赵丽芳

（大呼高速公路建设管理处，山西 大同 037000）

0 引言

在公路的修建过程中，大量的土石方填挖作业会形成较多的裸露坡面，不可避免地会对周边生态环境产生一定的影响和破坏。其中，路堑坡面由于大多为生土层，有效养分贫乏，土壤结构破坏，降水和风蚀导致坡面的水分养分流失，均不利于实施植被恢复技术措施。

目前，边坡植被恢复技术方面已有较多措施，如三维植被网、液压喷播、客土喷播、喷混植生技术等。三维网植草法只适用于坡率较缓的边坡，应用范围狭窄，养护成本高，植物成活率低；液压喷播技术耗费资源多，护坡效果差，植物成活率低，固坡效果差，坡面易坍塌破裂；客土喷播技术施工工艺繁琐、养护过程长，养护成本高，适应范围狭窄；喷混植生技术施工操作复杂，坡面易破裂坍塌，固坡效果差，养护操作复杂并且时间长。以上几种技术要在短期内达到较好的绿化效果，需要投入的成本也较高，大多在100元/m2以上[1-2]。而点多线长的高速公路限制了养护车辆和人员的正常作业，养护也较为不便，养护期的投入将随着时间的推移和岩石的风化，混凝土的老化和钢筋的腐蚀，也会越来越大[1]。因此，本文在山西北部寒冷、干旱、风沙地区开展公路植被恢复新技术研究，探索施工和养护成本较低的成套技术，对于植被恢复行业的技术进步，对于今后自然条件相同或相近地区高速公路建设中的植被恢复技术借鉴，均具有重要意义。

1 项目概况

大同至呼和浩特公路大同至右卫段（简称大呼高速公路）起于本项目公路与得大高速相连而新建的户部立交枢纽，迄于右玉县杀虎口村，连接内蒙古和（和林格尔）杀（杀虎口）公路。路线全长103.18 km，全线采用四车道高速公路技术标准。经统计，全线3 m高以上的边坡约有480处，总长度达到近40 km。

项目区域属于干旱和半干旱气候区，土壤质地大部分为质地较轻、遇水立即分散、抗蚀力低的黄土母质，是全国水土流失最为严重的地区之一。该地区多年平均降雨量为400 mm左右，属于典型的干旱少雨地区。

2 植被恢复技术总体原则和思路

2.1 总体原则

a）与道路安全、路基防护设计相结合，确保道路运输安全。

b）优先考虑植被恢复和防治水土流失等生态功能，兼顾美化和景观效果。

c）选择成活率高、寿命长、养护成本低和管理较粗放的绿化方案，不得引进入侵树种。

d）绿化方案应尽量与周围景观、自然环境相协调，创造优美和谐的行车环境。

2.2 设计思路

着眼于公路植被恢复设计、施工和养护的全过程开展植物、种植工艺和养护方案的选择工作。首先，在对项目当地的乡土植物调查的基础上，筛选采用柠条为边坡绿化的主要树种，柠条属于豆科植物，根系极为发达，主根入土深，株高为40～70 cm，最高可达2 m左右，是水土保持和固沙造林的重要树种之一，属于优良的固沙和绿化荒山植物[2]。在种植工艺的选择和养护方案方面，本研究选用了一定面积不同土质边坡的试验段开展了秸秆育苗钵一体化绿化技术的应用示范。通过试验段的试验、数据观测、效果验证，最终优化确定植被恢复技术方案，并在全线进行推广。

3 试验段采用技术及效果

3.1 秸秆育苗钵一体化绿化技术

本技术采用国家专利产品——秸秆育苗钵为容器育苗进行路堑边坡的绿化。利用秸秆育苗钵进行绿化，钵苗一体化栽植，成活率高，不缓苗，可实现真正意义上的带土栽培，且育苗钵材料在土壤中容易分解，能增加土壤有机质和提高土壤肥力。

采用秸秆育苗钵育苗，并进行钵苗一体化坡面栽植。采用秸秆育苗钵作为植物发育初期的育苗容器，并填充科学配方的营养基质，坡面绿化时育苗钵和植物一体化栽植，育苗前使育苗钵吸水达到饱和，可提供植物生长初期的养分和水分需求[3]。同时，植物为护根苗，移栽不会对苗木的根系产生扰动和损伤，更利于苗木的成活和生长，一旦苗木木质部发育完成，即具有抗冻的作用，因此，这项技术具有明显的抗旱、抗寒效果。

3.2 边坡临界坡率和临界坡长的研究

坡率和坡长因子是影响边坡土壤冲刷量的主要地形因素，而边坡土冲刷量的多少直接影响边坡的稳定性，在一定范围和条件下，土壤养分和水分流失量对边坡植被的生长影响较大。

基于黄土地区植被防护、土壤侵蚀、植被的生态水文效应研究和大呼高速公路路基边坡设计中采用的边坡坡率（1∶0.75和1∶1）和坡长（3 m），提出并确定了本项目土壤侵蚀的临界坡率和临界坡长。

在自然降雨条件下，经过对不同土质和不同坡率的侵蚀量分析，测定得出表1。

表1 不同土质和坡率下的年均侵蚀量 t/km2·a

从表1可以看出，在相同雨强和雨量情形下，均存在随坡率增大，侵蚀量呈增大的趋势，可以认为1∶0.75为该工程沿线不同土质的临界坡率，即为侵蚀量最大的坡率。边坡施工中可尽量避开临界坡率范围，减少坡面土壤的流失量，为植物生长提供良好的水肥环境，降低了坡面土壤的改良和恢复技术要求，为植物的生长提供了一个相对稳定的土壤环境，更有利于提高绿化的成活率。

根据我国的土壤侵蚀强度分级指标和本地区高速公路边坡现场情况来看，坡面平均侵蚀深度大于4 mm/hm2时，坡面就出现较为严重的冲刷。因此，可以认为此时采取植草防护已无法满足冲刷防护的要求，应采取相应的工程防护措施，坡面平均土壤侵蚀深度为4 mm/hm2时的坡长即为临界坡长。临界坡长的研究采用的是现场试验和数学模型的方法，不同土质不同坡率年均侵蚀深度的试验结果见表2。

表2 风化岩土、粗质粉砂土、盐渍土夹砂土液化土、湿陷性黄土4类土年均侵蚀深度 mm/hm2

从表2可以看出，随着坡长的增加，坡面土壤侵蚀深度也呈增大的趋势。以坡长（x）为自变量，边坡年侵蚀深度为因变量（y），建立表2坡长与年平均侵蚀深度关系预测趋势线，结果表明二者最佳拟合为对数关系：

因1∶0.75为临界坡率，工程应避开此坡率取值。因此，该方程适合求解临界坡长的数学模型，根据侵蚀强度分级指标求得4种土质类型边坡坡率为1∶1时的临界值约为10.5 m。

3.3 填充基质的研制

采用深打孔并填充基质法。针对生土层养分缺乏、干旱缺水、沙化严重的缺点，采用深打孔基质与生土混匀填充的方法，使土壤中水肥环境得到明显的改善，有利于小苗快速发育，提高抗性，成活率高。基质与生土混匀后，可改善植物生长的小环境，为植物生长提供充足的养分条件，也减少了远运种植土填充栽植孔的费用。

采用的基质分为秸秆育苗钵内的填充基质和栽植孔内营养土配制基质，钵内填充基质成分组成为壤土+农家肥+矿粉（颗粒状的硅石、珍珠岩和粗砂）+复合肥，组成比例为50%+15%+25%+10%。栽植孔内营养土基质的配制，首先对边坡土壤进行理化性质分析，针对不同土质条件配制不同成分的营养基质，提供植物生长所需的各种元素。

3.4 试验段养护及效果

栽植初期的养护主要是浇水，装苗后要及时灌足第一次水，以湿透全部营养土为宜。植被发育期间，每天浇水2次，养护期约为10 d。当植被生长成形，根系已穿透育苗钵后，深入边坡原有土壤时，即可实现“零养护”[1]。

如植株根茎没有木质化时，易受冬季冻害，因此，需在栽植当年的冬季进行冬季养护。主要方式是在入冻之前（第一次霜降之后）浇防冻水，灌水保温利用水热容量大的特点，保持土温较少冻土深度，减少地面热辐射，能显著减轻冻害程度[1]。

2009年8月，采用该植被恢复技术在本项目实体工程路堑边坡栽植柠条12000 m2，坡面土壤有粗质粉砂土、膨胀土、湿陷性黄土等类型，土壤构成较为复杂，栽植当年年均降水量442.8 mm，年平均气温3.6℃，极端最高温36℃，极端最低温-40.4℃，对植物生长极为不利。栽植当年进行了一次冬季养护，次年植被存活率达到了90%以上。

秸秆育苗钵一体化绿化技术成本计算将秸秆原料费、黏合剂费用、制钵机械费用、人工费、电费和水费均包括在内，将秸秆育苗钵大棚育苗和上坡打孔栽植及养护费用均计算在内，秸秆育苗钵绿化成本约为20元/m2。

4 整体采用该技术后的效果及效益分析

经过试验段的试验验证，该技术在本项目的边坡绿化中取得了较好的环境效益和经济效益，因此，在全线加以推广应用。选用了本项目中部分土质较差（如湿陷性黄土、膨胀土、风化砂岩等）的路段采用该技术，推广的面积约为50000 m2，该技术的工程方案总投资为98万元，原设计圬工防护的总投资约为590万元[4]，该技术比原圬工防护方案总投资节约83%以上。

采用本技术绿化后只需在坡面栽植后进行10 d左右的浇水养护，即可实现零养护，与周边的植被群落一样依靠自然降水实现自然生长，大大地提高了养护便利化水平，节约了大量的养护成本。

经观测，采用该技术的不同土质和地质边坡在绿化3年后，基本建立了稳定、覆盖度高的植被生态系统，依靠柠条根系强大的横向加筋，纵向锚固作用，基本实现了稳定坡面的效果，运行7年来，边坡未发生滑坡和滑塌事件。

5 结语

本文介绍的秸秆育苗钵一体化绿化技术充分考虑了边坡立地条件的特点，提出了保水、保肥营造植物生长小环境的绿化新技术，筛选了适应性强的乡土植物，提出了边坡的临界坡长和临界坡率，可实现后期零养护。从公路全生命周期来分析，该技术将植被恢复的施工和养护一并考虑，有效降低了养护成本，是践行绿色交通，促进公路发展转型升级，建设绿色公路的有益实践。该技术成功解决了黄土地区寒、旱、沙化条件下高速公路植被成活率低、恢复困难的问题，极大地促进了植被恢复技术进步。