福建省裸露坡面生态防护现状分析

唐雪峰，杨雨荷，郑敏洲

(1.福建省地质工程勘察院重点实验室，福建 福州 350002；2.浙江大学农业与生物技术学院，浙江 杭州 310058)

福建省地质地貌及气候条件较为特殊，残积土发育且厚度较大，降雨量大且相对集中，导致福建省地质灾害易发、频发。同时，随着近二十年来福建省经济建设的大规模发展，人类工程活动导致的滑坡等地质灾害也不断增多。因此，探索适用于福建省地域特征的护坡方式，对实现人与自然和谐共生和可持续的地质灾害治理具有显著的经济和社会效益。

坡面防护工程是地质灾害治理措施中重要的组成部分，是在边坡整体稳定的前提下使边坡坡面免受自然条件下的风化、侵蚀、雨水冲刷，是提高边坡安全性不可少的辅助工程。生态护坡是在传统型护坡基础上的改进，是护坡基本功能的延伸，也将成为今后护坡工程建设的主流[1]。本研究对福建省内已实施的各类坡面防护工程进行调研，探究福建省生态护坡应用现状，分析生态坡面防护影响因子以及现存问题，提出生态坡面防护的改进对策，旨在为福建省生态坡面防护工程的建设提供有益的借鉴和指导，以实现生态修复与经济社会发展协同共赢。

1 调查研究方法

于2019年7月—2020年5月，以福建省九大地级市为调研区域，以各类型边坡的坡面防护工程为调研对象，对共计98个边坡进行实地调查。调查内容包括气候、边坡基本特征(坡高、坡度、坡向等)、岩土体特征、坡面植被类型及覆盖率、周边生态环境、坡面冲刷情况等生态坡面防护影响因子，并选取坡面冲刷情况、植被覆盖率、植被生长优良率等作为指标，从护坡效果及生态效益2个方面对坡面防护效果进行评价。

2 结果与分析

2.1 常见坡面生态防护措施

调研的98个边坡中，土质边坡35个，土岩混合边坡44个，岩质边坡19个。福建省内地质灾害治理的生态坡面防护技术措施主要是以锚杆框架与其它措施相结合、截水骨架植草为主，分别占62.9%、42.9%。其它生态坡面防护措施应用较少，占比均少于5.0%，表明技术措施相对较单一。具体见表1，图1。

表1 福建省生态坡面防护主要技术措施

其中，岩质边坡的生态修复措施尤为单一。由于缺乏明确的条文规定，从业人员主观上亦缺少岩质边坡坡面生态修复的意识，在理论研究和实践应用方面均投入有限，故当前能利用并有效实施于岩质边坡的技术措施相对较少，同时缺乏专业的绿化队伍，岩质坡面生态防护效果一般。此次调查了19个岩质边坡，植被覆盖合格9个、优良4个，合格率47.4%、优良率21.1%，而土质边坡植被覆盖合格率、优良率分别为77%、40%，岩质边坡复绿效果远低于土质边坡。目前，福建省常用于岩质边坡的坡面生态防护技术包括厚层基材喷播、CS混合纤维喷播、飘台种植、栽植穴种植及垂直绿化等，其中以厚层基材喷射最常见。

2.2 常见植物物种应用情况

福建省裸露坡面生态防护工程常用植物各地级市整体差异不甚明显，岩质边坡通常以须根发达的草本植物为先锋植物，而土质、土岩混合边坡以灌草型或乔灌草型为主。由于边坡坡面土壤通常较为贫瘠且保水性较差，故物种选择时应以耐旱耐贫瘠的草本植物和苗期生长速度快、根系发达的灌木品种为主，藤类植物适合高陡的岩质边坡的垂直绿化。人工干预种植的草灌多为狗牙根、百喜草、黑麦草、宽叶雀稗、猪屎豆、木豆、山毛豆、黄花决明、银合欢、盐肤木、胡枝子、刺槐等，其余植物多为乡土物种。当前福建裸露坡面生态防护工程中常见植物见表2。

2.3 生态坡面防护影响因子分析

生态坡面防护影响因子主要有坡度、坡向、坡质、植被类型等。

2.3.1 坡度 选取98个工程点进行分析(表3)。不同坡度的边坡表层土壤稳定性和保水性等有很大的差别。坡度越陡，坡面上原始土壤层越薄、土壤含水量越少，单位面积中所能生存的植物种类和数量也越少[2]。因此，需要通过各种工程技术措施增加表层土壤及其肥力，而后种植根系发达的植物，这就要求相应植被建植技术或技术组合措施。一般来说，坡度和坡质存在一定关联，缓坡多为土质坡，陡坡多为岩质坡。通常，随着坡度增大，植被建植技术的复杂程度也增高。

图1 福建省常见坡面生态防护措施

表2 福建省裸露坡面生态防护工程常见植物

表2(续)

2.3.2 坡向 选取98个工程点进行分析(表4)，其中南坡工程点43个，北坡工程点45个。福建丘陵地区南、北坡植被覆盖合格率总体相当；南坡的植被优良率优于北坡。按照已有的理论，北坡光照强度适中、土壤水分蒸发慢，土壤含水率较高，更适于植被生存。但本次调查结果南北坡植被覆盖合格率没有明显差异。而南坡的植被优良率为北坡的1.65倍，这与坡面光照强度以及土壤含水率有关，南坡日照时长显著高于北坡，表明在植被可生存、且降雨充足的基本前提下，适当的日照时长对植被长势有着不可忽略的促进作用。

表3 不同坡度下植被覆盖合格率、优良率

表4 不同坡向下植被覆盖合格率、优良率

2.3.3 坡质 选取坡质、植被覆盖率进行分析，结果见表5。土质边坡、土岩混合边坡坡面植被覆盖合格率分别为77.0%、86.4%，显著高于岩质边坡(47.4%)；同时，土质边坡、混合边坡坡面植被覆盖优良率分别为40.0%、38.6%，显著高于岩质边坡(21.1%)。>

表5 不同坡质下植被覆盖合格率、优良率

岩质边坡中植被长势较好的主要集中于全风化岩和砂土状强风化岩质坡面，碎块状强风化和中风化岩质边坡坡面绿化效果不甚理想。在碎块状强风化岩质中，裂隙发育的沉积岩和变质岩植被恢复效果普遍比火成岩好。此外，土质边坡的植被覆盖合格率低于土岩混合边坡，或与所选择调研点的施工质量和后期养护有关。如有些土质边坡在坡面结构强度支护施工完成后，并未进行坡面草灌籽喷播。

不同岩性的坡面提供给植物生长所需土壤的数量和质地各不相同，因此对植被恢复的建植技术要求也不尽相同。土质边坡大多数情况下土壤质地和肥力足够植物生长，不需要额外的改土措施；岩质土边坡土石混杂、土壤贫瘠、结构不良、肥力较差，需要适当的改土措施后播种或移植，才能保证植物的正常生长；岩质边坡几乎无土壤层存在，植被缺少必要的生长条件，必须采用坡面基础工程结合土壤重建而后播种移植等综合性的措施才能做到有效的生态坡面防护。

2.3.4 植被类型 目前坡面常见植被类型有乔灌草型、灌草型、草本型、藤本型等4种。排除寸草不生及坡面喷射混凝土面层的工程点，共有95个可辨认植被类型的调研点，其中乔灌草型22个、灌草型31个、草本型38个、藤本型4个。乔灌草型植被类型通常位于治理时间较长的工程坡面，已由人工干预转为自然演替，生态系统较为稳定；草本型和灌草型占比接近，应用范围较广；藤本型主要应用于碎块状强风化—中风化岩质边坡及混凝土等圬工上。

乔灌草型植被类型为理想的目标植被类型，但受限于坡度、坡质等条件，在高陡边坡上恢复乔木不易或无法实现，这时可退而求其次选择灌草型植被类型，合理配置的灌草型植被群落抗水土流失及生态稳定性均优于草本型。此外，目标植被类型是否能成功恢复，除了与坡度、坡向、坡质、水分等相关外，还和施工期间植物种子的选择、施工时间及后期维护管理密切相关。边坡植被应根据当地气候、土壤条件及不同坡质，选择合适的植物种子及种子配比，并有针对性地选择适合的根系形态[3]。如木豆适应性强，水土保持能力强，但因其速生性也强，因此在构建乔灌草群落时应注意其播种时机和播种量，以免其长势过强而导致其它植物竞争失败从而影响目标植物群落构建裂隙发育的岩质陡坡；再如应选择侧根发达、须根繁茂的植物，以利于根系稳扎进岩层裂隙，提高坡面植被成活率和覆盖率，如银合欢、山毛豆及芒草等乡土物种。

图2 坡面生态防护植物物种选择及播种不当案例

倘若未根据实际情况选择合适的植被类型并合理配种，播种时机不对，缺乏养护，坡面植被覆盖率大概率为不合格或被当地杂草入侵，难以实现预期的植被类型。现列举以下4个典型工程实例(图2)进行说明。①福州市某厂房附近边坡治理工程：该工程所设计的目标群落类型即为草本型，所选草种均为黑麦草。但由于植被单一，季节更替时全面枯黄，从而影响美观及护坡功能，且单一植被群落脆弱，易受外界环境干扰引起退化。②南平市建阳区某滑坡治理工程：该工程施工时期选择不当，于冬季铺设草皮，导致草皮干缩枯死，不仅浪费财力，且未能起到有效的绿化护坡作用。③漳州市长泰县某地灾点：该工程采取条播，但播种后未进行任何养护措施，导致坡面几乎无灌木，只有少量马唐、芒草等杂草，且坡面冲刷严重、冲蚀沟明显，坡面植被恢复失败。④南平市某边坡治理工程：该工程坡面较为高陡，坡比约为1∶0.8，因早期所栽植的刺槐等灌草植株高度过高而受自身重力及风力作用产生倒伏，从而引起边坡局部崩塌，对过路行人造成安全隐患。

3 讨论与对策

3.1 现状

1)人工建植技术在福建省内均具有其适应性。福建地处东南沿海，属南亚热带和中亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，雨量丰富，基于此区域环境条件下以及经济适用原则，人工播种、机械喷播(包括液压喷播、客土喷播、有机质喷播等)以及其它建植技术，均适用于福建区域。

2)高陡土岩混合边坡、岩质边坡生态坡面防护仍是难点。现有研究大量集中在岩质坡土壤层匮乏、水热条件不良等层面[4]，不同母岩对植被的影响研究仍较少，如母岩对土壤pH值和K、N、P含量的影响继而对植被恢复形成的影响等缺乏深入的研究。从业人员对生态恢复的研究刚起步，欠缺专业的技术指导和经验丰富的施工队伍。

3)截、排水设施已广泛应用于福建省边坡治理项目中。福建省坡面治理项目主要通过坡顶设置截水沟，坡面、平台、坡脚设置排水沟等截排坡内外的地表径流，结合在坡体打设仰斜排水孔或者排水盲沟等排除土壤多余水分，为植被生长的基质稳定提供有利条件，保障坡面植被的顺利生长，进一步保证边坡的稳定和安全。

3.2 对策

1)选择耐旱、耐贫瘠的草本植物和苗期生长速度快、根系发达的灌木品种。因边坡表面自然土壤被剥离，且水力梯度大，径流快，不利于水分存储，故边坡表面通常较为干燥，不利于植物生长。若坡体含水量过大，会降低土体强度从而降低边坡整体及局部的稳定性。因此，应根据不同坡度、坡质选择适合的植被类型进行坡面建植。同时，在坡面上设置坡面骨架、格构等，分割坡面区域，减短径流路径，有利于植被根系附着生长，进一步提高坡面的抗冲刷能力。

2)严控施工工艺和材料质量，提高施工质量。目前福建省在对高陡边坡进行治理时往往过分注重支护结构的强度，而忽视对坡面植被恢复的质量管控。实际上，施工质量也对生态坡面防护工程的成效有着较大影响。施工过程应严格按照有关规范和设计要求进行，尤其是固土方面的骨架、挂网质量，建植技术中的基材配制、播种季节的选择等关键步骤。坡面挂网、基材质量不合格，或播种种子质量未达标、播种季节不适宜等，都会严重影响边坡植被的生长发育。

3)制定适用于福建地区的地质灾害治理生态坡面防护技术标准。福建省缺乏针对地质灾害治理生态坡面防护工程设计和施工的法规条文，实践中缺乏相应的理论基础、配套技术与样板，更无统一标准用以评价生态坡面防护工程的实施成果，以致生态坡面防护效果良莠不齐。因此，尽快根据调研情况结合已有的研究资料制定一套地质灾害治理生态坡面防护技术标准用以支撑生产设计和施工，提高地质灾害综合治理成效，将“生态理念”引进地质灾害治理范畴，是落实“绿水青山就是金山银山”，促进福建省“机制活、产业优、百姓富、生态美”建设的跨跃式发展。