仲 康，湯 瑩，王 苑

(1.長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010； 2.泰興市港口局，江蘇 泰興 225400)

1 項(xiàng)目概況與研究背景

長江揚(yáng)中河段天星洲汊道段河道綜合整治工程為國家172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一，位于江蘇省泰興市。工程主要由吹填工程和護(hù)岸工程等組成，目的是維持天星洲雙汊過流格局，穩(wěn)定天星洲洲體，改善左汊水域條件，開發(fā)可資利用的岸線資源，為泰興市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

泰興市地處北亞熱帶季風(fēng)區(qū)，臨江近海，氣候溫和，四季分明，雨量豐沛，歷年平均降水量1 033.2 mm，多年平均氣溫15.8 ℃，年均無霜期233 d，梅雨、臺(tái)風(fēng)等地區(qū)性氣候明顯。工程區(qū)位于長江河灘地，地貌類型屬三角洲平原中的江心洲，洲體吹填料源為長江泥沙[1]，土壤類型為高沙土[2]。高沙土土壤貧瘠，遭遇暴雨或大風(fēng)侵蝕劇烈，水土流失嚴(yán)重[3]。水土保持措施的實(shí)施重點(diǎn)是天星洲洲體固沙和植被恢復(fù)。

本工程編制了水土保持方案報(bào)告書，報(bào)告書中針對(duì)工程布置特點(diǎn)分區(qū)布置了相應(yīng)的水土保持措施，形成了完備的防護(hù)措施體系。然而在實(shí)施過程中，天星洲洲體頂面采用的草方格[4]防風(fēng)固沙措施和撒播草種措施存在以下幾方面的問題：①受施工時(shí)序限制，風(fēng)力侵蝕嚴(yán)重；②土壤營養(yǎng)基質(zhì)流失，植被恢復(fù)難度大；③外購表土工程量不確定，對(duì)工程投資影響大。因此，我們采用試驗(yàn)方法對(duì)以上三個(gè)問題作了專門的研究。

2 問題分析與研究方法

2.1 問題分析

針對(duì)上述存在的三個(gè)問題，進(jìn)行分析和探討。第一，本項(xiàng)目采用吹填方式將長江河底泥沙吹填至天星洲洲體，達(dá)到一定高程后停止吹填，經(jīng)過一定沉降周期后復(fù)核頂高程，如果存在欠高問題，需繼續(xù)吹填直至達(dá)到設(shè)計(jì)高程，因此沉降期內(nèi)水土保持工程難以實(shí)施，需待吹填區(qū)域驗(yàn)收完成后方可施工。工程區(qū)位于長江下游江心洲，受臺(tái)風(fēng)和江風(fēng)影響大，而吹填土為高沙土，自然條件下土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，土壤表層結(jié)皮受風(fēng)力侵蝕作用極易流失，松散高沙土裸露加劇侵蝕作用。第二，吹填沙土保水性差，經(jīng)過沉降期后，表層土壤結(jié)皮已完全被剝蝕，高沙土裸露，經(jīng)過降雨入滲作用后，其本身營養(yǎng)基質(zhì)流失，造成植物種子著床困難，且難以獲取生長需要的有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分。第三，采用外購表層耕植土回覆，方式進(jìn)行植被恢復(fù)存在不確定性。一般生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目表土回覆厚度為30～50 cm，表土回覆厚度影響植被恢復(fù)效果，確定植被恢復(fù)效果需做專門試驗(yàn)研究，且洲體植被恢復(fù)面積達(dá)534 hm2，對(duì)投資影響很大。另外工程區(qū)位于長江江心洲，外購表層耕植土需進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)運(yùn)，程序復(fù)雜，造價(jià)高。

2.2 研究方法

根據(jù)以上分析與探討，決定采用試驗(yàn)方法研究植被恢復(fù)效果[5]。經(jīng)過調(diào)查與研究，提出采用“先固后植”的思路進(jìn)行試驗(yàn)。首先，采用草方格沙障固沙，減小風(fēng)力侵蝕作用。其次，在調(diào)查洲體原狀土、新吹填土和外購表層耕植土土壤分布和養(yǎng)分情況的基礎(chǔ)上，組合4種土壤樣本并進(jìn)行檢測，4種土壤樣本分別為：①洲體原狀土，即現(xiàn)狀洲體裸露的高沙土；②新吹填土，即新近吹填高沙土中營養(yǎng)基質(zhì)尚未流失的表層土；③外購表層耕植土，即工程區(qū)周邊購得的表層耕植土；④改良土，即新吹填土與外購表土1∶1混合拌制成的改良土。最后，試驗(yàn)研究不同土壤條件和不同回覆厚度下草種的生長情況。受工程進(jìn)度和植被恢復(fù)季節(jié)限制，本試驗(yàn)時(shí)間設(shè)定為25 d，分別觀察和記錄1、3、5、10、15、20和25 d時(shí)植被覆蓋情況，通過植被覆蓋度確定植被恢復(fù)效果。植被覆蓋度計(jì)算公式為

C=M/A

(1)

式中：C為植被覆蓋度；M為植被覆蓋面積；A為撒播草種總面積。

3 試驗(yàn)內(nèi)容

3.1 布設(shè)草方格沙障

(1)選擇洲體地表裸露、沙化嚴(yán)重、操作方便且無灌叢植被影響的區(qū)域作為試驗(yàn)區(qū)域，整平試驗(yàn)區(qū)頂面。

(2)根據(jù)試驗(yàn)區(qū)布置方案測量放出試驗(yàn)區(qū)邊界線，并在試驗(yàn)區(qū)用石灰打線放出橫對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向的1 m×1 m的正方形方格網(wǎng)。

(3)柴草制備。用麥秸草、稻草扎制草方格前需在材料上灑一些水，使之濕潤，以提高材料的柔性，避免扎制時(shí)折斷。扎制前將材料切成60 cm長的段，整齊堆放。

(4)鋪放柴草。沿草方格網(wǎng)線平鋪柴草，柴草要沿線垂直擺放，并置中間位置于線上。

(5)用平板锨在草中部用力將其對(duì)折壓入沙層內(nèi)12～15 cm，擁沙扶直，使其出露高度為13～15 cm(偏差為±2 cm)，頂部寬度為5～6 cm，再用腳將草帶兩側(cè)的沙踩實(shí)，并用鐵锨或刮沙板將中間的沙向草帶下刮一刮，使草方格提前形成碟形凹槽，有利于沙障內(nèi)地面穩(wěn)定。

(6)試驗(yàn)期間，保證柴草埋置垂直吹填區(qū)頂面，外露部分表面平整，種植牢固，如有破口應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。

3.2 土壤養(yǎng)分檢測及方案設(shè)計(jì)

將組合的4種土樣送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤養(yǎng)分檢測，結(jié)果見表1。檢測結(jié)果表明，外購?fù)粱緷M足三類土標(biāo)準(zhǔn)，其余土樣均低于三類土標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)土樣檢測結(jié)果，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了5種土壤條件進(jìn)行試驗(yàn)，分別為：方案一，無表土回覆；方案二，改良土(新吹填土和外購表土采用1∶1比例拌制)回覆，回覆厚度3 cm；方案三，改良土回覆，回覆厚度5 cm；方案四，外購表土回覆，回覆厚度3 cm；方案五，外購表土回覆，回覆厚度5 cm。

在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)選擇5塊相近的樣方，每塊樣方面積20 m2。準(zhǔn)備新吹填土0.8 m3，外購表土2.4 m3。將0.3 m3新吹填土與0.3 m3外購表土攪拌均勻，作為方案二單獨(dú)存放；將0.5 m3新吹填土與0.5 m3外購表土攪拌均勻，作為方案三單獨(dú)存放；將1.6 m3外購表土分成0.6 m3和1 m3作為方案四和方案五單獨(dú)存放。

3.3 覆土種草

(1)耕翻選定的試驗(yàn)區(qū)5塊樣方的土層，清除土層中的碎石等雜物，得到質(zhì)地疏松、透氣、平整、排水良好、適于草種生長的苗床。

(2)草種選用狗牙根和白茅，混合種植。提前去雜、精選草種，保證種子質(zhì)量，將精選的草種浸泡24 h。

(3)將已經(jīng)制備好的土壤和草種充分拌和，按設(shè)計(jì)方案分別回覆至相應(yīng)區(qū)域，并在樣方前插上指示牌?；馗残璞ＷC土壤均勻分布，并用鐵耙翻整，卷尺測量，須滿足土壤厚度要求。

(4)草種種植后需及時(shí)、定期灑水，直至草種正常發(fā)芽生長；發(fā)生病蟲害時(shí)，及時(shí)噴灑農(nóng)藥；植物生長緩慢缺乏養(yǎng)分時(shí)需追肥。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)試驗(yàn)觀察和記錄制作了階段植被覆蓋度情況表和折線變化圖，詳見表2和圖1。

表2 各方案植被覆蓋度

通過對(duì)比分析，可以得出：

(1)前10 d為草種萌芽期，10 d左右開始出芽。

(2)方案一植被覆蓋度遠(yuǎn)低于其他方案，主要原因在于草種著床困難，雖有日常養(yǎng)護(hù)，但難以儲(chǔ)存水分和營養(yǎng)物質(zhì)，且白天光照條件比較好的情況下，高沙土溫度較高，容易灼傷草種，因此草種不易發(fā)芽成活。

(3)方案四和方案五比方案二和方案三植被覆蓋度高，主要是由于外購表土儲(chǔ)存水分的能力比改良土強(qiáng)，且土壤養(yǎng)分含量也更高。

圖1 植被覆蓋度變化情況

(4)方案五比方案四植被覆蓋度略高，方案三比方案二植被覆蓋度略高，是由于回覆土土層厚，能儲(chǔ)存更多的水分和營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)可提供更多的有機(jī)質(zhì)，利于草種發(fā)芽生長。

(5)方案四比方案三植被覆蓋度高，說明土質(zhì)改變的影響比回覆厚度改變的影響要大。

(6)除方案一外，其他方案草種生長趨勢基本一致。

綜合5種方案試驗(yàn)情況，方案一植被恢復(fù)難度最大，相同條件下植被覆蓋度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他4種方案，25 d植被覆蓋度為6%，不能作為植被恢復(fù)方案；其余4種方案25 d植被覆蓋度分別為75%、77%、84%和87%，植被恢復(fù)方案基本可行。試驗(yàn)時(shí)間為5月底至6月份，光照條件強(qiáng)烈，氣溫較高，水分蒸發(fā)快，在該區(qū)域土壤條件下不利于草種發(fā)芽和生長，建議選擇春末或初秋播種，可以提高草種成活率。

5 結(jié) 論

(1)高沙土地區(qū)采用草方格沙障固沙作用明顯，減小了風(fēng)力侵蝕。草方格可通過增大地表粗糙度，降低地表層氣流的輸沙能力，并可改善土壤水分狀況，腐化的柴草作為有機(jī)質(zhì)保留在土壤中，還可起到改良土壤的作用。

(2)高沙土地區(qū)立地條件差，難以維持植物正常生長，采用新吹填土與外購表層耕植土混合拌制成的改良土或單獨(dú)采用外購表層耕植土回覆可顯著提高植被恢復(fù)效果。試驗(yàn)表明，僅靠原狀高沙土恢復(fù)植被難度極大，通過改變土質(zhì)，增強(qiáng)土壤黏性，可保水保肥，有效提高植被恢復(fù)效果。

(3)天星洲洲體后期將作為岸線資源進(jìn)行開發(fā)利用，綜合考慮后期利用、植被恢復(fù)效果、投資允許等因素，方案五較方案四更優(yōu)。采用回覆外購表土5 cm方案，一方面可提高洲體植被覆蓋度，增強(qiáng)土壤的抗侵蝕能力，另一方面也可改善洲體土壤條件，為后期景觀打造創(chuàng)造良好的立地條件。