李紀友 徐期瑚 朱利永 郭盛才

（1.廣東省林業(yè)調查規(guī)劃院，廣東 廣州 510520；2.廣東省嶺南院勘察設計有限公司，廣東 廣州 510599)

自然保護地是國際公認的保護生物多樣性、提供優(yōu)質生態(tài)產品與服務、維系生態(tài)系統(tǒng)健康最重要和最有效的途徑[1]。廣東省有各種類型自然保護地共計1359 處，約占全國保護地數量的13%，總面積294.52 萬hm2，約占全國自然保護地面積的1.7%[2]，是全省生態(tài)系統(tǒng)最完整、生物多樣性最豐富、珍稀野生動植物分布最集中的區(qū)域。但由于歷史原因,自然保護地內仍存在部分生態(tài)受損的廢棄石場等。據廣東省自然保護地生態(tài)治理與生態(tài)修復專項摸底調查數據，自然保護地內廢棄石場有25 處共計118.5 hm2。廢棄石場通常地表裸露，植被殘缺，存在邊坡塌方和水土流失等地質災害，破壞了自然保護地的生態(tài)和野生動植物生境，危及自然保護地生物多樣性。對廢棄石場進行生態(tài)修復，可以改善自然保護地生態(tài)環(huán)境，提升自然保護地景觀質量，促進人與自然和諧共生。本文以廣東羅浮山省級自然保護區(qū)湖洋石場為試驗地，分析試驗地的主要生態(tài)問題，采用修復分區(qū)的方法，提出自然保護地廢棄石場生態(tài)修復設計的主要內容，包括邊坡修復、土壤修復、植被修復和景觀修復。各項修復充分考慮地質、地形地貌、植被等多種因素，通過穩(wěn)定性、美觀性、生態(tài)性和多樣性等多方面比選確定最優(yōu)的生態(tài)修復設計方案，工程措施和生物措施相結合，綜合治理，使廢棄石場生態(tài)環(huán)境和生物多樣性得到改善。

1 試驗地概況

廣東羅浮山省級自然保護區(qū)位于珠江三角洲東北部，東臨惠州市，南部與東莞市交界，西北部則分別與廣州市增城區(qū)和龍門縣接壤。自然保護區(qū)地形復雜，地勢以主峰飛云頂為中心向四周傾斜，坡度介于10°～45°之間；海拔500 m 以上的南坡多是大片裸露巖石。自然保護區(qū)屬于南亞熱帶季風氣候，日照充足，年均氣溫21.9oC；雨量充沛，年均降水量1 800～1 900 mm，多集中在4-9 月;每年均受到臺風侵害。自然保護區(qū)植被為南亞熱帶季風常綠闊葉林，森林覆蓋率97.43%。試驗地湖洋石場位于保護區(qū)的實驗區(qū)內，目前早已關閉，廢棄多年。試驗地范圍海拔在70～145 m之間，地勢呈西北高東南低的趨勢；土壤為赤紅壤；石場范圍內植被大部分為草本，少量為山烏桕Triadica cochinchinensis、朱纓花Calliandra ematocephala等，植被景觀效果較差。試驗地位置如圖1 所示。

圖1 試驗地位置Fig. 1 Location of the test site

20 世紀70 年代試驗地采用露天斜坡式開采（圖2），山體被大量開挖，形成了約3.35 hm2的廢棄地，與周邊茂密的天然植被形成極大反差，如同自然保護區(qū)的一道“疤痕”，保護地自然景觀遭到嚴重破壞。試驗地山體巖石大面積裸露，原有植被和植被生長所需的土壤被破壞，附近動物棲息地受到干擾，野生動植物生境質量下降，生物多樣性降低。試驗地左側為塌方邊坡，面積4 456 m2；邊坡坡度較大，最大高度45 m，土質松散，存在滑移帶，滑移帶最長處78 m。在汛期或遇暴雨等，有山體滑坡、泥石流等地質安全隱患，對自然保護區(qū)野生動植物生存和周邊居民生活形成較大威脅。

生態(tài)修復設計之前，根據試驗地破壞狀況、地質、地形地貌和植被等因素，將試驗地分為5個生態(tài)修復區(qū)（圖2）。試驗地生態(tài)修復分區(qū)詳見表1。

表1 試驗地生態(tài)修復分區(qū)Table 1 Zoning of ecological restoration in the test site

圖2 試驗地現狀及修復分區(qū)Fig. 2 Current situation and restoration zoning of test site

2 試驗設計

2.1 邊坡修復設計

2021 年1 月開展修復，邊坡修復設計前進行詳細勘查，準確掌握地質、地形等各項數據，再根據邊坡的土質、穩(wěn)定性和坡度等對邊坡進行分類，確定邊坡修復設計方案。試驗地內邊坡分類及生態(tài)修復設計方案見表2。

表2 邊坡分類及生態(tài)修復設計方案Table 2 Slope classification and ecological restoration design scheme

2.1.1 塌方邊坡（Ⅰ區(qū)） 采用格構錨固結構+噴播植草技術，格構錨固結構穩(wěn)定耐久，既能保證深層加固又可兼顧淺層護坡[3]，可以最大限度的消除地質安全隱患。格構錨固結構采用錨桿+鋼筋砼梁相連接形成復合抗滑護坡結構，錨桿立面間距2 m（水平）×2 m（豎直），錨桿布置在鋼筋砼梁節(jié)點處（圖3）。鋼筋砼梁截面為矩形，梁高度的2/3 以上埋在土里，以保證防護效果。試驗地塌方邊坡較高，因此設計時分臺階設置三級格構錨固結構。鋼筋砼格構框架每隔10～20 m 設置伸縮縫一道,伸縮縫位置與坡面縱向排水溝位置統(tǒng)一考慮以做到兩者兼顧。在邊坡頂外5 m 處設置截水溝，在臺階和坡腳處修建排水溝,并通過坡面縱向排水溝進行連接,將坡面雨水匯集后統(tǒng)一排到溝渠中，以解決雨水引起地質災害。為美化邊坡,恢復受損的生態(tài)環(huán)境,待格構錨固結構施工完成后進行噴播植草綠化。

圖3 格構錨固結構Fig. 3 Lattice frame anchorage structure

2.1.2 土質邊坡（Ⅲ區(qū)） 采用人工植苗法，植穴沿等高線水平方向排列，上下兩行植穴錯位呈三角形布設，避免坡面雨水以直線形式下泄沖刷坡面，以利于水土保持。

2.1.3 低矮石質邊坡（Ⅱ區(qū)） 直接在坡頂、坡底砌筑水平種植帶，鑿穴種植藤本植物，利用藤本植物下爬上垂的方式進行垂直綠化。

2.1.4 高陡石質邊坡（Ⅱ區(qū)） 除在坡頂、坡底設置水平種植帶外，還在邊坡中間較平緩處設置3 行飄臺種植槽。高空飄臺種植槽內回填種植土，再鑿穴種植藤本植物，利用藤本植物下爬上垂的垂直綠化特性，逐漸覆蓋綠化裸露巖質邊坡。

2.2 土壤修復設計

試驗地巖質平臺（Ⅳ區(qū)），地勢平坦，為裸露巖石，土層厚度0～4 cm，土層較薄植被難以生長；試驗地土質平臺（Ⅴ區(qū)），表面有一層較薄的沖積土，下面為巖石，植被生長不良。設計對這兩個區(qū)域的土壤進行修復，以滿足植被健康穩(wěn)定生長。土壤修復有物理改良法、化學改良法和植物改良法等。土壤受損嚴重，土層過薄甚至完全沒有土壤層，植被難以生長，常采用物理改良法中的客土法改良基質?；瘜W改良法和植物改良法適用于地表有一定表土或者表面覆土經改良可以供植物生長的土壤。試驗地內巖質平臺土壤較薄，采用客土改良法和化學改良法相結合的綜合修復設計，先在平臺表面回填營養(yǎng)物質較豐富的客土，巖質平臺客土厚度100 cm 以上，土質平臺客土厚度50 cm 以上；再對客土添加有機肥進行適當拌和，使土壤的物理化學性質得到改良；最后挖穴進行人工植苗，種植穴在栽植前再施加有機肥2 kg/穴，同時加入復合肥（NPK 含量≥45%）1 kg/穴，進一步改善土壤肥力，促進植被快速健康生長，使植被修復和土壤修復達到相互促進。

2.3 植被修復設計

植被修復是廢棄石場生態(tài)修復的關鍵環(huán)節(jié)，邊坡修復與裸露土壤修復都須進行植被修復，通過植被修復來改善生態(tài)環(huán)境和野生動植物棲息地。植被修復設計遵循適地適樹和喬灌草相結合的原則：塌方邊坡（Ⅰ區(qū)）種植灌木和草本，巖質邊坡（Ⅱ區(qū)）種植藤本植物,土質邊坡（Ⅲ區(qū)）喬灌草混合種植。植被修復設計中，樹種選擇是決定植被修復成功的關鍵之一。樹種應具備適應性強、抗逆性好、有改良土壤能力、根系發(fā)達，有較高的生長速度、播種栽植較容易和成活率高等特性[4]。根據現場立地條件、氣候和保護區(qū)保護對象等因素，試驗地內植被修復設計喬木選用楓香Liquidambar formosana、 山 杜 英Elaeocarpus sylvestris、羅浮栲Castanopsis faberi、木荷Schima superba、山 烏 桕Triadica cochinchinensis等；灌木選用山毛豆Tephrosia candida、朱纓花Calliandra haematocephala、女貞Ligustrum lucidum、葉子花Bougainvillea spectabilis、銀合歡Leucaena leucocephala等；草本選用黑莎草Gahnia tristis、狗牙根Cynodon dactylon、蟛蜞菊Sphagneticola calendulacea等；藤本選用爬山虎Parthenocissus tricuspidata、牽?；≒harbitis nil、炮仗花Pyrostegia venusta、常春油麻藤Mucuna sempervirens等。樹種的配置采用多樹種混交，組成樹種5 種以上。采取株間隨機混交的方式，相鄰同一樹種不超過3 株，使改造后林分結構更接近自然林，景觀更具有觀賞性，形成生物多樣性豐富、生長穩(wěn)定、生態(tài)高效的生物群落。植被修復設計時，喬木苗種選用生長健壯、樹形優(yōu)美、苗高2 m 以上和土球直徑40 cm 以上的假植苗；灌木選用高80～100 cm 的營養(yǎng)袋苗；藤本選用2.5 kg 袋苗，長度50～80 cm。喬木種植密度1 335 株/hm2，株行距3 m×2.5 m；灌木種植密度4 444 株/hm2，株行距1.5 m×1.5 m；藤本間距0.2 m/株；草本植物覆蓋率一般不小于80%。為了保證植被修復的效果，植被修復需做好后期撫育管護。

2.4 景觀修復設計

石場開采嚴重破壞了原有的自然景觀，采用景觀重構法進行修復設計：對廢棄石場原有地貌進行利用、重塑與改造，充分利用人工地形地貌的有利特征進行景觀設計[5],同時將景觀修復設計貫穿于邊坡修復、土壤修復和植被修復全過程中，各項修復設計充分考慮景觀的協(xié)調性和可觀賞性。具體做法是根據廢棄石場地形、地貌特點，通過配置景觀植物來設計多個景觀節(jié)點和營造多重景觀空間。試驗地內塌方邊坡（Ⅰ區(qū)）配置開花灌木為主，形成賞花區(qū)；巖質邊坡（Ⅱ區(qū)）配置綠色藤本植物為主，形成觀葉區(qū)；穩(wěn)定的土質邊坡（Ⅲ區(qū)）和平臺（Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)），則合理搭配喬、灌、草不同層次的植被，既建立穩(wěn)定的植物群落，又營造良好的植物景觀效果。各修復設計中的人工設施通過植被修復設計進行裝飾和掩蓋，與周圍景觀環(huán)境融為一體；植被的選擇借鑒鄰近未受干擾植物群落組成、結構特征和演替規(guī)律[6]，優(yōu)先采用鄉(xiāng)土樹種，充分注意植物色彩相搭配，增強景觀層次和豐富度，打造多樹種、多色彩、多層次、多功能的闊葉混交林。

3 結果與分析

3.1 生態(tài)效益

截至2022 年6 月，試驗地通過人工輔助措施消除了邊坡水土流失和地質災害,改變了試驗地原來惡劣的地質環(huán)境，使試驗地生態(tài)環(huán)境得到改善；試驗地生態(tài)修復選擇了適合當地條件的多種鄉(xiāng)土樹種,初步構建了較穩(wěn)定的近自然植物群落生態(tài)系統(tǒng),植被更加豐富，景觀更加優(yōu)美，試驗地內植被覆蓋率明顯提高,從治理前的51%提高到100%，增加喬木林面積20 889 m2。增加和修復后的林地可以更好地調節(jié)區(qū)域氣候,保持水土,涵養(yǎng)水源,固碳釋氧，凈化空氣，增加生物多樣性，從各個方面改善了試驗地生態(tài)環(huán)境質量。

3.2 經濟效益

試驗地內原有土地按照土地利用現狀分類[7]，修復Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅳ區(qū)為采礦用地，面積16 253 m2；修復Ⅲ區(qū)和Ⅴ區(qū)為灌木林地，面積17 248 m2（表1 和圖2）。通過生態(tài)修復治理，原有采礦用地（修復Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)）轉化為灌木林地12 612 m2，原有采礦用地（修復Ⅳ區(qū)）轉化為喬木林地3 641 m2，原有灌木林地轉化為喬木林地17 248 m2，成功實現廢棄石場土地資源用途轉換，增加了生態(tài)用地，生態(tài)修復土地成效分析詳見表3。對廢棄石場如不進行修復，而采用征地辦法來增加生態(tài)用地，則會擠占其他土地資源，改變土地利用類型，而且征地費用一般超過修復費用的幾倍[8]，生態(tài)修復增加了生態(tài)用地大幅減少了土地成本。試驗地生態(tài)修復同時增加了林地面積和森林面積，按平均每公頃森林蓄積量60.57 m3[9]計算，增加森林蓄積量126.5 m3，出材率按50%計，單價按1 000 元/m3估算，可獲得木材儲備效益6.3 萬元。

表3 廢棄石場生態(tài)修復土地成效分析Table 3 Analysis table of land effect of abandoned stone field ecological restoration

3.3 社會效益

試驗地原來存在3.35 hm2廢棄地，通過生態(tài)修復成功轉換為生態(tài)用地3.35 hm2，增加了土地利用率；通過生態(tài)修復消除了塌方、泥石流等地質災害，保護了當地居民的生命財產安全；生態(tài)修復工作的實施，給當地提供了一定數量的工作崗位，增加了當地居民收入，對提高居民生活水平起到了積極作用；試驗地位于羅浮山風景區(qū)內，其植被、空氣、土壤等環(huán)境條件通過修復得到改善，可以促進當地旅游產業(yè)健康發(fā)展,提升當地居民的生活水平,助推鄉(xiāng)村振興。

4 結論與討論

生態(tài)保護修復涉及環(huán)境治理、生態(tài)修復、生物多樣性保護等方面，是一項需要多空間、多領域、多部門聯(lián)動的復雜系統(tǒng)工程[10]。本文基于自然保護地保護生態(tài)和生物多樣性的目的，提出自然保護地廢棄石場生態(tài)修復設計的新思路，優(yōu)先重點對野生動植物的生境進行修復，包括邊坡修復、土壤修復、植被修復，然后進行景觀修復。在生態(tài)修復設計過程中，以邊坡、土壤、植被等為修復對象，考慮地質、地形地貌和植被等多方面因素，通過穩(wěn)定性、美觀性、生態(tài)性和多樣性等多方面比選確定最優(yōu)的修復設計方案，工程措施和生物措施相結合，綜合治理，確保廢棄石場生態(tài)修復取得良好效果。廣東羅浮山省級自然保護區(qū)湖洋石場在面積大小、存在問題等方面具有典型性和代表性，湖洋石場生態(tài)修復設計對廣東省自然保護地廢棄石場生態(tài)修復具有示范指導作用。