植生袋在干旱半干旱地區(qū)公路的應(yīng)用

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簡介： 對植物使用植生袋在惡劣的自然環(huán)境脅迫下生長進(jìn)行了探索和研究，旨在為荒山、公路、鐵路等綠化植物提高成活率，改進(jìn)綠化技術(shù)降低資金投入，控制成本提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵字：植生袋 干旱半干旱 公路 應(yīng)用

“十五”期間甘肅高等級公路發(fā)展迅速，已建成高速公路近十條約1000多km；交通部最近發(fā)布的“十一五”國家重點公路建設(shè)規(guī)劃中，甘肅省總高等級公路行車?yán)锍虒⑦_(dá)到1800多km。由于甘肅省是一個多山的省區(qū)，公路多穿越梁峁與沖溝交錯的黃土丘陵溝壑區(qū)，公路所經(jīng)路段地質(zhì)條件復(fù)雜，土壤多以失陷性黃綿土為主，較多地段易發(fā)生滑坡、泥石流等水土流失現(xiàn)象，對公路路基穩(wěn)定、人們出行及局域經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成負(fù)面影響。從保護(hù)環(huán)境改善景觀和增加穩(wěn)定性的角度出發(fā)，現(xiàn)在甘肅高等級公路綠化和景觀已經(jīng)受到了建設(shè)單位的普遍關(guān)注和高度重視，在工程建設(shè)過程中有關(guān)公路綠化環(huán)保部門就開始做綠化工程設(shè)計（如；蘭臨路、劉白路、永山路等）目前發(fā)展到在公路工程開工前就開始對生態(tài)恢復(fù)和環(huán)境影響進(jìn)行評估論證（如：羅定路、寶天路等），專門對綠化和景觀進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計。同時公路綠化水平有了長足的發(fā)展和進(jìn)步。但由于部分高速公路綠化存在不利于可持續(xù)發(fā)展的傾向?！皬娬{(diào)短期效果，忽視長期效果”，“過分強調(diào)綠化效果”，直接導(dǎo)致“一年綠，兩年黃，三年枯，四年死”的現(xiàn)象發(fā)生。往往投入很大，效果并不理想，既不科學(xué)也不經(jīng)濟(jì)，造成資金的重復(fù)投入和后期公路養(yǎng)護(hù)管理部門的任務(wù)加大，頻繁的更換苗木也給交通安全埋下安全隱患。

　　造成以上現(xiàn)狀的最直接原因是植物生長的小局域環(huán)境未得到改善，植物生長中前期吸收客土或土球營養(yǎng)，后期脅迫性加強，本地土壤通過水在土壤毛細(xì)管中的流動，侵蝕客土或土球造成營養(yǎng)流失和返鹽堿現(xiàn)象發(fā)生導(dǎo)致苗木死亡移植失敗。

　　為了改變惡劣環(huán)境下植物生長和成活的現(xiàn)狀，我們進(jìn)行試驗使用高科技產(chǎn)品植生袋，它是一種可控制釋放時間的植物生長要素儲存袋，它的功效是其它材料所比不上的，具有很好的透氣、透水性，并能有效地控制植株根系的生長及時提供營養(yǎng)，防止養(yǎng)分流失和鹽堿土對客土的侵蝕，可降低維護(hù)成本，保證苗木成活。

　　一、試驗區(qū)概況：

　　試驗區(qū)選在國道主干線丹東至拉薩公路（GZ25）劉寨柯至白銀段高速公路間斷20km路域。分布于劉白高速公路全線110.747628公里的（k1513+620～k1515+620，k1546+570～k1548+570）石碑子溝和羊圈溝石質(zhì)地段、（k1564+000～k1565+000）鹽堿地段、（k1470+967～k1473+460）風(fēng)侵蝕地段等，主要使用植生袋地段為石質(zhì)地段和鹽堿地段。

　　試驗區(qū)所在區(qū)屬隴西黃土高原北部，北近騰格里沙漠。路線所經(jīng)地區(qū)屬溫帶大陸性干旱向半干旱氣候過渡帶，干燥少雨，日照充足，日溫差大。年平均氣溫7.9～8.8℃，白銀市歷年極端最高氣溫37.4°C，歷年極端最低氣溫零下27.3℃。多年平均降水量207.3～244.0毫米，降雨多集中在7—9月，雨熱同季，年平均蒸發(fā)量1657～3038毫米，平均相對濕度59%，最大凍土深度為100～140厘米，年平均風(fēng)速1.2～3.5米/秒。按“中國公路自然區(qū)劃”，路線所在區(qū)域為黃土高原干濕過渡區(qū)，即甘東黃土山地中凍區(qū)。路線所在地區(qū)的地表水系屬黃河流域，路線經(jīng)過地區(qū)干旱少雨，除興電工程灌溉區(qū)及劉川灌溉區(qū)外，其余地帶大部分植被稀少，山體裸露，水土流失嚴(yán)重。

　　二、試驗設(shè)計

　　1、試驗區(qū)選擇

　　試驗區(qū)選擇在劉白高速公路（k1513+620～k1515+620，k1546+570～k1548+570）石碑子溝和羊圈溝石質(zhì)地段、（k1564+000～k1565+000）鹽堿地段總長度5km。選用石質(zhì)地段、鹽堿地段碎落臺已預(yù)制間距400cm，直徑80×80cm栽植坑。

　　2、關(guān)鍵技術(shù)研究

　　通過研究植物在不同脅迫條件下（石質(zhì)條件、鹽堿條件）、不同試驗附加材料之間、不同材料與無任何附加材料的對比之間，在相同物種條件下的成活率，研究一種栽植技術(shù)能在不同脅迫條件下達(dá)到提高苗木成活率、保存率的新技術(shù)、新方法。

　　3、研究方法

　　3.1 試驗設(shè)計碎落臺采用預(yù)制間距400cm，直徑80×80cm水泥砂漿骨架+生物復(fù)合防護(hù)技術(shù)。預(yù)制栽植坑在進(jìn)行常規(guī)換填種植土后，在其內(nèi)種植刺槐均為同一批合格苗木，附加材料植生袋按不同栽植方式附加；用植生袋栽植、栽植坑用紅粘土作漫坑處理，對照為單一的栽植；三種栽植方式中植生袋栽植在石質(zhì)地段約3600m，在鹽堿地段約600m；栽植坑用紅粘土作漫坑處理在石質(zhì)地段約200m，在鹽堿地段約200m；單一的栽植在石質(zhì)地段約200m，在鹽堿地段約200m。

　　3.2 試驗方法

　　2005年3月份完成栽植坑的開挖，由于試驗區(qū)選在石質(zhì)地段和鹽堿地段該地段地質(zhì)狀況為石英長石砂巖、千枚巖、板巖，局部見礫石及硅質(zhì)條帶，偶見凝灰質(zhì)砂巖；中部見變質(zhì)長石砂巖；上部偶夾片巖；因此使用空壓機(jī)加壓打磨輔以簡單人工開挖。4月上旬完成外運農(nóng)田土改良土壤，分三種不同方式添加植生袋后回填種植土，自然沉降后進(jìn)行洇坑等施工工序。4月中旬按常規(guī)施工工序栽植刺槐（規(guī)格為高度250cm，胸徑為5cm），栽植后初次澆水為防栽植穴漏水，按照少量多次的原則漫滲。第一次澆水后按常規(guī)技術(shù)管理，觀察記錄出苗、發(fā)芽速度、抽枝高度等，分析評價綜合效果。

　　3.3 試驗數(shù)據(jù)分析

　　3.3.1 綠化效果

　　參照試驗數(shù)據(jù)，比較單一栽植刺槐、刺槐+植生袋、刺槐+紅粘土漫坑三種栽植方式而言，刺槐+植生袋具有發(fā)芽率高、年平均抽枝長度多、枝條生長均勻、成活率高等優(yōu)點。

　　附已完成觀測表及對照表

　　表1 不同材料栽植苗木效果

栽植方式栽植時間（月、日）發(fā)芽期（月、日）年平均抽枝長度（cm）平均胸徑（cm）發(fā)芽率（%）均一性刺槐4.15～4.205.10～5.30145.246.5不均勻刺槐+植生袋4.15～4.205.10～5.3026.55.688.7均勻刺槐+紅粘土漫坑4.15～4.205.10～5.30125.362.5較均勻

　　注：年平均抽枝長度、發(fā)芽率、均一性為多次試驗調(diào)查結(jié)果平均值。

　　3.3.2 保持水土能力

　　由于樹冠截留、苗根蓄水、林地滲透的作用，從而減少了地徑流量和減緩了徑流速度，減輕了土壤侵蝕。

　　三種栽植方式比較而言，在保持水土能力方面依次為：刺槐+植生袋>刺槐+紅粘土漫坑>刺槐（降水量多、持續(xù)時間長、雨強小情況下）。

　　表2 不同材料栽植苗木植被地徑流泥沙量測定

雨量（㎜）歷時（時：分）平均雨強（㎜/h）徑流量（m3/km2）土壤侵蝕量（t/ km2）刺槐刺槐+植生袋刺槐+紅粘土漫坑刺槐刺槐+植生袋刺槐+紅粘土漫坑75.65:439.8430.4364.3435.925.3014.3621.2136.50:4054.75415.32306.14413.269.416.2610.9140.13:159.442876.41865.42768.85.242.143.32

　　注：以上數(shù)據(jù)均為7～8月多次試驗調(diào)查結(jié)果平均值。

　　3.3.3 改良土壤作用

　　所選用試驗材料為刺槐，屬豆科刺槐屬，根系（側(cè)根）發(fā)達(dá)，根糵性強，為強陽性樹種，較耐干旱貧瘠，為淺根性樹種。從地上年平均抽枝長度及地下根的分布狀況和根的抗拉強度可以看出，生長速度的快慢直接影響地下根的生長，影響植物水土保持和抵抗侵蝕的能力，這種影響是成正比的。所選試驗植物對改良土壤物理性狀和增加土壤養(yǎng)分狀況效果明顯，在良好環(huán)境條件下可自然增加根的密度。據(jù)測定三種栽植方式，在改良土壤方面能力大小依次為：刺槐+植生袋>刺槐+紅粘土漫坑>刺槐。

　　表3 不同材料栽植苗木地下部分測定

栽植方式根徑（﹥8cm）根（8～1cm）須根（﹤1cm）根的抗拉力（kg/cm2）刺槐5.13733.15140.558199刺槐+植生袋5.35273.23090.5824123刺槐+紅粘土漫坑5.14233.12230.5613105

　　注：以上數(shù)據(jù)均為11月15日測定值。

　　表4 不同材料栽植前后土壤理化性測定 

不同材料對比全氮N%全磷P%有機(jī)質(zhì)%PH值全鹽%刺槐+植生袋前0.170.222.907.801.04后0.240.173.027.680.96刺槐+紅粘土漫坑前0.180.222.897.851.06后0.230.183.007.700.94刺槐前0.180.212.907.881.03后0.300.153.227.600.87

　　注：換填土為同一農(nóng)田土，后期測定同為9月12號測定；土層均以厚度30㎝以內(nèi)測定。

　　三、試驗結(jié)論

　　根據(jù)試驗過程中三種不同的栽植方式綠化防護(hù)效果來看，在惡劣的自然條件脅迫的威脅下，通過一種人工使用高科技產(chǎn)品的方法改良植物生長的環(huán)境保持水分的流失，具有能提高苗木成活率，減少后期補植苗木所帶來的一系列不良因素，減少投資資金浪費；以及能很快形成比較穩(wěn)定的保持水土、降低地表徑流的植群落的良好效果。

　　我們力求采取苗木跟植生袋相結(jié)合使用的防護(hù)結(jié)構(gòu)；通過人工的方式誘導(dǎo)，加速植物的生長、演替，使綠化后的植物群落與相鄰地區(qū)相互吻合，以達(dá)到形成保持水土、降低地表徑流的自然生態(tài)系統(tǒng)。

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