厚层客土喷播边坡防护施工技术在临泽县大沙河丹霞山山体绿化工程中的应用与施工

摘要：为建立临泽县丹霞山稳定、高效的人工植物群落，必须对厚层客土喷播技术中的植物选择与植物群落的目标进行科学的确定。认为植物群落目标的设定应以遵循保证坡面稳定性的前提，实现与周围景观相协调，并且维护管理量小等原则。在此基础上，综合分析不同群落类型的生态稳定性以及影响因素，认为植物选择要以乡土植物为主，并按照恢复目标合理确定初期密度。坡面自身稳定性以及客土喷播层的质量，也是影响恢复植物群落能否顺利向设定目标群落方向演替的重要因素。

关键词 护坡技术；厚层客土喷播技术；植物群落；植物配置

中图分类号：k826文献标识码： A

临泽县丹霞山位于老县城东南，地处城市发展新区核心地段。丹霞山山体为人工堆成，高33米，土壤系粗沙混石质，无植被、无生产力，自然坡度大于600。该山体总面积折合约63021，现有简易车行道宽约6米，长约1500米；南北各一小开阔地，面积约60，山顶开阔地面积约300。在2010～2013年丹霞山山体绿化项目中，厚层客土喷播边坡防护施工技术在此工程项目中得到应用。

厚层客土喷播绿化是将配置好的基质材料(包括土壤、肥料、土壤改良剂、保水剂、粘结剂等)、植物种子和水进行混合，再用高压喷枪均匀地喷射到坡面表层的一种绿化方法。由于该技术能较好地改善坡面土壤性质，为植物提供一个适宜的生长环境，并且与传统的植苗造林相比，通过喷播绿化技术使播种苗木能够发挥更大的护坡能力，因此，在一些绿化特别困难的坡面(如高速公路、铁路、大坝、水土保持等边坡绿化防护工程)得到了广泛应用。

在厚层客土喷播绿化技术中，包括很多关键技术，如基础护坡工程(挂网，打锚锁等)、粘结剂等以及植物的选择等。目前，我国在进行客土喷播绿化时，基质的配比被认为是客土喷播最基础、最关键的一环，也是所有工序中的重点和难点，但对客土喷播的最终目的――恢复植被目标设定关注不够。具体说来就是：1)设计阶段片面追求景观效果，忽略其可能引发的安全隐患；2)缺乏对植物习性的了解，植物品种选择不当；3)植物种类单一，组合不合理，容易遭受病虫害及其它有害生物的危害；4)施工工艺不当，后期养护成本高。人们对环境重要性的认识不断增强，要求植被恢复不仅满足保护环境安全，而且要强调与周围环境的协调 。

本文从临泽县丹霞山厚层客土喷播绿化技术中的目标植物群落设定人手，综合考虑并充分把握影响目标群落类型确定的各种因素，在此基础上，提出植物种类选择以及初期密度的确定原则，探讨了最终实现植被恢复目标的保障措施，以期为通过厚层客土喷播绿化技术建立稳定高效的人工植物群落，提供理论基础和参考。

1 恢复目标群落的设定

1．1 目标群落的设定原则

对伴随着临泽县丹霞山山体绿化等建设所发生的人工坡面进行客土喷播绿化施工时，在满足防止土壤侵蚀、稳定坡体的前提下，根据坡面的立地条件和社会需求，营造与周围环境相协调的、稳定高效的植物群落也是非常重要的。在进行目标植物群落设定时，遵循了以下几条原则。

1)以保证坡面的稳定为前提。与我国传统的植被恢复方式和其他绿化方法相比，厚层客土喷播的最大特点就是从改善土壤结构人手，营造出最佳结构的“人造土壤”，使其既能保水、保肥、透气、透水，适于植物生长，又能有效抵抗雨蚀和风蚀，抑制水土流失。特别是在防风固沙、水土流失的治理、重大工程的边坡防护等方面进行植被恢复与重建时，保证坡面的稳定性是第一前提。

2)与周围景观相协调。虽然厚层客土喷播绿化是一种人工强烈干预的植被恢复措施，但为了最大程度地恢复景观，使“人为景观”与周边自然环境相协调，达到恢复自然生态环境的目的。为了使植被能够在各种原因形成的荒坡裸地上得以快速恢复，并在短期内形成物种多样化、具有自然演替功能的植物群落，就需要在应用厚层客土喷播技术时，注重植物群落概念，提倡物种多样化，以便有效抵抗各种逆境、灾害，并与原有的植物环境协调一致，保护和重建生态环境。。

3)维护管理量小。由于厚层客土喷播应用的边坡，土壤条件较差，后期植被的养护管理常常成为建植优良植被的重要条件，也是维护植物群落持久性的基本保证，但是，由于坡面所处位置的特异性，使得养护管理工作具有很大的困难；因此，在设定目标群落时，要尽量采用当地的木本植物种，以减少维护管理的工作量。理想的植物群落应该是无需后期的养护与管理，能够真正体现出自然与生态。

1．2 目标群落的类型

根据建群种的不同，我们将目标群落设为3种类型。

1.2.1 草本植物群落 草本植物由于其前期生长快的特点，特别适用于表面侵蚀严重的山体绿化。另外，在气候条件比较优越，土壤比较肥沃，周围天然植物种源比较丰富的地方，也可以首先进行草本植物的恢复，进而依靠植物的自然群落演替，最终实现木本植物群落，但是，在像高速公路挖土方等土壤比较瘠薄的地方。施工2～3年后草本植物群落就会开始退化，尤其是在气候条件比较恶劣的地方，这一倾向表现的尤为明显；因此，为了长期保证草本植物群落的正常生长。另外，与木本植物相比，草本植物的防止坡面崩塌作用十分微弱。

1.2.2 木本植物群落 根据树高的不同，木本植物群落又可分为乔木植物群落和灌木植物群落。木本植物，特别是豆科木本植物，不会出现由于施工时使用肥料的肥效丧失而衰退，深而庞大的根系能够很好地稳定坡体，起到良好的保土护坡作用。另外，先锋树种和肥地树种，与周围的环境十分协调，有利于周围植物种的侵入、定居。因此，有效地建立木本植物群落，不论是保土护坡还是景观建设，都是最为有效的，并且通过恢复木本植物群落，可以促进、加快植物自然演替，最终形成稳定、健康、高效益的，与周围景观相协调的植物群落。但是，由于木本植物的发芽条件要求比较严格，前期生长速度比较慢，因此，在进行客土喷播绿化施工时，既要充分发挥草本植物的前期护坡作用，又要合理控制密度，防止木本植物被压。

1.2.3 特殊植物群落 在一定距离内，与平坦地相比，坡面进人人们视线的部分更大，更引人注目。在一些特殊场所，如大坝的观光处、高速公路的出人口处等，坡面也能满足造景、修景的空间需要。这是就需要通过积极使用草花、观赏性强的灌木等，以营造出特殊的观赏性植物群落。

1．3 影响目标群落类型确定的因素

1．3．1 喷播厚度和基岩岩性 土壤是植物生长的基础。不同的植物对生长基础厚度的要求不同(表1)。厚层客土喷播技术是一种人工改良植物生育基础的有效措施，但在喷播厚度方面不可能满足植物的理想需求。

表1 植物生长所必需的最小土壤厚度

植物种类 生存所需最小土壤厚度/cm 生长发育所需最小土壤厚度/cm

草本植物 15 30

低灌木 30 45

高灌木 45 60

浅根性树种 60 90

深根性树种 90 150

章梦涛等在对客土喷播厚度的研究中，强调了岩性的影响。认为为了保证植物根系有一定的生长层。弱风化岩边坡的厚度应达到1O～12 cm，客土材料应增加木屑等材料，以改善土壤物理结构；中风化岩边坡的厚度应达到8～10cm；强风化岩边坡的厚度为6～8cm；石夹土边坡的厚度为3～6 cm，土夹石边坡为1～3cm，并以有机基材为主，以改善土壤肥力。

另外，植物对土壤的化学性质和物理结构也有相应的要求。一般来说，土壤过酸或过碱都不利于植物生长；土壤过疏、过密，或团粒结构差，都会影响植物生长：因此，在客土材料的选择和配比时要充分考虑这些因素。

1．3．2 边坡坡度 人工开挖坡面坡度，除了直接影响坡面自身的稳定外，还会影响喷播植物的生长和群落演替(表2) 。由此可见，按照目标群落的确定原则，在进行开发建设时，边坡坡度应尽量放缓，如能在1:1以上时，就能保证植物生长发育良好。可望形成亚乔木、灌木占优势，草本植物覆盖地面的植物群落。

2 植物种的选择与配合

2．1 植物种的选择

植物种选择的基本原则是，选择适合当地气候、地质条件，具有较强抗旱及抗寒性能的草、灌、乔相结合的立体配置的混合植物种类，而且尽量采用与当地自然植被相类似的植物种类。另外，不同的植物种类具有不同的发芽特征。客土喷播绿化中要使用那些没有复杂的休眠特征，只要外部条件适宜就会立即发芽的种类。对难发芽植物种，如具有腊质的草种和灌木种子，要进行温水浸泡等催芽处理以确保出苗率。

表2坡度与植物生长发育之间的关系

坡 度 植物生长发育状况

1：1．7以下

(30。以下) 可以恢复为乔木树种占优势的植物群落。乡土种容易从周围侵入，且生长发育良好。植被恢复后，表层侵蚀停止。

1:1.7～ l:1.4

(30o～35o) 植物生长发育旺盛。在放置不管的情况下，35o是植物能够自然侵人形成群落的上限坡度

1:1．4～l:1．0

(35o～45o) 植物生长发育良好。可望形成亚乔木、灌木占优势，草本植物覆盖地面的植物群落

1：1．0～1：0．6

(45o ～60o) 植物生长发育较差，侵人种类减少。可望形成有灌木或草本植物组成的低矮植物群落。若强行栽植乔木树种，将造成坡面的不稳定

L:0．6以上

(60o以上) 植物生长发育显著不良，树木低矮，草本植物易早期衰退。引种灌木，可以期望通过延伸，根系能够进人岩缝、节理等深处

目前，喷播绿化中使用的植物种子主要是草种，很少用到乔、灌木种子，生长的植被亦主要是草本植物。即使使用了木本植物，也会由于草本植物密度过大、使用氮素肥料过多等原因，影响木本植物的发芽和正常生长。

陈兵等在总结了已建成高速公路的经验及对元磨高速公路的具体情况分析之后，认为植物选择非常重要。通过正确的植物选择，可以实现3个目标：1)通过植物选择来提高边坡的稳定性，最大程度地恢复在山体绿化建设过程中被破坏的生态环境；2)通过植物选择来解决以往山体边坡绿化中草坪的退化问题及冬季草坪枯黄的问题；3)通过植物选择体现适地适树，尽可能利用本地的草本及木本

植物，以达到与周围环境融为一体的效果。

选择的植物种，一般要求适合当地气候条件，有较强的固土护坡、控制侵蚀能力(根系发达)，并有耐旱、耐瘠薄、抗逆性强的特点，并兼有环境美化功能。在植物种类的选择方面，可依植物在群落中的地位和作用分为3个类型：1)建群种，体现边坡防护功能和适应能力的种类，通常在群落中的比例在50％以上；2)伴生种，在植物群落中的第二重要种类，当建群种生长受到阻碍时，可由它来维持和体现坡面防护的功能，并对不良环境有较强的适应能力，此类植物的比例占30％左右；3)保护种，一般是发芽速度和初期生长速度较快，在植物群落组合中充分发挥先期生长的优势，起到先锋作用。

2．2 植物种的配合

在厚层客土喷播绿化技术的实施过程中，植物种的使用要注重乔、灌、草、花的有机结合，要强调以灌木为主，注重绿化的中长期效果，同时兼顾草本植物的先期护坡效果的快速发挥。在实际应用中，主要考虑固土护坡功能，同时体现景观性和群落稳定性。采用耐粗放管理的草本和灌木相结合，禾本科与豆科或肥料树相结合，速生种与优势种相结合，当地土生品种与优良栽培品种相结合，同时考虑不同季相植物的合理搭配，尽量延长绿期。如陈兵在大保高速公路绿化时，上边坡第一台空心砖内，种植红三叶、白三叶、高羊茅、弯叶画眉和东非狼尾草为主的缀花草坪。在第二台以上，目标群落则以草本和灌木为主，灌木包括多花木兰、坡柳、滇橄榄，草本也偏重于高大型，如狗尾草、弯叶画眉。

2．3 用种量的确定

根据目标群落确定了使用植物以后。还要确定每个植物种的使用量。在客土喷播厚为2cm的情况下。每个植物的用种量可用下式计算：W=A/(BCDEF)

式中：W为植物种子的使用量,g/m2；A为初期密度，株/m2；B为植物种修正系数；C为立地条件修正系数；D为施工时期修正系数；E为使用植物种的发芽率；F为使用植物种的单位粒数，粒/g。

初期密度是指播种后1年内的发芽总株数，包括枯死株数。在植被恢复目标确定为木本植物的情况下，初期密度应控制在：建群树种，10～500株／m2；伴生树种，10～500株／m2；草本植物，100～500株/m2。在植被恢复目标确定为草本植物群落的情况下，初期密度应控制在，建群草种：3000～5000株/m2；伴生草种，100～500株/m2。根据植物的种类不同确定植物种的修正系数。一般的草本植物的修正系数为1，木本植物一般变动在0.13～0.5。影响用种量的立地条件可主要考虑坡度和降水量，在年降水量大于1000 mm、坡比大于1:1的坡面，修正系数为1。一般来说，在适宜的水分条件下，需要1～2周的适宜温度(5～15℃)种子才能正常发芽，并且植物的正常生长仍需2～3个月的时间；因此，施工时期要尽量避开炎热的夏季和寒冷的冬季。木本植物的最适播种期为3～6月，冷型草的最适播种期为3～6月和9～1O月，暖型草的最适播种期为3～6月。非适宜期进行的施工，木本植物的修正系数为0.5～0.8，草本植物的修正系数为0.7～ 0.9。

3 实现目标群落的保证措施

一般来说，在旱生环境中，裸地会发生依据地衣－苔藓－一年生草本－多年生草本－灌木－阳性树种－耐荫树种的序列进行演替；但是，像人工开挖斜面那样的立地条件比较差的地方，植物演替的序列可能会发生改变。在自然条件下，种子的发芽和植物的生长需要一系列的严密条件。为了保证客土喷播绿化所设计的目标植物群落的顺利实现，需要注意以下几点。

1)客土喷播绿化技术，是通过采用一系列的工艺和方法在人工坡面上实现植被恢复的，因此，无论采用的技术工艺如何，保证坡面的基本稳定是至关重要的。伴随着切、挖坡面土壤母质的风化，坡面表土层的崩塌、滑落，都会阻碍植物群落的形成。为了实现坡面自身的稳定，在一些地方，必须应用客土喷播绿化基础工程(如挂网、锚锁、挡土墙等)。

2)温度和水分条件对种子的发芽有着重要的影响。种子如果不进行吸水作用，发芽能力还能够保持，但一旦吸水以后再发生干燥，则种子的发芽能力就会大大降低。另外在幼苗根系还没有充分生长阶段，如果发生持续干旱，植物生长就会受阻，甚至枯死。因此，提高客土层土壤的保水能力，避开干旱季节施工，或者在发生干旱时加强水分的养护管理，都是十分必要的。

3)人工开挖坡面坡度，除了直接影响坡面自身的稳定外，还会影响喷播植物的生长(表2)。坡体

的稳定性由内摩擦角和土体粘结力综合决定，受土质条件、坡角和地下水等条件的强烈影响。为了提高客土喷播坡面的自身稳定性，在修建道路、开采矿山等切挖坡面时，要严格遵照设计规程，综合考虑经济成本和安全风险，并要加强截流天沟的建设和涌水坡位的排导水工程。吴长文等根据深圳市喷播实践。把斜坡坡度、土体特性和推荐的绿化措施列为表3。

表3 植被绿化措施与坡度、土体特性关系

坡度 坡型 土体特性 绿化措施

0o～15o 填土坡 淤泥渣土、各种风化土 可人工撒播、人工铺草皮，喷播很容易，可配种各种乔、灌木

15o～35o 填土坡 淤泥渣土、各种风化土 可人工撒播、人工铺草皮，喷播很容易，可配种乔、灌木

35o～45o 填土坡 各种风化土 考虑是否需格栅防护，喷草绿化、铺草皮均可，适配种灌木

挖土坡 各种风化土 喷播绿化，可配植灌木

45o～60o 挖土坡 母质或强风化岩 喷播绿化，但难度较大，可配植灌木，亦可栽爬山虎

＞60o 挖土坡 母质或强风化岩 考虑是否需格栅防护，一般植爬山虎。可喷草绿化，但难度很大，需特别处理（无硬防护格栅的斜坡喷播绿化已成功用于大于60o坡面。

一般来说，草本植物的生长都需要充足的氮肥供应；但是，在恢复目标设计为木本植物群落的情况下，为了促进木本植物的生长、抑制草本植物的过度生长，应尽量减少氮肥的使用量，而多使用磷肥和钾肥，并且为了减少后期管理(如追肥)的工作量，应积极开展缓效肥的开发和利用。

4)在进行客土喷播绿化施工时，为了改善坡面土壤环境条件，经常使用各种土壤改良剂、有机肥和化肥。客土喷播绿化施工时使用的肥料数量和种类，对植被的生长发育和群落演替均有重要影响。有机肥要尽量使用不会进行二次发酵的熟制有机肥。化肥的种类很多，应根据坡面和植物群落特征来确定合理使用量。陈兵等在喷播实施2个半月左右，建议最好进行一次施肥，但要求配比合理，营养全面；建议施肥量，尿素为5～1Og/m2，复合肥(10：1O：1O)约20g/m2；对于成坪坡面植被的养护，要求每年在春季4～5月和秋季9～1O月实施2次肥。建议施肥量，春季尿素5g/m2，复合肥(10：10：5)20g/m2；秋季施肥可适当加大磷、钾肥用量，建议复合肥施肥量(10：10：10)30g/m2。但实际施肥量，需要根据植被生长情况和生长季节灵活掌握

4 结 语

厚层客土喷播无论是在防护作用还是在植物生长效果上均优于其它生物防护措施(土工格室喷播法、微生物改良法和植生袋绿化法等)，并且可适用于各种石质边坡的生物防护。为了建立稳定高效的人工植物群落，必须对厚层客土喷播技术中的植物选择与植物群落的目标进行科学的确定。

1)通过厚层客土喷播技术恢复和重建植被，其技术关键要求在实现固土护坡，提高坡面安全的前提下，还要构建完整的植被生态系统，形成稳定的植物群落，实现人为景观与周围自然景观的协调，并减。少维护管理，从而发挥森林的改善生态环境、涵养水源、保土固土等作用，提高国土安全。

2)选择植物时要从生态学的角度出发，尽可能采用乡土植物种类，模拟自然群落，并按照恢复目标来合理确定初植密度。在植被恢复目标确定为木本植物的情况下，初植密度应控制在：建群树种。1O～500株/m2；伴生树种，10～500株/m2；草本植物，10～500株/m2。在植被恢复目标确定为草本植物群落的情况下，初植密度应控制在：建群草种，300O～5000株/m2；伴生草种,100～500株/m2。

3)要从切挖坡面到基材选择、喷播施工、养护管理等一系列配套措施作为保障，提高坡面自身的稳定性以及客土喷播层的质量，以保证恢复植物群落顺利向设定目标群落方向进行演替。

参考文献

[1] 杨喜田，董惠英，冯建灿，等．播种造林种基盘基质的改良研究．中国水土保持科学，2004，1(4)：8％91

[2]陈兵，李润生，甄晓云．云南元磨高速公路边坡生物防护设计．昆明理工大学学报，2002，27(6)：151―157

[3]陈兵．大保高速公路边坡绿化及立交区景观设计．云南交通科技，2002，18(5)；91-99

作者简介：

刘太军：生于1978年，本科学历，助理工程师，主要从事水利工程建设的施工工作。

窦文峰：生于1980年，本科学历，助理工程师，主要从事水利工程建设的施工工作。