FSA技术在山体格构梁植被恢复方面的应用.doc

FSA技术在山体格构梁植被恢复方面的应用 以河马石边坡绿化工程为例作者简介：李春林，男，1967年出生，山东青岛人，大学本科，工程师，长期从事边坡绿化与植被恢复工作。通信地址：山东省青岛市崂山区沙子口镇北龙口社区青岛高次团粒生态技术有限公司，266102，Tel E-mail：.李春林1，吴刚2，许剑平1，曲宁2，范晓妮2(1. 青岛高次团粒生态技术有限公司，山东 青岛，266102；2.青岛高次团粒植被恢复研究所，山东 青岛，266102）The application of FSA technique in lattice beam revegetation a greening case study on Hemashi slope revegetation LI Chun-lin1, WU Gang2, XU Jian-ping1, ZHANG Jing-wei2, QU Ning2 (1.Qingdao HOSA eco-technology Co., Ltd, Qingdao 266102, China; 2.Institute of Qingdao HOSA vegetation restoration, Qingdao 266102, China)摘要：对自然界不稳定边坡通常采用格构梁的方法进行加固，并在框格中种植草本植物以期软化硬质景观，但该法不足以掩盖人为痕迹，自然效果亦不明显。运用高次团粒公司的FSA喷播技术打造的自然式山林景观可有效解决这一问题，使群落更稳定，效果更自然。这种绿化施工技术为今后格构梁边坡绿化乃至高险陡坡植被恢复提供了新的思路与方法。关键词：高次团粒；FSA喷播技术；植被恢复；格构梁Abstract: Lattice frame anchor structure is applied to control the instability slopes project under natural conditions usually.But the nature effects with the method of planting herbaceous plants in the lattice beam was not significant, signs of manipulation has not been improved in a large-scale. In order to get the natural landscape, the technology of FSA spray seeding which invented by Qingdao HOSA eco-technology Co., Ltd, were applied to lattice greening. After that, stiff effect of lattice was softened and the natural community was more stable than before. On the other hand, these technologies provide reference for similar projects, such as lattice beam and other high-steep slope in the future.Key words: high order soil aggregate；FSA spray seeding technique；vegetation restoration；lattice beam由于采矿、修路等人为干扰，山体边坡原有植被和土壤层遭到严重破坏。原有的山体岩石应力系统平衡受到破坏，增加了山体岩崩的机率，也加大了创面周围特别是表层的不稳定性，极易发生滑坡。大量裸岩坡面的存在不但影响自然景观，对生态环境也构成严重威胁。为了增强坡面的稳定性与安全性，高陡坡面通常运用格构梁进行加固，将坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚索，通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体处于稳定、安全状态。我国在边坡工程中主要使用的格构类型为浆砌块石和现浇钢筋混凝土，其方格状的格构区域可作为边坡绿化空间加以利用。运用高次团粒公司的FSA喷播技术打造的自然式山林景观，能有效隐藏山体格构框等硬质景观，并通过植被改良土壤的理化性状，增加土壤有机质含量，提高大于0.25 mm的水稳性团聚体含量，增加土壤抗冲抗蚀性，从而进一步防止水土流失1。河马石租赁住房格构绿化工程位于青岛市市北区劲松一路西、吴石支路北。该坡面东向，属单级高陡坡，山体坡度介于7585之间，总面积1 8000 m2。岩石表面为中风化硬质花岗粒岩，岩石裂隙较发育。绝大多数为微风化花岗岩，坚硬度大。山体表面已进行格构加固处理。工程所在地青岛为海洋性季风气候，日温差较小，年平均气温12.3。全年雨量集中在7、8两个月，两月的平均降雨量303.1 mm占全年总降雨的45。1 FSA喷播技术概要FSA喷播技术是采用先进的湿式喷播手段，辅以工程措施，在荒地或被破坏的岩质、土质、混凝土或者垃圾场坡体上建植理想植物群落的工程技术。这种技术除具有基本的坡面防护、生态恢复功能外，运用于本案例还具有美化硬质景观的效果。FSA喷播技术与植生毯边坡防护技术均是青岛高次团粒生态技术有限公司自主研发的植被恢复与环境生态性防护系列技术的组成部分。为了填补格构内部的闲散空间，使土壤培养基处于格构表层，使植物生长获得充足的太阳辐射，本案例巧妙运用了植生毯。将植生毯安放于格构底层，与原始坡面接触，作为土壤培养基的基础垫层，增强后者的保水增肥能力。然后通过FSA喷播技术进行喷播作业，将人造土壤培养基均匀覆盖整个坡面，形成具有良好性状的土壤层，培养基的上层部分加入选用的植物种子。土壤pH值是土壤微生物多样性功能的主要推动者之一2，土壤营养元素在pH值为6.0-7.5时的可给性比较高3。FSA喷播技术所制造的这种土壤培养基pH值介于7.0-7.2之间，具有理想的土壤团粒结构和较强的水土保持能力，可以为植物生长提供充足的肥力营养，为土壤微生物繁殖提供赖以生存的栖息场所和适宜的生存环境 4，增加了土壤中的生物多样性。因此它不仅能有效地抵抗雨蚀和风蚀，提高边坡的结构安全性，还能再现原始坡面植被和谐统一的坡面群落效果。2 问题与对策格构梁的存在，在增强高陡山体稳定性与安全性的同时，从一定程度上破坏了原本脆弱的植被环境，加重了人为干扰的痕迹。格构处理后的坡体并不适宜植物生长，只能采用特定的植被恢复方法对山体格构进行绿化。FSA喷播技术运用到格构山体的植被恢复过程中，在美化山体的同时可有效改善植物生长环境。2.1植物材料选择在植物选择方面，从边坡稳定性与景观自然化的长远考虑，植物种类应选择耐旱、耐瘠薄、生命力顽强、综合抗性较强的荒山造林先锋植物。以乔木、灌木为主，地被为辅进行自然混播，逐步实现山体的群落化、自然化。突出植物的适应能力和易繁殖性，在乡土树种的基础上选择具有抗旱、耐瘠薄、易管理、抗病虫害等特点的植物种类。同时注意植物的群落演替与营养循环，尽量种植具有一定固氮能力的豆科植物种类。这些植物材料的根系萌蘖能力一般比较发达，对环境具有较强适应性（详见下表）。乔木5种，灌木3种，草本地被1种。表1 边坡山体绿化植物种类选择Table1 Plant selection of slope greening名称拉丁名科属形态特征根系特征生态特性刺槐Robinia pseudoacacia豆科刺槐属落叶大乔木根浅，放射成网状伸展固氮、速生树种火炬树Rhus typhina漆树科盐肤木属落叶大乔木根浅但发达，萌蘖性强护坡、固堤能力强臭椿Ailanthus altissima苦木科臭椿属落叶大乔木根系较深荒山造林先锋树种苦楝Melia azedarach楝科楝属落叶大乔木根系较深耐瘠薄，适应性强盐肤木Rhus chinensis漆树科盐肤木属落叶小乔木根系萌蘖力强荒山造林先锋树种胡枝子Leapedeza bicolor豆科胡枝子属落叶灌木根系发达固氮能力强紫穗槐Amorpha fruticosa豆科紫穗槐属落叶灌木根系发达，萌蘖力强固氮、水土保持能力强马棘Indigofera pseudotinctoria豆科木篮属落叶灌木根系发达固氮、固坡树种黑麦草Lolium perenne禾本科黑麦草属草本地被须根发达，入土不深地面覆盖、水土保持实生苗与移栽苗木相比，根系更强壮，主根延伸能力更强，根系间的连接更复杂，固土效果更好，后期产生的生物量也更大。而与灌木型、草本型的绿化结构相比，森林型结构成林后树高可高达5m以上，形成乔、灌、草有机结合的森林状态绿化结构，更接近自然，更容易实现植被群落的自然演替，可免除后期管理。部分豆科树种刺槐、胡枝子、紫穗槐具有一定的固氮能力，能固定空气中的氮素营养，有效参与生态群落的物质循环与能量流动5。枯枝落叶可促进、完成植物群落的物质循环，进一步改善群落结构与生态环境。在整个植被恢复过程中，种子萌发后形成的群落会经过一个交替繁衍的过程。通常情况下草本植物最先萌发，但后期萌发，生长速度较快的刺槐、火炬等木本植物会逐渐占据整个群落的主导。在管护方面，主要在苗期根据雨量状况，进行适当的人工浇水，以保证苗齐、苗壮。随着逐渐成苗，管护相应减少，后期则无需管护，顺应群落规律，自然演替生长。2.2 FSA土壤培养基青岛高次团粒生态技术有限公司制备的人工土壤，是将调制成泥浆状的培养基材料与土壤添加剂混合，在喷播瞬间发生优粒化反应，形成与自然界表土具有类似团粒结构的土壤培养基。由于喷播瞬间发生疏水反应，粘结力极强的土壤培养基会牢固地吸附于坡面上，即使受雨水的冲刷也不会脱落。这一培养基可为植物发芽、生长提供足够强度的物理支撑与适宜的营养及环境条件，最终使坡面达到自然植被重现的生态效果。FSA喷播技术使用的土壤培养基有别于普通的客土喷播材料，它主要由黏质土、有机质添加料、土壤添加剂及必要的缓释肥料构成，是FSA喷播技术的关键。黏质土由普通黏质土与一定比例的粗砂、细沙经高温消毒混配而成，在培养基中起保水、保肥的作用。土壤有机质是评价土壤质量的一个重要指标6，添加有机质添加料，除了起到增肥、保肥、保水、透气的作用外，还能提高土壤养分的有效性，促进团粒结构的形成，为培养基中的微生物生长提供适宜环境7。土壤添加剂能使培养基具有良好的耐雨水冲刷能力，同时能使土壤培养基的团粒结构稳定持久。缓释肥料的添加则是为植物生长提供必要的营养元素，满足植物生长的长期需要8。最终再现理想的天然表层土壤的团粒结构。此外，在工程技术方面为了防止夏季集中降雨时山体汇水形成的“水头”对喷播土壤的冲刷，在山体顶部构筑截水沟，竖向构建排水渠，将夏秋季节集中降雨形成的山体汇水排离坡体，减少危害。2.3 FSA技术特点FSA技术秉承先进的绿化理念，注重“植物群落”和“物种多样性”概念，追求“森林化”和“物种本土化”效果，充分体现了恢复自然、尊重自然、与自然和谐共处的理念。其应用范围广泛，可以替代目前所有的液力喷播和客土喷播技术。FSA技术形成的土壤培养基具有优良的土壤结构，可有效抵抗强降雨的侵蚀及其他自然损伤，能最大限度地降低水土流失；以根系发达的木本植物(树木)护坡，护坡效果显著；由于植物多样化合理配置，自然演替功能良好，使木本植物群落的恒久生长成为可能，而且与周边的原有植被环境协调一致，有效保护生态环境，体现可持续发展特点。此外，该技术所使用的材料均采用生态环保、可自然降解材料，对环境无污染、无破坏，主要材料均是工农业废弃物或下脚料，能体现真正的循环经济和节能减排要求。与此同时，该技术无需后期养护与管理，能体现真正的自然生态，可节约大量养护费用。图1 边坡植被恢复前后效果图（施工1年后） Fig 1 Effect diagram of vegetation restoration on rocky slope（1 years after construction）3 结论与讨论生态护坡是通过在边坡上种植植物，利用植物与岩土体的相互作用对边坡进行防护、加固，逐步恢复自然生态环境，增强沿线景观效应的一种绿色护坡方式9。在此过程中，土壤培养基为植物种子提供充足营养，保证种子萌发及根系发育，发育后的植被群落具有发达的纵横交错的根系网络，其根系生长后扎入岩石缝隙，对土壤层进行吸附加固。群落中的自然选择与植被演替，进一步促进山体植被的自然化、群落化。正是运用这一理念，青岛高次团粒生态技术有限公司运用FSA喷播技术对河马石山体格构进行绿化覆盖，对裸露坡面进行植被恢复，逐步再现并强化原始破面的生态群落。得益于这一先进的边坡植被恢复理念及先进的工程技术条件，这种技术在高速公路两侧山体的植被恢复方面也得到进一步的应用和推广（图2）。图2 某一高速公路坡体植被恢复效果图（施工1年后） Fig 2 Diagram of vegetation restoration on a expressway slope（1 years after construction）虽然植被恢复不能增加土壤中钾、磷的绝对含量，但有机残体腐败分解、根际微生物活动等会形成大量的有机酸、无机酸和酚类物质，这些物质能加速难溶性磷、钾转化为速效磷和速效钾，使土壤中的速效磷和速效钾含量有所增加10。细小的根尖插入岩石中的裂隙，会分泌有机酸，这种酸对岩石具有极强的腐蚀能力使岩石形成疏松的表层，从而增加植物对根际养分的吸收。此外，豆科树种如刺槐能将大气中的氮素固定，并导入土壤，对土壤碱解氮提高作用明显11。大量枯枝落叶进入土壤，经微生物腐解后形成腐殖质，增加土壤有机质含量，推动土壤养分循环，有效改善土壤结构与环境，使土壤质量不断提高12。因此，在生态护坡工程中除了选择适应性强，生长迅速的植物种类外，还应注意选择培肥效果好的植物种类。植被恢复不仅增加城市绿量，改善城市环境，而且还具有促进土壤环境优化、土壤微生物繁衍生息，整个生态系统良性循环的深层意义。在土壤与植被良性循环的共同促进作用下，整个生态系统有效运转并相互支撑,最终使格构山体的人为痕迹逐步被自然化的山林景观所取代。参考文献：1 孙超,许文年,夏振尧,等.岩质边坡植被混凝土肥力时间变异性研究J.中国水土保持,2009(4):32-34.2 Wakelin S A, Macdonald L M，Rogers S L, et alHabitat selective factors influencing the structural compos