武汉市黄陂区破损山体复绿工程技术应用

2015-03-27吴国胜

绿色科技 2015年2期

吴国胜

（湖北省武汉市黄陂区林业技术推广服务中心，湖北武汉430300）

1 引言

由于历史的原因，黄陂区早期无生态意识地开山采石，导致山体破损、裸崖峭壁，存在较严重的地质灾害隐患，对环境安全和生态景观产生了负面影响。以往林业部门向采石企业征收一定的管理费，但所征收资金不足补偿复绿所需，而采石企业暴利入囊后，留下的是没有植被的“裸山”。

自2008年7月以来，武汉市黄陂区已经逐渐取缔一批采石企业并停止审批采石采矿证照，2015年前，武汉市还将全面关停“三线”（公路、铁路、水路沿线）、“三区”（开发区、风景区、居民区）可视范围内的12家市级、区级审批的采石采矿企业，全市不再新批采石采矿许可证。

2 目的和意义

秀美的山川是人类共同的、宝贵的、不可再生的自然生态资源，郁郁葱葱的森林具有涵养水源、防尘降噪、防风固沙、净化空气、供氧等多种作用。随着城市化进程的不断加快，黄陂区将申报AAAAA级景区，将全力建设木兰天池AAAAA级景区配套工程，十棵松村破损山体位于进入木兰天池景区、国家级林场素山寺的必经之路——十素公路北侧，因其地点处于旅游线路旁，严重影响武汉市国家级森林城市的形象。破损的山体使生态景观破坏并加剧水土流失，为有效改变其生态现状，再现自然生态秀美的山川，对其进行生态修复，根据破损山体不同地形地貌和生态修复的不同类型，分别制定具体复绿方案；本次破损山体复绿工程是为了建立稳定和谐的生态体系、提升木兰天池景区形象、满足人民群众对良好生态环境的需求、还子孙后代青山绿水。

3 破损山体的踏勘

3.1 勘察

地貌及坡度：低山为海拔小于1000m的山地；丘陵为没有明显的脉络，坡度较缓和，且相对高差小于100m；平原为平坦开阔，赴伏很小。坡度：Ⅰ级为平坡0°～5°；Ⅱ级为缓坡6°～15°；Ⅲ级为斜坡16°～25°；Ⅳ级为陡坡26°～35°；Ⅴ级为急坡36°～45°；Ⅵ级为险坡46°以上。

十棵松村破损山体的踏勘与地质资料收集是进行山体复绿的前期准备工作，对易塌方的岩石进行认真排查，并以红色油漆对险石作醒目标记，填写森林资源规划设计调查小班卡片，内容包括：地貌、坡位、坡向、坡度、坡型、立地类型、土壤名称、土壤厚度等。

3.2 资料收集

经勘测，十棵松村待复绿地海拔高度111.7m，缓坡以下面积25亩，斜坡以上面积为10亩。采矿坑最大面积为250m3（经勘测调查论证，采取保留措施，以构建山水相依的景观格局，同时也为后期养护灌溉提供了便利的水源）。对地质资料和现场勘察资料进行汇总比较，同时将复绿小班用Arcgis软件绘制地形图，辅以图例、文字说明和现状照片；确定破损山体修复与绿化景观营建的框架和功能定位，制定规划设计方案进行论证和现场的比对核实，形成科学的实施方案。

4 破损山体复绿作业原则

4.1 安全性原则

破损山体岩层松动，存在地质灾害隐患，应根据破损山体的地质资料和现场勘察的实际情况，制定安全施工措施。

（1）施工前组织全体施工人员学习安全知识，加强安全教育，强化安全意识；

（2）施工现场工作人员必须戴安全帽、穿着劳保衣鞋，挂网、喷播作业人员必须系安全带、绳，并检查是否有磨损点并按需更换；

（3）电锤钻孔、钉钎、挂网、喷播作业，须按照由上往下的顺序；

（4）安全绳须绑缚在坡顶稳固的大树或钢钎上，确保牢固；

（5）施工现场须立有明显的安全标志牌。

4.2 注重生态原则

（1）修复方案以景观生态学原理为指导，以恢复生态为主要目标；

（2）复绿设计需充分考虑周边自然景观的协调性；

（3）尊重自然、科学选种，以本地优势乔灌木和地被植物为主，构成稳定的植物群落；

（4）采用客土回填、喷播，创造植物生长所需的立地条件；

（5）注重环保，施工过程中运用本地自然材料且无垃圾产生，覆盖材料二年内自行降解。

4.3 经济实用性原则

（1）适地适树，尽可能选择乡土树种，避免娇贵植物品种的应用，降低种苗成本；

（2）应充分利用采石遗弃石料作为砌筑挡土墙用材，避免长途运输砌材额外增加成本；

（3）可利用面积较大的采石坑作为储水池，以利于养护期浇灌用水，从而节约养护成本；

（4）合理利用山体现状高差，尽量减少坡面整理机械作业量，控制机械作业成本。

4.4 科学化原则

（1）科学地选择施工日期，避开极热、极寒、梅雨、干旱季节，以利于施工和种子的发芽（通常为9～10月）；

（2）科学地选择多树种、多叶色、合理高差的植物配植模式，以确保绿化效果；

（3）科学地对喷播基材进行配比，以有利于复绿区植物短期绿化效果及生态的可持续发展。

5 山体复绿的技术措施

5.1 缓坡复绿（含平坡）

结合地形改造和场地的自然条件，进行分析和小班的划分，确定不同小班的适宜植物类型和技术方法，通过合理配植，同时做到疏密得当、错落有致、高低变化、色彩丰富的景观效果并形成稳定的生态环境。对缓坡或平地采用客土回填方式增加土壤厚度、挖机开穴、多树种混植的技术措施，种植规格稍大的观赏树种，增加自然景观效果，且大树穴可以增强树穴蓄水保肥，提高苗木的抗旱能力。

5.1.1 缓坡复绿植物的选择原则

应选择本土植物或已适应本地气候条件的外来植物；应选择抗逆性强，抗风倒、抗旱、耐寒，耐贫瘠的植物；应选择根系发达，生长速度快，覆盖能力强的植物；应选择绿化与美化相结合，多年生，有自我更新能力，绿化效果长久的植物。

5.1.2 缓坡复绿树种（含平坡）

选择荒山绿化先锋树种，如湿地松、枫香、杉树、速生杨、锦鸡儿等；选择耐旱耐寒植物，常绿的如侧柏、洒金柏、爬行卫矛等，落叶的如木槿、红瑞木；针对山地土壤肥力差、易漏肥的特点，选择能够改良土壤、浅根性植物的品种，如具有固氮、固菌能力的品种——香花槐、刺槐；在坡体稳定、土层较好的破损山体上种植耐干旱、瘠薄，具有自播能力的乔木树种；适宜的植物有湿地松、樟树、女贞、栾树、刺槐、速生杨、红叶石楠等。

5.1.3 缓坡复绿可采用新型绿化产品

采用ABT－3生根粉，生根粉对于常绿针叶树种及难生根树种的快速生根、提高成活率具有明显效果；.采用保水剂可加强土壤的储水保水能力，山体浇灌条件养护困难，我们采用在种植穴内添加保水剂，在雨季保水剂吸收天然雨水，在干旱季节缓慢释放，减少养护管理成本，增加苗木成活率；在特别干旱贫瘠的立地条件上，使用新型高效缓释肥，可给植物较长时期的营养供给，同时有效避免使用速效肥造成对苗木的伤害，又能避免土壤板结，促进苗木健壮生长；对抽枝困难的苗木，可使用抽枝宝，有明显促枝作用。

5.2 斜坡复绿（含陡坡、急坡、险坡）

5.2.1 施工工艺流程

边坡开挖→边坡倾斜面平整度机械整理→排水施工→建挡土墙→钻孔钉扦挂网→客土喷播材料的准备（草籽、灌木籽、耕植土、粘结剂、水等）→设备调试→检验喷播试验效果→调整后规模生产。

5.2.2 斜坡作业面清理

在钻孔、钉扦、挂网施工之前，首先进行排险处理，防山石滑落、山体崩塌等安全隐患的发生；清除作业面杂物及松动岩块，修整坡面，清理坡面杂物、危石，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使之呈弧形，使作业面保持基本平整，以利于客土喷播施工，确保作业面的凹凸度平均为±10cm；对低洼处适当覆土夯实回填，过于平滑的坡面，应建造一定的凹凸粗糙面，每隔15m左右的高度开一横向槽，以增加作业面的粗糙度，从而加大作业面的附着力以营造植物的生存空间，防止基材流失。

5.2.3 建排水沟

坡体排水系统设置是否合理直接关系到所喷客土能否有效粘附及植被的长势与成活，根据坡面积设置坡顶排水沟（即截流沟）、坡脚排水沟、坡腰排水沟或多道腰沟，采用明沟排水，并利用破损山体周围有利地形，利用取石形成的凹处建池蓄水，以方便灌溉、后期养护及山体水景的建设。

5.2.4 建挡土墙

为支承山坡土体，防止填土或土体变形失稳，而承受侧向土压力的建筑物称为挡土墙。本工程所建为重力式挡土墙，依靠墙身自重支撑土压力来维持稳定；材料就地取材，以废弃乱石为砌材，以水泥砂混合物钩缝，墙高1m，宽50cm，长度以防滑坡需要而定。

5.2.5 钻孔、钉扦、挂网

采用高镀锌棱形Φ0.24cm铁丝网或高强塑料加强土工网，网孔规格为5cm×5cm。坡面用电钻按1m×1m间距梅花形布置钢扦。钢扦分两类，小号为Φ2cm、长40cm，大号为Φ2.5cm、长60cm，以适应不同硬度岩面，软质面用大号钎，硬质面用小号钎；挂网施工采用自上而下放卷，相邻两卷网需用绑扎铁丝连接固定，两网交接处至少有5cm的重叠，网与作业面保持5cm间隙，并均匀一致，网与坡面保持平顺，使客土基质在坡面形成一个持久的整体板块。

5.2.6 客土喷播施工

客土喷播绿化是20世纪90年代末期从日本引进的新型山体绿化技术，是将处理好的种子与纤维、土壤、有机物、粘合剂、保水剂、复合肥、缓释肥、微生物菌肥等经过喷播机搅拌混匀成喷播泥浆，在喷播泵的作用下，均匀喷洒于作业面，对裂隙发育的硬岩坡面、软岩坡面、砂地、贫瘠地、酸性及碱性土壤等植物生长困难地区，使边坡尽快恢复草本群落成为可能，从而达到防护及绿化边坡的目的。

（1）客土喷播设备：粉碎机、搅拌机、12m3空压机和喷射机、Φ12cm高强塑料喷管等。

（2）喷播基材选择有一定粘性的砂壤土，颗粒细，日晒不易干裂，含水适中，以便施工，配比为每立方米粘性砂壤土加入泥炭土70kg、饼肥30kg、复合肥1kg、种籽约1kg、保水剂0.5kg、普通硅酸盐水泥60kg，喷植厚度12cm。保水剂是一种高效的土壤保湿材料，其微粒膨化体吸收和释放的水分解能使土壤保水，可供植物生长期反复地吸收。

（3）喷播种籽选择。本次复绿的目标群落为灌木群落。根据黄陂区本地的季节、气候、作业面土壤、岩面性质等因素的不同，采用乡土植物以适合在斜坡上生长的深根型、葡萄型、耐旱、耐贫瘠、抗逆性强的先锋草种和目标树种的种子进行混播，优化种子配比，达到四季长青的景观效果；在喷播前对批量种子进行发芽率测定，依据测定结果计算播种量，以确保喷射效果及质量；根据各施工期的发芽率及基材混播方法调整各种子用量，每平方米播种量为100g；草本占20%，灌木占80%，使次生植被在喷播完成后逐渐与自然生态植被融合。

喷播用草籽：1m2控制在20g以内，主要有白三叶、狗牙根、紫花苜蓿、高羊茅、黑麦草、波斯菊。

喷播用灌木种籽：每平米约80g，紫穗槐、小叶女贞、火棘、胡枝子、多花木兰。

根据本工程区土壤瘠薄、夏季干旱、冬季阴冷（黄陂区最高气温为42℃，最低气温为－6℃）等特点，被选种籽主要生理特性如下。

①高羊茅：耐寒性强。适于各种土壤条件生长，对各种立地条件的适应均强；

②黑麦草：在贫瘠地，遮荫条件下能生长发育，有一定的耐践踏性，适应的土壤范围广，以微酸性，肥力中上的土壤生长迅速；

③白三叶：耐贫瘠地迅速生长，在湿润条件下生长较好，但耐旱性、耐热性较差，根系固持能力差，在陡坡条件易产生表层土体滑落；

④狗牙根：极耐酷暑、干旱。在海岸、沙地生长发育好，不耐遮荫，耐寒性差；

⑤多花木兰：在瘠薄地、干旱地生长发育良好，不耐水渍，低洼地不适宜种植，能耐热，但耐寒性、耐酸性差，初期生长较快，自播能力强；

⑥紫穗槐：耐贫瘠、耐干旱，展性强，根系固土能力强，发芽生长稳定，可靠性强，稍耐荫，耐热，易与草本植物混播共生，在陡坡地、石质山地能正常生长，初期生长较缓。

（4）喷射作业：将块状粘性砂壤、饼肥等粗基质放于粉碎机中粉碎，使其成粉状，完成粉碎过筛工序后加入准确计量配比好的种籽、化肥、泥炭土、普通硅酸盐水泥、保水剂，将混合物充分搅拌混合后，采用喷射机喷射到工程坡面，喷射操作手应自上而下对坡面进行喷射、并使喷口与坡面基本垂直，距离保持在80cm，一次喷射宽度5m；喷附厚度为12cm左右，并确保喷附面基质土壤厚度均匀，施工员准备好检测尺，随时检测，对喷附厚度进行有效控制。

（5）质量控制措施：施工前组织施工人员学习，统一施工质量标准，成立以总工程师为核心的质量检查、监督保障体系，每道工序完成后须经施工班级自检、质检员检查、总工程师审查合格后，报监理处检查合格后方能进行下一道工序施工，严禁不合格工序流入下道工序之中。施工中主动接受项目监理工程师指导监督，且在实践操作中有几个注意事项：在施工前关注天气预报，日期选在雨期来临前5d施工，确保喷播基材干结、附着稳定；在选材选料过程中，要严把原料、种籽质量关，以确保较高的出芽率；在相关基质、材料放入搅拌机内要充分拌匀，以确保出芽分布均匀；在喷播工序完成后及时覆盖无纺布，以免雨水冲刷造成喷播材料流失，导致出现喷播空白区，若确有流失要及时补种；若要停止喷射时先停止加料，让机组继续运转，直到没有物料从喷头喷出时，再断水、电，并关闭风路系统，然后停机，以确保喷播管道畅通而不影响再次使用。

（6）栽植滕本植物。根据本次山体复绿工程需要，在挡土墙内缘栽植藤本植物，以实现尽快复绿，栽植期为次年3月，所栽植物品种主要有常春藤、油麻藤、爬山虎、凌霄等生长迅速的植物，因藤本植物抗逆性较优异，栽培简单，成活率高，在此不再赘述。

6 后期养护

6.1 覆膜

喷播面覆盖材料：选用吸水性强、保水性好的无纺布作为覆盖材料。

根据黄陂区冬季植物种子和幼苗易受冻害的特点，为避免喷播面植物种子生根前受雨水冲刷，以及保温保湿需要，本次山体复绿工程采用无纺布覆盖，每两块无纺布相接处重复10cm，无纺布边缘采用竹钎钉牢，预防无纺布被风吹跑，次年2月下旬，当幼苗植株长到5cm或3片叶时，可揭去无纺布以利于其更好生长。

6.2 浇水

覆膜工序完成后，种子发芽、成坪期的养护工作至关重要。喷播坡面经日晒过久其泥浆会干裂，此时可进行喷灌，利用喷灌设备将水分在高压下通过喷嘴喷至空中降落到喷播面，高压水泵喷灌时尽量呈雾状，防止泥浆干裂脱落及草籽萌芽缺水死亡。苗木生长3个月后植物将有一定的适应能力，可逐渐减少浇水次数。在旱季根据喷播面土壤湿度情况对其进行定期浇水养护，促其顺利进入生长旺盛期。

6.3 补植

因喷播技术存在不可避免的缺陷：固土保水能力有限，易形成径流沟和侵蚀，喷播完成次年3月，喷播面存在个别小块面积的绿化空白区，为确保山体复绿成果，进行有效的补栽。补栽以10cm规格紫穗槐幼苗为主，按常规植苗技术要求操作，以形成预期的灌木群落，即：喷播完成6个月内，草本植物覆盖率≥50%，木本植物≥10株/m2；喷播完成1年后：灌木群落覆盖率达到90%以上，常绿灌木达到20%，植物覆盖率≥95%。

7 结语

7.1 复绿量小计

截至2013年10月20日，已对黄陂区长岭十棵松村破损山体缓坡造林面积25亩，植树2750株，其中女贞1000株，湿地松800株，香樟500株，杨树、红叶石楠、大叶黄杨、海桐、竹子等450株，斜坡挂网面积10亩，喷射土方780m3。

7.2 复绿效果

复绿前期：缓坡复绿的“树林化”效果显著，持久，具有可持续发展的特点；斜坡喷播后形成的土壤培养基具有优良的、稳定的团粒结构，抵抗雨水冲刷能力优异，7d后草籽发芽，覆盖物逐渐形成防止水土流失功能，半年内就能取得良好的植被恢复效果；

复绿后期：缓坡所植片林长势稳定，分枝量大，根系生长发达，已无需人工养护；眼前高达80m、16～75°的陡坡峭壁，护坡效果显著，已是绿意葱茏，山体复绿工程让这座破损面积35亩的“裸山”穿上了绿色新装，预计2年后将达到最佳，形成根系发达的“自然”木本植物群落，还原生态环境，并能保持永久的植物自然演替功能，整个过程均无需人工干预，破损山体已无往日残石断壁的踪迹，而是满目生机盎然的城市森林景观，为黄陂区的旅游长廊增添了绿色生机。