香根草在石吉高速公路弃渣场治理中的应用

魏 伟，张 聃，张靖宇，秦晓蕾

（江西省水土保持科学研究院，江西南昌330029）

随着社会经济的发展，各类开发建设项目造成的人为水土流失现象日益突出，作为重要基础设施的高速公路在建设过程中，具有扰动范围广、破坏面大、土石方工程量多的特点。高速公路建设所产生的弃渣，特别是隧道开挖多余的弃渣，在经过综合利用后还不能平衡的时候，需要设置弃渣场来堆放，而弃渣场的设置一般选择在地形低洼处或沟谷之中，由于弃渣多采用自然堆置，堆渣量大，渣体未经碾压，形成裸露的松散堆积边坡，边坡处于临界状态，极易发生水土流失危害，给周边环境带来不良后果。因此，高速公路建设中弃渣场的恢复效果如何，显得尤为重要。在采用植物防护方式进行生态恢复日益受到重视的今天，如何选择一种既能够节省投资，又能适应恶劣立地环境，快速、有效并取得较好生态恢复效果的防治措施，是一个全新的课题。

已有研究表明，香根草在高速公路路基边坡水土流失防治方面成效显著，在一定程度上可以代替工程护坡措施［1，2］，但香根草在弃渣场植被恢复中大面积实际使用还不多。笔者通过香根草在石吉高速公路弃渣场的应用进行总结，进一步探讨香根草在其他工程中弃渣场应用的可行性。

1 项目概况

江西石城至吉安段高速公路是泉南高速公路江西境内的东段，路线全长190.719 km，由东向西经赣州市的石城县、宁都县、兴国县和吉安市的泰和县，项目沿线地貌类型以中低山、丘陵、微丘高岗地为主。土壤类型主要以红壤为主，非地带性土壤类型有水稻土和紫色土。项目沿线属亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛，多年平均降水量1 400～1 800 mm，10年一遇最大24 h降雨量为322 mm，多年平均气温15.5℃～19.4℃，项目沿线区域成土母质以泥质岩类、砂质岩类、花岗岩类和近代河湖冲积物为主。

石吉高速公路于2008年9月开工建设，2010年9月通车，全线设桥梁30 083延米/139座，其中特大桥2 268延米/2座，大桥24 295.3延米/83座，隧道20 821延米/19座，桥隧比为27.1%，全线设置有100处渣场，在已采取植物措施进行恢复的渣场中，有15%的渣场采用了香根草进行防护，且渣场多为隧道弃渣。

2 香根草生物工程技术护坡原理及效果

2.1 香根草的特点及其护坡原理[1]

香根草生物工程技术是举世公认的实用技术，已有一百多个国家在公路、铁路、堤坝等不同领域中应用，早在10年前被国际评估委员会评为全球71项持续发展技术中最为优秀者，从而获得约翰可持续发展奖。

香根草成为防治土壤侵蚀、提高斜坡稳定性的世界公认首选理想植物在于其有以下特点[2]：

（1）香根草长势挺立、茎秆坚硬、生长旺盛、3～4个月可基本长成篱笆，从而发挥减缓侵蚀、阻挡泥沙的作用。

（2）根系发达、网状交错深扎土体，一年间一般可深入地下2～3 m，随着生长年限伸延，根系越长越深，最深可超5 m。

（3）浓密长大的叶子，光合蒸腾作用大。在民用建筑中，坡地坡度大，香根草篱垂直行距与农田相比更近，多为1 m以下，因而水分散失更大。一旦草篱形成，其强大的蒸腾作用对斜坡的稳定更有利；根系张力强，其抗张强度为40～180 MPa，平均为75 MPa。

香根草的护坡原理：香根草发达深扎的根系在土层内形成一排排抗滑的“生物桩”，犹如活的铆钉，大大加强土体的抗剪强度，从而固结土壤，防止浅层滑坡；同时，发达的根系交错连接，形成高密度的地下网状结构，对土体发挥像钢筋似的增强作用而阻挡塌方；在地表上香根草篱浓密、坚硬的茎叶形成“篱笆墙”而拦截地表径流；蒸腾加快了土壤的固结和硬化；茎叶的覆盖有效地缓冲雨滴的击溅力、减缓地表雨水的冲刷力，防止表土流失，从而达到保持水土、抗滑、固土护坡的效果[3][4]。

2.2 防护效果

石吉高速公路渣场采用香根草防护2年后，渣场水土流失得到有效控制，裸露地表得到有效覆盖，渣场土壤得以改良，其初步显示特点如下：

2.2.1 快速绿化，保持水土

观察所见，各渣场香根草栽植后经5～12 d缓苗期，陆续返青成活，不断长出新叶、新苗。生长一个季节，平均每丛株数增至12～15株，多的超过20株；主茎株高达1 m以上。5月底至8月上旬旺盛生长，一行行草篱已初步形成，大都已是很繁茂，每丛株数再次成倍增长。据2011年10月调查，2009年种植的香根草平均每丛在60～80株，株高超越1.2 m。2010年种植的香根草平均每丛30～40株，占总面积的70%～80%，好的超50株，占总面积的10%～15%，最差的20株以下，占总面积的10%以下。表现出香根草耐瘠、耐旱，适应能力强，发蔸（分蘖）快，生长势强，易成繁茂草篱。从两年栽植不同长势看出，香根草在栽植第二年，比第一年更盛，所形成一行行草篱更加茂密，其保持水土效果更强，即使不加护理其效果也将延续不断。

2.2.2 根系发达，固土护坡

香根草生长一个季节，其根系已伸入土中1 m以下，其根系发达、网状、量多（每丛株数达到40株以上时，其每丛根系数超越50根）。从纵断面可见，即使根系处在深1 m时，其蔸下30～40 cm幅宽中，密密麻麻根系纵横穿插在土中，将土粒交织在一起，起到加固土层的作用。根据有关资料，香根草根系的力学特性平均抗拉强度75 MPa，约为软钢材极限抗拉强度的1/6，香根草的力学特性和顽强的生活力，决定其穿扎力特强，可穿扎在经推土机碾压紧实的渣体内，从而防止滑坡的发生[4]。已实施香根草的渣体堆积坡面在香根草篱长成的两年时间内，几经大雨、暴雨，都未发生滑坡。

2.2.3 节省投资，可持续发展

实施香根草生物技术的投入主要是栽植香根草的各项成本，约30元/m2，其材料及资金投入约为浆砌片石护坡的1/5[5]，不仅投资省，而且效果更好。使用香根草进行渣场防护，少用了水泥、沙、片石等非再生资源，既美化了道路景观，又改善了生态环境。

3 香根草群落稳定性分析

目前，生态护坡工程多采用国外引进草种，容易产生植被退化和外来种入侵问题。因此，护坡植物更多地考虑选用乡土植物或先锋植物。已有研究表明，香根草不存在外来种入侵问题［1，6］。香根草在自然条件下一般不结实，也没有根状茎或匍匐茎，种植后仅靠分蘖繁殖，因而不会向周边环境传播，在区域范围内不会成为入侵植物而造成危害。在人工种植或入侵植物长大成林时，香根草会自然退化。并且香根草生长分蘖快，可在坡面先期形成密集草带，并通过草带固定土壤、拦截径流、改善坡面土壤条件，为后期乡土植物入侵提供了一个相对较好的生存环境，促使乡土植物逐渐入侵，最终完成植被类型的自然演替。因此，香根草在护坡工程中适宜作为先锋植物，尤其在弃渣场边坡生态护坡工程中，可以作为首选植物考虑。

4 结论

香根草生物工程技术在石吉高速公路渣场防护的实践表明，虽然渣场立地条件较差，环境恶劣，但使用香根草进行渣场治理时，生态恢复效果显著，渣场表层土壤流失得到有效控制，而且随时间变化香根草篱防治土壤流失的效果越发明显，经治理后的弃渣场不仅拥有较强的生态能力，而且能够自我维持，符合低养护和融入自然环境的生态要求，是一种投资省、生态环保的渣场生态恢复措施，尤其在公路立地条件较差的渣场治理中具有推广价值。

［1］夏汉平，敖惠修，刘世忠.香根草生态工程应用于公路护坡的效益研究［J］.草业科学，2002，19(1)：52-56.

［2］姚 环，沈 骅，等.香根草固土护坡工程特性初步研究［J］.中国地质灾害与防治学报，2007，18(2)：63-68.

［3］ 徐礼煜.香根草研究与展望［M］.北京：中国农业出版社，1998.7-15.

［4］Diti Hengchaovanich.香根草技术在工程上的应用——稳定斜坡，减轻侵蚀［M］.北京：中国农业科技出版社，1998.118-130.

［5］冯子元.香根草技术在道路边坡中的应用与成本分析［J］.公路，2003，(4)：136-139.

［6］潘树林，王 丽，辜 彬.论边坡的生态恢复［J］.生态学杂志，2005，24(2)：217-221.