吉 鑫,隋國(guó)輝,仇福寧
(1.北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司 北京 100021;2.北京勝景園林綠化工程有限公司 北京 100021)
隨著我國(guó)航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展,機(jī)場(chǎng)的建設(shè)速度和規(guī)模也在不斷發(fā)展和提高,人們對(duì)飛行安全也越發(fā)重視。飛行區(qū)內(nèi)的草坪因?yàn)樘幵诎踩w行的特殊環(huán)境中,因其特殊的地位更是受到了越來越多的關(guān)注。這主要是因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)內(nèi)草坪是以當(dāng)?shù)刈匀簧L(zhǎng)的原生雜草作為主體,其特點(diǎn)是面積巨大且養(yǎng)護(hù)條件嚴(yán)苛,而飛行區(qū)草坪卻又承載很多而且復(fù)雜的功能,如果維護(hù)管理稍不及時(shí),它反而會(huì)成為誘發(fā)鳥擊事件的源頭。因?yàn)樵陲w行區(qū)內(nèi)原生草坪會(huì)產(chǎn)生大量的草籽和滋生大量昆蟲,它們又是鳥類主要的食物源,面積巨大的飛行區(qū)草坪會(huì)吸引大量鳥類前來覓食,當(dāng)鳥類聚集超過一定數(shù)量時(shí),不僅可能造成航班延誤甚至可能發(fā)生鳥擊事件,造成巨大的損失。因此,為了從生態(tài)治理角度來降低鳥擊的風(fēng)險(xiǎn),找到一種適合機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的草種來替換掉原有的雜草草坪,是每個(gè)機(jī)場(chǎng)都十分關(guān)注且在努力解決的課題。
機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)草坪的特點(diǎn)和要求分為共性和個(gè)性兩大類,共性是指,幾乎在每個(gè)機(jī)場(chǎng)內(nèi)的草坪共同具有的特點(diǎn)和要求;而個(gè)性型主要是指由于每個(gè)機(jī)場(chǎng)所處的地理位置不同,當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件包括極端溫度、濕度、年均降水量、土壤特點(diǎn)、航班密集程度、草坪面積等等。下面分別加以說明。
根據(jù)機(jī)場(chǎng)草坪的用途,可以分為跑道兩側(cè)及安全地帶草坪,迫降區(qū)草坪,停機(jī)坪草坪等等,對(duì)于這幾類草坪的不同作用,可依據(jù)承壓性、抗斷性、草坪密度等因素來確定草坪最低的要求條件及其建植、管理中應(yīng)采取的相應(yīng)措施。
1.1.1 抗壓性 飛行區(qū)內(nèi)迫降區(qū)和跑道兩側(cè)土面區(qū)的土壤壓實(shí)度應(yīng)保持在0.87以上,而且每年要用10-20T的壓路機(jī)鎮(zhèn)壓2-3次,以保證地面的承受能力。要求在此區(qū)域的草坪具有良好的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性,有防止地面變形或草坪撕裂的能力。使草坪在高壓和高磨損力下也不會(huì)出現(xiàn)撕裂的能力(重負(fù)荷的草坪應(yīng)承受60-80N.c㎡的重力)。
1.1.2 快速再生力和較高的密度 要求草坪在重壓和高強(qiáng)度磨損情統(tǒng)下有很強(qiáng)的自我修復(fù)能力。
1.1.3 抗斷能力 草坪的抗斷能力需達(dá)到1-2N·cm。
1.1.4 耐瘠薄土境能力 飛行區(qū)內(nèi)有些區(qū)域極度貧瘠,要求草坪能夠在貧瘠的土壤中正常生長(zhǎng)。
1.1.5 固土能力強(qiáng) 飛行區(qū)土面區(qū)基本有一定坡度,在雨水沖刷時(shí)易造成水土流失,草坪強(qiáng)大的根系可以有效的保持水土,保護(hù)現(xiàn)有土面區(qū)狀態(tài)。
1.1.6 植株低矮(最好低于30cm) 由于植株超過30cm后必須割草(民航局規(guī)定),因此要求飛行區(qū)土面區(qū)的草坪一但到達(dá)30m 必須立即割草,否則,一旦草坪超高,不但草坪內(nèi)容易隱藏小動(dòng)物如鼠、貓、狗等,而且會(huì)嚴(yán)重影響噴藥滅蟲的效果,造成昆蟲數(shù)量激增,吸引大量鳥類前來覓食,會(huì)給飛機(jī)的安全造成重大威脅。
1.1.7 抽穗、結(jié)實(shí)能力低,蟲害少 對(duì)鳥類而言的,草籽和昆蟲是鳥類的重要食源,只有有效降低了結(jié)籽量,結(jié)籽時(shí)長(zhǎng),并降低昆蟲數(shù)量、種類等才能從根本上減少鳥類前來覓食的可能,也就會(huì)達(dá)到保障飛機(jī)安全正點(diǎn)運(yùn)行的目的。
1.1.8 耐高溫 在飛機(jī)的起降過程中,由于噴氣產(chǎn)生的溫度較高,會(huì)對(duì)草坪草造成強(qiáng)烈的熱傷害,因此要求草坪具有很強(qiáng)的耐熱性。夏季,北京地區(qū)最高氣溫達(dá)能達(dá)到40℃以上,在極端天氣情況下,地表溫度能達(dá)到50℃-60℃。飛機(jī)噴氣高溫與天氣高溫疊加,是對(duì)草坪的耐高度性能的極大考驗(yàn)。
1.1.9 耐低溫 冬季北方氣溫普遍在-15℃-40℃左右,草坪要能安全越冬,保證在來年可以返青、生長(zhǎng)、成坪。
1.1.10 耐鹽堿 在冬季積雪期,為保證機(jī)場(chǎng)的正常運(yùn)行,有可能會(huì)在跑道,滑行道上噴灑含鹽的融雪劑,這就會(huì)導(dǎo)致跑道兩側(cè)的土壤中鹽堿性增強(qiáng),這就要求草坪有較強(qiáng)的耐鹽成能力。
1.1.11 草坪根系密集,具有一定彈性 在迫降區(qū)內(nèi),要求草坪能夠在土壤表層形成至少5-10cm 厚的密集根系,并具有一定的彈性,以加大承載力度,便于飛機(jī)安全迫降。
1.1.12 耐旱性 飛行區(qū)內(nèi)土面區(qū)內(nèi)沒有用于澆草的灌溉系統(tǒng),要求草坪必須在自然降水條件下就能夠健康生長(zhǎng)。
1.1.13 耐澇性 在北方的雨季期間(每年的7-9 月),可能會(huì)形成集中降水,雖然飛行區(qū)土面區(qū)一般具備良好的排水能力,但受極端天氣影響,部分區(qū)域仍有可能形成短時(shí)間的積澇情況,因此要求在此區(qū)域內(nèi)的草坪具有一定的抗?jié)衬芰Α?/p>
1.1.14 快速建植 因?yàn)轱w行區(qū)草坪處在安全飛行的特殊環(huán)境中,越是對(duì)草坪要求多而嚴(yán)格的區(qū)域就是對(duì)飛行安全至關(guān)重要的區(qū)域,同時(shí)也就是施工難度相對(duì)較大的區(qū)域。
在這些區(qū)域施工一般只能采用不停航施工模式,即只能在本條跑道停航之后的夜間進(jìn)行,以首都機(jī)場(chǎng)為例,每條跑道每周停航一至三天,停航時(shí)間一般為00:00-06:00,每天可用于施工作業(yè)或維保的時(shí)間僅為1 到5 小時(shí),且存在不固定、不連續(xù)的特點(diǎn)。這就要求建植草坪的效率要高,能夠在極其有限的工作時(shí)間內(nèi)完成建植工作。
1.1.15 高效維護(hù) 在建植后的草坪也必然需要適當(dāng)?shù)木S護(hù)作業(yè),與建植施工類似,優(yōu)質(zhì)高效的維護(hù)保障草坪成坪的關(guān)鍵。
每個(gè)機(jī)場(chǎng)的位置不同,氣候不同,極端氣溫、極端濕度、機(jī)場(chǎng)航班數(shù)量、飛行區(qū)草坪面積等等方面的差異,必須要做到具體情況具體分析。
北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)位于北緯40.080°,東經(jīng)116.585°,地處華北平原北端,屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候,降水適中,四季分明,無(wú)霜期195天左右,年平均氣溫在11.5℃。最低氣溫零下19.1℃,最高氣溫40.5℃,冬季寒冷干旱,夏季潮濕多雨。年均降水量610mm,降水季節(jié)分配很不均勻,75%的降雨集中在7、8、9三個(gè)月。土壤以輕壤土為主,部分區(qū)域含有沙土和一定數(shù)量的礫石,總體土壤呈弱堿性。
2.2.1 土質(zhì)情況 機(jī)場(chǎng)土質(zhì)覆蓋區(qū)域面積大,無(wú)灌溉水源,土質(zhì)類型復(fù)雜、有的地方礫石很多,甚至具有鹽堿性,部分地區(qū)土壤貧瘠。
2.2.2 不停航夜間施工,作業(yè)面內(nèi)導(dǎo)航等設(shè)備極多 施工性質(zhì)為不停航夜間施工,由于進(jìn)行草種優(yōu)化的區(qū)域緊鄰跑道,能進(jìn)行施工養(yǎng)護(hù)的時(shí)間只能在航班停航的夜間進(jìn)行,有效施工時(shí)間極短,且不連續(xù),受跑道停航時(shí)間所限,所有植草、養(yǎng)護(hù)作業(yè)必須高效完成;土區(qū)面內(nèi)各種導(dǎo)航、通信、動(dòng)力等設(shè)施遍布,開展機(jī)械化作業(yè)時(shí)必須謹(jǐn)慎小心,確保場(chǎng)內(nèi)設(shè)施設(shè)備安全。
根據(jù)飛行區(qū)自身的特點(diǎn)及其對(duì)草坪的特殊要求,從2008 年開始對(duì)草種對(duì)比試驗(yàn),2013 年完成16000m野牛草規(guī)模試驗(yàn)種植,2019 年開始在北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)緊鄰跑道的停航區(qū)域,以每年十萬(wàn)平方米的速度進(jìn)行草種優(yōu)化工作。
野牛草,原產(chǎn)北美中部溫帶和亞熱帶半干旱地區(qū),為禾本科畫眉草亞科野牛草屬多年生草種,匍匐莖,株高5-25cm,是北美大草原獨(dú)具特色的草種。
20世紀(jì)40年代,野牛草被從美國(guó)引種到中國(guó)甘肅天水,由于其葉片色澤優(yōu)美、質(zhì)地細(xì)膩整齊,具有極強(qiáng)的耐旱、耐踐踏、耐熱、耐寒和抗病蟲害能力,而且具有成坪快、修剪次數(shù)少、壽命長(zhǎng)、與雜草競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)逐漸在我國(guó)西北、華北及東北地區(qū)得到大面積推廣,被廣泛用于高速公路護(hù)坡、高爾夫球場(chǎng)次級(jí)高草區(qū)、湖邊、池畔、堤岸等區(qū)域。野牛草還具有抗二氧化硫和氟化氫等氣體的能力,因此在冶金、化工等污染較重的工礦企業(yè)也會(huì)大量使用野牛草進(jìn)行礦山護(hù)坡、園區(qū)綠化等。
野牛草喜溫暖濕潤(rùn)的氣候但也極耐干旱,在炎熱干旱100多天的情況下依然能夠存活,在年降雨量在300到600mm 的半干旱地區(qū)野牛草生長(zhǎng)茂盛(李德穎,1996)。這是由于野牛草的葉片結(jié)構(gòu)特殊,在土壤和空氣干燥的時(shí)候,野牛草葉片能卷縮起來,停止蒸發(fā)、生長(zhǎng),一旦重新遇到水分又會(huì)恢復(fù)其生長(zhǎng)(Johnson P G,etal.,1998)。野牛草有較強(qiáng)的耐寒能力,在零下34℃寒冷的地區(qū)能順利越冬。野牛草最適合的土壤pH 為6.0-8.0,喜粘質(zhì)土壤,對(duì)酸性和堿性土壤的抗性均較高。強(qiáng)喜光性,適合全日照,不耐蔭,陽(yáng)光不足時(shí)則匍匐枝減少,覆蓋不良,綠度降低(Wu L,et al.,1989)。在自然條件下,由于野牛草匍匐莖極為發(fā)達(dá),而種子結(jié)實(shí)不良或種子較少,野牛草在自然種群中的繁殖方式主要是以無(wú)性繁殖為主。
優(yōu)點(diǎn):高度低,5-25cm。耐干旱,耐炎熱,在干旱100多天情況下依然能夠存活。能耐受-34℃低溫,也耐一定積澇,積水一般不超過3 天不影響存活。幾乎沒有病蟲害,成年野牛草與雜草競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)。耐踐踏,成年草坪不懼較高強(qiáng)度碾壓。成坪快,自我修復(fù)能力強(qiáng)。耐粗放管理??刮廴灸芰?qiáng),能夠抗二氧化硫和氟化氫。結(jié)籽較少,壽命長(zhǎng)。
缺點(diǎn)(不足):綠期稍短,北京地區(qū)綠期180-200 天。不太耐陰,陽(yáng)光不足時(shí)會(huì)影響野牛草的生長(zhǎng)。不耐長(zhǎng)期積澇,積水超過三天會(huì)對(duì)野牛草生長(zhǎng)造成影響。
在我國(guó),北方機(jī)場(chǎng)普遍存在干旱少雨和溫差偏低的特點(diǎn),由于飛行區(qū)草坪面積巨大,為了降低管護(hù)成本,選擇節(jié)水抗旱的草種就是必然選擇,而在北方園林綠化中常見的冷季型草坪如早熟禾、高羊茅、黑麥等草種都屬于耗水型植物,他們?cè)陲w行區(qū)內(nèi)是無(wú)法大面積存活的。那么與野牛草相似的狗牙根、結(jié)縷草、薰衣草、佛甲草等等可以替代野牛草嗎?我們經(jīng)過多年的研究分析,認(rèn)為在目前情況下,它們與野牛草相比還有一定差距。
3.3.1 與狗牙根比較 狗牙根是與野牛草最接近最相似的兩個(gè)草種。狗牙根的抗性與野牛草相近,但狗牙根在三個(gè)方面與野牛草差距較大。一是耐旱性,野牛草可以耐受北方絕大部分地區(qū)的干旱,而狗牙根在返青和休眠前,都要有充足的灌水,否則成活率會(huì)大為降低;二是耐寒性,狗牙根一般越冬溫度不能低于-5℃,而野牛草是-34℃;三是病蟲害方面,越是長(zhǎng)勢(shì)良好的狗牙根,在高溫高濕的雨季,越容易被病蟲害侵?jǐn)_,必須加強(qiáng)管理,如及時(shí)噴藥、修剪等,而迄今為止,還沒有確切的野牛草受到何種病蟲害侵?jǐn)_的報(bào)道。
3.3.2 與結(jié)縷草比較 結(jié)縷草的耐旱、耐寒、耐熱能力也與野牛草近似,但結(jié)縷草幼苗成坪較慢,生長(zhǎng)過程中易被雜草侵蝕;成坪前需要大量澆水,這是在機(jī)場(chǎng)難以滿足的條件。
3.3.3 與薰衣草比較 薰衣草對(duì)種植養(yǎng)護(hù)的要求較高,在北方地區(qū),種植前要精心整地,春季返青時(shí)要及時(shí)澆水,雨季時(shí)要及時(shí)排澇,冬季休眠時(shí)要保證冬灌,這些條件在缺水的北方大部分地區(qū),很難達(dá)到熏衣草的種植要求。
3.3.4 與佛甲草比較 佛甲草是多漿植物,雖然具有耐寒、耐旱、耐高溫、耐貧瘠等優(yōu)點(diǎn),但因無(wú)法經(jīng)受機(jī)場(chǎng)土面區(qū)壓路機(jī)的碾壓,所以不符合機(jī)場(chǎng)對(duì)草坪耐壓性的要求。
干旱缺水、缺乏灌溉草坪的設(shè)施和水源。不停航夜間施工,種植和養(yǎng)護(hù)時(shí)間只能在飛機(jī)停航的后半夜才能進(jìn)行,且極其短暫,還不連續(xù)。施工現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)航等重要設(shè)備多,施工環(huán)境復(fù)雜。施工區(qū)域土質(zhì)復(fù)雜,存在礫石土,鹽堿土壤等情況。種植施工后要保持種植區(qū)域土壤密實(shí)度達(dá)到0.89以上。
勝景園林公司遵循野牛草種植的基本原則,深入分析了飛行區(qū)對(duì)種植草坪的特殊要求,建立了“土壤改良-精選優(yōu)種-提前育苗-高效種植-科學(xué)保墑-及時(shí)除草”六位一體的科學(xué)種植體系,從2019-2021 年底,在首都機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)緊鄰跑道的停航區(qū)共建植野牛草草坪35 萬(wàn)平方米,達(dá)到草坪覆蓋率95%以上,雜草率低于15%。
野牛草雖然在其生長(zhǎng)期間長(zhǎng)期處于優(yōu)勢(shì)地位,但由于其屬于暖季型草種,如果在其生長(zhǎng)較慢或是休眠期間,在不進(jìn)行人工養(yǎng)護(hù)的情況下,大量適合當(dāng)?shù)氐囊吧s草,生長(zhǎng)迅速,會(huì)侵蝕一部分野牛草的優(yōu)勢(shì)地位,而在來年就會(huì)形成野牛草與各種雜草共生的局面,從生態(tài)多樣性角度考慮,這種局面的形成,說明野牛草雖然生命力頑強(qiáng),但它并不會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐奈锓N造成生態(tài)災(zāi)難,侵占所有的生存空間,但從不招蟲,不引鳥的角度考慮,野牛草與雜草共生的情況,會(huì)大大削弱草種優(yōu)化工作的成果,因此,必要且適當(dāng)?shù)暮笃诰S護(hù),仍然是非常重要的。
在開展理論研究的同時(shí),2012-2013 年,首都機(jī)場(chǎng)委托北京勝景園林綠化工程有限公司在機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)東湖西北側(cè),建立了1600m的野牛草試驗(yàn)基地,通過6年的不斷摸索,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及跨度較長(zhǎng)的氣候環(huán)境條件下生長(zhǎng)情況觀察,確認(rèn)了野牛草具有優(yōu)良的較適宜機(jī)場(chǎng)種植的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性,符合機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)草地草種條件。2019-2021 年,在土質(zhì)區(qū)停航區(qū)內(nèi)進(jìn)行規(guī)模化種植,每年10 萬(wàn)平方米。截至2021年10月底,已完成35萬(wàn)平方米的種植面積。
2020 年飛行區(qū)在西跑道停航區(qū)大面積種植野牛草后,據(jù)統(tǒng)計(jì),跟以往相比,服務(wù)商完成整個(gè)西跑道停航區(qū)的割草作業(yè)所需時(shí)間能減少1/3,大幅減輕了相關(guān)區(qū)域停航維保作業(yè)。野牛草草坪建成后對(duì)比原來野生草坪數(shù)據(jù)指標(biāo):草籽全年產(chǎn)量減少95%;昆蟲數(shù)量減少75%;鳥類驅(qū)離數(shù)量減少80%;割草全年次數(shù)由8-10次降低到1-2次,減少70%;噴藥滅蟲次數(shù)減少50%;草屑垃圾產(chǎn)生量減少70%;噴藥滅蟲化學(xué)藥劑減少50%。
降低了土面區(qū)割草、打藥的維護(hù)費(fèi)用,每年至少可減少50%-70%的割草費(fèi)用。能夠降低30%-50%的噴藥滅蟲費(fèi)用。
首都機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)引入野牛草進(jìn)行草種改良后,大幅降低了草籽(果實(shí))及昆蟲數(shù)量,前來覓食的鳥類減少約50%。大幅減少了責(zé)任鳥擊事件的發(fā)生,責(zé)任鳥擊數(shù)量從2019年的48起下降到2021年的9起,責(zé)任鳥擊萬(wàn)架率也從0.81 下降到0.34。大幅減輕了停航維保工作壓力,野牛草覆蓋了停航區(qū)約25%的面積,停航區(qū)割草所需時(shí)間下降了約30%,節(jié)省了大量時(shí)間和人工成本,減少草屑量達(dá)70%以上。同時(shí)減少了噴藥滅蟲50%的工作量和用藥量,減少了碳排放,減輕了環(huán)境污染,而且,由于野牛草本身細(xì)膩優(yōu)美,具有綠化作用,野牛草的種植使機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的綠化景觀得到了大幅度提升。
北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)生態(tài)治理草種優(yōu)化工作取得階段性成果,不僅是解決了首都機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的草種優(yōu)化問題,更是對(duì)整個(gè)行業(yè),關(guān)于在干旱、寒冷的北方機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的生態(tài)改良草種優(yōu)化工作取得了突破,這里面有兩個(gè)成果,一是確定了飛行區(qū)草種優(yōu)化用草——野牛草;二是開創(chuàng)了在種植條件極其嚴(yán)苛的機(jī)場(chǎng)飛行區(qū),在不停航夜間施工條件下,可以高效可控地進(jìn)行飛行區(qū)生態(tài)治理工作,建植并維護(hù)好草種優(yōu)化后的野牛草草坪。
根據(jù)在首都機(jī)場(chǎng)取得的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合野牛草早已在我國(guó)華北、西北、東北地區(qū)大范圍栽種的事實(shí),在上述地區(qū)的大部分機(jī)場(chǎng)的飛行區(qū)草種優(yōu)化工作完全有可能參考首都機(jī)場(chǎng)的做法進(jìn)行推廣。
由于野牛草屬于暖季型草種,它僅在長(zhǎng)期浸泡(三天以上)、遮陰的情況下才會(huì)影響生長(zhǎng),而機(jī)場(chǎng)的飛行區(qū)土面區(qū)對(duì)于排水都有嚴(yán)格的要求,更不存在人為的遮陰問題,因此野牛草也完全可以在南方機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)內(nèi)進(jìn)行種植試驗(yàn),《上海草坪草種應(yīng)用歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》(2001.楊烈,呂衛(wèi)光,沈國(guó)輝);《福建主要草坪草應(yīng)用特性及建植技術(shù)》(2002.林開旺)。雖然狗牙根在南方的部分機(jī)場(chǎng)已經(jīng)開展了試驗(yàn)研究工作,但野牛草仍具備更加抗旱和病蟲害少的優(yōu)勢(shì)。從對(duì)鳥類的吸引效果、養(yǎng)護(hù)的難易程度等方面,應(yīng)該加強(qiáng)野牛草、狗牙根、結(jié)縷草等暖季型草種在南方機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的試驗(yàn)性研究。
目前,野牛草在機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的種植試驗(yàn)還屬于初始階段,關(guān)于飛行區(qū)生態(tài)治理草種優(yōu)化工作還有很多工作需要各方面的專家學(xué)者以及相關(guān)從業(yè)者們共同努力,深化研究,為降低鳥類對(duì)飛機(jī)的威脅做出更大的貢獻(xiàn)。