边坡绿化生态修复技术是随着经济发展和基础工程建设发展而兴起的一门新兴技术,是指利用各类适生植物进行坡面生态保护和水土侵蚀控制的途径与手段,或可定义为“单独用植物或植物与土木工程和非生命植物材料相结合,以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”的稳固坡面技术措施。
边坡绿化生态修复其实是人工干预下的一种特殊生境的生态恢复,通过工程手段的干预来促进被破坏的边坡生态环境快速恢复,最终目的是稳定的植物群落,形成自养型生态系统,因此生态性是边坡绿化生态恢复工程的第一原则。其次, 在融入周边生态的同时也要兼顾一定的景观性,以达到美化环境的目的。这两点原则主要通过植物的选择组合技术来实现,植物多样性是生态性的主要体现,也是形成较好的植物景观的保证,再通过选择一些观赏性较高的植物来实现边坡的景观性。
基质是植物生长的前提,也是边坡生态能否快速而成功恢复的关键。边坡的特点是坡度的存在导致缺少基质或基质不稳定,虽然后期植物的生长能加强基质的抗侵蚀和稳定性,但早期能否营造稳定的基质条件仍是难点和关键,这不仅关系到植物能否生长,也关系到边坡的安全,因此安全性也是边坡生态恢复需要考虑的主要原则之一。另外, 经济性也是一个重要的原则,根据不同领域边坡的特点选用造价合理的方案是防止资源浪费的必要手段。这两点原则主要与稳定基质的营造技术相关。不同坡面情况对采取何种基质加固或铺设措施起着决定性影响,而基质加固或铺设措施是工程造价的主体。
一个成功的边坡生态恢复工程应该是生态性、景观性、安全性、经济性、可行性平衡的结果,根据边坡的不同情况合理选择技术方案是成功的关键。植物的选择组合首先要根据工程所在地的气候条件进行初选研判,然后再依据边坡的具体地质条件和周边情况最终确定,由于现有大部门的边坡绿化生态修复基本采用播种的方式,对整体造价影响不大。而边坡稳定基质的营造技术与边坡条件关系密切,不同的坡度、坡高、坡向、坡面物质等条件直接影响采用何种工程措施,这也是工程造价的主体,也是生态修复技术选择时主要考虑的因素。
目前,就边坡绿化生态修复主要采取的客土喷播和液压喷播两种形式而言,客土喷播结合挂网技术,主要应用于严重缺乏植物生长土壤条件的坡面;液压喷播以水为载体, 常用于具有一定土壤条件的坡面。客土喷播核心基材包括保水剂、粘合剂、土壤改良剂、缓释肥、有机质、微生物菌剂等。草炭土是边坡生态修复工程较为常用的基质。在各地施工过程中,通常会在基质中混合当地种植土,为植被提供良好的种植条件。液压喷播使用的基质多为树枝、树叶、秸秆等再加工形成的植物纤维,此类基质属有机材料,并具有覆盖效果好、抗紧实、透气、保水等优良性能。
边坡绿化生态修复工程在基质使用方面暴露出一些问题。基质材料的选择在很大程度上决定了施工成本,尤其是核心材料,如进口保水剂、进口粘合剂、进口木纤维、有机质等材料价格较为偏高。但是由于目前边坡修复基质材料行业规范标准尚未出台,很多设计公司在方案时没有明确标注应使用哪些基质,一些施工单位在施工中偷工减料,随意操作,严重影响工程质量。
边坡绿化生态修复首先要土壤重构,之后才是植被修复。没有好的土壤就不会有良好稳定的植被群落。
何为良好的土壤?即土壤要具有适合植被生长的物理性质及化学性质,土壤三相比要合理。有的施工企业只使用粘土或黄土作为种植基质,结果浇水后, 粘土、黄土变得像泥板一样厚实坚硬,植物根本无法生长。此外,有机质肥配比要合理,确保肥效能满足植物先期生长需要,否则植被无法形成稳定的生长状态。由于是在坡面施工,要合理配比粘合剂、保水剂,使用次序严格按照要求进行,防止坡面抗侵蚀能力和基质粘结能力降低, 经过灌溉、天然降水后,会出现细沟状侵蚀、甚至坡面滑塌等严重问题。
在常规边坡绿化生态修复应用中,生产基质是大量的采用草炭土,草炭土也就是泥炭土,沼泽发育过程中的产物。草炭土形成于第四纪,为沼泽植物的各种残体产物,草炭土在多水的天气条件下,不能完全分解堆积而成。含有大量水分和未被彻底分解的植物残体、腐殖质以及一部分矿物质。有机质含量在30%左右,质地松软易于散碎,比重0.7~1.05,多呈棕色或黑色,具有可燃性和吸气性pH值一般为5.5~6.5,呈微酸性反应,是一种宝贵的自然资源。随着环保意识逐渐增强,过量应用草炭土等天然资源会造成当地环境破坏大,政府对各地对草炭土开采加以限制。
于是,很多科研、高校、企业等开始将目光转向新型基质研发,以替代草炭土。污泥是污水处理厂在净化污水时得到的沉淀物质,含有混入生活污水或工业废水中的泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物,是各种胶体、有机质及吸附的金属元素、微生物、病菌、虫卵等物质的综合体。近年来,随着城市水污染治理力度的不断加大,各城市污水处理厂数目在迅速增加,各城市污水处理量和污水处理率也不断提高,因此污水处理过程中的副产品污泥的总量也快速增加,如何更加环保的应用污泥也是目前迫切需要解决的问题。污泥富含营养成分、具备一定粘合能力的特性,恰好符合边坡生态修复的需要。这一举措为不起眼的污泥找到用武之地,实现了资源再利用,也符合当前低碳经济的大趋势。
枯枝、落叶、草屑及其他绿化修剪物等园林绿化废弃物在传统观念中被当作垃圾直接处理,大部分的园林绿化废弃物与生活垃圾一起进入填埋场,这样做既增加了垃圾的处理成本,又浪费了有限的土地资源,还会污染地下水、土壤及大气,对环境产生长久的危害。很多国家已经开始了对园林绿化废弃物的资源化利用。园林绿化废弃物的简单处理不能适应可持续发展的要求,无害化、资源化处理是其必然趋势。开发利用城市园林绿化废弃物,对于改善城乡生态环境、构建和谐城市、增加就业和促进经济发展意义重大,必将产生显著的生态效益、社会效益和经济效益。目前, 我国对园林绿化废弃物的资源化利用正处于起步阶段,虽然部分省市做了有益的尝试,但产业链条尚未形成,使得产业发展受到一定阻碍。认真梳理园林绿化废弃物资源化利用产业发展中存在的问题,分析诸问题之间的关系并寻找解决途径,对该产业的发展是非常有益的。园林绿化废弃物再利用的推行为边坡生态修复基质注入了新鲜“血液”。就液压喷播需要的植物纤维而言,可用植物秸秆、木材边角料等废弃材料进行再加工。至于基质的养分,可通过添加氮磷钾以及微量元素进行补充,以实现“源于自然, 回归自然”的目标。
在海南等热带地区非常普通的椰子也成为边坡绿化生态修复的好助手。椰网和椰粉砖以100%的椰子纤维为原材料,椰子纤维是硬纤维和床垫纤维的混合体,含0.25%半纤维素酶、45%木质素、43%纤维素和4%胶质,有较低的伸长率和高抗拉强度。椰网有较高的耐腐蚀能力, 一般生物降解时间约为3~5年。椰网可增加坡面粗糙度,降低流速。由于是网格状,能将坡面径流变为漫流,减少坡面冲刷。同时,椰子纤维能吸收一部分水分,能截留部分雨水,增加坡面保水能力。
椰糠在边坡生态修复工程中用量也很大。椰糠吸水膨胀后为松散状,可代替草炭在种植基质中的使用。椰子纤维有良好的透水、透气性, 有效改善土壤结构,为植被生长提供舒适的环境。
基质的开发应用推广应符合地域化,不仅可实现加工材料就地消纳,还能节约运输费用,降低施工成本。
在进行边坡生态恢复时,若能针对不同区域不同类型边坡当地的条件,本着生态、景观、安全、经济、可行性的原则,合理地选择边坡绿化生态修复基质是获得最优效果的保证。多种类基质混配开发利用、多种技术相结合实施,可以很好地弥补单组基质改良的局限性,并对改良工程边坡贫瘠土壤、改善植物生长微环境、提高生物量等均有较大的促进作用。