浅析土壤生物工程技术及研究进展

【摘 要】土壤生物工程是目前较为常用的环境防治技术，该可以用在土壤和水利工程领域，特别是用在边坡和河岸的稳定和侵蚀防治中。对我国自然生态环境的防护和治理具有十分重要的意义。

【关键词】土壤生物工程；植物；环境保护

一、土壤生物工程简介

土壤生物工程是将活的植物材料通过工程技术手段用于构筑各类边坡、防止坡面河岸侵蚀及改善栖息地生境的集成工程技术。根据施工目的，材料和工程结构的特征都可以作为划分土壤生物工程类型的依据。本文按照材料和工程目的把上壤生物工程分为以下几类：

（一）植物覆盖技术

为了快速覆盖地表侵蚀而采取的措施，主要的类型有包括草皮移植、草籽播种、乔灌树种移植。这种方法对于深层土壤的防护考虑较少。

（二）使用活的植物体来加劲并作为上体运动的屏障，主要类型有扦插、梢捆、层栽、灌丛垫等。这些措施可以防止浅层土体滑动。就植物种类选择而言，木本植物最为适合。

（三）联合措施

即活的植物体和无生命材料联合措施。当边坡陡峭、表面和土体稳定都有问题时或者是施工区生境不适宜植物生长时当地状况使植物生长困难时在植物生长前就需要对土体进行防护时，植物措施难以完全发挥作用，就需要利用一些无生命材料来辅助施工，例如石块，混凝土或死的植物枝干等。

（四）辅助措施

为了紧急对当地植被进行补充，就需要采取辅助的措施，如移栽树木或改善土壤等技术，由于这些措施花费较高，所以一般情况下不建议使用。

（五）无生命材料营建措施

主要为传统的结构工程，例如混凝土重力墙。

二、土壤生物工程技术的国外研究进展

工业革命开始以后，人们对机械的崇拜导致利用自然材料控制土壤侵蚀和边坡保护的自然方法不受欢迎。机械化的年代和混凝土钢铁技术的发展，鼓励在工程实施中使用刚硬和无生命的建筑材料。这些材料保证结构更为长久、耐用。在美国和欧洲，如何运用机械和人工材料进行建筑和边坡防护，是多数研究者的追求目标。

工业革命后，一系列环境问题如坡面侵蚀、山体滑坡和崩塌以及河岸退化等引起欧洲一些国家的重视。20世纪初，少数研究者才开始将土壤生物工程概念真正植入工程施工中，并且获得了成功。如用绿色的柳树作为活性的建筑材料、在浆砌石接缝中植入木本切枝。1936年，在慕尼黑专门成立了一个研究所研究开发道路建设中的土壤生物工程技术。该研究所所长Arthur von Krundener为该项目技术的发展做出了很大的贡献，后来他被看作是中欧地区的土壤生物工程技术之父。同时期，在加利福尼亚的Charles Kraebel发展了“篱墙”技术，应用复合的生物技术，如：木桩、梢捆和植物移植等技术来来保护岸坡。这些实践性的工作为后来土壤生物工程技术的发展奠定了基础。

20世纪70年代后，土壤生物工程技术得到了广泛的发展，并且形成了完整的理论和技术体系，积累了大量的文献资料。Schiechtl先后出版的《土地利用及保护的生物工程》（1980）、《边坡保护和侵蚀控制的地表生物工程技术》（1996）和《河岸及海岸的水生物工程技术》（1997）总结了欧洲许多重要的土壤生物工程师们的研究和实践成果，为该技术的发展奠定了理论基础。

三、土壤生物工程技术的国内研究进展

中国的史书中记载了最早的生物工程―大禹治水。大禹的父亲采用建土坝阻挡洪水的方法，但失败了。大禹则利用疏清九条主干道并挖掘新河道的方法来疏导洪水，同时这些河道还可以作为当地农民的灌溉渠。在他13年的努力下，洪水终于被控制住了。

2000年后，成都郡守李冰吸取大禹治水的经验，采用了一种新方法来抵御洪水。受大禹的启发，李冰设计了一种“楗尾堰”来疏通河道（后来被称为都江堰）。“楗尾堰”的得名源于“破竹为笼，圆径三尺，以石实中，累而壅水”的竹笼装石方法（亦称为“楗尾”）。每个楗尾几米长、半米宽，放置在河流沿岸或者水里，来分流主河道中的水。这种河道系统然后又出现在一些小河道中，所以又出现了为庄家灌溉的灌溉系统，这种方式在成都附近至今犹存。在11世纪，宋朝沈括的《梦溪笔谈》中记载了制作楗尾技术的进一步发展。与此同时，楗尾还被用于治理经常泛滥、久治无用的黄河缺口，在强水流到来前，把楗尾最后放在缺口处，这样洪水就无法将它冲走了。后来，人们又将很长的楗尾分成三段一截一截放在溃堤处，这样就能有效防止楗尾在水流冲击作用下发生断裂。在中国，人类与洪水抗衡长达几个世纪，这也使楗尾技术不断发展进步。

胡海乱等（1999）提出了笼石挡墙、网笼垫块护坡和复合植物护坡等生态型护岸技术并应用在广西漓江治理工程中。在引滦入唐工程中，陈海波等（2000）提出了网格反滤生物组合护坡技术。周跃（2000）提出了“坡面土壤生物工程”技术。王准（2002）针对上海的立地条件，把河岸带绿化根据岸体设计中使用了一种亲水生态护岸设计--栈桥式生态亲水护岸，实现了在水位变化较大的情况下，仍然具有亲近人、生态和美的效果。俞孔坚等（2002）提出水位多变情况下的亲水生态护岸设计。夏汉平等（2002）在北江大堤植草护坡效应研究中，提出香根草和百喜草都能耐较长时间的水淹，并都有较强的抗逆性，结合土石方工程，并辅以三维网覆盖，将香根草和百喜草种在北江两岸的边坡上，有效地防治了洪流冲蚀和雨水侵蚀，起到了较好地固土护坡作用。

四、结论

土壤生物工程技术措施通过植物和河流岸坡的相互作用机制在防止坡面侵蚀的同时还可以起到河流生态修复的作用，并逐渐促进河流的自我生态修复，是解决河流生态退化的一个关键技术措施，在世界范围内引起了厂泛关注和大量应用。而我国在这方面的研究起步不久，此技术在国内的推广还面临着许多待解决的问题。

参考文献：

[1]王颖.土壤生物工程在京郊示范区中生态修复的应用研究[D].北京林业大学，2012.

[2]刘瑛.土壤生物工程技术在河岸生态修复中应用效果的研究[D].北京林业大学，2011.