高寒高海拔地区铁路建设生态修复措施及植物配置

张 帅

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

改革开放四十多年来，随着我国国民经济持续快速发展，各项事业不断推进，基础设施建设进程不断加快，西部地区铁路交通基础设施建设成为重点建设项目。近年来，生态文明建设持续推进，工程建设扰动后生态修复逐渐成为社会关注的热点[1-3]。高寒高海拔区域一般指海拔高度不小于2 500 m的严寒或寒冷地区，具有生态脆弱、土壤贫瘠、太阳辐射强烈、空气稀薄、降雨稀少等特点，植被一旦遭到破坏很难自然恢复[4-7]。因此，研究高寒高海拔地区铁路建设项目施工扰动区生态修复措施及其植物配置尤为重要。

以某高原铁路昌都至林芝段工程为例，通过对3种典型生态类型区植被进行调查，分区提出生态修复措施，并按适地适树(草)、乡土物种优先的原则，选出相应的植物物种及配置方式，旨在为该区域后续同类建设项目施工扰动区生态修复提供参考。

1 项目概况

某高原铁路项目区位于青藏高原中南部，受青藏高原地貌隆升影响，总体地势西高东低。沿线地势起伏大、沟壑纵横、路况险峻、河流密布、湖泊众多，冰山雪峰、干热河谷与原始森林、高山草甸相间并存，地形地貌复杂多样。地势海拔在2 900～4 000 m，沿线生态类型典型、多样、脆弱，自然生态环境复杂多样。项目区属高原海洋性气候和大陆性气候，夏季气候温和湿润，冬季气候干冷，年平均气温多在5～10 ℃，最高气温可达30 ℃，最低气温可降至-20 ℃。区域内年均降雨量255～910 mm。土壤类型主要为山地黄壤、山地黄棕壤、山地棕壤、褐土。

2 项目区植被调查

2.1 调查范围

调查范围为新建工程施工占地区及邻近既有工程区域。新建工程调查涵盖了路基、站场、桥梁、隧道、弃渣场、施工道路等主要工点；既有工程调查包括G318、G349、S505、S504、S303、S204、拉林公路等沿线，主要调研内容包括沿线工程迹地植被恢复及其效果。

2.2 调查内容及方法

植被调查内容主要包括植被类型、植物区系、分布规律、覆盖度等。调查方法主要为样方调查法，调研区域内选择典型植被群落，通过设置标准样地20 m×20 m，进行植被群落学调查。每个样地设9个样方。无乔、灌植被时，直接设置1 m×1 m的草本样方；有乔、灌植被时，先设置2 m×2 m样方，调查乔灌丛，再在此样方内设置1 m×1 m样方调查草本，每一灌丛样方内设置1个草本样方。植被样方调查见图1。

图1 植被样方调查

2.3 植被调查现状2.3.1 生态类型划分

高原铁路生态修复区域生态类型的划分，以《全国生态功能区划》《西藏植被》《中国生态系统评估与生态安全数据库》《西藏自治区生态保护红线划定方案》《西藏自治区生态功能区综合报告》的生态定位为依据，采用自下而上的制图综合方法，将铁路沿线区域植被、土壤、气候、地形地貌以及生态修复目标的差异性、资源承载力、生态脆弱性、原生植被群落综合诊断结合和水、土、气、生等各种生态要素进行空间叠加，采用人机交互的方式，按照构建绿色、生态、持续稳定与自然环境协调统一的生态修复目标，综合考虑铁路主体工程及施工影响范围，将铁路沿线区域分为高山丘原高寒灌丛草甸区、河谷干旱灌草区和亚高山冷湿森林灌丛区3个类型区。

2.3.2 不同生态类型区植被调查

(1)高山丘原高寒灌丛草甸区

该生态区海拔较高，以禾草草原、禾草草甸、嵩草草甸等植被类型为主，其中，针茅、羊茅、野青茅、高山嵩草、矮生嵩草、喜马拉雅嵩草、川滇嵩草、火绒草、委陵菜、垫状点地梅、风毛菊、红景天等耐寒、耐旱、低矮植物占主要地位。该生态区域调查发现的灌木种类较少，灌木种类以金露梅、雪层杜鹃、髯花杜鹃等低矮灌木占据优势地位。植被现状见图2。

图2 高山丘原高寒灌丛草甸区植被现状

通过实地考察，区域内植被恢复草种主要为披碱草、老芒麦和黑麦草，通过人工管护措施后，草本覆盖度可达到85%以上。

(2)河谷干旱灌草区

该生态区河流下切作用强烈，相对高差大，气候垂直变化明显。区域内主要为抗旱、抗寒特性的植物种，乔木以川西云杉、大果圆柏为主，占比42%；灌木以砂生槐、蔷薇、小檗为主，占比33%；同时，还分布有耐寒、耐旱型草本植物，如林芝野青茅、针茅、毛蕊花等，山坡上覆盖率低于40%，地势平坦区域草本覆盖率可达80%以上。植被现状见图3。

图3 河谷干旱灌草区植被现状

通过对天保工程实地考察，在山坡地段，采用鱼鳞坑整地模式，栽培树种主要为小檗和大果圆柏，比例为7∶3，形成稀树灌丛，造林存活率在90%以上。在缓坡地段，采用穴状种植，栽培树种为冬麻豆，恢复效果较好。

(3)亚高山冷湿森林灌丛区

该区域样地调查共发现51种乔木，其中，川滇高山栎出现频率最高，占比13%；同时，旱柳、山杨、糙皮桦、尼泊尔桤木作为区域内主要的造林树种以及林芝云杉、高山松和华山松等针叶林出现频率也较高。灌木以耐干旱瘠薄的落叶阔叶灌木为主，主要包括绢毛蔷薇、波密小檗、小叶栒子、毛叶蔷薇、三颗针、扁核木、唐古特忍冬等。草本中早熟禾分布范围最广，在色季拉山、易贡、波密等地喜冷湿环境的草本植物西藏草莓、草玉梅、毛轴蕨等分布较广。植被现状见图4。

图4 亚高山冷湿森林灌丛区植被现状

通过对区域内实施的主要林业生态工程调查，在尼洋河河流治理造林中，常用旱柳、柽柳、小檗、蔷薇等耐旱树种进行生态治理。在波密地区，常用高山松作为主要生态恢复材料。在沙化治理中，常用小檗和蔷薇作为植物材料。

3 不同区域生态修复措施及植物配置

根据生态修复对象所在生态类型区，对各类型区进行综合分析与评价，提出分区分类、因地制宜原则，按照当地植被群落的优势种、伴生种进行群落配置，以乡土植物为主，进行近自然、仿自然生态修复。

(1)高山丘原高寒灌丛草甸区

该生态区立地条件差，土层较薄，土壤水分不足，有机质含量低，风力较大，植物生长困难，主要植被以稀疏低矮灌丛、草丛为主，不应实行大量的人工植被恢复，此区域宜以植被自然恢复为主，适度恢复灌草植被。有研究表明，青藏高原高寒区高山柳灌丛草甸、金露梅灌丛草甸、圆穗蓼、藏蒿草、小蒿草、披肩草、老芒麦具有较好的生存能力[8-11]。根据区域植被地带性特点，在高海拔地区选取当地多年生草本为主要护坡植物；在有灌木分布区，可对区域内的高寒草甸、灌丛进行剥离、移栽保护，再配置灌木，形成草-灌防护植物群落结构。在海拔较低的地方，选择具有优良抗旱、抗瘠薄性能的乡土灌木树种，搭配乡土草种进行生态修复；以小灌木、灌木为主，结合乡土草本植物，构建稀树灌草丛模式。不同立地类型植被恢复的难易程度不同，植被恢复途径也不同[12]。土质和土石边坡立地类型应以草本植物配置为主，弃渣场、取土场、施工道路等立地类型以灌草植物配置为主。生态修复措施及植物配置情况见表1。

表1 高山丘原高寒灌丛草甸区生态修复措施及植物配置

(2)河谷干旱灌草区

该生态区具有气候干旱，水资源分配不均匀，自然灾害发生频繁、水土流失严重，土壤性质差与土地退化严重等特点[13]。我国科学家在干热河谷区也做了大量的植被恢复研究[14-16]，如杨育林[15]从恢复植被物种选择、灌溉方式、整地方式、栽培技术等角度提出干旱河谷区植被恢复适宜模式；黎燕琼[17]在岷江上游干旱河谷区通过对选取的植被进行干旱胁迫试验。得出生长速率较慢的树种抗旱能力强，适合作为植被恢复材料；赵垦田[18]研究拉萨干热河谷砂生槐灌丛生态恢复表明，在采取封育措施后，砂生槐丛物种多样性增加，生产力得到提升。现有研究认为，该区域生态修复以合理保护原生植被为主，通过封山育林，人工种草，人工促进生态修复；立地条件好地段采取抗旱造林技术，进行适度造林恢复，构建稀疏灌草丛植被。土石边坡立地类型应以草本植物配置为主，岩质边坡困难立地类型应以草本和藤本植物配置为主，土质边坡、弃渣场、取土场、施工道路等立地类型以灌草植物配置为主。生态修复措施及植物配置情况见表2。

表2 河谷干旱灌草区生态修复措施及植物配置

(3)亚高山冷湿森林灌丛区

该生态区地形陡峭、生长季短、温度低且太阳辐射强，但土壤有机质含量较丰富、土层较厚，植被类型较丰富。此区域应以合理保护利用原生森林植被为主，人工促进生态修复。本区域植被恢复限制因素主要为造林树种单一、造林模式单一、造林技术落后[19]，因此，植被恢复应增加树种类型配置，提高造林工程技术和苗木培养技术。根据不同地段，构建乔灌草或灌草及杂草群落结构；区域内亚高山森林区植被恢复适宜以乔灌草结合结构。土质边坡立地条件应以灌草植物配置为主，土石和岩质边坡困难立地类型应以草本植物配置为主，弃渣场、取土场、施工道路等立地类型以乔灌草或灌草植物配置为主。生态修复措施及植物配置情况见表3。

表3 亚高山冷湿森林灌丛区生态修复措施及植物配置

4 结论及建议

(1)高寒高海拔地区生态脆弱，气候条件恶劣，生态修复较为困难，适宜的生态修复措施及植物配置对生态恢复有重要作用，同时做好生态修复可有效保障生态环境安全、促进社会经济的可持续发展。

(2)通过研究高山丘原高寒灌丛草甸区、河谷干旱灌草区、亚高山冷湿森林灌丛区三种不同生态类型区植被类型、植物区系、分布规律、覆盖度等内容，结合分区及立地类型提出了适宜的物种选择、植物配置模式及其生态修复技术。

(3)不同生态类型区应选择抗寒、抗旱、耐瘠薄的乡土树种。高山丘原高寒灌丛草甸区以植被自然恢复为主，适度恢复灌草植被；河谷干旱灌草区以保护原生植被为主，人工促进生态修复；亚高山冷湿森林灌丛区以保护利用原生森林植被为主，人工促进生态修复。土质和土石边坡立地类型应以灌草植物配置为主，岩质边坡困难立地类型应以草本和藤本植物配置为主，弃渣场、取土场、施工道路等立地类型应以乔灌草或灌草植物配置为主。

(4)由于高、寒和旱特殊条件的影响，高寒高海拔地区生态系统植被的自我修复速率缓慢，缺乏对植被恢复长期定位试验以及植被恢复关键技术研究，同时受市场经济和栽培技术等原因影响，当地市场难以提供高品质乔灌草种苗需求，因此应加强乡土优良乔灌草材料的筛选、繁育和建植关键技术研发，为该区域生态修复提供优良植物材料，提高生态修复工程质量。