秦品光，柏明娥，李樹一

（1. 浙江有色地質(zhì)環(huán)境研究院，浙江 紹興 312000；2. 浙江省林業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310023；3. 浙江華東建設工程有限公司，浙江 杭州 310030）

為規(guī)范礦山秩序，浙江礦山從1998年的11 232個壓縮到2008年的2 700多個[1~3]。大量關?；驈U棄的礦山巖面裸露，并存在一定的安全隱患。2004年浙江省國土資源廳在全國率先開展以露采礦山整治和植被恢復為重點的“百礦示范、千礦整治”活動[4]，在邊坡穩(wěn)定性治理上主要采用削坡減載等方法，在邊坡綠化上通常采用客土噴播等方式，并制定了技術指南，取得了很大成效。但對于不能削坡且?guī)r面整體基本穩(wěn)定的高陡邊坡，采用一般的噴播綠化很難達到效果。雖然鐘曉等[5]提出“綠化籠磚”、李亞欽等[6]提出“板槽式”或“飄臺式”巖質(zhì)陡坡綠化方法并在實踐中得到應用，但在陡坡情況下的綠化種類配置及其早期養(yǎng)護技術將成為陡坡綠化工程建設中的一大技術難題。為攻克這一難題，于2007年在浙江省紹興市大山下廢棄礦山采用類似于板槽式的種植槽綠化方法進行硬質(zhì)陡坡綠化方法的工程性技術研究與示范，取得了良好的效果，現(xiàn)總結(jié)如下。

1 研究方法

1.1 研究地概況

研究地位于浙江省紹興市紹興縣福全鎮(zhèn)下馬灣村西北 0.4 km處，30° 00′ 52.00″ N、120° 30′ 15.72″ E，為多年開采的老礦山，宕面較大，北東向86°，一坡到底，相對高差達105 m，邊坡角65 ~ 75°，基巖為晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，坡頂臨近寺廟，不能削坡，邊坡基本穩(wěn)定，下為5萬多m2較開闊的宕底，邊坡斜面面積達3.6萬m2，并處于紹興市勝利西路延伸線、104國道南復線和肖甬鐵路線的可視面。

礦山處于中、北亞熱帶季風氣候過渡地帶，季風氣候顯著，四季分明，雨量充沛，日照豐富，濕潤溫和，常年平均氣溫16.5℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-10.1℃，≥10℃的年活動積溫在5 200℃以上，常年降水量平均為1 438.9 mm，年日照時數(shù)平均為1 895.0 h，相對濕度81%，無霜期為238 d。

1.2 硬質(zhì)與陡坡概念

硬質(zhì)：巖石單軸飽和抗壓強度（Rc）＞30 Mpa并且完整性指數(shù)（KV）＞0.65的花崗巖、凝灰?guī)r、流紋巖和石灰?guī)r等巖體。

陡坡：根據(jù)噴播綠化效果與坡度關系曲線確定陡坡為坡度≥60o的受損并裸露的硬質(zhì)巖石邊坡。

1.3 種植槽澆筑

在清除邊坡局部危巖體確保邊坡整體穩(wěn)定基礎上，全坡面搭設排柵腳手架、現(xiàn)澆種植槽。種植槽板與巖壁夾角45 ~ 50°、槽板厚度為頂端不小于8 cm底部不小于10 cm的梯形斷面、斜伸高度60 ~ 80 cm。

槽板配筋分主筋、構造筋和分布筋3部分（圖1）。主筋和構造筋錨固巖壁、間隔配置，相距左右0.5 m，分布筋橫向配置，相交于主筋和構造筋；主筋選用Ф16 ~ 25Ⅱ級鋼，構造筋選用Ф12 ~ 18Ⅱ級鋼，分布筋選用Ф6.5Ⅰ級鋼；主筋長度按深入巖體0.6 m以上控制，石壁外延長度按板的斜長控制，構造筋長度按深入巖體30 ~ 50 cm控制，石壁外延長度按板的斜長控制，分布筋按間距20 cm左右間距布置，與主筋、構造筋的交叉點用綁扎絲進行固定。

圖1 種植槽板配筋Figure 1 Distributed steel of concrete casting

槽板采用混凝土立模澆筑。模板采用厚度大于12 mm的木模板或大于1.5 mm的鋼板；水泥為32.5#硅酸鹽水泥，砂為優(yōu)質(zhì)中砂，石子為5 ~ 20 mm粒徑的硬質(zhì)碎石，強度不小于C20。

主筋和構造筋錨固澆注，利用大功率沖擊鉆在石壁指定的放線位置按照與巖壁夾角成45 ~ 50°角鉆孔并安置主筋和構造筋，用1：2水泥砂漿灌注固定。槽板澆注，攪拌C20三級配砼，各組料攪拌均勻，稱重誤差≤2%，清掃干凈澆注面上石塊、殘渣，將三級配料運送到相應作業(yè)面上進行砼澆注。澆筑時在槽板下側(cè)（5±1）cm處置Φ（1.5±0.5）cm泄水孔，間距1.0 ~ 1.5 m。

砼澆注24 h后開始拆模，對構件每天淋水保養(yǎng)2次，保養(yǎng)時間15 d；同時檢查種植槽板的澆注質(zhì)量，對存在蜂窩、露筋的地方及時進行修補。

經(jīng)模擬測試表明，種植槽板的極限荷載＞650 kg/m。

槽板上下間距為（2.8±0.2）m，在邊坡面上共澆筑種植槽總長度約1.2萬m。

1.4 基質(zhì)配制與充填

在種植槽內(nèi)充填人工配制好的基質(zhì)。以有機質(zhì)肥（泥炭）和山地土壤作為種植槽內(nèi)人工土壤配制中的主要材料，其中泥炭和山地土壤重量百分比分別為15%和85%，山地土壤要求pH 5.1 ~ 7.1、有機質(zhì)含量＞2.5%、粒徑小于10 mm礫石含量＜2.5%。以保水劑和復合肥為種植槽內(nèi)人工土壤配制中的配套材料，其中保水劑（吸水倍率＞400g水/g）每100 kg人工土壤配制50g，復合肥（N：P：K為6：36：6）每100 kg人工土壤配制0.5 kg。種植槽基質(zhì)的有機質(zhì)≥10%、全N≥0.65%、有效P≥11 mg/kg、速效K≥81 mg/kg、容重＜1.2 g/cm3、有效持水量≥26%、pH5.6 ~ 7.4的基本理化性質(zhì)要求。將配制好的基質(zhì)經(jīng)充分拌勻后運送并充填到種植槽內(nèi)，高度直至與槽板齊平。

1.5 綠化植物選擇與配置

種植槽內(nèi)綠化植物配置的基本模式為上爬下掛中間擋模式（圖2），即中間種植喬灌木、內(nèi)側(cè)種植上爬植物、外側(cè)種植下掛植物。上爬植物選擇1年生爬山虎（Parthenocissus tricuspidata）和凌霄（Campsis grandiflora）、下掛植物選擇1年生云南黃馨（Jasminum mesnyi）和月季（Rosa chinensis）、中間擋植物選擇 2年生女貞（Ligustrum lucidum）、小蠟（L.sinense）、夾竹桃（Nerium indicum）、木槿（Hibiscus syriacus）和美麗胡枝子（Lespedeza formosa）。上爬下掛植物種植間距0.5 m、中間擋植物種植間距1.0 ~1.2 m。

圖2 種植槽綠化植物上爬下掛中間擋配置基本模式Figure 2 Distribution of different plants in a casting

圖3 硬質(zhì)陡坡養(yǎng)護系統(tǒng)示意圖Figure 3 Tending of casting plant

1.6 養(yǎng)護方法

1.6.1 養(yǎng)護系統(tǒng) 建立山腳提水、山頂蓄水、種植槽噴滴養(yǎng)護系統(tǒng)。養(yǎng)護系統(tǒng)由水源點、提水管、蓄水池、供水主管、支管、噴（滴）頭等組成（圖 3）。提水管采用Φ60的HPPE管，主管采用Φ50的PVC管，支管為Φ25 ~ 50PVC管。豎向主管順山勢均勻布置，間距20 m左右，支管沿種植槽布設，并在支管上每隔10 ~ 15 cm打徑1 mm的滴水孔。

1.6.2 養(yǎng)護作業(yè) 種植時及時澆足定根水。種植后第一年，以澆水養(yǎng)護和補植為主確保95%以上的成活率，1-3月天氣寒冷時只在中午適量澆水，4-6月是苗木生長期則勤澆水以保證苗木良好生長態(tài)勢，7-10月以高溫天氣為主采用早晚澆水，10-12月隨著天氣變冷酌情澆水。種植后第二年，苗木已經(jīng)成活以水肥結(jié)合養(yǎng)護和病蟲害防治為主以促進生長，適當控制澆水量強化抗旱鍛煉向免養(yǎng)護過度，4-5月每米種植槽內(nèi)施復合肥50 g，發(fā)現(xiàn)病蟲危害及時進行防治。同時在養(yǎng)護期間對槽體侵蝕程度、裂紋情況進行每月檢查，發(fā)現(xiàn)危險槽段及時進行加固。

1.7 工程建設進度

工程于2007年2月1日開工建設，至3月28日完成清坡排險，7月25日完成搭建排柵腳手架，8月20日完成種植槽澆筑，9月25日完成種植槽內(nèi)基質(zhì)充填和養(yǎng)護系統(tǒng)安裝鋪設，10月15日完成綠化苗木種植并進入養(yǎng)護期，其中前兩年（2008-2009）為養(yǎng)護期，后兩年（2010-2011）為免養(yǎng)護期。

1.8 調(diào)查方法

在邊坡面的上、中、下和左、中、右坡段設立9個槽段，每槽段長10 m，分別于2008年10月、2009年10月、2010年10月和2011年10月4次調(diào)查觀察苗木生長情況、槽體穩(wěn)定情況和基質(zhì)營養(yǎng)變化情況及邊坡綠化總體覆蓋率情況。其中苗木生長情況包括成活率、生長量等的實測調(diào)查，槽體穩(wěn)定情況主要包括侵蝕程度和裂紋情況肉眼觀察，基質(zhì)營養(yǎng)變化情況采用取樣分析，并將邊坡面的左、中、右樣品混合成一個土樣進行測定，取樣層次為上層10 cm的混合樣品。邊坡總體綠化覆蓋率采用遠景定位估測。

2 研究結(jié)果

2.1 綠化植物生長情況

2.1.1 保存率 調(diào)查表明（表1），種植的綠化植物保存率都比較高，至2011年10月調(diào)查的平均保存率達95.8%，其中美麗胡枝子最高為 100%，凌霄相對較低為 90.6%。說明在硬質(zhì)陡坡種植槽內(nèi)選擇種植美麗胡枝子、夾竹桃、木槿、小蠟、女貞、月季、爬山虎、黃馨8種植物是適宜的。

表1 大山下硬質(zhì)陡坡種植槽綠化植物保存率調(diào)查Table 1 Conservation rate of plants in castings%

在連續(xù)4年的調(diào)查中，保存率顯示逐年下降的趨勢，由2008年的97.9%下降至2011年的 95.8%。其中美麗胡枝子沒有下降，保存率始終維持在100%，其他種類都有不同程度的下降，特別是2008年和2009年的兩年養(yǎng)護期內(nèi)，下降的幅度稍大些，說明苗木種植后的養(yǎng)護管理很重要，當苗木成活后趨于免養(yǎng)護的2010年和2011年，保存率基本不變，雖然個別植物的保存率有一定下降，如木槿，可能由于生長競爭而自然消亡的結(jié)果。

同時，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)種植槽內(nèi)具有美麗胡枝子自然生長的小苗，這是種植的美麗胡枝子結(jié)籽后天然下種的結(jié)果，因此啟示選擇鄉(xiāng)土樹種進行綠化具有自我更新的能力，從而提高邊坡綠化植物群落的穩(wěn)定性。

2.1.2 生長量 調(diào)查表明，種植的綠化植物高或長度生長量隨時間逐年增長（表 2），其中上爬植物爬山虎和凌霄的上爬高度平均由 2008年的0.5 m上爬至2011年的1.8 m，中間擋植物女貞等5種的生長高度平均由 2008年的 0.7 m生長至2011年的1.6 m，下掛植物黃馨和月季的下掛或蔓伸長度平均由2008年的0.5 m增長到2011年的1.2 m。

表2 大山下硬質(zhì)陡坡種植槽綠化植物生長量調(diào)查Table 2 Increment of plants in castings m

在上爬植物中，爬山虎和凌霄的生長量幾乎相近、生長速度相似，至2011年爬山虎為1.7 m、凌霄為1.9 m。在下掛植物中，黃馨和月季的蔓伸生長量更加接近，至2011年平均都為1.2 m。在中間擋植物中，女貞的生長由于種植時平均高度較高，至2011年生長至1.8 m，雖然具有一定的生長量，但生長速率較低；小蠟和木槿的生長量比較相似，由2008年的0.6 m生長至2011年的1.4 m；夾竹桃和美麗胡枝子的生長量也幾乎相似，由2008年的0.5 m生長至2011年的1.8 m，同時表明出前期（2008-2009年）速生生長、后期（2010-2011年）生長量下降的態(tài)勢，這可能由于灌木習性的表現(xiàn)，也可能受根際生長空間和營養(yǎng)的影響。

調(diào)查顯示種植的各種植物總體生長量較小，與一般的平地綠化具有相當大的差距，這不僅與邊坡特殊困難立地有關，還與種植槽容積較小導致植物根系生長空間和營養(yǎng)供給受到限制，因此在種槽容積一定情況下如何提高槽內(nèi)營養(yǎng)自我維持能力，將是維護種植槽綠化樹種可持續(xù)生長的關鍵。

圖5 種植槽基質(zhì)全氮含量變化Figure 5 Change of Total N in the substrate of castings

圖6 種植槽基質(zhì)有效磷含量變化Figure 6 Change of available P in the substrate of castings

圖7 種植槽基質(zhì)速效鉀含量變化Figure 7 Change of K in the substrate of castings

2.2 基質(zhì)肥力變化情況

調(diào)查表明，種植槽內(nèi)基質(zhì)隨著時間的推移或植物的生長，除了pH值維持在5.5 ~ 5.7外，有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀的含量發(fā)生了較大的變化。其中有機質(zhì)含量逐年有所增加，而全氮、有效磷和速效鉀含量逐年較明顯地下降（圖4、圖5、圖6、圖7），有機質(zhì)平均由2008年的6.7%增加到2011年的8.3%、全氮平均由2008年的0.62%降至2011年的0.25%、有效磷平均由2008年的27.4 mg/kg降到2011年的11.3 mg/kg、速效鉀平均由2008年的75.4 mg/kg下降至2011年的41.6 mg/kg?？梢姴蹆?nèi)基質(zhì)肥力的自我維持相當重要，有機質(zhì)的逐年增加主要來自綠化植物自然凋落物，隨著自然分解會使基質(zhì)肥力得到增加。為增強基質(zhì)營養(yǎng)的自我維持能力，在基質(zhì)配制時適當添加活化菌肥提高對凋落物的分解能力是有好處的，同時多配植一些諸如美麗胡枝子等鄉(xiāng)土豆科植物也將對基質(zhì)肥力的提高具有積極的意義。

調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，位于下部槽段基質(zhì)的營分含量普遍高于中部和上部，同時中部槽段基質(zhì)的養(yǎng)分含量普遍高于上部，并且植物的長勢也隨著養(yǎng)分含量的高低而表現(xiàn)的強弱，即下部槽段植物生長普遍好于中部、更普遍好于上部。這是由于隨著雨水淋漓，上部槽段基質(zhì)養(yǎng)分也會部分流失到下部槽段。因此，在基質(zhì)配制時，上部槽段基質(zhì)養(yǎng)分可適當提高、下部槽段基質(zhì)養(yǎng)可適當降低。

2.3 邊坡綠化總體覆蓋率

遠景定位觀測表明，邊坡綠化的總體覆蓋率逐年提高，由2008年的30%提高至2011年的95%%（圖8），取得了良好的綠化效果，其邊坡綠化總體覆蓋率與其植物的生長關系密切，即隨著植物的生長、綠化覆蓋率逐年提高，同時表明采取上爬、下掛、中間擋的種植槽綠化基本模式是正確的。但是，采用種植槽綠化的邊坡總體綠化覆蓋率不僅取決于植物的生長，還取決于槽板上、下之間的間距。本實踐研究的槽板上下間距為（2.8±0.2）m，盡管中間植物生長并不高，但上爬和下掛植物的補充使邊坡總體的綠化覆蓋率得到提高，然而如何選擇良好的中間擋鄉(xiāng)土主導樹種則是營造硬質(zhì)陡坡森林化植被修復的關鍵。

2.4 槽體穩(wěn)定性情況

經(jīng)上、中、下和左、中、右共9個、各10 m長槽段、連續(xù)4年的定位觀察表明，槽板沒有發(fā)現(xiàn)剝蝕、裸筋、裂縫、移位、松動等可能導致槽板坍塌等不良地質(zhì)災害跡象，表明槽板非常穩(wěn)定。當然，還要進行不斷的連年觀察，以充分證明槽板結(jié)構長期的穩(wěn)定性。

圖8 大山下廢棄礦山種植槽綠化邊坡覆蓋率Figure 8 Greening area by planting in concrete castings

3 結(jié)論和討論

硬質(zhì)陡坡綠化是一項特殊困難的技術工程，其邊坡高陡、巖體堅硬，采用一般的噴播綠化很難實現(xiàn)效果。實踐研究表明硬質(zhì)陡坡采用種植槽綠化方法是可行的，槽板結(jié)構穩(wěn)定，種植的綠化植物長勢良好，4年后的總體綠化覆蓋率達 95%，取得了良好的綠化效果，值得推廣應用。由于槽板內(nèi)植物生長基質(zhì)和植物根系生長空間有限，在采用上爬下掛中間擋綠化配置模式的前提下，物種的選擇及其前期的養(yǎng)護技術非常重要。

觀察表明，隨著年份增加，種植槽內(nèi)綠化植物的保存率雖然較高，但生長量較低，槽內(nèi)基質(zhì)有機質(zhì)含量有所增加、氮磷鉀養(yǎng)分含量逐年減少，綠化雖然取得了早期的效果，但后期植物群落的穩(wěn)定性及其綠化景觀的長效維持缺乏后勁，特別是夾竹桃、木槿等園林觀賞樹種的應用由于缺乏天然下種的自我更新基本條件和固氮等地力維護的本能，因此，在基質(zhì)內(nèi)適當添加生物菌肥以促進有機質(zhì)的有效利用，同時種植槽內(nèi)綠化植物的選擇還需要進一步完善和深入研究，以鞏固和發(fā)展硬質(zhì)陡坡種植槽綠化的技術成果。

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