高海拔寒区水土保持工程植物的研究进展

黄莎琳 丁宇浩 王君惠 喻武

摘 要 随着我国西部大开发战略和“十三五”规划不断推进，各类生产建设项目应运而生。开发建设项目过程中对周围土地的扰动和植被破坏等，需要工程措施与植物措施的有效配合，以防治水土流失。基于此，就高寒区开发建设项目区水土保持工程中植物水土保持的作用机理及水土保持工程植物研究现状进行分析，并提出未来水土保持工程植物的发展方向。

关键词 高海拔寒区;水土保持;工程植物

中图分类号：X171 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.27.079

高海拔寒区的水土保持工程植物是开发建设项目中的关键一环。开发建设项目周围环境特殊，结构简单又容易受到破坏，很难恢复。我国是世界上水土流失较为严重的国家，每年水土流失面积达367×104 km2[1]。与一般的水土流失不同的，开发建设项目水土流失造成的危害具有多样性、突发性、灾难性的特点。

近年来，随着我国西部大开发战略和“十三五”规划的不断推进，加之全球变暖以及社会经济发展的影响，在矿山开挖、公路延伸、铁路、水电等工程建设项目中，水土流失现象越来越严重。开发建设项目在实施过程中不仅破坏了原有的植被和浅表部覆盖层，而且对土壤及岩层扰动严重，同时堆置弃土、弃渣和矸石，改变了原地形地貌，导致大量次生裸地出现，水土流失严重;加之在高海拔严寒地区，植物选择不适宜及后期养护管理不当，更加剧了土地退化，对项目区及周围的生态环境产生了较大影响，进而威胁着高寒地区生态环境质量和生态平衡[2]。

当前，高海拔寒区水土保持生态环境局部好转、整体恶化的趋势并未从根本上得到扭转，水土流失问题依然面临着巨大挑战。基于此，就高寒区开发建设项目中的水土保持工程中植物水土保持的作用机理及水土保持工程植物研究现状进行分析，对未来水土保持工程植物的发展进行展望。

1 植物措施在水土保持中的作用机理

植物措施具有显著的水土保持功能，是防治土壤侵蚀和控制水土流失的一项有效而长远的根本性措施，是融生态效益、经济效益和社会效益于一体的协调人与自然关系的生态措施。

王晓南、孟广涛等从防治风蚀、水蚀和重力侵蚀三个方面以及地上部分和地下部分的作用机理介绍了植物在水土保持中的作用[3]。蹇清洪等从乔木、灌木或小乔木的应用方面介绍了植物的固土保水、美化环境的功能，并列出了常见的水保植物种[4]。张茂章认为带状绿色林网与道路、水渠、河流相结合，具有很好的水土保持、防风固沙、调节农业气候等功能，同时可为当地居民提供薪炭和用材[5]。

總的来说，水土保持植物在开发建设项目中起着非常重要且其他措施无法替代的作用，具有改善小气候、拦截污染物、沉降固体颗粒、修复稳固土壤、提高项目区审美效益等重要作用。

2 水土保持工程植物研究现状

2.1 开发建设项目中植物类型

矿产开发建设项目中，张涪平通过分析藏中拉屋铜矿区的生物量以及生物多样性，发现其优势种主要有小杜鹃、高山柳、金露梅、直萼龙胆、青藏苔草、钉柱委陵菜、珠芽蓼、高山小檗等[6]。

线性工程建设方面，易作明对青藏铁路沿线植被群落及其物种多样性进行了分析，选出了40种优势种种类，且繁殖能力强[7]。何财松在青藏铁路格拉段运营初期植被恢复效果研究中发现，垂穗披碱草、赖草、冷地早熟禾和中华羊茅为高海拔干旱地区常见的多年生草本植物，是次生裸地的重要先锋植物，且几种植物混播的植被群落更加稳定[8]。

总之，在开发建设项目中，选择的水土保持工程植物应以乡土植物为主，乔灌藤草结合的方式来配置;选择具有抗干旱、耐寒冷、抗风沙以及耐盐碱等显著特性的植物，来适应高海拔寒区的自然环境;选择当地繁殖力强的原生优势种，以形成近自然的环境条件，加快工程后期的土地以及植被恢复。

2.2 不同植物配置措施的水土保持效益研究状况

王辉等的研究发现，不同群落间物种多样性有较大差异，混交林相对纯林物种更丰富;而且在青海云杉和华北落叶松混交的配置下，林下植被在物种丰富度指数、物种多样性指数、生态优势度指数和物种均匀度指数上均表现为最大[9]。李妮等对建遂资眉高速公路的研究发现，不同混合配置模式中，乡土灌木均生长良好，构建的目标植物群落结构稳定，建植的边坡植物群落未受到其他乡土植物入侵[10]。

郭勇以四川省甘孜州石渠至马尼干戈公路为依托，研究了植物根系对土体的增强作用[11]。结果表明，黑麦草、早熟禾、高羊茅、紫花苜蓿、白三叶是适合高海拔严寒地区边坡防护的草种，固土作用明显。马世震等在青藏铁路沱沱河试验段高寒草原区取土场开展了植被恢复的试验工作，研究结果表明，梭罗草为高原干旱地区乡土多年生草本植物，具有耐寒旱、抗风沙以及耐盐碱等特性[12]。

可见，采用高寒地乡土植物种类，采取相应的植被恢复技术措施，可促使开发建设项目次生裸地的植被快速恢复。

2.3 植物措施技术研究状况

李妮等对川中已建七条公路进行了研究，结果表明，就高速公路边坡生物综合防护工程技术而言，以挂三维网喷播植草绿化、挂铁丝网喷射有机基材植草绿化、穴植法、垂直绿化以及增加预制砼框格、锚杆（索）框架梁等工程防护措施的六种施工技艺为主[10]。付咪咪依托G214公路工程的研究发现，采用植生袋的种植过程中，需要在植物萌发出来合适的季节剪开植生袋，以保证幼苗的生长过程有充分的光照[13]。

胡林等对青藏公路边坡三维网植草、铺草皮护坡措施的研究发现，植草和草皮护坡具有分散削减侵蚀和防控土壤侵蚀功能[14]。汪海蓉结合青海省高寒区地理特点，分析了土地荒漠化的成因以及危害，提出了封杀育苗、工程和生物固沙、农田防护网等防治技术和措施[15]。

总体来看，开发建设中，水土保持植物措施技术研究起步较晚，还处于初期阶段，仍需要借鉴国外优秀的技术，继续创新，以适应我国高寒区独特的自然环境。

2.4 植物措施效益评价研究状况

王冬研究和评价了常见的三种优秀护坡草本植物（紫花苜蓿、小冠花、无芒雀麦）在不同土质下的护坡效果[16]。最终得出，黏土上小冠花护坡效果最好;粉质黏土和砂土上无芒雀麦护坡效果最优。何财松对青藏铁路格拉段运营初期植被恢复效果进行了评价研究[17]。结果表明，工程植被恢复措施是成功的，虽草地面积有所退化，但随着城镇化的发展，整体连通性更强，破碎化减弱。

张雪全面评价了青海省柴达木盆地都兰县境内的柽柳、白刺种子和幼苗这两种植物的耐盐碱性，为盐碱土地的改良和合理利用提供了基础材料[18]。朱柱评价了青海黄土高寒区（大通）生态公益林和典型水源涵养林，所有样地的健康指数均值为0.54，生态公益林整体处于亚健康状态，构建了青海黄土高寒区生态公益林健康评价体系[19]。曹荣豇对黄土高寒区大通县安门滩流域人工林群落不同立地条件下的生态特征和变化规律进行了分析，结果表明，人工林群落结构是以乔木+草本形式为主;群生态位重叠值有极显著影响（P小于0.001），生态位重叠平均值范围为0.1～0.3[20]。

总体来说，对于植物措施效益评价主要集中在对植物的抗性、耐性以及经济价值上，在植物种类上还有待研究。

3 展望

近年来，国家各级政府和部门越来越重视对高海拔寒区生产建设项目的水土流失治理，积累了很多经验。目前高寒区对于工程治理，例如青藏铁路、川藏公路等，已经有了很多成熟的经验。

考虑到高海拔寒区生态环境脆弱，气候条件特殊，生态修复较为困难，加之各生产建设周期长，可根据具体的施工扰动区情况，进行高寒高海拔地区生产建设植被生态修复研究。

从经济学角度评价高寒区水土保持工程植物带来的经济价值，探索高海拔寒区特殊条件下的生态价值和经济价值之间的关系，建立起水资源、土壤变化、植物生长与社会经济之间的评价模式和体系，将更有利于高寒区生态系统的保护。

随着植被护坡技术的迅速发展，该技术在提高边坡稳定性和恢复生态环境等方面的优势得到了体现，也符合当前社会发展的大环境。但是植被护坡技术在高寒区开发建设中的应用时间很短，在植被护坡的理论和应用方面还存在很多亟待解决的问题。

综上所述，开发建设项目水土流失已成为高寒区新增水土流失的主要来源。在开发建设项目后期进行人工植被恢复时，应充分结合植物措施和工程措施，充分考虑高寒区开发建设项目扰动区的立地情况以及植物的生物学特性，从长远出发，结合生态价值和经济价值，推动高海拔寒区基础建设发展，促进高寒区脆弱生态系统的恢复。

参考文献：

[1] 李洪勋.草带在防治坡耕地土壤侵蚀中的作用[J].草业科学，2005，22（1）：94-97.

[2] 李春凤，吴利东.浅谈植物措施在开发建设项目水土保持中的作用与运用[J].中国西部科技，2011，10（19）：18-19.

[3] 王晓南，孟广涛，姜培曦.浅谈植物措施在水土保持中的作用机理[J].山西水土保持科技，2008（3）：6-8.

[4] 蹇清洪，李加顺.植物措施在水土保持中的作用机理初探[J].低碳世界，2013（6）：203-204.

[5] 张茂章.植物措施在水土保持中的作用[J].治淮，2005（3）：44-45.

[6] 張涪平.藏中拉屋铜矿区生态恢复研究[D].武汉：华中农业大学，2012.

[7] 易作明.青藏铁路（格拉段）沿线植被恢复研究[D].北京：北京林业大学，2007.

[8] 何财松.青藏铁路格拉段运营初期植被恢复效果评价研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2013.

[9] 王辉，贺康宁，胡兴波.等.高寒区不同树种配置对林下植被物种多样性的影响[J].水土保持研究，2012，19（3）：147-150.

[10] 李妮，陈其兵，谭昌明.高速公路边坡乡土灌木建植模式水土保持效益[J].水土保持学报，2012，26（01）：67-71.

[11] 郭勇.高海拔严寒地区石马公路边坡植被防护研究[D].成都：成都理工大学，2014.

[12] 马世震，陈桂琛，彭敏，等.青藏公路取土场高寒草原植被的恢复进程[J].中国环境科学，2004（2）：61-64.

[13] 付咪咪.青海玉树G214公路护坡植被恢复技术研究[D].西安：长安大学，2014.

[14] 胡林，王琦，单永体.等.青藏高原不同植被措施下公路边坡产流产沙特征[J].交通运输工程学报，2016，16（4）：96-103.

[15] 汪海蓉.青海高寒区土地荒漠化及防治对策探讨[J].现代园艺，2016（10）：157-158.

[16] 王冬.不同土质类型的草本植物护坡效果研究与评价[D].哈尔滨：东北林业大学，2012.

[17] 何财松.青藏铁路格拉段运营初期植被恢复效果评价研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2013.

[18] 张雪.盐胁迫对柽柳和白刺种子发芽及幼苗生长的影响[D].北京：北京林业大学，2016.

[19] 朱柱.青海黄土高寒区生态公益林健康评价研究[D].北京：北京林业大学，2019.

[20] 曹荣豇.黄土高寒区人工林群落多样性及生态位特征研究[D].北京：北京林业大学，2019.

（责任编辑：刘 昀）