路秉翰 戴偉 譚廣文
(廣州普邦園林股份有限公司,廣東 廣州 510600)
近年來,土地復(fù)墾常面臨眾多困難立地,如裸露邊坡、棄渣場(chǎng)、棄礦山、水岸漲落帶等復(fù)綠困難[1~2]。黨的十八大明確把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位,加大力度解決生態(tài)環(huán)境問題,黨的十九大提出加快生態(tài)文明體制改革、推進(jìn)綠色發(fā)展、建設(shè)美麗中國(guó)的戰(zhàn)略部署。大量裸露巖質(zhì)邊坡不僅帶來了安全隱患,而且對(duì)環(huán)境造成視覺污染,與我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)理念相違背[3]。巖質(zhì)邊坡作為一種典型的困難立地,常常作業(yè)面陡峭、表面結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,缺少植物生長(zhǎng)所須的土壤和養(yǎng)分,具有明顯抑制植物生長(zhǎng)的因素,需人工措施進(jìn)行植被恢復(fù)和生態(tài)重建[4~5]。
早在20世紀(jì)30年代歐美等國(guó)家已經(jīng)意識(shí)到裸露邊坡的重要性,并開展植被恢復(fù)研究。目前,國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)如何修復(fù)由于開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生的受損破面以及天然破面進(jìn)行植被恢復(fù)做了一些研究[6~7]。然而,國(guó)內(nèi)巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要以引進(jìn)和模仿居多,進(jìn)行科研開發(fā)、本地化的研究較少,普遍存在著重景觀展示度、輕長(zhǎng)期管理維護(hù)和潛在的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,重經(jīng)濟(jì)價(jià)值、輕綜合效益的誤區(qū)。采用的巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要有客土噴播技術(shù)、土工網(wǎng)墊護(hù)坡技術(shù)、植生袋技術(shù)、V型槽種植帶技術(shù)等[8~11]。根據(jù)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求,如何恢復(fù)巖質(zhì)邊坡植被,已成為我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)中面臨的亟待突破的重大難題[12]。
為此,本文以廣西壯族自治區(qū)南寧市邕寧區(qū)的園博園巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)工程應(yīng)用為例,系統(tǒng)介紹南寧園博園巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù),旨在為巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)提供借鑒。
第十二屆中國(guó)(南寧)國(guó)際園林博覽會(huì)園林景觀項(xiàng)目位于廣西壯族自治區(qū)南寧市邕寧區(qū)(N22°43′,E108°29′),作為廣西壯族自治區(qū)成立60周年的獻(xiàn)禮項(xiàng)目,該項(xiàng)目堅(jiān)持“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠化、開放、共享”發(fā)展理念,打造“生態(tài)、文化、共享”三大特色的園林盛會(huì)。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),北回歸線南側(cè),年平均氣溫21.3℃~ 22.7℃,年均降水量為1 200 mm~1 300 mm,平均相對(duì)濕度為79%[13]。
羅漢松園作為園博園入口處的迎賓園,利用現(xiàn)狀地形地貌,以羅漢松Podocarpus macrophyllus造景為主,通過“縮龍成寸”大地盆景造園手法,栽植數(shù)百棵形態(tài)各異的名貴羅漢松,打造成中國(guó)地區(qū)較大的集觀賞和科普于一體的羅漢松植物專類園。因地就勢(shì),利用原有山石、崖壁等無法復(fù)制的大自然條件,巧借中國(guó)山水園林布局,營(yíng)造出月色松林、清溪如帶、深深庭院、朦朧霧森、山麓草甸等場(chǎng)景。
天然崖壁位于羅漢松園南側(cè),崖壁面積589 m2,坡面上大塊巖石裸露,土壤極度貧瘠。邊坡最高處近30 m,坡度約60°~90°,局部地方甚至出現(xiàn)負(fù)坡,坡面極為陡峭,施工難度大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況考察及業(yè)主約定,采用高壓噴播方法進(jìn)行施工,結(jié)合生物活性土壤綠化技術(shù),科學(xué)地進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠,從而快速形成近自然群落,提高生物多樣性和維護(hù)群落穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)裸露巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)。
土壤特性對(duì)邊坡植物群落多樣性的影響顯著[2]。該技術(shù)利用土壤菌(蘇云金芽孢桿菌)有效地使巖石的風(fēng)化和土壤化過程加速數(shù)萬倍,促進(jìn)巖石中Ca2+、Mg2+等主要離子的釋放,加速石灰?guī)r侵蝕成土。同時(shí),土壤菌從巖石及大氣中自主吸取養(yǎng)分,使巖石邊坡植物生長(zhǎng)及其永久綠化成為現(xiàn)實(shí)。以往的養(yǎng)護(hù)施肥方法是給“土壤輸血”,而生物活性土壤綠化技術(shù)是讓“土壤造血”,自主形成循環(huán)系統(tǒng),同時(shí)達(dá)到生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定。由于生物活性土壤綠化技術(shù)讓地球表土再生,其不僅適用于巖石,對(duì)被視為綠化困難的砂質(zhì)土壤邊坡及貧瘠地也能進(jìn)行生態(tài)修復(fù),最終形成長(zhǎng)期蔥郁的優(yōu)美綠色景觀(圖1)。
生物活性土壤綠化技術(shù)以“追求人與自然和諧”為理念,對(duì)巖質(zhì)邊坡植被進(jìn)行生態(tài)恢復(fù),減少對(duì)自然的二次傷害,有利于物質(zhì)循環(huán)利用,同時(shí)建立低養(yǎng)護(hù)的多樣性穩(wěn)定植被,充分發(fā)揮植物的護(hù)坡功能。
生物活性土壤綠化法與普通客土噴播法相比景觀效果、護(hù)坡效果、生態(tài)效果顯著(表1)。該技術(shù)根據(jù)地區(qū)選擇適宜樹種,快速實(shí)現(xiàn)植物近自然生長(zhǎng)、覆蓋坡面,景觀效果“立竿見影”。土壤是種子萌發(fā)和植物生長(zhǎng)的必要條件,良好的土壤是生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)[14]。生物活性土壤養(yǎng)分肥沃,使植物根系發(fā)達(dá)穩(wěn)固,實(shí)現(xiàn)綠化與防護(hù)相結(jié)合,有效預(yù)防坡面的破壞和水土流失。同時(shí),該技術(shù)實(shí)現(xiàn)邊坡防護(hù)和環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,利于環(huán)境保護(hù)與生態(tài)平衡。
圖1 生物活性土壤綠化技術(shù)剖面示意圖
表1 生物活性土壤綠化法與普通客土噴播法參數(shù)對(duì)比
根據(jù)廣西壯族自治區(qū)邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)規(guī)程,該工程在維護(hù)邊坡穩(wěn)定與邊坡生態(tài)景觀恢復(fù)過程中,前期對(duì)邊坡周邊的立地、氣候條件、植物、土壤、巖層特性等進(jìn)行充分調(diào)查,科學(xué)合理地進(jìn)行植物種類配置[15]。通過專業(yè)評(píng)估,該巖質(zhì)邊坡修復(fù)采用掛網(wǎng)-噴播生物活性土壤綠化方法,即以坡邊掛網(wǎng)為載體,將生物活性土壤、保水劑、粘合劑、水泥等基材和植物種子充分拌合,通過水介質(zhì)下加壓噴播到坡面上,形成一定厚度的土層,以創(chuàng)造植物生長(zhǎng)所需的生長(zhǎng)環(huán)境,達(dá)到邊坡生態(tài)修復(fù)和景觀營(yíng)造的目的。
1)邊坡的穩(wěn)定是邊坡生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)[11]。由于邊坡現(xiàn)存基巖較多,樣地破碎化嚴(yán)重。首先對(duì)坡面進(jìn)行整平,削掉過于陡峭的破面,對(duì)存在明顯凹凸的部位以及坑、洞等部位應(yīng)用編織袋裝土回填并固定,清除坡面上存在的松動(dòng)石頭,原生樹木盡量予以保留。坡面整平后,鋪設(shè)植生條。為了固定噴播層并防治侵蝕,使用波紋鋼絲十字交叉拼接的勾花網(wǎng)對(duì)破面進(jìn)行覆蓋,以前期精準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)為參考,勾花網(wǎng)預(yù)制成型,盡量避免因尺寸不夠而導(dǎo)致搭接。在坡面頂部修筑平滑截水渠,截水渠底部寬15 cm,上部寬30 cm,深20 cm,以減少雨水對(duì)坡面的沖刷。坡腳底部修筑排水渠,及時(shí)排出坡腳積水,結(jié)構(gòu)與坡面頂部截水渠相同(圖2)。坡面掛網(wǎng)覆蓋技術(shù):須自上而下,將最上端固定好后,再向下放網(wǎng)。在加釘固定時(shí),網(wǎng)必須保持繃直狀態(tài),邊角位置需要加緊加固,防治翹起;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,土層坡面使用預(yù)制螺紋釘釘入25~40 cm固定;因尺寸不夠而導(dǎo)致需要搭接勾網(wǎng)時(shí),兩網(wǎng)重疊需達(dá)10 cm。
2)土壤對(duì)邊坡植物的長(zhǎng)期穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用[16]。土壤拌和事先活化好的生物菌,通過混噴機(jī)將合適配比的粘合劑、保水劑、水泥、植物種子等均勻混合后,均勻噴播于坡面上。噴播土壤厚度對(duì)植物多樣性及分布影響顯著,利于植物生長(zhǎng)的土壤厚度應(yīng)大于8 cm[17],本項(xiàng)目噴薄厚度標(biāo)準(zhǔn)為10±1 cm,并均勻移動(dòng)噴頭,避免凹凸不平。噴播作業(yè)時(shí),因垂直高度或水平距離變化,需要調(diào)校氣壓,以確保管身承受的壓力及保障噴播人員的安全。
3)為了確保良好的復(fù)綠及景觀效果,養(yǎng)護(hù)管理是邊坡綠化施工完成后的重要工作。生物活性土壤綠化法在修復(fù)工程完工3~6個(gè)月后,無需養(yǎng)護(hù)仍能達(dá)到預(yù)期效果,實(shí)現(xiàn)邊坡低成本養(yǎng)護(hù)。
圖2 坡頂截水渠和坡腳排水渠示意圖
植被恢復(fù)是邊坡工程生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),應(yīng)充分調(diào)研項(xiàng)目涉及的邊坡坡度、質(zhì)地、朝向等情況,對(duì)項(xiàng)目已有植物種類及群落進(jìn)行全面調(diào)查研究[1]。項(xiàng)目前期對(duì)崖壁天然植被群落的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)進(jìn)行定量研究,側(cè)重探討群落物種多樣性、多度分布及種群空間格局,旨在為近自然化恢復(fù)邊坡植被種類選擇、配比,提供可操作性的理論指導(dǎo)。由于邊坡屬?gòu)?qiáng)風(fēng)化巖石坡,坡度極陡,易滑坡,經(jīng)過對(duì)其實(shí)地調(diào)研后,發(fā)現(xiàn)邊坡修復(fù)中存在植物種類豐富度極低、植被穩(wěn)定性差等問題。草本作為邊坡生態(tài)恢復(fù)的先鋒植物,能迅速固土護(hù)坡,結(jié)合邊坡地形,選用矮生的狗牙根Cynodon dactylon、地毯草Axonopus compressus、牛筋草Eleusine indica作純草坪景觀[11]。
植物種子是否發(fā)芽是邊坡噴播工程的最基本標(biāo)準(zhǔn)。為了保證發(fā)芽率,對(duì)植物種子進(jìn)行自然環(huán)境正常發(fā)芽、分時(shí)段溫(熱)水侵泡處理、分時(shí)段藥劑催芽等發(fā)芽試驗(yàn)研究,篩選用優(yōu)質(zhì)植物種子,指導(dǎo)該項(xiàng)目種子處理。高壓噴播前,對(duì)種子進(jìn)行熱水侵泡催芽處理,以免因高速碰撞而造成種子粉碎,進(jìn)而影響發(fā)芽率。種子噴播后5~10 d為發(fā)芽期,邊坡綠化提升工程建成3個(gè)月后,坡面植被覆蓋率即達(dá)到90%~95%,以往植被覆蓋率為95%左右。該邊坡物種多樣性增加,達(dá)到植被恢復(fù)的目標(biāo)和效果(圖3~4)。
3.3.1 合理調(diào)配資源
園博園景觀二標(biāo)段園林綠化工程單項(xiàng)工程(邊坡生態(tài)修復(fù))項(xiàng)目采用設(shè)計(jì)施工一體化有利于實(shí)現(xiàn)施工的統(tǒng)籌安排[18]。該項(xiàng)目需要在40日內(nèi)完成,施工現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)施工單位交叉施工,涉及到施工場(chǎng)地移交、提前預(yù)留施工通道等問題,這不僅需要多方溝通協(xié)調(diào),調(diào)動(dòng)大量的人、財(cái)、物資源,還需要結(jié)合實(shí)際情況制訂詳細(xì)的資源計(jì)劃表。主要應(yīng)對(duì)措施如下:
1)項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行統(tǒng)籌部署,對(duì)整個(gè)邊坡施工過程進(jìn)行全面控制,由技術(shù)總工向參與施工人員進(jìn)行施工技術(shù)交底。為避免設(shè)計(jì)與施工銜接不密切,需設(shè)計(jì)方與業(yè)主、施工、監(jiān)理緊密協(xié)作,對(duì)重要景觀節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)營(yíng)造;
2)根據(jù)工序需求及作業(yè)面積制定主要資源計(jì)劃安排表,對(duì)整個(gè)邊坡施工過程進(jìn)行控制,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工(表2);
3)南寧地區(qū)降雨量大,臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴頻繁,噴播后應(yīng)及時(shí)安排人員用防水透氣布覆蓋邊坡,以免雨水沖刷。
圖3 羅漢松園巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)施工前期
圖4 羅漢松園巖質(zhì)邊坡生態(tài)修復(fù)施工3個(gè)月后
3.3.2 制定安全保障措施
安全是施工的首要問題。為此項(xiàng)目制定一系列的安全保障、防護(hù)措施,并由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)參加工作的人員進(jìn)行全面的安全教育培訓(xùn)。
表2 主要資源計(jì)劃安排
該項(xiàng)目對(duì)原有山體崖壁以低影響開發(fā)的建設(shè)理念,充分考慮當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境特點(diǎn),應(yīng)用生物活性土壤綠化技術(shù),對(duì)巖質(zhì)陡坡進(jìn)行景觀營(yíng)造。建植期植被在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了近自然生長(zhǎng),并與周圍景觀高度融合。該技術(shù)加速巖石的土壤化進(jìn)程,快速形成適應(yīng)植物生存所需的土壤,促進(jìn)巖石侵蝕成土的演替,為植物生長(zhǎng)源源不斷提供營(yíng)養(yǎng)成分。在微生物菌群的作用下,既解決了巖面植物持續(xù)生長(zhǎng)所需的種植基質(zhì)問題,也使種植基質(zhì)能永久固定在巖面,實(shí)現(xiàn)巖面和種植基質(zhì)的融合,促進(jìn)了種植基質(zhì)和巖石的物質(zhì)循環(huán),對(duì)于改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要的實(shí)踐意義。