新型环保园艺基质在宁道高速公路生态防护工程中的应用

陈永安，舒东膂，张金莎，赵淙云，胡长安

(湖南省森林植物园，湖南 长沙 410116)

0 前言

近10 多年来，我省高速公路生态防护建设取得了十分可喜的成绩。但由于资金、技术等原因，部分边坡已出现植被退化现象，局部甚至出现“石漠化”现象，究其原因关键是生态防护的核心内容植生基质出了问题。如果不加以研究解决，将造成严重的水土流失，甚至危及行车安全。美国、德国、日本、韩国等发达国家和我国的东部发达省份在高速公路生态修复工程中采用的基质主要是泥炭土，我省部分高速公路生态修复工程中也使用了泥炭土，但成本很高。施工单位为了节省，大多是使用未发酵的锯木屑、谷壳、稻草灰等替代泥炭土，造成植被恢复缓慢，边坡冲刷严重。泥炭土是植生基质的核心，我省是一个泥炭资源十分贫乏的省份，目前，主要是从我国东北调进，不仅运输成本大幅度提高，而且受季节的影响无法确保稳定供货，因此泥炭替代物的研究与开发已迫在眉捷。

1 试验地概况

湖南省宁远至道县高速公路生态防护工程第27 合同段，全长6.090 5 km(K296+229.5～K302+320)。地质为稳定的石灰岩结构，上边坡面积约5万 m2，坡比在 1∶0.5～1∶1 之间，部分边坡已进行了主动柔性网或框架梁工程防护。该区域属亚热带季风性湿润气候，春季多雨，阴晴不定，夏季多旱，光照充足，无霜期长，四季分明。常有高温出现，秋季凉爽，冬季干冷，年平均气温17.8～18.5 ℃，最高气温39 ℃以上。年降水量1 280～1 530 mm，每年5～8月份为雨季。

2 采用的生态防护形式

采用的生态防护形式主要有客土喷播、仿原生态植被修复两种，或以两种的结合方式进行。对于高、陡稳定未风化石灰岩边坡及已进行主动防护如柔性网防护边坡不宜也没有必要再进行客土喷播，可在一、二级平台、坡顶及局部凹陷部位通过垒砌种植槽(也叫鱼鳞槽、燕窝槽等)或堆码植生袋，通过在边坡局部区域创造有利于植物生长的环境，在短时间内实现快速绿化并与周边环境相协调，这种技术形象的称之为“仿原生态植被修复技术”。

3 仿原生态植被修复技术施工工艺流程及关键步骤

3.1 工艺流程

砌种植槽→种植基质准备(基质+种植土)→植生袋装填→植生袋安装→种植基质回填或基质喷附喷播草灌→灌木及藤本植物栽植→养护管理。

3.2 关键步骤说明

3.2.1 砌种植槽

在已挂柔性网的一、二级平台及局部凹陷处砌种植槽(种植槽数量不宜太多，大小规格也不宜一致，原则上以最终绿化覆盖率能达到50%以上就行)。种植槽的形状不宜千篇一律，要依边坡面积、凹陷处的位置、大小及走向等因素顺势而为，力求自然。种植槽的主要目的是承载种植土，给植物长久生长提供物质基础。因此，种植槽深度不能低于40 cm、容积尽量大一些，以便于承载更多的基质。为了尽快在短时间内实现与周边环境相协调，如条件许可的话，砌槽采用的石材原则上用本山体石块或周边自然山石为宜，为防止垮塌局部需用φ10 cm钢筋及水泥加固。

3.2.2 植生袋安装

对于已实施柔性网防护且坡较矮的石灰岩边坡(垂直高度不高于10 m)，在坡顶边缘、一级平台用植生袋堆码垒砌类似“筑长城”的办法给栽植下垂藤本植物创造条件，相比用水泥加石块砌种植槽会显得更生态、更环保、更自然。植生袋垒砌高度原则上也不能低于40 cm(一般3～4 层，为了防止植生袋垮塌，在局部已砌植生袋的外侧(有可能垮塌的地方)需用铁丝网加固。植生袋采用50 cm×60 cm或40 cm×60 cm 绿色编织袋，编织袋一般为尼龙纤维网，防老化，同时网孔不宜过大，以免影响承基质，植生袋可向专业厂家采购或自己生产。

3.2.3 基质( 有机质)准备

1)新型环保园艺基质生产工艺流程。

枯枝、落叶收集→分拣→破碎→加入复合肥、过磷酸钙等→加入菌种及辅助材料→翻动拌匀→放入发酵池→加水→盖薄膜→高温阶段通气降温→第1次发酵完成→第2 次发酵→烘干→检测理化指标→调制→包装→成品入库。

2)关键步骤说明。

①枯枝及落叶收集，为了降低成本，可预先联系园林部门、苗圃及有关单位，希望他们在树木修剪、大树移植及枯枝落叶清理过程中将园林废弃物集中送达至指定的地方，这样可以节省人工及运输成本，同时，为了不占用太多的空间，应随到随处理。

②原料破碎，在原料破碎前必须进行分拣处理，一则为了安全必须清理石块、铁丁及白色垃圾;二则为了不同的质量要求必须将竹类、较大的枝条等难破碎、难发酵的物料分拣出来，有条件的可将树叶、灌木整形修剪、机械打草后遗留的草末等容易发酵的集中收集处理。

③加入复合肥、过磷酸钙等，加入复合肥的目的一则是补充微生物繁殖所需的氮源;二则是经过有益微生物的发酵使得不易被植物利用的矿物质成分变成易被植物吸收的矿质元素如磷、镁等。在发酵前合理、适量的加入复合肥及其他矿物质是确保发酵后的基质营养更全面、更接近或超过泥炭土或草炭的关键。

④通气降温，在物料发酵进入高温阶段进行降温、通气是必不可少的，是确保有益微生物活性并使发酵得以完成的关键。以往大多数小企业都是通过人工或机械每隔几天翻动一次的办法，不仅劳动强度大、成本高，而且效果不理想，因为翻动只能零时起到降温的作用，通气的效果就更不理想。因为物料发酵一旦进入高温区以后好氧微生物大量繁殖，使物料温度急剧上升需要进行降温处理，要不然大量不耐高温的有益复合菌将被杀死。同时，也消耗了大量的氧气需要进行及时补充，要不然微生物就变成了厌氧呼吸，将严重影响基质的最终品质。

⑤第2 次发酵，由于园林绿化废弃物主要的成分是纤维素、半纤维素、木质素等，尤其是木质素很难降解。以前往往靠一次发酵很难达到高端基质的要求，必须进行第2 次发酵，最好是采用换池的办法，在原来的一组发酵池边留一个空池，通过换池一则可以使处于休眠的复合菌在换池过程中得到激活;二则在换池的同时也要及时补充通过扩繁的复合菌种并添加辅助材料以调节C/N 比，根据需要还要补充适当的水分，这样才能确保第2 次发酵顺利完成。

⑥调制，对于烘干后的基质经过检测后根据产品的不同要求，可适当添加微量元素及其他辅助材料，以满足不同立地条件下植物生长的需要。

为了能满足植物快速生长且能适应长期干旱、高温的极端不利环境，种植基质必须按客土喷播基质标准进行备料(除粘合剂不加外、保水剂加入量要加大至常规的2～3 倍，加入的种植土粘性适当重一点)，种植基质及种子配比参见表1、表2。

3.2.4 基质回填或喷附

在已砌完的种植槽及已垒砌的植生袋内侧必须回填种植土，种植土必须填满，对于坡高难以用人工的办法进行种植土回填，一般采用干式客土喷播机通过风力的作用将种植土输送至种植槽内。

3.2.5 喷播草灌

在不宜栽植灌木或藤本的季节，为了实现边坡快速绿化，同时也给下一步灌木或藤本植物生长创造条件，对于已砌完的植生袋或已进行种植土回填的边坡可先喷播草灌，尽量多的增加绿化面积，在通车之前再补植灌木或藤本植物。

3.2.6 灌木及滕本植物栽植

为了能在短时间内实现快速绿化的目的，同时，也为了确保苗木成活率，栽植的藤本及灌木植物尽量用容器苗(尽量避开反季节施工，确保一次成活)。采用的藤本植物尽量多用常绿的(或开花的)、品种宜多一点、生长宜快一点;一般坡顶、平台宜栽植下垂藤本植物如迎春、悬钩子等，碎落台及种植槽内宜栽植生长较快的如美国凌霄、爬山虎、中华常春藤、五叶地锦等。

3.2.7 养护管理

苗木栽植后必须湿透头3 次水，如遇干旱长时间未下雨则需浇水1～2 次/d 以保持土壤湿润。

表1 种植基质参考配比

表2 植物种子配比

4 结果与分析

根据2 a 多时间的观察，用园林绿化废弃物经过破碎、发酵、干燥、调制、打包等工艺而生产的一种新型环保园艺基质，在高速公路岩石上边坡生态修复工程中完全可以替代泥炭土。通过不同配比、不同组合试验，全部用自制新型环保园艺基质的效果最好，无论从成坪速度、植被覆盖率、植被稳定性、经济效益等方面均优于基质全部用泥炭土，具体从表3可以看出。

表3 不同基质配比的应用效果

以上处理均为体积比，基质用量占混合基质(基质+种植土)的30%;成坪时间以草本植物全部覆盖基质为准。

5 问题与讨论

用新型环保园艺基质替代泥炭土是我省今后高速公路生态修复工程的发展方向，对实现生态湖南、绿色湖南将起到积极的推动作用，但在使用过程中也发现了一些问题，期待今后进一步改进和提高。

1)由于园林废弃物破碎后长度普遍比泥炭长，有的甚至超过10cm，不利于机械喷播，因此，在使用过程中首先最好过筛，对于过筛后剩余的枝条可人工放入已挂网的边坡上，如果采用植生袋防护则无需过筛工序。

2)新型环保园艺基质经检测:EC 值(总的可溶性盐分含量)普遍较高，同时，pH 值也偏高呈弱碱性，因此要根据不同的地质结构及土质类型进行适当的调制。对于石灰岩发育的石质边坡本身土质偏碱性，因此，应对基质进行酸度调整如在基质中适当添加硫磺粉、过磷酸钙、硫酸亚铁等中和基质的碱性，使之适合更多的植物生长;或者栽植一些在弱碱性地质条件下也能生长的植物如金银花、夹竹桃、迎春等;当然也可以与泥炭土按适当比例混合也能起到事半功倍的功效(泥炭土偏酸性)。对于红砂岩发育的石质边坡则无需进行调整，因为红砂岩发育的地质土壤总体偏弱酸性。

3)园林废弃物由于采集地不同，加之分拣工作是一项很繁重、很复杂的工作，如果稍微疏忽或者怕麻烦，很可能造成很多白色垃圾、有毒物质混入到物料里面，虽然大量的有益微生物通过一系列酶的神奇作用能吸收、降解一部分毒素，但还是有一部分会遗留在最后的基质产品里面，从而造成基质产品EC值偏高，有可能影响植物的正常生长，因此，基质产品在使用前一般要进行理化指标检测。如果EC 值过高或者发酵不彻底(腐熟度偏低)，则不能用于全部替代泥炭土，而必须按适当的比例进行调制，使之完全满足植物的正常生长。

4)新型环保园艺基质由于收集的枯枝在破碎后一般都没有进行第2 次粉碎(如果作为花卉、种苗基质则必须进行第2 次粉碎)，因此物料总体长度偏大。虽然对于改善土壤的透气性有帮助，但不利于保水，因此，对于土质砂性重的土壤在调制过程中要适当多的加入保水剂;而对于较陡(坡比1∶0.5～1∶0.75)且高大的边坡，为了使喷播的基质稳定，要适当多的加入粘结剂(如水泥、聚丙烯酰胺等)或加入粘性较大的土壤。

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