南水北调中线干渠植草护坡现状与思考

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(1.河南省水利科学研究院，河南 郑州 450003； 2.河南省水利工程安全技术重点实验室，河南 郑州 450003；3.华北水利水电大学 测绘与地理信息学院，河南 郑州 450002)

南水北调中线工程自河南省淅川县陶岔渠首引水，沿华北平原中西部边缘开挖渠道，沿京广铁路西侧北上自流到北京、天津，输水总干渠长1 277 km，天津输水支线长155 km，其中河南段731 km，基本都是露天明渠[1]，水质安全十分重要。为了确保一江清水永续北送，2014年5月15日，国务院南水北调办印发《南水北调中线一期工程干线生态带建设规划》，在红线范围内建设绿色保护网[2]。千里干渠渠坡植草绿化是建设“清水走廊”“绿色走廊”的重要组成部分。

南水北调中线工程渠坡植草绿化面积巨大，沿线自然气候、土壤条件不同，渠坡类型多样，渠高坡陡，难以实时灌溉；草种根系浅，易受干旱威胁，干旱时生长不良，雨水季节植被徒长，杂草繁茂。为了达到渠坡整齐美观的目的，频繁进行人工修剪和杂草防除，大大增加了管护成本和难度。通过对南水北调中线工程河南段渠坡植草和管理现状的实地调研，我们认为可以从更宽的视角对待渠坡植草防护与管理，突出护坡植草的自然美和生态美，师法自然，因地制宜，制定和实施更加科学合理的渠坡植草建设与管护措施。

1 渠坡植草及管理现状

1.1 植草护坡类型

南水北调中线工程为长距离输水明渠，除局部为岩石地层外，大多数区段为土质边坡。渠道单级边坡高度一般为6～10 m，挖方边坡坡比不等，坡高且陡，抵抗雨水冲刷和自然风化能力较差，如不加防护，容易出现冲沟、局部坍塌、滑坡等危害，影响渠道正常通水。目前南水北调中线工程土质边坡防护除局部重要部位采用满砌护坡外，其他渠段均采用工程和植草相结合的护坡型式，在保证渠坡安全的同时进一步降低了工程投资成本，提高了护坡的生态性[3]。

植草护坡主要在土质边坡的岸坡即挖方渠段一级马道以上的坡面和外坡即填方渠段外坡面(见图1)。护坡植草类型主要包括：① 预制混凝土六棱体框格植草护坡[4]；② 拱形骨架植草护坡，主要适用于较陡的土质边坡和极严重风化的岩石边坡[3]。此外，喷播植草及土工网植草护坡技术也有试用[4-5]。种植草种主要为普通高羊茅Festuca.arundinaceaSchreb和普通狗牙根Cynodondactylon(L.)Pers.,采用单播或混播。

1.2 植草生长状况

渠坡护坡植草生长状况主要有5个特征。

(1) 不同渠段渠坡植被生长状况差异较大，群落外貌景观变化特征比较明显。由于渠坡种植层均为填土，且填筑土壤来源不一，土壤质量和肥力参差不齐，边坡坡度一般在30°左右，有的坡长达30～40 m；渠坡修筑过程中经过碾压，土壤容重较大，渗水蓄水保墒能力差，给植被生长造成影响。盖度在60%～80%的渠段，人工植被生长比较茂盛、密度较高、植株较大，绿化护坡效果较好；盖度低的渠段优势草种不突出，人工植被生长较差、密度较低、植株弱小，杂草多，绿化护坡效果较差。

图1 南水北调中线工程输水干渠植草渠坡示意Fig.1 Scheme of grass ditch slope in middle route of south-to-north water transfer project

(2) 普通狗牙根适应性较强，普遍生长较好，不同渠段差异不显著，但狗牙根属暖季型草种，冬季枯黄较早，绿期较短。高羊茅总体生长不是很好，且不同渠段差异明显(见图2)，局部出现生长不良现象，人工植草生长不良区域杂草较多。高羊茅属于冷季型草种，最佳适生温度为18℃～25℃。1 a中，9～11月份生长最好，秋季雨水较多，温度适宜，蒸发较少，比较适宜生长；春季虽然温度比较适宜，但冬、春季长时间持续干旱导致返青迟缓，生长不良；夏季虽然雨水较多，但高温干旱，造成高羊茅萎蔫。

由图2可以看出，随着高羊茅盖度减小，长势逐渐减弱，同时植株的高度、密度、冠幅等也有明显变化。在密度相似的情况下，长势好、盖度大的群落植被冠幅也大。盖度最大的SD样地植被高度低于ND样地，是因为试验地采用了节水低矮型高羊茅，生长期最大观测高度平均为32.4 cm，基本符合南水北调渠道护坡植草高度低于30.0 cm的管理要求。ND、LD和MD样地均为普通高羊茅品种，实际生长高度可达70.0 cm以上，需要进行不定期刈割，以保持南水北调护坡草地的均匀整齐。ND、LD样地除了生境等因素，由于刈割时间不同也影响了观测高度。生长好、盖度大的样地，杂草很少，优势种突出。生长最差的MD样地高羊茅密度极低，均高仅15.0 cm，冠幅6～15 cm，生长期末平均盖度只有12.4%，杂草较多，土壤表层覆盖有1～2 mm苔藓。

(3) 高羊茅和狗牙根盖度大于60%的区域基本无杂草，盖度小于40%的区域杂草明显增多，并有苔藓覆盖。主要杂草有狗尾草Setariaviridis(L.)Beauv.、莎草CyperusrotundusL、飞蓬草Conyzacanadensis(L．)Cronq和葎草Humulusscandens(Lour.)Merr.等。

注：SD为盖度>95%长势好的唐家门桥北右岸样地，ND为盖度80%～85%长势较好的王老庄桥北右岸样地，LD为盖度50%～60%长势一般的毛庄北桥右岸样地，MD为盖度<20%长势差的唐家门桥南右岸样地MD。图2 不同典型渠坡高羊茅生长特征Fig.2 The growth characteristics of festrca arundinacea schreb on different typical slopes

(4) 高羊茅和普通狗牙根共生情况较少，高羊茅生长好的地方，几乎没有狗牙根生长；狗牙根生长好的地方，少有高羊茅生长。

(5) 渠坡土壤干旱特征明显，根系主要生长层0～15 cm土壤水分长时间处于萎蔫值以下，干旱导致草被生长不良、返青推迟、枯黄提前、绿期缩短。

1.3 绿化管理状况

河南段干渠及渠坡植草绿化管理主要由南水北调中线干线工程建设管理局河南分局工程管理处总负责，河南分局各地管理处的工程管理科分段负责，采用绿化公司代维模式，由绿化公司提供养护人员及工具、耗材等，管理单位只负责监督管理，定时不定时地进行监督检查。渠坡植草养护管理及监督检查按照南水北调中线干线工程建设管理局制定发布的Q/NSBDZX J008-2016《南水北调中线干线工程绿化工程养护标准(试行)》进行，对渠坡草体实时修剪、灌溉、清除杂草(树)，填方渠段外坡草体全年不超过30 cm，其余边坡草体全年不超过40 cm，植草草体覆盖率95%以上，杂草控制在5%以下，保持渠坡植草整齐完好、无斑秃。

南水北调中线渠坡长达千余公里，植草面积巨大，又没有灌溉设施，难以做到实时灌溉，也不允许打药施肥，日常管理主要是实时修剪草体和清除杂草(树)。由于渠坡普通高羊茅的生长高度普遍可达60～70 cm，狗牙根也能达到40～50 cm，为了保持渠坡绿化整齐美观，达到管理要求，管护人员每年都要对高羊茅和狗牙根刈割至少3～4次，甚至进行过度重度修剪，不断清除杂草，特别是到了雨季，杂草徒长，加上渠高坡陡，割草任务十份繁重。频繁割草、重度修剪不仅增加了日常管理成本和管理难度，而且割草机割草时，将灰尘扬起，石子飞溅，割完的草需要运出去，无处堆放；残留茎叶很难清理干净，被风吹散，还有可能造成水体和环境污染。

2 护坡植草管护措施

2.1 减小修剪力度，发挥草地生态护坡功能

定期修剪草坪是重要的草坪管理措施之一。在能忍受的修剪范围内，草坪修剪得越低，草坪越显得均一、平整和美观。对于南水北调中线渠坡这种大面积的生态护坡植草，不可能也不必要像绿地草坪那样实时修剪得低矮平整，应把草地的自然景观属性和护坡功能理念放在首位，道法自然，实时修剪较高的突兀的杂草杂树，保持渠坡草层均匀整齐即可。

特别是高羊茅，植株粗壮高大，秆成疏丛(丛生型的草坪草一般不耐低修剪)，一次性过度修剪，从30 cm以上直接修剪至5～8 cm，不仅覆盖度减小一半，使土壤裸露，还大大降低了保温保墒和护坡效果，加剧了土壤干旱，景观效果也不好。而且叶片被剪光，只剩茎秆，植株无法进行光合作用，造成营养代谢紊乱。另外强修剪造成叶片创伤太多，蒸腾加大，叶片失水过快，特别是夏季高温天气，渠坡土壤十分干旱，水分供应不上，又不能及时灌溉补水，植株严重失水而萎蔫枯死，这也是现状高羊茅生长不良的一个重要原因。

对现状生长较高的普通高羊茅可进行适当修剪，修剪中要遵循1/3原则：每次剪去的叶片是总叶片长度的1/3，保留2/3的叶片，至少应保留一半的叶片，保证光合作用，逐步修剪至需要高度，不可一次性修剪过低。同时还可以补种更新生长高度在35 cm左右的矮生型高羊茅，全年修剪一次，惊蛰之前剪除枯草层即可，最好结合灌溉，促进矮生型高羊茅早春萌发生长。

坚持合理修剪，让草被自然生长，保持一定的草层高度和盖度，形成自然的渠坡植草护坡景观，不仅使草被充分发挥保温保水和抗击雨滴激溅侵蚀的固土护坡作用，而且大大降低管理成本。

2.2 发挥杂草固土护坡作用

多项研究表明[6-8]，60%以上的草地盖度具有有效保持水土的作用。草地盖度越高，植被降低径流含沙率的作用越明显。因此不管是人工植草还是杂草，只要盖度达到60%以上，都具有有效的固土护坡作用。杂草是一种人为与自然选择下产生的高度进化的类群，具有更强的生命力，根系比人工种植的草坪深且发达，地上部分生长茂盛、盖度大，固土护坡和水土保持效果更好[9]，也具有一定的景观效果。因此，如果只是为了单一品种草坪的美观而将杂草一概清除的话，不仅没有必要，而且还会影响堤防渠坝的安全性[10]。渠顶道路及马道两侧自然生长的杂草还具有很好的过滤路面径流泥沙的作用。先进国家堤防建设和管理中很少有大面积种植单一品种草皮的，基本上都是让野生杂草自然生长。这种做法更显生态和环保，对防治堤坡水土流失也会发挥更好的功效，还可节省大量的种植、管护资金，具有事半功倍的效果[10]。

另外，杂草多是一年生，进入10月份后逐渐枯死，到翌年4月份开始萌发生长，这段时间也是冬春寒冷雨水最少的季节，基本不会出现水土流失的问题；杂草枯死后，地表覆盖度降低，景观变差，对渠坡安全总体影响不大。到了4，5月份，进入雨季后，杂草也快速生长，盖度增加，不仅固水保土，整个渠坡也变得郁郁葱葱，日常管理中通过对杂草的适度修剪同样能达到整齐美丽的景观效果[10]。

在大面积渠(边)坡生态防护中，人工植草应该作为前期护坡的先锋草种，起到一个衔接和过渡的作用。在粗放管理条件下，生命力较强的野草一般3～4 a就会将人工植草覆盖吞没，物竞天择，自然演替，最终形成以当地优势草种为主的具有多样性、比较稳定的生态护坡系统，这或许是植草护坡的必然选择。

2.3 发挥苔藓固土护坡作用

苔藓是分布广、适应性强的先锋植物，在天然或人工干扰后立地条件恶劣的地段，苔藓是最适宜的植被生态恢复材料[11]。苔藓紧贴匍匐地面，生长密集，具有强大的吸水保墒和蓄水保土能力，耐旱能力极强，能够抓紧泥土，特别是能够有效减少暴雨对地面土壤的冲蚀和溅蚀[12]，是很好的护坡植物。苔藓还常和固氮菌共生，具有土壤改良作用，能够为其他植物的生长创造条件。

南水北调中线干渠许多渠段已生成1～3 mm厚的苔藓覆盖，有水时绿油油，像毛茸茸的绿毯一样，干旱缺水时依然像毡毯一样附着地面，遇水即绿，不仅防护坡面，还是一道景观。对于这些人工植草生长不良但大面积生长苔藓的渠坡，也可考虑不予整地动土、补播补种新的草种，让苔藓和杂草自然生长，形成一道天然生态护坡屏障。

3 结 语

由于割草过于频繁，一次性修剪留茬高度过低，致使高羊茅等人工植草生长不良，局部出现枯死。频繁刈割，不断清除杂草，不仅加大了管理成本、费工费力、污染环境，还难以形成良好的渠坡植草护坡生态系统。

南水北调中线工程通水已经4 a，渠坡填筑土壤基本沉降腐熟，即使没有人工草被的地方也形成了比较稳定的地表结皮，雨水季节杂草茂盛，并有苔藓附着地面，基本没有土壤裸露，坡面水土基本得到保持。杂草和苔藓都是很好的固土护坡植物，在有人工草和没有人工草的渠段，都可以让人工草和杂草自然生长演替，通过简单的修剪管护，便可达到整齐美观的效果，实现粗管理、低成本、可持续的渠坡生态绿化防护。