改建铁路生态环境影响与恢复措施研究

魏明惠，唐威

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

既有包兰线是我国50年代自行设计、施工的第一条沙漠铁路。由于既有线已不能满足沿线地区经济社会发展对铁路运输的需求，因此要对既有银川南至兰州东段线路进行扩能改建。扩能改建工程中，不仅要对项目所经过的环境敏感区进行分析评价，也要对铁路周围的植被防护体系进行研究，探讨适宜该地区的生态恢复措施，确保沙漠铁路的行车安全，为干旱地区铁路建设的生态恢复提供参考。

1 项目区主要环境概况

1.1 自然概况分析

线路通过地区属中温带干旱和半干旱气候区。地貌包括宁夏平原、低缓丘陵与山前冲、洪积平原、剥蚀中山、黄土梁峁及宽谷区和黄河阶地等类型。线路所经区域大部分地区的土壤主要是黄土母质上发育起来的，以黄绵土、灰钙土和黑炉土等为主。昼夜、四季温差大，降雨集中，蒸发强烈。年平均气温8.3～9.5℃。年平均降水量181.1～319.6 mm，雨季集中在7、8、9三个月，年平均蒸发量1 457.7～2 109.9 mm。沿线出露地层有第四系、上第三系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石灰系、泥盆系、寒武系、震旦系等地层。

1.2 生态景观概况分析

工程经过的宁夏回族自治区境内，农业生产开发历史久远，受人为活动干扰较为明显，植被主要以农业栽培植被为主，生态环境呈明显次生特点，因此区域景观构成为半自然景观生态，景观类型以耕地景观、园地景观和草地景观等相间组成的景观为主;城市生态系统组成的人工生态景观和林地景观组成的景观类型数量较少;工程经过的甘肃省境内，植被主要为荒漠植被，区域景观构成主要为自然景观，类型以草地景观为主;林地景观、耕地景观和城市生态系统组成的人工生态景观组成的景观类型数量较少。

2 对现有植被的影响分析

从20世纪50年代起，铁道部、中科院等单位采用“以固为主、固阻结合的五带一体”防沙固沙体系，1956年～1964年近10年间沙坡头段铁路北侧没有停止过人工植物的栽种，对铁路沿线两侧周边生态环境向良性转化起到了重要作用，同时也保证了包兰铁路运营的畅通无阻［1，2］。进入20世纪80年代后，对于包兰铁路沿线的研究进入了新的阶段，尤其是中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙坡头沙漠试验研究站，对不同年代栽植的植被进行研究［3］。本次工程必将对既有线沿线已经处于稳定状态的植被防护体系造成破坏，因此，需要在工程施工期间以及完工后加强植被恢复措施，以保证铁路运行安全。

3 结果与措施

铁路工程建设的生态保护和恢复是指为缓和铁路建设的环境影响，遵循生态规律，对生态环境采取对策和措施进行保护和人工方法恢复的活动［4］。对于沿既有铁路进行改扩建工程中的生态环境措施，应包括以下几方面内容，一是对既有铁路建设时所采取的环境措施进行调查，尤其是经过生态脆弱区时的所采取的植被恢复措施和效果进行研究;二是采取何种植被措施对原有生态系统进行完善;三是对于新建工程区域采取何种植被措施进行恢复。

3.1 既有铁路植被恢复措施的研究

包兰铁路是我国第一条沙漠铁路，沿线生态环境恶劣，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙坡头沙漠试验研究站、内蒙古农业大学、兰州大学及北京师范大学等科研院所针对此区域的生态植被恢复做了很多研究，掌握和了解了区域内的植物群落组成、演替变化等规律。

徐彩琳等从植物一土壤结皮一水分三者间的关系出发，对干旱荒漠区人工植物群落演替模式及其生态学机制进行研究发现，由于流沙经过草方格沙障固定和种植植物后，沙土表层形成风积物结皮，随着土壤结皮层逐渐增厚，严重影响了沙土水分的传导，使土壤含水量随固沙时间的增加而明显地降低。这样，适宜于流沙掩埋的先锋沙漠植物失去了自我更新繁衍的条件，逐步退出植物群落。人工栽植的深根性乔灌木在耗干土壤深层的水分之后，再加上自我更新能力差，也退出植物群落。这样群落植被的组成结构发生了很大的变化，逐渐由人工栽植的多年生灌木、半灌木结构演变为一年生草本植物占优势的草本、半灌木结构。目前，铁路沿线原人工栽植的植物群落已经演替为油蒿 +草本植物 +孢子植物群落［3］。这也是近年来原包兰线人工栽植的植物群落迅速衰退的主要原因。而按照地带性与气候性的特点，待沙土发育成地带性土壤，植物群落将发育成地带性植被——红砂植物群落或短花针茅群落［5］。

所以银川南至兰州东段的改建扩能工程的植被恢复措施，需要根据线路两侧现有不同的植被类型、土地利用现状以及参考已有的研究成果，来选定植物品种和工程措施，以保证生态修复的效果。

3.2 既有线植被防护措施的恢复

由于土壤、水分和植物群落之间关系的变化，导致原包兰线植被防护体系出现衰退现象，因此对于沿既有线进行改建扩能的路段，应首先采取措施对现有防护体系进行恢复:(1)加固原有草方格沙障，抑制流沙;(2)对于改线工程未破坏的已经稳定的油蒿+草本植物+孢子植物群落，不进行人工扰动;(3)由于工程占地而破坏的区域，在设置草方格后，栽植油蒿、花棒、中间锦鸡儿、柠条等植物;(4)由于铁路电气化改造，原五位一体的防护措施中的防火带防护作用不再突出，因此在增建工程的防护措施内不再设防火带。

3.3 新建工程区域的植被措施

主要依据地质条件的不同采取不同的生态防护措施。

3.3.1 黄河冲积平原及河谷区生态措施

主要是银川冲积平原区(K535+400～K558 +750)和卫宁黄河河谷区(K624+000～CK706+ 600)，为平坦开阔的黄河一、二级阶地。由于受地形、气候、土壤、水文地质等自然条件及灌溉等因素的影响，土壤出现了不同程度的次生盐渍化，因此植物选择以沙旱生及耐盐灌木为主，在路基两侧30 m范围内种植紫穗槐、沙枣、枸杞等。

3.3.2 干旱戈壁及荒丘戈壁区生态措施

主要分布于贺兰山、香山、祁连山前及祁连山间的山前及山间冲洪积平原区的干旱戈壁区，以及分布于青铜峡至中宁、平川至白银及皋兰至什川段的荒丘戈壁区。

戈壁滩的生态防护措施主要是保护路基不被损害，一般采用碎石路基，植被措施主要以自然恢复为主。局部的风积沙区域参照原既有线“五位一体”的防护措施，进行防沙治沙，但不再设置防火带。

3.3.3 中低山及黄土梁峁区生态措施

对于穿越中低山区和黄土梁峁区的线路，重要是营造坡面防护体系，防止水土流失。坡面防治体系是通过在坡面上沿等高线开沟筑埂，修成不同形式的水平台阶，用截短坡长，减缓坡度，造成小量的蓄水容积的办法，起到蓄水保土的作用，为生态系统创造良好的生态环境，提供有利的水、肥、气、热条件，并根据坡向选择不同的灌草措施。(a)阴坡半阴坡上部及残塬区的梁峁顶，以沙棘、山桃、柠条为主的水保林和以紫花苜蓿为主的牧草，实行林草间作;(b)阴坡半阴坡下部主要以栽植山杏、柠条为主;(c)阳坡半阳坡栽植沙棘、柠条为主的混交水保林。

4 结论

掌握项目区所在地植被群落演替的基本规律是实施生态恢复的基本要求，包兰至银川段铁路扩能改造中的生态环境问题重点是环境的生态恢复。通过实地调查和查阅文献，从土壤、水分和植物群落三者之间的关系明确了人工植被群落衰退的根本原因，并依据此结果按照不同的立地条件实施生态恢复措施，为铁路的顺利开通和运行提供生态保障。

［1］ 李嘉.沙漠铁路周边生态环境恢复演化研究［J］.安徽农业科学，2009，37(21):10115－10117.

［2］ 徐彩琳，李自珍.干旱荒漠区人工植物群落演替模式及其生态学机制研究［J］.应用生态学，2003，14(9):1451－1456.

［3］ 于云江，林庆功.从植被演替和抗风性研究包兰线沙坡头段人工植被稳定性［J］.自然资源学报，2002，17(1):63－69.

［4］ 张洁瑜，李耀增，陈泽昊，等.我国铁路建设生态保护与恢复的发展趋势展望［J］.铁道劳动安全卫生与环保，2010，37(3):143－145.

［5］ 赵兴梁.沙坡头地区植物固沙问题的探讨［A］.中国科学院沙坡头沙漠试验研究站.腾格里沙漠沙坡头地区流沙治理研究(二)［C］.银川:宁夏人民出版社，1988.