广西沿海地区弃渣场水土保持植物的选择与应用

广西沿海地区弃渣场水土保持植物的选择与应用

1弃渣场绿化问题由于施工期间土壤中残留颗粒的缓慢移动和经常扰动，土壤侵蚀模数是原土壤侵蚀模数的倍数到十几倍。广西地区多年水土保持监测资料表明,弃渣场多选用猪屎豆或糖蜜草进行绿化恢复。监测表明这两种植物适宜高速公路和铁路项目绿化,不适宜弃渣场区绿化。施工结束后弃渣场绿化难、纠纷多等问题是生产建设项目水土流失治理的难题。因此,选取在弃渣场区发挥较高水土保持效益的本土野生植物是很必要的。2多次绿化中自然植被的生长与恢复本研究选取广西沿海地区的3个建设项目,“广西沿海铁路钦州北至北海段扩能改造工程(后简称钦北)”、“广西沿海铁路钦州北至防城港段扩能改造工程(后简称钦防)”、“新建铁路玉林至铁山港工程(后简称玉铁)”,项目所在地为广西沿海城市的钦州、防城港、北海和玉林,钦防工程正线长度为62.039km,钦北工程正线长度为99.474km,玉铁工程正线长度为138.8km,工程沿线开挖量较大,其中钦防工程共有69处弃渣场,共存放弃渣742万m其中钦北与钦防工程为高速铁路工程,经费充足,绿化要求较高,对于弃渣场大部分均按主线边坡绿化要求设计实施,大部分弃渣场选用猪屎豆或糖蜜草绿化,仍有部分弃渣场多次绿化未见成效,植被成活率低。玉铁工程为货运专线,经费较低,因经费问题影响停工一年,大部分弃渣场仅采取拦挡措施,未实施绿化措施,由于项目区域气候条件较好,降雨充足,有部分弃渣场经过2~3年的时间恢复自然植被。猪屎豆(CrotalariapallidAit.)为约1m高的豆科小灌木,豆科植物作为大地覆盖物,其固氮可供豆科植物本身氮素和增强地力,猪屎豆韧性较强,已成为优良的水土保持植物糖蜜草(Melinisminutiflora)为多年生禾本科牧草,原产于非州和巴西,最适生长温度20~30℃,最冷月平均温度不低于6℃自然植被组所生长植被主要为狗尾巴草(Setariaviridis(L.)Beauv.)、牛筋草(Eleusineindica(L)Gaertn.)、马唐(Digitariasanguinalis(L.)Scop.)、稗草(Echinochloacrusgalli(L.)Beauv.)等禾本科植物及鬼针草(BidenspilosaL.)、艾蒿(ArtemisiaargyiH.Lev.&Vaniot)等菊科植物。经过长达两年的生长,自然植被平均高度达到50cm左右,其中鬼针草与艾蒿最高,能达到80cm。自然植被交错生长,盖度不一,其中牛筋草与马唐盖度较高,达到50%以上。自然植被组植物多为一年生草本植物,项目气候温暖湿润,植被交替不显著,自然植被组弃渣场能达到常年绿化,且自然植被组所生长植被均对土壤要求不严,在弱酸、弱碱性的立地条件上均能良好地生长。同时各具有特色的种子传播能力,如狗尾巴草和鬼针草,种子传播快,繁殖能力强,植株生长快对3个项目监测发现,玉铁工程在DK10+300、DK13+000、DK18+000、DK23+500这4处施工结束后,弃渣场均未采取绿化措施,其自然植被恢复期水土流失量减少。选取这4处作为自然恢复植被弃渣场;同时在钦北、钦防两个项目延线选取4处采取猪屎豆绿化措施和4处糖蜜草绿化措施的弃渣场,共计12处弃渣场作为本文研究对象。3侵蚀方式研究根据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190-2007),研究区域属于西南红壤丘陵区,侵蚀类型主要为水力侵蚀。经现场调查,研究项目各个弃渣场的侵蚀方式主要为面蚀和沟蚀。导致水力侵蚀发生的外营力主要是水,包括水的下渗、降雨时的雨滴击溅力、水流的冲力等,影响水力侵蚀的因素主要有气候因素、地形因素、土壤因素、植被因素和人为因素等对12处弃渣场进行降雨、弃渣成份、植被生长状况及土壤侵蚀量进行调查,将弃渣场分为3组进行研究,分析在弃渣场采取猪屎豆绿化、糖蜜草绿化、自然植被3种措施的水土保持效益。4国外对垃圾倾倒的研究4.1湿度与高度概况项目区属于亚热带季风气候区,受海洋湿热气流影响大,冬季气候暖和,夏季多雨高温。年均气温22.5℃,年均相对湿度74%~82%。每年夏季6~10月受热带高气压的控制,台风和热带风暴年均4~5次,多时可达6~7次。在3个工程的监测点位进行日雨量数据收集,根据季度进行分类,3年季度的降雨数据见表1。由表1可知,研究区域年均降雨量较大,降雨集中在每年的二、三季度,其中除玉林地区外,其他区域每年的二、三季度降雨量可达1000mm以上。4.2弃渣场凹地施工地处沿海小丘陵和平原区,造成土壤侵蚀的因素主要为弃渣场的微地形,因施工过程中施工扰动较大,部分弃渣场处于山沟或废弃池塘,根据地形条件在凹地内进行堆渣,弃渣场地形由凹地变成平地;另一部分弃渣场是在平地和谷地进行堆渣,平地堆渣堆土不断加高,形成丘地;谷地堆渣内侧形成平地,外侧成坡。本次研究选取在平地或谷地堆渣的弃渣场,综合施工安全与水土保持防治措施实施要求,均对弃渣场进行平整修坡,弃渣场坡面为30°~35°。4.3道路及山体开挖项目区土壤类型主要有砖红壤、赤红壤、水稻土、冲积土、滨海沙地以及滨海盐土等。弃渣场堆渣主要由施工废渣、隧道及山体开挖破坏石渣等混合组成的渣石及路基开挖填换时的母质层风化岩石所成的沙石3个工程均为铁路项目,施工工艺和施工方法类似,由表2可知,弃渣场弃渣主要来自隧道及路基开挖出的碎石及路基开挖出的母质层风化沙石,这两类废渣均难以再次利用。此外,施工过程中因施工难度及运距等问题也会产生部分弃渣。弃渣场均较难绿化。5研究结果5.1造林地立地条件对草地盖度的影响植物盖度、冠层、枯叶落叶层、根系长度和茎根比等植物整体特征对水土保持有重要影响由表3可知,猪屎豆和糖蜜草的植物盖度较自然恢复植被高,对自然恢复植被进行物种调查,各个草种丛生密度不一,盖度在85%左右。5.2弃渣场现状的季节水土流失,单通过在弃渣场挡土墙外布设沉沙池,对弃渣场的土壤侵蚀量进行调查由表4可知,冬季由于糖蜜草枯黄严重,采用糖蜜草绿化的弃渣场水土保持效益尤差;采用猪屎豆绿化的弃渣场由于其冬季生长情况较好可以发挥一定的水土保持作用;自然植被组虽也有植被在冬季发生枯黄现象,但仍有大部分未枯黄,为单一植被绿化弃渣场没有优势。项目区虽冬季降雨较夏季和秋季减少,仍会偶发较大降雨,在降雨量全年均较大的南方地区,应选用常绿植物或混合植物进行绿化,以保证天气突变的情况发生。春季降雨量较少,多为梅雨,即连续多日的小雨,三个类型的弃渣场土壤侵蚀模数均较低。梅雨降雨强度小,较难形成坡面径流,即使是尚裸露的弃渣场侵蚀模数也较低,是一年中水土流失危害最小的季节,同时也是最适宜实施绿化措施的季节。夏季和秋季降雨量较大,多为长时间的大暴雨,弃渣场产生大面积的水土流失,采用糖蜜草绿化的弃渣场在暴雨期间不能有效地减缓弃渣场坡面径流,弃渣场由面蚀发展成沟蚀,造成较大水土流失。自然恢复弃渣场在植被盖度较低的边角易于被冲刷造成水土流失。经过春季的植被恢复,大部分弃渣场的植物措施均较好地发挥水土保持作用,但糖蜜草组弃渣场因单一草本植物没有茂盛的地上组成并且没有发达的根系,在暴雨时仍存在较大的弊端。降雨为各个季节侵蚀模数变化的主导因素,猪屎豆各个季度土壤侵蚀模数差异不大,糖蜜草除春季外,夏秋冬季节的侵蚀模数较大,相同人工绿化的弃渣场,虽然猪屎豆与糖蜜草盖度均在98%以上,但猪屎豆为小灌木植物,茂盛的枝叶能有效地减缓降雨溅蚀力(降雨下渗速度),糖蜜草为草本植物,不具备减缓降雨溅蚀力的能力,甚至部分弃渣场还因为降雨太大,原绿化的糖蜜草被冲毁,形成冲沟,造成水土流失事故。自然植被组由多种植被混合组成,鬼针草及艾蒿长势较高,其它草本植物长势较低,几种植物交错生长,地上部分形成了较好的拦挡结构,能有较地减缓降雨溅蚀力。由于调查的自然植被组为非人工绿化,部分边角未能绿化到位,调查时仍处于裸露状态,裸露部分降雨直接冲刷,形成冲沟。糖蜜草生长迅速且美观,是一种良好的绿化植物,但对弃渣场绿化却不太适宜。对于立地条件较好,或有资金实施后期覆土等整地措施的弃渣场猪屎豆长势良好,并具有固氮作用的豆科植物,不失为一种好的水土保持植物,但弃渣场立地条件大部分均较差,后期整地资金较高,且需要有较专业的绿化施工。以上调查结果可以表明,在湿润温暖的南方地区,降雨条件充沛,在立地条件较差的弃渣场,也可以进行利用自然植被恢复,而非丢荒。自然植被较人工种植的猪屎豆及糖蜜草有较好的水土保持效益,并且在碎石、沙石等立地条件下仍能生长,无需人工管护。由于自然野生植被为丛生杂草,美观效果较差,并且不适于应用到要恢复为农地为弃渣场,不利于耕种。建议在绿化美观要求较低或者多次绿化成效较差的弃渣场,选取弃渣场附近荒山和田间本土野生植被进行弃渣场绿化,本土野生植被较外来物种