屠剑斌,魏振荣,韩子祝
西禹(西安—禹门口)高速公路地处关中平原与渭北黄土高原地区,是国道主干线(G5)京昆高速在陕西境内的一段,是我省“米”字型公路主骨架的重要组成部分,也是陕西省沟通邻省及西南各省的省际大通道,对推动陕西省经济的开发具有重要意义。但该线路所经地区部分为土壤盐碱区,自然环境十分脆弱,加上公路特殊小气候条件,一些常用的树种及其技术手段,本地区应用存在一定的局限性。如何在该地区公路建设中兼顾公路建设与生态保护,体现人与自然的和谐理念,如何认识和评估公路生态保护效果,已逐步成为中国高速公路建设中倍受关注的热点[1-2]。
本研究以土壤含盐量较高的陕西省西禹高速公路阎禹段为对象,根据施工路段的小气候、土壤、光照和植被情况,采取多种措施,多方面进行实验,以寻求适宜的植被恢复技术及手段,为我国中西部地区高速公路边坡植物恢复与重建提供参考。
该高速公路是国道主干线(G5)京昆高速在陕西境内的一段,属鄂尔多斯台向斜的南部,由黄土塬、破碎塬及一系列起伏不大的低山、丘陵所组成。海拔800~1 300m,局部高达1 600m以上。该区属暖温带大陆性季风气候,年平均气温9~13℃,极端最高气温36~41℃,极端最低气温-17~-22℃。年均降水量500~700mm,最大年降水量987mm,最小年降水量350mm。区内蒸发强烈。土壤属褐土带,塬面以耕作土壤为主,主要有黄绵土、嵝土等。低山、丘陵地区,以石灰性褐土为主。西禹高速中央绿化分隔带树种主要有黄杨、紫穗槐等,黄杨一般在夏冬季树叶发黄、生长较差,春秋季生长状况又好转。
以西禹高速阎禹路段中分带主要绿化植物大叶黄杨生长地土壤和灌溉用水为对象,采用实地调查、取样与室内分析相结合的方法,于2009年7月采集土壤及灌溉用水样品。在取样的过程中,采取典型布点与随机采样相结合的方法取样。根据西禹高速公路绿化带的情况,选取4个样点(K990、K981、K971和 K933)以代表不同路段进行土壤取样,每样点分层(上层、中层、下层)取样,每样点取土重量约1kg;选取与土壤采样点相近的6个样点(K933、K980、K982、K1006、K1012)采集灌溉用水水样。
表1是中央绿化带土壤离子特征及盐含量,从中可以看出,取样点上的土壤含盐量均处于较高的水平,总体而言,氯盐含量高于钠盐的含量。
表1 中央绿化带土壤中离子及盐含量
从表2可以看出,西禹高速公路沿线水质含盐量具有较大的差异,以K1006、K982和K980等处的水样含盐量最高。
表2 灌溉用水含盐量
根据土壤含盐量对树木生长影响程度的标准,并结合表1的分析测试结果,可以看出,西禹高速公路土壤含盐量整体表现出较高的水平,除了K990+400中层土、K990+400下层土 、K981+500行道树和K981+500上层土中的土壤含盐量尚处于正常水平外,其余样点和土层上的土壤含盐量均对植物生长产生了制约作用。各个样点土壤剖面的含盐量分析来看,除了K981+500行道树处的含盐量正常以外,其余样点土壤剖面的含盐量均对植物生长产生制约作用。
土壤盐分过多会危害植物的正常生长,这是因为过多的盐分使土壤溶液的渗透势提高,植物吸水困难,严重时还造成细胞组织的水分外渗,抑制植物的萌发与生长。植物的正常生长发育需要一定的无机盐营养,但是当某种离子含量过剩时,就形成离子不平衡的土壤溶液,发生单盐毒害,可能致死,轻者植物的营养也反常或发生恶化[3]。在西禹路域内,钠离子与氯离子的含量都比较高,严重制约了植物的生长。表现为植物代谢活动减弱,生长缓慢,植株矮小,从形态上类似干旱的影响。因此西禹高速路域内植被恢复的最主要问题是如何消除盐离子的危害。
土壤是西禹高速公路中央绿化带建设的基础,根据公路基本要求和特点,以建设优质绿化带或绿化带植被恢复为目标的土壤改良措施,必须以保证路基稳定为前提。
4.1.1 换土
换土能显著改善盐碱土的理化性质,但仅仅是在植株根系和周围的盐碱土之间起到一种缓冲作用,不能从根本上切断土壤盐碱化危害。因此在运用该措施的过程中,还需要与较少地表蒸发、降低地下水位等措施结合使用,从根本上切断或延缓土壤盐碱化因素的发生。由于换土成本较高,一般主要应用在重点绿化地段。
4.1.2 增施有机肥 高速公路绿化土壤本身同其他林地相比较贫瘠,多为施工中深翻上来的生土,土壤中遗留很多施工垃圾等不利条件,经过施加土杂肥等有机肥料,可以明显提高土壤的通透性和代换性能,减弱土壤盐分对植物的危害,同时,也相对增强了植物本身的抗盐能力。
4.1.3 使用环保融雪剂 在冬季需要撒融雪剂的路面,要先扫除掉大部分积雪,然后撒少量融雪剂来防止道路冻结。严格监控氯盐融雪剂的使用情况,建议多使用环保型融雪剂。在使用融雪剂时,加大喷洒车与道路绿化植物之间的距离,尽量避免把融雪剂直接撒入绿化池中或树坑内。在个别路段使用挡盐板,阻挡融有融雪剂的雪水飞溅到中分带内。
在盐碱路段,坚持适地适树的原则,选择耐盐碱植物做绿化树种,是盐碱路段绿化获得成效的主要技术措施之一。经多年的生产实践和研究证明,对盐碱土适应力较强的树种有白蜡、垂柳、柽柳、紫穗槐、臭椿等。
4.2.1 行道树绿化 根据西禹高速所处的地理位置,建议西禹高速绿化物选择耐干旱、耐盐碱等抗逆性较强的树种。行道树可选择白蜡、柽柳、红叶李、火炬、刺槐,除此之外为提高群落组成的抵抗能力,还可种植耐盐能力比较强的紫花苜蓿等,以尽快覆盖裸露的地表,控制地表的水分蒸发,抑制“返盐”,同时提高群落组成的生物多样性,增强抵御不良环境的能力,特别是抵御病虫害的发生,提高群落的稳定性[4]。
4.2.2 中央隔离带 在西禹高速中央隔离带栽植侧柏,经试验及生产实践证明,采用合理的栽植技术,可使侧柏的成活率较高,生长状况表现良好。因此建议将黄杨换成侧柏。
4.2.3 碎落台及路堑绿化 根据多年的生产实践可知,刺槐在该地表现良好。建议在碎落台及路堑栽植刺槐,并配以三叶地锦,这样不但绿化植物长势良好,同时还可以改良土壤。
目前的研究表明,由于本地区可以应用的植物种类太少,还不足以满足植被恢复的需要,仅有几种植物可以在部分路段顽强生长,但对于公路全线仍然还有许多路段由于有害盐离子含量过高,现有的植物无法生长。因此仍需要进一步培育和驯化。
渭北黄土高原地区降雨量少,蒸发量大,对于高速公路路域的植物,特别是中央隔离带用作防眩的植物,受行驶汽车排放尾气的影响以及路面的辐射的影响,小环境温度高,受污染重,完全依靠天然降水不能满足植物生长需要,需要灌溉。目前该路段主要采用洒水车漫灌浇水,成本高,交通隐患多,效果较差。根据宁夏回族自治区经验,应用滴灌技术既能控制浇水深度,节约水源,又能避免公路路基不受灌溉水侵蚀而影响公路使用。今后高速公路设计时,可应用滴灌技术,保障绿化带植物正常生长和公路路基不受灌溉水影响。
[1] Benedicte V,Francois P,Sandrine P Y,et al.Integrated assessment of heavy metal(Pb,Zn,Cd)highway pollution:bioaccumulation in soil,Graminaceae and land snails[J].Chemosphere,2004(55):1349-1359.
[2] 张湧,刘璟,张淑娥,等.宁夏古王高速公路边坡生物防护效益研究[J].宁夏农学院学报,2004,25(3):13-16.
[3] 刘龙,高航,孙建斌.西宁盐碱地区高速公路植被恢复技术探讨[J].交通环保,2004,25(1):22-25.
[4] 宋元斌,杨勇,曹斌.盐碱地区公路绿化综合栽植技术[J].山东林业科技,2005(5):38-39.