我国岩质边坡植被修复与水土保持应用进展

黎曦

摘 要 针对我国岩质边坡植被修复的植物选择、植物配置及水土保持的应用进行了综述，并总结了有关现状和发展。在岩质边坡植被修复中，需强化岩质边坡植被修复的景观异质性，深入开展相关水土保持研究、技术方法与应用体系等。

关键词 岩质边坡;植被修复;水土保持

中图分类号：X171.4 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.06.097

由于高速公路、铁路、采矿、采石及水利等建设工程的干扰以及自然营力的作用，我国出现了大量裸露程度不同的边坡，造成较严重的水土流失，进而导致滑坡、崩塌、泥石流或荒漠化等地质灾害，威胁主体建设工程，对人们的生命财产安全产生较大的隐患，甚至造成巨大的经济损失。边坡的坡面地形多陡峭，立地环境恶劣，土层薄，部分近乎裸露，生态修复难度很大，其中石壁边坡的生态修复已成為世界性难题。发达国家如日本、美国等建立了完备技术理论体系，修复技术已成熟，而我国则开展相对较晚，许多研究领域薄弱。基于此，从修复植物选择与配置、水土保持应用综述了我国岩质边坡植被修复现状与发展趋势。

1 岩质边坡主要类型及其特征

根据坡体地层岩性成分的不同，边坡可分为岩质边坡和土质边坡。岩质边坡按其岩层结构可分为层状结构边坡、块状结构边坡和网状结构边坡，依据其形成成因可分为自然岩质边坡和人工岩质边坡，人工岩质边坡又可分为铁矿、煤矿、石灰石矿等采矿与采石区的岩质边坡，公路、铁路岩质边坡和库岸岩质边坡等。相对于土质边坡，岩质边坡有很强的异质性，特别是边坡石壁、高陡边坡。受岩性、地质构造、地形地貌、岩体结构空间、岩体质量、风化程度和人为干扰，以及区域气象、水文、微生物等的影响，不同岩质边坡的异质性大，造成了恢复治理技术的局限性、地域性，同时决定了技术普适性及大面积实践应用的现实难度[1]。

2 岩质边坡植被修复及进展

2.1 树种选择

科学选择植物是成功恢复岩质边坡生态系统、保证群落长期稳定的一个关键环节。例如，喀斯特石灰岩高陡边坡的生态修复优先考虑爬山虎、葎草、常春藤、扶芳藤、野葛和中华络石等乡土藤本植物;桂西喀斯特石漠化边坡选择生长快的任豆、南酸枣、香椿等;滇东地区则选择麻栎、滇石栎、云南松等先锋乔木树种;北方中低纬度裂隙发育的石灰岩高陡边坡选择黄栌;类芦、糖蜜草适用于黄石市黄荆山北麓采石场岩质边坡的生态修复;酸度较高的花岗岩岩质边坡选择马尾松、杜鹃，当严重缺乏氮素，选择豆科类和其他固氮物种;花岗岩红壤边坡选择狗尾草、胡枝子等;山西土石山区边坡初期种植百喜草，先锋灌木树种荆条和酸枣。常用的高速公路护坡植物有紫穗槐、狗牙根、野牛草和紫花苜蓿等，如都汶高速边坡选择草木樨、绣球小冠花等草本及银合欢、多花木蓝、美丽胡枝子等灌木，景观效果好[2]。

2.2 树种配置

岩质边坡的植被配置模式，直接关系到生态修复工作的成败。我国岩质边坡植被修复主要在公路、矿区边坡开展，取得了一些较成功的植被修复配置模式。例如，鸡矢藤草地对大广高速大名路段边坡恢复效果好，杠柳和紫穗槐林地的固土效果较好;山东石灰岩质边坡适应营造苦楝、侧柏混交林，济南石灰岩质边坡建立乔灌草结合模式，优势树种分别为侧柏、黄荆、羊胡子草;宜昌页岩边坡采用棉网状生袋技术，营造刺槐和马尾松混交林，太行山南麓山区刺槐林与侧柏林效果较好;广西平果县石漠化边坡采取任豆、南酸枣、苏木等与青冈栎、吊丝竹、麻竹等的混交林模式 ;北方土石山区边坡荆条与红豆草、油松与荆条配置及油松与荆条、红豆草立体配置;华南地区常见的岩质边坡乔灌草型植物群落类型有小叶相思+银合欢+狗牙根、桉树+金合欢+糖蜜草、马占相思+银合欢+芒草等，灌草型植物群落类型有金合欢+狗牙根、山毛豆+狗牙根、银合欢+糖蜜草等，狗牙根+百喜草、狗牙根+紫花苜蓿等草地植物群落类型;深圳市龙岗区边坡栽植狗牙根、百喜草禾科草本植被及山毛豆、猪屎豆豆科灌木植被;宜昌市峡州大道快速道高陡路堑边坡选择草本植物狗尾草、百喜草、狗牙根、早熟禾和红蓼，配置灌木植物胡枝子、紫穗槐、马棘等 。

此外，种植密度、种间关系、冠层张开度等直接或间接影响边坡植被的配置[3]。例如，北京土石山的侧柏和胡枝子间会出现水分竞争，荆条和构树对土壤水分的利用关系中性;在广西平果县石漠化裸石率较大的边坡应“见缝插针”密植;广东石质边坡的草灌混播经从最初的草本为主到后来以草灌模式的转化，应适当降低草本类先锋植物的播种密度，选择盖度增加较慢的草本植物;北方土石山区边坡栽种密度要合理，不要盲目追求植被覆盖度;石灰岩坡地人工林平均树高、冠幅与林分密度间均呈负相关。

3 水土保持应用及进展

3.1 土壤水分及其水文效应

岩质边坡的水分供应约束是修复植物的生长及其群落稳定的主要抑制因子，对干旱、半干旱地区的岩质边坡尤为重要。因此，护坡植物需有较低的耗水量、抗旱性强和发达的根系。例如，太行山土石山区侧柏林地持水性较好;河南省宜阳县锦屏山采石场岩质边坡，黄栌和臭椿根系发生适应性变化，增加对土壤中营养物质和水分的截获范围;路基边坡草本植物能有效防治降雨对表层土体冲刷，在强降雨时，建议狗牙根的种植配比

0.6 g·m-3;太行山土石山区中土壤的入渗速度大小刺槐林>侧柏林地>荒草地覆被。

3.2 固土与土壤改良

岩质边坡的土壤极薄，往往由岩体的裂隙充当土壤为植被根系的生长提供有限的土壤环境空间，同时又是水分、热量的交互通道。植被恢复的过程中，植物护坡的主要机理是植物根系对岩体表面或其裂隙土壤的固结和加筋作用，改善土壤质量，也提高了土壤稳定性和抗蚀性，推动植被恢复演替进展，它们之间的关系通常表现为正向协同效应，长期稳定的护坡效果需要依靠灌木和乔木植物[4]。例如，百喜草、高羊茅和百慕达草地，结合土工格室对城市岩质边坡有较好的抗冲刷特性;刺槐耐旱性优于胡枝子，其幼根、群根系的固土与护坡能力强;紫花苜蓿、狗牙根根系的岩质边坡根-土复合体，其抗剪强度随根系分形维数的增加呈先增后减的趋势;河南省宜阳县锦屏山石场岩质边坡岩壁，臭椿和黄栌的根系呈不同的空间异质性响应;太行山石灰岩区边坡灌木根系的抗拉力随着根径的增加而迅速增加，狼牙刺的根抗拉力最大，黄刺梅次之，其余依次是虎棒子、荆条、油松、山杏、山桃和连翘。

3.3 护坡与水土保持功能

良好的水土保持功能是稳定恢复生态系统的重要标志。植被修复的护坡机理主要表现为植被根系系统的植被深部根系的锚固作用、植被浅部根系的加筋作用、植被根系的水土保持作用以及植被根系的生态作用。例如，山东临朐县石灰岩山地干旱岩质边坡，侧柏林的造林密度1 667～2 500株/hm2为宜，保土保水效果优良;山东省石灰岩山地苦楝侧柏混交林的土壤减蚀效益优于刺槐侧柏混交林与侧柏纯林;晋西干旱半干旱土石山地区落叶松白桦混交林比纯林的土壤抗蚀性能强，辅以水平阶整地有效拦蓄降水;丹江口库区喀斯特边坡马尾松林地和白刺花灌草地的产流产沙较低，地表入渗率高，水土保持效果较好;乡土灌木是川渝地区公路边坡防护的重要生态模式，广东省顺德区大睡牛岗石质边坡的枯枝落叶减少土壤侵蚀量;我国南方采石场生态治理中，三亚市抱坡岭采取V型槽植生带法引种矮生百慕达、柱花草、海南含羞草，坡面或微地形平台区种植乔灌藤，如簕杜鹃、夹竹桃、小叶榕、台湾相思、凤凰木、爬山虎和葛藤等，后经马尾松、铁芒萁等抗逆性强的本土植物侵入，融入到了周边山体的自然植被群落，起到了良好固坡和水土保持效果，且重建了生态景观;鄱阳湖博阳河西岸高陡边坡采取水土保持效益良好的乔草模式和草本混合，安庆集贤关高陡岩质边坡则更适宜生态需水较少的灌木模式[5]。

4 发展趋势

我国岩质边坡植被修复起步晚，其理论方法与应用取得了长足的发展，通过应用植被混凝土防护技术、三维植被网喷播技术、飘台法、植生袋法、厚层基材喷播技术、爆破燕窝生态重建技术等较成熟的技术，改善岩质边坡环境条件，选择先锋性乡土树种，建植形成灌草或乔草模式等的近自然地植被群落。但是，我国岩质边坡植被修复整体进展相对较缓慢，依岩质边坡再造地境识别、植物选择、植物配置、结构调控、恢复群落演替的研究层级逐步开展，植物选择及其配置的前期研究相对较多，植被配置后的结构调控等研究较少，总体呈小尺度规模分散、较低层次的系统化水平[6]。

岩质边坡修复是系统性、复杂的长期工程。我国岩质边坡异质性较强，其边坡失稳、受损退化植被和水土流失等依然严重，现今热点聚焦岩质边坡的结构失稳和动力学、力学特征及其工程护坡技术等的研究，倾向工程护坡且发展速度快于植被修复。这些可为岩质边坡植被恢复研究提供了更多的发展空间，有利于开拓水土保持相关理论研究及其应用层次及其深度，推动了相对薄弱的研究领域。笔者认为，重点着眼岩质边坡的异质化、异质景观研究及其水土保持效应，近期目标从水土保持视角完善岩质边坡生态理论体系建设，依托现代信息工具丰富岩质边坡修复复合技术，研究宏观-细观-微观多尺度的不同修复植被的变化特征、作用机理及其规律，解决修复生态系统的影响约束与修复质量难关，并针对岩质边坡的区域性特性，关注其大尺度研究方法的开发，培育较大尺度植被修复的普适性技术与异质性景观价值。

参考文献：

[1] 张家明，陈积普，杨继清，等.中国岩质边坡植被护坡技术研究进展[J].水土保持学报，2019，33（05）：1-7.

[2] 程东亚，李旭东.喀斯特地区植被覆盖度变化及地形与人口效应研究[J].地球信息科學学报，2019，21（08）：1227-1239.

[3] 高云峰，徐友宁，陈华清.露天矿硬岩边坡复绿技术现状及存在问题[J].中国矿业，2019，28（02）：60-65.

[4] 张如明，李亦然，李泽东，等.山东省石灰岩山地不同混交林改良土壤及减蚀效益评价[J].水土保持通报，2019，39（01）：220-225.

[5] 蒋能，宁世江，刘合霞，等.广西喀斯特公路护坡植物的选择与配置研究[J].湖北农业科学，2019，58（04）：63-67.

[6] 周华健，冯文新，赵国红，等.黄栌在高陡岩质边坡覆绿中的环境适应特征[J].湖南师范大学自然科学学报，2019，42（05）：60-64.

（责任编辑：刘 昀）