一个重要问题是防止复绿植物退化。工程实践表明，单一种草虽可实现快速绿化，但经常退化。灌草藤立体配置是解决这个问题的有效途径。灌木的深根有加锚杆作用，草本的浅根有加筋作用，两者结合具有良好的护坡效果。种植槽种植能上爬下挂的藤本植物，对于坡面绿化覆盖也很重要。

3.2.2 豆科与非豆科植物组合

豆科植物根部有根瘤，在固氮菌作用下可转化空气中的游离氮成为氮肥，实现在低养护条件下氮营养的长期可持续供给。

3.2.3 乡土植物应用

在长期的自然选择中，乡土植物形成了对当地土壤、气候等生态因子的良好适应能力，在无养护或低养护条件下，种植槽种植植物能否成功很大程度上取决于乡土植物的应用。

4 结论

具体工程实践证明，在裸露山体和废渣堆积体的生态修复中，综合应用植被混凝土生态护坡绿化技术和防冲刷基材(PEB)生态护坡技术比较适合实际情况，体现出技术的科学性。实施单位能快而准地把握施工工艺，保证施工的顺利进行。在经济上最节约，包括其边际成本和边际效益都能达到令人满意的程度。能真正实现固土护坡、快速复绿、回归自然的生态修复目标，可最大限度地减少人工修复痕迹，使人感受到和谐之美。

［1］吴长文，章梦涛.裸露山体缺口生态治理［M］.北京:科学出版社，2007.

［2］任 海，彭少麟.恢复生态学导论［M］.北京:科学出版社，2001.

［3］杨京平，卢剑坡.生态恢复工程技术(生态环境与生态工程丛书)［M］.北京:化学工业出版社，2002.

［4］范志平，曾德慧，余新晓.生态工程理论基础与构建技术［M］.北京:化学工业出版社，2006.

［5］李洪远，鞠美庭.生态恢复的原理与实践［M］.北京:化学工业出版社，2005.

［6］许文年，王铁桥，叶建军.岩石边坡绿化技术应用研究［J］.水利水电技术，2002，33(7):35－36，40.