浅谈喷混植生技术在桥梁山岛边坡生态修复中的应用
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摘要：选择桥梁山岛的2个边坡，采取喷混植生技术进行边坡植被修复．通过试验研究，试验边坡植被恢复取得显著效果，坡面整体现绿，植物根系布满坡面，坡面达到稳定，植被基本上能够达到固土、固水的作用。该岛所应用的技术为海岛边坡的生态修复提供了一定的参考作用。
中图分类号： K928 文献标识码： A 文章编号：
近年来，随着海岛开发利用如高速公路、矿山开采、水利设施的建设经常需要开挖大量的山体土石方，造成大量的边坡，不仅严重破坏了原有的山体生态植被，还导致水土流失和生态环境的失衡[1]，还有全球气候异常带来的自然灾害造成的山体及植被破坏，形成山体滑坡和泥石流等生态灾难等，更加速了对海岛生态环境的破坏，一些海岛的生态平衡被严重打破[2，3]。因此，对被破坏的海岛边坡进行生态修复，对于防止边坡进一步被破坏、水土流失，减少生态灾害，保护海岛、合理利用海岛，促进海岛的可持续发展具有十分重要的意义[4]。但由于海岛具有与陆地明显不同的地质资源环境特征与自然生态系统，因而对其进行生态修复比较困难。
边坡生态治理涉及到岩土工程力学、地质学、生物学、土壤学、草叶学、林学、环境生态学[5]等多学科知识的综合利用。目前国内采用的边坡治理技术从国外引进结合国内不同地区的生态条件形成了以喷混植生、客土吹附、三维网和液力喷播为主的治理技术[6,7]。
喷混植生技术是以工程力学和生物学等理论为依据，利用客土掺混粘结剂和锚杆加固铁丝网技术，运用特制喷混机械将土壤、有机物质、保水材料、植物种子等喷射到锚固有镀锌铁丝网的岩面上，形成10 cm左右厚度的具有连续空隙的硬化体，在岩石坡面上营造出永久性的多孔稳定结构供植物种子的生根发育及生长[8]。通过养护使岩石坡面快速绿化、恢复植被，形成一个与当地环境、气候相适应的草、灌、乔、藤结合的目标植物群落，从而达到恢复植被和保护环境的目的。
工程概况
本实验供试海岛桥梁山岛位于岱山衢山岛西北0.7公里处，是座无居民海岛。因岛狭长似桥梁，得其名。岛体由花岗岩构成，面积约0.1平方公里。从1992年至2006年间，桥梁山岛被大规模挖山采石，大量的石材被运到上海用于填海。2006年，岛上的滥采活动被叫停。2009年12月，国家海岛开发与管理研究中心对桥梁山的土壤、植被、地形等现场调查后认为，桥梁山水土流失严重、植物群落生产力低下、生态系统不稳定，海岛生态问题严重。2010年6月，桥梁山岛被列为国家海岛生态修复示范试验点。2011年5月对边坡进行生态修复，桥梁山岛将作为全国的海岛陆域生态修复示范，也为全面推开海岛生态修复工作打下了基础。
边坡生态修复试验设计
根据试验地现状分为2区域：第1区域为坡面较平，坡度45°-75°；第2区域为岩石严重，且较破碎，坡面较陡。2区域均采用喷混植生技术。
施工设备与材料
原材料的选择
1）种植土壤选择：选用当地优质黄黏土作为喷混用种植土。
2）有机质的选择：选用当地木材加工厂自产的锯木屑作为喷混基材有机质。
3）肥料选择：选用适合草籽生长的成品有机复合肥(成分为N：P：K=14：14：14)。
4）保水剂选择：采用吸水重复性好而使用寿命长的丙烯酰胺一丙烯酸盐共聚类的大颗粒的保水剂。
5）粘合剂选择：考虑到本地区的气候特点及年平均降水量，为避免风雨等自然因素对种植基材造成的侵蚀、冲刷，采用进口的PAM―A30型粘结剂。
基材配比选择及植物种子配比选择
基材配比
喷混植生基材的配比要根据开挖后的岩质情况、海岛小气候和经验作适当的调；大面积施工前，应先做小面积的试验，以确定最终的基材配比和多项施工参数。
表1 种植基材配比
Table1 Proportion of different basic planting materials
植物种子配比
由于灌木相对草本植物发芽率低且生长较慢，草本植物生长迅速会对灌木的生长形成竞争，一般草本植物生长旺盛的地方灌木生长稀少且矮小，灌草在相互依存的同时存在明显的制约关系，所以对于不同地质条件和不同边坡状况的岩石坡面，本试验采用了不同的植物配方。
表2 1.0 m2边坡植物种子播种量
Table 2 Seeding rate of different plant seeds on excavated slope
施工工艺
工艺流程
工艺流程包括以下方面：坡面修整一铺网、订网一原料机械搅拌混合一机械喷射客土造底基层（0.05-0.25 m）一植物种子按配比机械搅拌一喷射客土造第二层植草层（0.05 m）一覆盖遮阳网一前期洒水养护30 d～45 d一坡面绿化成坪一清理坡面遮阳网一后期养护管理。
（1）施工前的坡面整修处理：
1）坡面整修处理之前，先由主管技术人员对边坡坡脚、边坡坡率进行测量复核，保证边坡各部尺寸符合要求；
2）清除坡面杂物，包括松散土石块、凸出坡面的石头等。
铺网、订网：采用PVC铁丝网铺设坡面，坡顶延伸50 cm左右，开沟并用桩钉固定后回填，坡顶固定好后自上而下铺设。左右两片之间搭接宽度平均10 cm。紧固件采用了“L”形Φ 6.5的钢锚钉，在坡顶及搭接处用主锚钉固定，其中坡顶布置了一行。锚钉横向间距50cm。坡面铁网搭接处布置一行，间距100 cm，在坡面其余位置每平方米分布了4～6枚，锚钉梅花形布置,对于个别不平顺的坡面增设了锚钉2-3枚。宕面岩石处用电锤钻孔后用锚钉紧固，为了达到锚钉长效牢固的目的，在施工前采用了防腐漆涂抹。由于宕面中部左右面岩石光滑平整，铁丝网紧贴了坡面，为了保证铁丝网与坡面的间隙，在铁网下部垫衬了ø4的方木，将坡面和铁丝网的间距控制在了4-5 cm，保证了混植土厚度。钉网结束后由管理人员对坡面进行系统性检查，个别区域未达到标准，在进行了补充施工后全部达到设计要求。
（2）喷混植生基材加工
1）种植土运至加工处理场后，采用粉碎机粉碎至粉细土状，并进行筛分以保证最大粒径小于10 ml。
2）根据试验选定的配比，在筛分后的种植土内掺人锯末、保水剂、过磷酸钙、有机复合肥，然后加入拌合机中，搅拌均匀后备用。
结语
与国外的海岛生态修复研究相比，我国海岛生态修复的研究还处于起步和探索阶段，海
岛的生态修复基本停留在植被复绿和景观建设阶段，尚未把海洋生态学和景观生态学有机结合起来，而且海岛生态修复的成功案例也不多，而国外已经形成了较为成熟的理论体系及相关示范[9]。本试验为国内的海岛生态修复研究提供了一定的理论基础支持。
喷混植生技术在桥梁山岛边坡生态修复的应用中取得了一定的绿化及防护效果，但植物后期的生长情况，如何使植物保持不退化，能够抵御各种恶劣气候，保证可持续发展，除选择适宜的植物品种外，后期的管养也相当关键。在桥梁山岛的工程实践中，在后期养护方面主要存在两大问题值得进一步探讨：
1）后期管养中的淡水采集及管养到何时才能保证植物护坡持续发展；
2）采取什么样的技术才能缩短管养期，以加快绿化进度、节约绿化成本。
另外，由于施工单位的科研水平力量有限，对于当地野生草种研究很少，目前边坡绿化施工中主要采用外来引进草种，然而外来草种在当地的抗逆性、适应性和危害性有待进一步探讨，若能充分利用当地野生植物品种，并与引进物种合理搭配，不仅解决了外来草种的不足之处，而且对边坡的景观及其稳定性都有积极的效果。还有植物群落的优势度、客土厚度、基质材料的配比等有待进一步的试验研究，喷混植生施工方法的适用条件、植物种类选择及用量有待进一步的探讨。
参考文献
[1] King WB. Island birds: will the future repeat the past？1985
[2] 文鹤。中国海岛[M]。北京：海洋出版社，2000
[3] 庄孔造，余兴光，朱嘉。国内外海岛生态修复研究综述及启示[J]。海洋开发与管理，2010(11)：29-34