新型生态植被毯边坡防护技术水土保持效应分析与探究

黄彦

摘  要：文章对植被毯的防护原理进行分析，对其在边坡防护中的应用加以阐述。同时，以实验探究的方式，针对不同类型植被毯的应用效果进行分析，通过土壤抗蚀性、植被覆盖率、有效根密度、地表径流量四项指标进行体现。实验结果表明，应用植被毯的边坡的水土保持效果远远超过对照边坡，具有较强的实效性。

关键词：生态植被毯;边坡防护;水土保持

中图分类号：S157      文献标志码：A              文章编号：2095-2945（2019）35-0161-02

Abstract： This paper analyzes the protection principle of vegetation blanket and expounds its application in slope protection. At the same time， through experimental exploration， the application effects of different types of vegetation blankets were analyzed， which were reflected by four indexes： soil anti-erodibility， vegetation coverage， effective root density and surface runoff. The experimental results show that the soil and water conservation effect of the slope with vegetation blanket is much higher than that of the control slope.

Keywords： ecological vegetation blanket; slope protection; soil and water conservation

引言

随着社会经济飞速发展，生态环境不断恶化，水土流失现象越发明显。植被覆盖层能够有效减少降雨对地面的冲击，增加地面摩擦力，使水流和气流的作用力被分散，进而达到边坡防护、保持水土的目标。现阶段，新型生态植被毯被广泛应用于水土保持工作中，具有十分广阔的发展前景。

1 植被毯的防护原理

植被毯主要包括植物纤维层、保水剂、营养土等。其中，植物纤维层能够锁住种子、肥料与保水剂，促进植物的快速生长，使植被根部与土壤之间形成保护层，提高抗剪、抗拉能力。纤维层主要包括黏合剂、木质纤维、有机矿物催化剂等内容，在生物降解作用下产生土壤肥料，促进植物生长，形成良性循环。将植被毯与锚杆结合起来，并固定在坡面上，不但可减少降雨对地面产生的冲击，还可以对种子进行保护，使其免受雨水冲刷。当植物长成之后，根系更加发达，可与植被毯、边坡之间形成牢固的复合体，进而有效避免土壤受到侵蚀[1]。

2 植被毯在边坡防护中的应用优势

由于植被毯的特殊取材，使其在控制侵蚀、保护水土等方面具有显著优势，在工程应用中前景十分光明，主要优势体现在以下几个方面：

（1）变废为宝。我国是农业大国，每年产生大量的秸秆，为了便于后续耕作，通常以焚烧的方式对这些农业废弃物进行处理，在焚烧中不可避免的对空气造成污染。而植被毯由秸秆、稻草、椰丝等原料构成，能够将大量农业废弃物吸收进来变废为宝，通过一系列加工制成植被毯，应用到水土保持工程中，不但可使农民的收入增加，还可有效缓解水土流失情况。

（2）缩短工期。将植被毯应用到工程中，与其他工程相比，在工期方面明显缩短，究其原因，在刷坡工作完成后，只需沿着坡面铺设植被毯即可，在坡顶和坡底开20cm深的锚固沟，将植被毯的四周埋入其中并压实，再在外面用U型钉固定即可。同时，植被毯的应用无需引入大型设备，且可全线同时施工，有效缩短工期，在诸多技术中脱颖而出。

（3）造价较低。植被毯原料的来源广泛，且生产制造难度较小，造价投资较低。据调查，2017年英国什罗普郡实验中使用的椰丝毯投资金额5.6-13.6元/m2，稻草毯的金额为3.4-6.8元/m2;在我国，2018年对108国道边坡进行修护，采用的植被毯造价金额仅为28元/m2，三维植被网防护为21元/m2，北京新开渠采用的植被毯造价为18元/m2。

（4）节约水源，后续维护简单。在植被毯铺设完毕后，能够蓄水保墒，有效减少空气对土壤内水分的蒸发，减少灌溉量和频率，只需在天气干旱时进行适量浇灌，保障其顺利发芽即可[2]。

3 植被毯边坡防护水土保持效应分析

现阶段，植被毯的类型多种多样，为了对不同类型植被毯在水土保持方面的效果进行分析，本文将不同类型植被毯作为研究对象，分别对土壤抗蚀性、植被覆盖率、有效根密度、地表径流量进行分析，从中选出最佳植被毯类型。

3.1 实验材料

本次实验地点为某省高速公路的路基边坡，总长度为200m，填方最高点为5.5m，修整为二级边坡，坡率为1：1和1：0.8，边坡土壤以粉砂性土为主，含泥量和含水量较低，具有良好的透水性能。当地为暖温带大陆季风气候，年均降水量为327.5mm，且每年的7月8月为雨季。在本次实验中，采用纯麦秸型、纯椰丝型、椰丝麦秸混合型三种植被毯，规格均为2.5m×30m，密度为300g/m2，植物种子为高羊茅、黑麦草、苜蓿种子，发芽率高于85%。

3.2 实验方法

采用上述三种类型的植被毯对该施工段进行分段铺设，每段长为20m，选择上述三种种子进行植被培育，每段長为20m，植被毯的密度规格为300g/m2，同时对于未铺设的坡段也进行植被培育，用作对比分析。在植被培育10个月之后均已长成，便可对不同类型植被毯的防护效果进行测定。

（1）对土壤抗蚀性的测定。采用环刀在样地内取出5cm深的原状土，采用浸水法对土壤完全崩解所需时长进行测定，在植被长成后进行测定，反复测定三次，取三者的平均值。

（2）对植被覆盖率的测定。主要包括植被覆盖度和叶面积指数，前者采用针刺样点法，样方尺寸为1m×1m，用插钎垂直插下所接触到的植物枝叶数量与总针数之间的比例;后者是将边长为20cm的正方形铁丝框随机放到实验材料上方，对框内全部叶片进行快速封存，用测量仪对叶片的总面积进行测定，反复测定三次，取三者的平均值[3]。

（3）对有效根密度的测定。植物通过根径小于1mm的根系来增强抗蚀性，对于100m2的土壤截面来说，有效根密度为抗冲性具有增强效应的经级低于1mm的根数。针对本次实验场所进行随意调查，从四个剖面对各个土方经级中低于1mm的根数进行检查，获得任意土方的须根数量，再计算出3个土方须根数的均值。

（4）地表径流量的测定。对于相同坡面的预期来说，其边界处采用塑胶板围成，面积为3m×5m，在区域下方设置集水桶，对坡面径流进行收集。采用称量法对降水和径流量进行测定;通过对集水桶内的泥沙进行测量，获取泥沙流失量，在降水之后将沉淀池中的水过滤出去，进而将泥沙全部取出;采用简易比重方式对悬沙进行测量，在充分干燥状态下进行称量，反复测定4-5次之后，计算出单位面积内的侵蚀量。

3.3 实验结果

3.3.1 对土壤侵蚀量的影响

在单位面积内，土壤侵蚀量能够更加直观的体现出植被的水土保持效应，该项指标的测定结果为：当降雨量为95.5mm时，纯麦秸型植被毯的土壤侵蚀量为87.1m3·hm-2，纯椰丝型为85.9m3·hm-2，二者混合型为86.5m3·hm-2，对照场地为125.0;当降雨量为40.8mm时，纯麦秸型植被毯的土壤侵蚀量为74.2m3·hm-2，纯椰丝型为71.5m3·hm-2，二者混合型为76.1m3·hm-2，对照场地为105.0;当降雨量为32.7mm时，纯麦秸型植被毯的土壤侵蚀量为65.2m3·hm-2，纯椰丝型为62.4m3·hm-2，二者混合型为62.8m3·hm-2，对照场地为92.5。由此可见，上述三种植被毯与对照场地相比，可使土壤侵蚀量降低30-39%。

3.3.2 植被覆盖率

该项指标能够将植被覆盖情况直观的体现出来，当雨滴落到植物茎叶上后，在茎叶吸附作用下，形成水珠缓慢的落到地表，在一定程度上可减轻降雨对土壤产生的冲击力。同时，植被覆盖还可减慢土壤中水分的蒸发;叶面积指数能够直观体现出植被水土保持效果。在培育10个月后，测定结果如下：纯麦秸型的植被覆盖率为93.6%，叶面积指数为7.8;纯椰丝型的植被覆盖率为94.7%，叶面积指数为8.0;二者混合型的植被覆盖率为96.5%，叶面积指数为8.1;对照的植被覆盖率为82.4%，叶面积指数为5.8;从植被覆盖情况上便可看出，三种植被毯在覆盖率方面均超过90%，差异不够显著，与对照实验场地的82.4%相比较高。由此可见，三种类型植被毯的叶面指数均较高，超过对照组的34.4-39.6%，可见在降雨截留方面均有明显优势。

3.3.3 有效根密度

土壤抗蚀性与土壤根系含量存在一定关联，而植被毯可有效促进植被建植，提高地表覆盖率，形成紧密的根系，提高土壤的固结能力，进而阻挡和缓解地表径流对土壤产生的冲刷力，测定结果如下：纯麦秸型崩解所需时间为266min，有效根密度为54条;纯椰丝型崩解所需时间为268min，有效根密度为58条;二者混合型崩解所需时间为277min，有效根密度为62条;对照场地的崩解所需时间为185min，有效根密度为49条。从上述数据可知，与对照坡面相比，采用三种植被毯的土壤崩解时间更长，且有效根密度也超过对照坡面，可在边坡生态恢复中得到广泛应用。

3.3.4 坡面地表径流量

本文在多种降雨情况下对不同类型植被毯的应用效应进行测定，结果如下：当降雨量为95.5mm时，纯麦秸型植被毯的地表径流量为0.032m3·hm-2，纯椰丝型为0.032m3·hm-2，二者混合型为0.031m3·hm-2，对照场地为0.040;当降雨量为40.8mm时，纯麦秸型植被毯的地表径流量为0.013m3·hm-2，纯椰丝型为0.014m3·hm-2，二者混合型为0.013m3·hm-2，对照场地为0.022;当降雨量为32.7mm时，纯麦秸型植被毯的地表径流量为0.008m3·hm-2，纯椰丝型为0.007m3·hm-2，二者混合型为0.007m3·hm-2，对照场地为0.015。由此可见，与对照边坡相比，植被毯具有明显的蓄水减流效应，尤其是在降雨量越多的情况下，减流效应更加明显。对于不同降雨量来看，对照边坡的地表径流量小于20.5-54.1%，可见植被毯在此方面的作用和优势。

4 结束语

综上所述，新时期背景下，为了改善当前生态环境现状，提高水土保持效果，将新型生态植被毯应用到防护工程中显得十分必要。对此，在未来的工程建设中应树立生态观念，注重植被毯的推广和应用，充分发挥优良植物护坡基材的作用，使水土流失情况得到有效缓解，生态环境得到切实保护。

参考文献：

[1]马文宝，姬慧娟，宿以明，等.植被毯边坡防护特点及其研究应用[J].中国水土保持，2018（1）：30-33.

[2]赵廷华，牛首业，郭红超，等.新型生态植被毯边坡防护技术水土保持效应研究[J].人民长江，2017，48（13）：20-22.

[3]李宏鈞，孔亚平，张岩.植物纤维毯生态防护效益研究述评[J].中国水土保持科学，2016，14（3）：146-154.