山区高速公路边坡生态袋防护绿化技术研究

岳建东，李志强，张显国，陈 晨

（1.河北省高速公路邢衡筹建处，河北 石家庄 050031；2.河北省高速公路石安管理处，河北 石家庄 050031；3.石家庄市公路桥梁建设集团，河北 石家庄 050000）

目前河北省高速公路建设重点向山区转移，随着环保意识提高，在山区高速公路建设中，对边坡的防护提出了生态防护的要求，如何在挖方段石质边坡恢复植被，在填方段减少占地面积等方面亟需新技术来解决上述问题。采用生态袋防护工程有效的满足了山区边坡的生态防护要求，生态袋是用于水土保持及坡面治理工程技术产品，具有透水不透土的过滤功能。高质量的环保材料具有不降解、抗老化、抗紫外线、无毒等优点，它克服了砌石护坡工程防护对环境及景观的负面影响。减少钢筋混凝土的使用量，能够和周围景观相融合。该种方法不仅能够保证工程的长期稳定性，而且在防护工程中能够节省土地。

1 试验研究区自然概况

西柏坡高速公路地处暖温带，属半干旱大陆性季风气候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，年平均气温12.5℃。依据其自然气候条件，选取高羊茅、早熟禾、黑麦草、苜蓿、沙打旺等植物品种进行初步试验。

生态袋最早应用于水利部门的库区边坡防护，在高速公路边坡防护是近期随着生态要求的提高开始使用，生态袋防护方法主要是利用袋内填充土壤后压实（袋规格为82cm×44cm），采用一定的工艺进行堆砌形成1∶0.5左右稳定的护坡。利用其柔性防护作用及表面植物生长使边坡稳定。但如何在生态袋工程中绿化还没有成熟的技术。在生态袋防护工程中，一般根据所在地的气候条件进行初选植物品种，然后再依据边坡的具体地质条件和周边情况以及景观要求对符合要求的植物品种进行组合应用。为防止大面积工程应用中绿化失败，首先采用苗圃内初步试验来确定生态袋绿化方式，然后结合实际工程采用不同的植物品种和种植方式进行绿化，跟踪调查其植被生长情况，筛选出适合高速公路边坡生态袋防护的植物品种和绿化模式。

2 试验方法

2.1 生态袋绿化方式苗圃内初步试验

2.1.1 生态袋内置种子试验

生态袋防护工程完工后需要进一步绿化，选用表层耕作土为主要土源或适合作物生长的土壤作基质填充生态袋内。每袋均匀混入50g高羊茅种子，并将生态袋堆砌出70°左右的斜坡面，压实后浇水观察出苗情况。

2.1.2 生态袋体表面喷播试验

将生态袋装满土压实堆砌成70°左右的坡面，采用粘结剂、粘土、速效肥、种子等按照一定比例进行表面喷播，按每平米10g左右混喷高羊茅种子，形成1cm左右厚度的基质层，及时浇水并保持湿润，观测其出苗及生长情况。

2.2 高速公路生态袋防护工程绿化试验

在初步确定生态袋绿化的方式后，结合工程实际应用，在保证袋内土壤适合植物生长的条件下在边坡防护中进行如下种植试验。

2.2.1 表层挂浆喷播试验

生态袋护坡完工后，采用表层挂浆喷播的方式绿化，选用不同种类植物喷播，主要品种有紫花苜蓿、沙打旺、高羊茅、黑麦草、早熟禾等，以及冷绿草植物混合喷播方式进行绿化，根据墒情及时喷水。

2.2.2 袋体直播

生态袋堆砌完成后，在袋体上直接播种。采用在袋子侧面机械开口的种植方式，草花组合种子、紫穗槐种子等直接播种，开10～15cm十字口后种植地锦等，然后喷水保持湿润并定期进行调查。试验总面积约3000m2。

2.3 调查内容及方法

在高速公路生态袋防护试验区，按坡度、喷播品种及种植方式不同对选用植物的生长情况进行调查，在不同年度、不同季节对植物的出苗、生长高度和覆盖度进行调查，调查样地为1m×1m；冬季植被干枯对植被地上部分称重，确定其当年地上部生长量。

3 结果与分析

3.1 生态袋内种草及袋外喷播试验

在袋内土壤中混入高羊茅种子，保持湿润半个月开始出苗，虽然其幼苗穿透力比较强，但只有少量幼苗能穿透无纺布，初步试验每袋用种量50g左右，如果袋内基质填充后压实度不足，则种子萌发后99%以上在袋内生长。同时，初期试验中曾加入小叶锦鸡等双子叶植物，发现不能穿透无纺布。在生态袋工程防护中，此种方式因用种量大，成本高，效果差不宜采用。在同样条件下喷播高羊茅种子出苗快，生长整齐，喷播2个月就能完成对生态袋的覆盖，绿化效果明显好于内置种子的绿化效果（表1）。

表1 冬季大棚内（25℃左右）生态袋播种试验生长情况

3.2 生态袋防护工程绿化植被调查结果分析

3.2.1采用不同植物挂浆喷播后生长情况调查

2011年施工后生长调查结果见表2，高羊茅为主的冷绿草形成的绿化效果最快，2个多月高度达到40cm，覆盖率达100%，而紫花苜蓿、沙打旺等初期生长比较缓慢，3个月覆盖基本率达100%，秋季效果比较突出。草花组合3个月达到全覆盖，在雨季、秋季开花繁多，观赏效果好。灌木类荆条、紫穗槐等初期生长出苗比较慢，当年不能形成覆盖率高的植被，景观效果较差。通过对各种植物的生长情况观测，一般在袋体缝隙处植物生长比较好，在春旱时，要经常喷水进行养护，到雨季基本达到设计效果。

表2 不同植物挂浆喷播后生长情况调查

3.2.2 生态袋防护工程中植被不同年度（8月）生长情况调查

试验从2011年开始，每年进行观测，经过几年的连续观测（表3），紫花苜蓿随着年限的延长逐渐被当地草本植物马唐、鬼针草等替代，在植被中所占比例逐渐降低；沙打旺群落比较稳定，基本没有杂草入侵；高羊茅等草坪比较稳定，但遇到干旱时生长受到限制，覆盖度降低；草花组合第1天生长旺盛，夏季观赏效果非常突出，开花持续时间达4个月，但第2年只有1～2个品种生长，第3天基本见不到草花，只有杂草覆盖。而荆条、紫穗槐当年生长比较缓慢，第2年以后防护效果较好，从试验结果看，采用草灌混播时，主要形成以草本为主的植被，灌木保存率很低，应加大灌木种子用量或者采用单种灌木种子进行播种才能形成灌木为主的植被。

表3 生态袋表面植被不同年度（8月）生长情况调查

3.2.3 防护工程完工后采用袋体表面破口后种植草花、藤本植物生长情况调查

在袋体上开口10cm左右，按照每平米9穴种植草花，同时每平米栽植地锦1株，到雨季7月初施工，到9月下旬进行观测。观测结果显示土壤质量和地被的生长关系比较密切，由于袋内土壤缺少肥料植物生长缓慢，草花组合基本可以正常生长，但地锦的成活率只有20%，同时对袋体的破坏比较明显（表4）。

表4 袋体表面破口种植草花藤本植物生长情况

3.2.4 生态袋防护工程绿化地被生物量调查

经过对各种植物生长量调查比较，沙打旺、草花组合生长量大，形成了高达1m以上的密集植被，其抗旱能力也最强（表5）。草花组合生长量虽然比较大但其需要每年更新种植因此不适合护坡应用。

表5 生态袋绿化地被生物量调查

4 结论

生态袋防护工程可以替代砌石防护和裸岩边坡的绿化，可以节省占地并实现植被恢复，工程绿化植物的种类与数量均由人为选择，绿化方式和施工方式决定着植被的景观效果。在工程施工过程中要保证生态袋的质量，防止过快的老化破损，对袋子内的土壤要严格要求，为植物的后期生长提供良好的基础。另外试验地选用的国产生态袋老化明显，第3年破损率可达10%，第4年破损达60%，边坡的稳定性受到明显影响。通过种植试验和对植被调查得出如下结论：

（1）防护工程生态袋堆砌施工时，采用在生态袋内混入种子种植的方式基本不能形成植被，应在保证袋内土壤质量的前提下，采用堆砌完工后在袋体表面挂浆喷播冷绿草的方式进行绿化。

（2）生态袋防护工程完工后，在袋体侧面开口然后进行种植，播种草花组合等草本花卉当年可形成显著景观效果，但第2年草花组合种类基本消失，不利于边坡稳定和日常养护。

（3）沙打旺、苜蓿类适合作为生态袋工程喷播草种，其形成的植被稳定。沙打旺生长旺盛连续4年没有出现退化现象，而紫花苜蓿则从第3年出现逐渐退化现象，覆盖率逐年减低，被杂草逐渐替代。

（4）采用高羊茅、黑麦草喷播后进行连续4年观测，植被比较稳定，施工后3个月可达到100%覆盖率，高度可达40cm以上。但冬季大量枯草，有火灾隐患。遇到持续干旱时草皮退化，甚至大面积死亡，持续干旱时需要人工浇水。

（5）草灌混播后主要形成草本植被，单独播种紫穗槐、荆条、以及栽种地锦等，对袋体损坏较大，且生长速度比较慢，可采用藤本植物在袋子缝隙中种植来达到绿化效果。

通过几年的观察，生态袋防护工程的绿化应该采用生态袋堆砌与藤本植物的种植同时施工，或者采用工程完工后在袋体侧面打孔播种藤本植物的办法来进行绿化，利用藤本植物绿化可以减少工程造价和后期养护费用，且可形成长期稳定的植被覆盖。

［1］郭学民，徐只友，孟宪东，等.河北野生藤本植物区系分析［J］.河北林果研究，2005，（2）：107-110.

［2］张娅玲.陕西高速公路生态护坡最优植物配置研究［J］.公路交通科技，2014，（112）：182-183.