公路边坡生态恢复技术及实现模式

第四章　坡面植被恢复原理及实现模式

坡面植被恢复是边坡生态恢复的核心，也是实现植物护坡的必要前提条件。坡面植被恢复的过程本质上是一个人工干预与自然演替共同作用的过程，即以先锋植物为先导，随着坡面生境条件的改善及当地乡土植物的侵入，坡面植物群落逐渐形成并不断发生演替，最终使人工植物群落过渡为稳定的、近自然的植物群落，从而促进边坡生态功能的恢复以及系统生产力和自我维持能力的提高。

第一节　坡面植被恢复原理及要求

植被恢复是重建任何生物生态群落的第一步，也是各类边坡生态恢复的核心内容，其关键在于对生态因子的调控，通过引入大量的物质和能量来加快边坡生态系统的恢复和自我完善。营建坡面植物群落是坡面植被恢复工程的重点，实际上是引入了生态系统中最活跃的环节——物质和能量的提供者和生产者，植物通过光合作用不断地向受损生态系统输入物质和能量以重建和丰富食物链，使得土壤质地迅速改善和坡面生物多样性增加，从而有利于坡面植被有序恢复，逐步实现边坡生态系统的恢复和动态稳定。

一、坡面植被恢复过程

群落演替理论是指导受损边坡植被恢复的核心理论。在自然条件下，地面植物群落如果遭到破坏，一般可依靠自然恢复力得以逐渐恢复。恢复的过程为：首先是被称作先锋植物的种类侵入植被破坏区域，并在此定居、繁殖；先锋植物生长逐渐改善了破坏区域的生境，形成一定的土、水、肥条件，使得其他物种侵入并被部分或全部取代，生境条件又得到进一步改善；如此复加，更多的物种陆续侵入，使植物群落逐渐恢复到原来的结构和外貌，并最终趋于稳定。这一系列变化进程即为演替过程，该过程有以下特征：

●植物群落对地力的要求从低到高发生迁移变化；

●土壤厚度逐步增加；

●植物群落的高度从低到高变化；

●从寿命短的种类向寿命长的种类发生变化；

●先锋植物在一系列变化中起到重要作用。

以岩石创面边坡为例，这种旱生原生演替要经过地衣阶段、苔藓植物阶段、草本植物阶段和木本植物阶段4个阶段。随着群落演替不断向前发展，首先是一些一年生、二年生草本植物以个体的形式在苔藓群落中出现，以后逐渐增加并取代苔藓群落，多年生植物开始出现；在多年生草本植物发育到一定阶段时，一些喜光的灌木出现，并与高草混生而形成“高草灌木混生群落”，以后因灌木大量增加而形成灌木群落；继而，阳性乔木树种出现逐渐形成森林。至此，林下形成郁蔽环境，使耐阴树种得以定居；阴性树种不断增加，而阳性树种因在林下不能更新而逐渐从群落中消失，林下生长耐阴的灌木和草本植物复合群落即形成（图4－1）。此时旱生生境因群落的作用而形成中生生境。其中，地衣阶段、苔藓植物阶段时间最长，木本植物阶段次之，草本植物阶段较快。调查显示，即使在亚热带气候条件下，整个过程至少也需50年以上，绿色植被就是在这样的环境条件下发生植物种的变迁。

图4－1　裸岩植被的自然演替过程

上述过程表明，退化植物群落自然恢复的实质是群落进展演替，采用以“空间代替时间”的方法，建立退化群落自然恢复的演替系列，其自然恢复顺序为：草本群落→草灌群落→灌丛群落→灌乔过渡→乔木树林→顶极群落。对裸露岩质坡面来说，这种自然演替过程漫长而艰难。为了缩短坡面植被自然演替的时间，加快坡面植被恢复的进程，可通过人工干预措施，将岩石创面旱生原生演替4个阶段缩短为2个阶段：首先对坡面进行土壤重建，继而进行草被建植，使演替直接从草本植物（也可与灌木植物结合）群落开始；随着草本植物发育以及灌木的出现，坡面的土壤、生物环境逐渐改善，从而为后续阶段创造条件。因不需要经过地衣阶段和苔藓植物阶段的矿化成土过程，故可使演替进程大为缩短，使植被恢复时间加快。边坡植被恢复所需的生物环境即为在裸露岩质边坡上营建演替过程中的中间群落，在植被恢复工程实施中，将生态学相关原理与边坡立地条件和不同环境特性相结合，可更有效地促进和加快坡面植物群落的演替。

群落的演替还因其发展方向不同分为进展演替与逆行演替。发生于裸露地面或撂荒地面的群落，经过一系列的发展变化，若其总体趋势朝向逐渐符合于当地主要生态环境条件（如气候和土壤等）的方向发展，该演替过程即为进展演替。进展演替的结果为：群落的特征一般表现为生物种类由少到多，结构由简单到复杂，由不稳定趋于比较稳定，同时群落越来越能够充分地利用环境资源。群落由于受到干扰破坏而驱使演替过程倒退，即为逆行演替，该现象也是常见的。强度放牧下的草原，因适口性强的牧草迅速减少或消失，代之以品质低劣或有毒和有刺的植物得以繁生蔓延，草群总覆盖度下降，甚至出现裸露地面。草原发生的这种退化现象即为逆行演替。公路建设如果对路域生态系统的干扰强度太大，就有可能产生逆行演替，从而使得生态系统的结构和功能发生改变，生态稳定性下降，生态系统退化。

二、坡面植被恢复实施原理

坡面植被恢复原理起源于生态学理论，当实施植被恢复时，通常通过表土利用或客土回填方式进行土壤重建，并结合先进的机械喷播技术进行人工建植，特别在物种配置上采用灌木和草本植物的混播方式，以加强坡面植被的演替。

前述的坡面植被恢复过程已清楚地体现出植被恢复的实施原理，即：依托坡面工程构筑物和（或）应用建植材料，在坡面覆盖土壤层或植生基质，并保持其稳定，为植物提供适宜的生境条件；采用草本、灌木植物组合配置方式，使速生的外来草本植物（先锋植物）在短期内先形成坡面草被覆盖，发挥其减轻坡面土壤侵蚀的作用，并为后续灌木植物生长创造条件；其后适应性、抗逆性强的乡土灌木植物逐渐生长，覆盖度不断增大，历经先锋植物群落向目标植物群落（以乡土物种为主）自然演替的过程，此间植物的护坡效应开始显现，坡面的稳定性亦随之不断提高；随着坡面生境条件的逐步改善，当地的其他乡土植物（草、灌、乔）的种子经重力、风力和动物等媒介传播而成功入侵、定居，使近自然的坡面植物群落逐渐形成、不断完善，并维持生物多样性，从而实现在短期内完成人工植物群落向近自然植物群落的过渡、尽快恢复边坡生态系统功能的目的。可见，坡面植被恢复实施是在边坡生态恢复方法（见第三章）指导下进行的，其实施过程及原理如图4－2所示。

图4－2　坡面植被恢复的过程及原理示意图

由上可知，在坡面植被恢复工程中，先锋植物的选择尤为重要，因为它关系到初期有效保持和改良坡面土壤条件，并对加速演替过程不可或缺、贡献重大，故既要考虑其对土壤条件的适应性，也要发挥其对土壤的改良作用。在边坡植被恢复工程设计和实施中，通常要选择根系发达、抗逆性强、改土效果好且生长迅速的草本植物作为先锋植物。为了更快改善土壤结构和养分自给能力，还需考虑豆科植物的协调搭配使用，利用其固氮作用，使灌木能有更充分的氮素养分供应，生长良好，以有效地改良土壤。同时因有较多的凋落物归入土壤，可以保持和提高土壤肥力，并增加雨水的入渗，使边坡立地条件得到更好的改善。

三、坡面植被的特征及恢复目标

“坡面植被”虽尚无专门的定义，但可以认为其是覆盖于边坡表面上具有一定密度的许多植物的总和，因而植物群落是坡面植被的组成单位。根据植被生态学理论，植物群落是在自然情况下或人工种植情况下一定地段上的植物组合，它具有均匀的种类组成和垒结，在植物之间以及植物与环境之间存在着一致的相互关系。可以说，在任何地段上只要有植物（包括高等的和低等的植物），并且存在着植物之间、植物与环境之间的相互作用都是植物群落，而不论其是天然的还是人工的、稳定的还是不稳定的。

从植被恢复过程来看，我们可以认为，坡面植被的基本形态是一种“人工植物群落”。与自然植物群落相比，这种人工植物群落除具有自然植物群落的基本特征，也有自身突出的特征，主要表现在以下4个方面。

（一）人为干预性

自然界中的裸地往往要经过漫长的地质和生物作用，才能逐渐产生演替进化的植被群落，坡面植被恢复工程则通过人为干预措施使这一过程缩短，尽快重建坡面植物群落。因此，坡面植被恢复从规划、设计、建植，到建成后的养护管理，都离不开人工的干预和影响。

（二）植被先锋性

缺乏植物生长必需的固着条件和营养供给是坡面植被恢复的首要限制因素，因此，岩质坡面植被建植伊始，需采用生长迅速、覆盖率高、抗逆性强的先锋植物种类，如高羊茅、黑麦草、白三叶、紫花苜蓿、狗牙根、胡枝子、紫穗槐、马棘、刺槐、盐肤木等，发挥它们覆盖坡面后涵养水土、减轻侵蚀的作用，为后续灌木植物生长营造适宜的生境条件。

（三）群落稳定性

由生态学原理可知，一个生态系统的生物群落越复杂，它的生产力就越高，生态系统的稳定性也就越强；反之，它的生产力就越低，生态系统的稳定性就越差。坡面植物群落大多是在人为选择的调控下形成的，其群落结构较为简单，系统的稳定性与抗逆性较差；虽然在人工干预措施和高成本投入下可加速群落演替过程，但囿于边坡恶劣立地条件和特殊生态环境，植物群落很难在预期的时间内形成顶级群落，即便表面上看似形同，但因其结构和功能迥异，最终依然将被自然淘汰。

（四）生态健康性

坡面植被的种类组成和分布格局决定了其生物多样性的高低，进而影响边坡生态系统抵抗环境干扰的能力强弱。同时，在坡面建植工程中引入或带入的植物种类，也可能包含对本地物种产生负面影响的外来入侵种，造成对区域内生态安全的威胁，因此需注意防范。

根据植被群落演替过程规律，坡面人工植物群落仅是演替进程中的初中期阶段目标，而坡面植被恢复的最终目标是形成近自然的植物群落。所谓的“近自然的植物群落”的含义主要包括使当地乡土植物在群落中有明显体现，使群落演替接近自然发生，使群落与自然相协调。其特征至少有以下几个方面：

●在生长状态、形状、形态、种类、构成及植物的多样性等方面近似于自然，即植物的生物学、生态学特性近似于自然环境；

●在水文效应、改善环境能力、固土护坡等方面与天然植物群落具有相似的功能，即所具有的功能相似于自然植被；

●在群落形态、植物种构成方面与周围的植物群落相近，即外貌上接近于自然景观。

在进行坡面植被建植设计时，植物群落的营建目标一般预设为形成与当地自然协同的、处于中期演替阶段的物种和层次（此即为目标植物群落）。必须强调的是，如果将植物配置径直按照顶极群落目标来设计是违背自然规律的，期望一蹴而就建造顶极群落的做法往往产生欲速不达的结果，现实中许多高投入、败结局的工程案例大都与此有关。恢复边坡应有的生态功能，并非一定要向顶极植物群落发展。真正顶极群落的形成，需要植物依赖当地自然环境条件，通过自身的恢复力和长期的竞争过程来逐步完成。因此，将坡面植物群落营建目标着眼于其历史轨迹上的某一状态、某一阶段，并不失为明智之举。坡面植物群落营建的关键在于保证新恢复的植物群落能够自我完善、稳定存在，可实现从前期人工建植的植物群落向最终近自然的植物群落的成功过渡。

四、坡面植被恢复的基本要求

坡面植被恢复近年来已成为公路生态建设的重要工程。从前文可知，坡面植被恢复工程不只是坡面植物群落的营建，而是辅以有目标的人工干预改造；也不是简单地实现植物群落的自然演替，而是旨在于促进边坡生态系统的结构及功能的恢复。因而坡面植被恢复工程在设计时除要充分考虑边坡区域的地形、地质、气候等自然环境因素外，还必须服从于路域生态功能和边坡稳定要求，而后再做出统筹、适宜的植被恢复方案设计。坡面植被恢复的基本要求包括以下方面。

（一）稳定安全

边坡安全稳定是植被恢复的基础和首要原则，只有稳定的边坡，才能采取一系列植被恢复措施。因此，在实际工程设计中，需要根据对边坡现场勘查的结果，进行坡体的稳定性分析评价。对于稳定性欠缺的坡面，设计采取有效的工程防护设施进行稳定加固；对于坡体自身稳定的，也要考虑避免由于坡面植被恢复工程措施破坏其稳定性，结合边坡的立地条件，使植被防护措施与工程加固、防护措施有机结合，统筹优化边坡稳定性设计。

（二）生态优先

公路边坡的形成破坏了原有生态系统的连续性和完整性，并导致系统功能性的改变。因此坡面植被恢复应当坚持生态优先的原则，注重从系统受损功能的角度切入，着眼于生态系统功能的恢复。在工程设计上，首先要保证生态系统结构的完整性，树立整体意识，强调系统的整体重建、恢复；对已造成的破坏采取最大可能的恢复措施，使边坡生态功能尽可能达到先前的水平；还要充分考虑维护并促进边坡生态系统的稳定性、持久性，使其处于不断自我更新、自我发展的良性动态过程。

（三）自然和谐

坡面植被恢复要遵循路域地带性自然规律特点，植物群落营建要适于当地的自然环境，因地制宜、适地适种，优先利用当地乡土物种和地带性植物，以有利于坡面植物群落在短期内形成并加快演替进程，从而促进边坡生态功能恢复和生态系统良性发展。在工程设计上，应尽可能地减小人工痕迹，努力将施工过程中对自然的干扰、破坏控制在最小的限度内。通过植物群落设计与地形起伏处理的结合，从形式上强化表现自然、尊重自然的理念，立足于将边坡植物景观充分融入路域自然环境中，达到边坡生态环境与路域生态环境整体上的相互协调、和谐一致。

（四）景观改善

坡面植被恢复也包括对景观的再造和改善，不仅要考虑植被的高效率的恢复，还应注重考虑植物的景观效果，通过生态功能的回归，来实现植物景观的优化。第一，尽量选择具有较高观赏价值且经济适宜的物种，增加边坡植物的外观美感；第二，考虑植物品种配置和种植形式，将乔、灌、草、花植物合理配置，形成立体复合结构；第三，在考虑与周围自然环境协调一致的基础上，采用不同颜色植物种类的搭配，形成色彩、色带的韵律变化，实现既美化边坡景观，又增加行车愉悦性、舒适性的效果。

从上述设计要求可看出，坡面植被恢复涉及路域生境恢复、当地生物多样性继承以及边坡稳定等问题，所恢复植物群落必须是稳定的、可持续存在的且与原有群落相协调的，这与常规的边坡绿化的内容及功能有很大区别。坡面植被恢复最大的不同点在于：

●土壤层的重建及改良与植被的恢复并重；

●综合考虑水分、土壤、植物之间的相互依赖、相互制约关系，构建健康稳定的边坡生态系统；

●以恢复生态学理论为指导，遵循自然植物演替规律设计群落结构；

●生态功能优先于景观功能。

在公路边坡上种植攀缘植物也是一种常见的边坡复绿方式，但在路域生态改善、水土保持、生物多样性、降低污染程度等方面，该方式远比由乔木、灌木、草本植物等合理组成的植物群落的生态功能逊色，仅更多地体现为植物绿化造景功效，并不是本质意义上的植被恢复。

五、坡面植被恢复对植物配置的要求(www.xing528.com)

以人工植被恢复为基础恢复或重建的边坡生态系统具有强烈的人工性，生物种群单一是这种生态系统的重要特征。生物多样性是生态系统的一个重要前提，任何一个生物种群都不可能脱离其他生物种群而单独存在，如果生物种群单一发展，就会对生态系统的稳定性和生产力的提高带来不利影响。在实施坡面植被恢复过程中，为了保证人工生态系统的稳定和提高系统的效益，必须投入大量的能量和物质，而自然生态系统由于其较高的生物多样性，往往具有较强的稳定性和较高的生产力。因此，在坡面植被恢复工程设计上，必须充分考虑植物多样性问题。

根据生态学原理，一个生态系统的生物群落越复杂，它的生物生产力就越高，生态系统的稳定性也就越强，反之这个生态系统的稳定性和生产力就越低。这意味着植物多样性配置对坡面植被恢复尤为重要，在很大程度上也决定了自然恢复能力的强弱。

在坡面植被的配置上应注重植物多样性，一般可以低矮木本植物为主，如灌木、亚乔木与草本植物结合。灌木植物是植被护坡的骨架，具有良好的固土、涵水、改善环境等作用，但坡面植被恢复若只用灌木植物，则易造成群落结构单一，群落层次单调，难以充分发挥出生态效益。如用亚乔木、灌木、草本植物营建坡面植物群落，组成层次、结构合理的人工植物群落，可有利于向近自然的植物群落过渡，加快促进边坡生态恢复，以有效地改善边坡生态效益和环境质量。另外，在植物配置时还应优先考虑根系发达、分生能力强、抗性强、耐瘠薄的植物。根系的发达程度直接关系到固土能力，地下生物量越大，根系分布越深、保持水土能力越强，植物的抗逆性也强。较强的分生能力可以增加覆盖度，减少土壤裸露，减少降水的侵蚀能力。但是植物也不能过高，生长也不能太快，否则会影响植被护坡效果，增加维护成本。还有，边坡土质多为贫瘠，土壤保水性能差，故应选择较耐瘠薄和耐干旱的植物，同时由于养护管理粗放，还需要求植物抗逆性较强。

在坡面植被恢复工程设计时，对植物配置需重点把握以下要点：

●当地乡土植物在坡面植被恢复中的利用价值很高。乡土植物的开发不仅可以满足坡面植被恢复对植物的各种需求（水土保持、固土护坡、景观营造等），还可以丰富路域的生物多样性，同时具有适宜性强、成本低、容易获取等特点，应将其视为坡面植被恢复的主体。

●人工草本植物群落是不稳定的。在坡面上建植的人工草本植物群落，一般在第3年就会出现衰退，因而需在群落中配置寿命长的灌木植物，同时需采取改善土壤结构和增加肥料的措施，以形成稳定的坡面植物群落。

●固氮豆科植物作用重要。在坡面植被自然演替过程中，固氮豆科植物在稳定灌木群落形成过程中可起到关键作用，故在坡面植被建植时，应采用豆科和禾本科植物种混播组合的方式。

●坡面对植被生长影响最大的因素是其立地条件。在路堤边坡或平地上较容易建立稳定的植物群落，而在路堑边坡特别是岩质路堑边坡上进行植被恢复难度较大。坡面植被的稳定性完全取决于植物种本身对立地条件的适应性和种间竞争的过程及结局，在条件较好的路堤边坡或平地，种间竞争表现得更为充分；在较差的路堑边坡，禾本科草种的适应性更为重要。

六、坡面植被恢复与绿化景观的区别

由于植被是构成自然景观的要素之一，坡面的植被恢复自然也就意味着边坡景观的构建，但这种景观与以观赏植物的视觉美感为特征的园林绿化景观不同：坡面植被恢复以生态恢复和工程防护为目的，兼顾与周边自然景观的融合与协调，不强调突出人工造景的痕迹；坡面植被的养护与更新主要是依靠边坡生态系统自身的能量进行，在物种选择上侧重于植物的耐干旱、耐贫瘠等抗逆性强的特性；坡面植物配置通常要与公路工程设施的用途相匹配，起到对有关工程构造物的遮挡、指示、诱导等作用。因此，坡面植被恢复必须考虑与路域生态系统相协调、与周边自然环境相协调、与公路工程设施用途相协调。但这并意味着人工边坡的植被景观只能是单调的或千篇一律的，在处于市区城镇、历史文化名胜区、旅游景点的边坡或立地条件较好的边坡，不妨适当突出观赏性的设计，如以节奏、韵律、起伏的动态变化手法，构建以视觉美学为特征的坡面植被景观。

第二节　坡面植被恢复实现模式

一、坡面植被恢复的目的

坡面植被恢复是对边坡这种受损生态系统进行恢复的重要前提，也是边坡生态恢复工程的核心内容，因此坡面植被恢复目的是边坡生态恢复目的的具体体现，并与区域和路域的生态恢复或生态建设总体要求相契合。坡面植被恢复的目的主要有3点：一是营建适于坡面立地条件的人工植物群落，并向稳定的、近自然的坡面植物群落过渡，进而实现边坡生态系统的恢复和良性循环，维护路域生态系统的协调和平衡；二是利用植被的生物护坡作用，保持边坡表层的稳定性，避免坡面外力侵蚀、水土流失等现象，防止由其诱发的浅层、深层的不稳定，确保公路交通安全；三是适应路域景观总体要求，兼顾坡面植物生态性与观赏性、景观性的协调，通过植物配置的美学设计和视觉效果，营造赏心悦目、安全惬意的行车环境。其中，在坡面上最终形成稳定的、近自然的植物群落并发挥植被护坡作用，是坡面植被恢复工程最根本的目的。

二、坡面植被恢复的模式

坡面植被恢复模式是一个包括了目标预期的物理、化学和生物特征的植被恢复框架。基于上述边坡面植被恢复目的要求，依据边坡不同的立地条件，可将常见的坡面植被恢复工程分为以下4种模式。

（一）自然恢复模式

适用于自然恢复模式的边坡应具备以下条件：边坡稳定性较好，对道路行车安全无影响；当地植被系统良好，具有当地乡土物种向坡面生境入侵的可能；坡面上的植物群落虽然受到一定程度的破坏，但土壤系统未受到扰动，不会产生严重的水土流失现象，同时土层较厚，具备周边植物入侵和物种发育生长的条件。该类型边坡由于生境和立地条件较好，可在没有任何人工措施的帮助下，仅依靠当地物种入侵、土壤种子库自然发育等方式，便能够恢复到原地貌状态。该类型的公路边坡现实中并不多见，一般会出现在坡度较缓、土质条件和植被生态系统较好的地区，且道路施工时还应采取适当的植被保护措施（如使用表土剥离后回填措施等）。虽然该类型坡面植被可进行自然恢复，但在边坡施工中也应尽量采取多种有效措施，防止人工干扰对坡面植物、土壤的破坏，最大限度地保护坡面原生植被。

（二）人工辅助恢复模式

对于在公路修建过程中受到较为严重破坏的边坡，其上的植被群落受到较大程度的破坏，表层土壤也遭到较为严重的毁坏，且伴随边坡表层不稳定现象，这种情形适用于人工辅助恢复模式。恢复时，需要首先采用有效的工程设施来提供固土条件，然后通过人工辅助措施，重建坡面土壤系统，即把改良后的客土、附近的耕作土或专门配置的种植土移到边坡上，并辅以防止雨水侵蚀、水土流失措施，以保持边坡表层稳定性。人工辅助恢复模式所适用的前提条件是边坡周边的植被系统较好，具有当地乡土物种入侵边坡生境的可能。随着表土中土壤种子库功能的发挥以及周边当地乡土物种的入侵，坡面植被会逐渐自然恢复，并最终形成与当地自然环境相融合的坡面植被系统。人工辅助恢复模式的重点是给边坡表层创造出一个稳定的土壤环境，促进边坡依靠自然力量恢复成当地自然植物群落，因而人工辅助恢复模式也属于自然恢复的范畴。

（三）人工恢复模式

人工恢复模式适用于“裸露”、“新鲜”的边坡，即在道路修建过程中受到大面积切割、重创的边坡，其坡面土壤层分崩离析，坡面植物也消失殆尽，原有的土壤和植被系统完全丧失，且冲刷侵蚀、水土流失现象严重。恢复时，必须先选取适宜、有效的工程技术、生态技术和土壤再造工艺来重建人工土壤层，为满足植被恢复所需要的养分和质地等功能奠定基础。因坡面人工土壤层的稳定性通常较差，在外力侵蚀（风、雨等）下会产生滑移，还需要对坡面进行快速植被覆盖，利用植被的护坡效应保持坡面的稳定性。考虑到依靠当地乡土物种入侵的自然植被恢复所需的过程太长，不满足坡面快速覆盖的要求，这就需要人为配置先锋植物品种，在重建人工土壤层的同时，协助其快速发育成长，完成初期的坡面植被恢复。通过对坡面土壤系统和植物群落的合理设计，加之可行、有效的坡面工程的实施，随着时间的推移，坡面土壤—植被系统处于不断自我更新和演替的状态，到了恢复的中后期，坡面植物由先锋植物逐渐演替为乡土植物，从而实现坡面植被恢复，并促使边坡生态系统趋向近自然、可持续的目标发展。人工恢复模式在边坡植被恢复工程中大量存在，且大都针对挖方路堑岩质边坡的植被恢复和生态防护，因其具有一定的普遍性、困难性，故长期以来一直是路域生态恢复研究的重点和热点问题。

（四）景观营造模式

位于城市内部及郊区、风景名胜区、旅游道路沿线等区域内的公路边坡，为了适应当地经济社会可持续发展、生态文明建设等需求，不仅要进行基本的边坡植被恢复，还要满足与区域自然环境相协调的景观要求。因此，景观营造模式不仅要求边坡植被恢复工程发挥护坡、改善生态环境的作用，还应具备满足景观特殊要求的功能，即在植物群落设计中要更多地考虑绿期、花期、形态、层次等美学因素，并且通常要求能达到层次分明、色相丰富、四季常绿、三季有花的观赏效果。在以植被恢复为目标的工程设计上，景观营造模式通常不单独采用，往往与上述3种坡面植被恢复模式统筹、协调，采取经济合理、有效可行的设计方案和工程措施，以兼顾生态效应和景观效应。

第三节　坡面植被恢复的难点问题

从生态学理论可知，只要边坡不是极端恶劣的立地条件，坡面植被可以不经人工干预而自然恢复，但这个过程往往非常缓慢，且结果会出现物种单一、群落极不稳定的现象。初步试验结果已表明，人工裸露边坡上的植被自然恢复过程需要长达几十年甚至百年以上。自20世纪后期至今，尽管陆续出现了客土喷播、厚层基质和植被混凝土等新型植生材料或现代植被恢复技术，并在应用中取得了一定的效果，但目前依然存在许多制约坡面植被恢复的瓶颈问题。

一、坡面土壤重建

土壤是植物赖以生存的基础条件，但在人工扰动下边坡土壤发生了质的改变，有的是机械挖掘后暴露出来的原生土壤的母质（风化壳、基岩、心土），有的是填埋碾压所形成的回填土，还有的是由异地移入的客土、渣土，它们均不同程度地存在以下共性问题：

（一）土壤结构不良

未遭人工扰动的自然表层土壤给植物生长提供了充足的水、空气及养分，这种表层土壤具有优良的团粒结构，该结构是通过光水、风、生物的长期共同作用慢慢形成的，每一百年仅能形成不到1cm厚的表层土壤（因而可称其为不可再生资源）。具有团粒结构的土壤其透气性、渗水性和保水性、保肥性都很好，既有利于植物种子的发芽，也有利于植物根系的生长。然而，坡面原始土壤遭受破坏后，其结构完全发生根本性的变化，土体变得紧实密致，导致土壤的容重增加、孔隙度降低，因而不满足植被生长所需的天然条件，难以在坡面上直接进行植被建植。若使坡面在短期内完全恢复到自然表层土壤的状态是不可能的，唯一的途径只能是通过人工措施进行土壤重建，从而营建适宜坡面植被生长的基础环境。

（二）土壤水分不足

土壤水分是植物生长、植被恢复以及土壤侵蚀过程的重要影响因素，是反映土壤特性的重要指标。而边坡土壤水分条件不稳定，表现为不同坡度、坡向、坡形水分条件分布不同，制约了植物的生长。初步监测结果表明：边坡土壤水分随坡度的增大呈现先增大再减小的变化趋势；在同一坡面不同坡位上的土壤含水量表现为坡下＞坡中＞坡上；同一坡地不同坡面的土壤含水量表现为北向坡＞南向坡。此外调查发现，北向坡植物覆盖率普遍要高于南向坡，通过实地测试，北向坡水分持有量明显大于南向坡，这主要是北向坡相对南向坡所接受的太阳辐射量较少的缘故，故其水分条件较好，有利于植物生长，而植物覆盖率高的坡面，侵蚀强度较弱，从而又保涵了土壤的水分。由此可知，在北方半干旱地区进行坡面植被恢复时，对土壤水分这一因素加以充分考虑显得尤其重要。

（三）土壤养分匮乏

边坡的表土被人为移除后，对土壤肥力危害严重，土壤中的有机质和土壤养分含量急剧下降，导致坡面土壤养分极度贫瘠，所剩余的土壤或母质均缺少N、P、K元素和有机质。此外，边坡由于水土流失、风蚀和太阳辐射等原因，还产生土壤养分的不均匀分布，相关研究和调查发现，由于土壤侵蚀等影响，N和P元素的有效性从坡顶到坡底增加，且N元素在植物的地上部分与地下部分的含量相差明显；由于从上坡位到下坡位，土壤逐渐由侵蚀过渡为堆积，故下坡位的有机层较厚，土壤有机物含量也高于上坡位，同时下坡位土壤养分也明显富集。因此，坡面土壤养分缺失及不均衡是坡面植被恢复的制约因素，必须采取有效措施加以克服。

二、坡面植物配置

从生态学理论可知，因不同物种对环境生态因子（水、光、营养等）的适应性不同，群落可以保持较多的物种。具有相似要求的物种之间在所需的环境资源或能量不足的情况下或因某种必需的环境因子受限制，或因空间不足而发生竞争关系，竞争的结果是一个物种直接或间接地抑制、阻碍了另一个物种的正常生长和发育，植物物种之间的竞争作用是影响植物生长、形态和存活的主要因素之一。由于边坡立地条件、植物种类以及土壤条件的时空变化，使得坡面植被恢复的效果缺乏可测性和可控性，因此在实施坡面植被生态恢复工程时必须高度重视坡面植物配置，正确运用生态学中的生态因子、生态位、生态适应性和群落演替等理论，紧密结合当地自然生态系统状况，缜密设计坡面植物群落结构，否则可能会出现前功尽弃、无果而终的结局。草本、灌木植物混合配置方式是坡面植被恢复工程中最为常见的群落营建模式，但要达到理想的群落结构也并非轻而易举。目前主要问题有以下方面：

（1）灌木植物一般生长缓慢，而草本植物在初期生长旺盛，导致二者种间竞争激烈，使灌木植物生长受到很大的抑制，往往处于竞争的劣势，生长情况与预期大相径庭，直至被逐渐淘汰出群落，而草本植物也会在几年内发生退化而衰败，最终坡面建植彻底失败。

（2）植物品种单一或偏少，忽视了植物的异质性、地域性适应性和多种植物的共生性，物种间缺少空间上和时间上必要的补充和间隔，植物群落抗病能力差，一旦发生病虫害，就会迅速蔓延。

（3）尽管植被配置充分考虑了物种多样性，预期植物群落的稳定性应会增加，但结果往往仅有部分种子发芽、部分灌木成活，其原因在于植物群落在与当地自然环境相适应过程中产生的优胜劣汰、适者生存现象，竞争力强的物种将竞争力弱的物种予以淘汰。

总之，因一个相对稳定的植物群落的建立需要经过定居、竞争和相对平衡3个阶段，坡面植被配置应以生态学理论为指导，根据植物的适应性和生物多样性原理，选择草、灌、乔植物的合理搭配，以提高资源利用率和群落稳定性。为此，在进行坡面植物选择和搭配组合时，必须重视研究、解决以下问题：

●根据立地条件和恢复目标选择适宜坡面生长的物种；

●根据地带性植被优势群落合理配比物种；

●确定植物配置与最终形成的植物群落之间的动态关系；

●保障植被后期养护管理的经济性以及良好的稳定性、生态性。

以上问题与坡面植被恢复工程成功与否直接相关，若其中任何一个问题得不到有效解决，坡面植物就可能难以从人工建植阶段顺利过渡到稳定的、近自然的植物群落，从而使坡面植被恢复工程功亏一篑。

三、坡面结构稳定

坡面结构的稳定性是植被建植与生长的关键因素，坡面结构不稳定主要表现在土壤侵蚀引起的坡面水土流失。坡面径流是水土流失的主导因子，其大小及流速能反映边坡水土流失的严重性。研究表明，降雨量与坡面径流有一定关系，从年降雨量来说，若年降雨量大，且在空间分布上比较均匀，就不会形成强劲的坡面径流，反之则异。通过调查得知，降水量的多少对坡面土体滑移有明显的影响。径流的冲刷能力取决于它的动能和势能，径流的能量是径流质量和流速的函数，而流失的大小主要取决于径流深与坡度，因此坡度直接影响径流的冲刷能力。坡度与径流冲刷能力的关系为，在一定范围内，坡度越大冲刷能力越强，侵蚀量也越大，水土流失越严重，但存在一个临界坡度，当坡度超过某一临界坡度，侵蚀量随坡度的增加反而减小，目前尚未得出确切的结论。此外，研究还表明，坡长对坡面稳定性也有一定的影响，坡长越长，侵蚀量越大，坡面就越不稳定，重力侵蚀增加，水土流失严重。水土流失对坡面植被恢复的直接危害是造成土壤及养分的流失，使坡面土壤变得贫瘠，立地条件变得恶劣，植物的建植和生长均异常困难。因而必须对坡面结构的不稳定问题采取相应的治理措施，从根本上解决坡面水土流失这一病害。

四、岩质坡面固土植生

岩质边坡是路域极端的受损生态系统的典型区域，且最为普遍和常见，多由路堑开挖而成，因其表土层分崩离析、坡面植物消失殆尽，在不施加人工干预手段的前提下，坡面上发生的演替为原生演替。若在水平的或低坡度的岩石表面上，这种自然原生演替过程也需历经长久的时期，而且还不能遭受外界的干扰；若在岩质边坡上，因为自然风化产生的土壤更不易在坡面留存，这种原生演替的过程就更加漫长，遥遥无期。目前虽然也有针对岩质坡面的植被恢复技术，但其适应性、成熟性和经济性有待进一步提高和优化。鉴于此，基于岩质边坡恶劣立地条件的植被恢复技术一直是国内外众多领域研究的重点和热点课题。在岩质坡面上进行植被恢复的最大困难在于：

（1）缺土少肥无水：公路岩质边坡由于新开挖而形成裸露岩面，未经过成土过程，因而不具备植物生长所必需的土壤环境，无法直接进行种子撒播或植生种植，即使采用目前常用的液力喷播技术，其成土固土效果也不理想，原因是喷浆与岩体坡面之间的黏结力很小，很难在坡面上附着。另外，岩体几乎不含肥分和有机质，植被根系很难从边坡岩层中吸收足够的水分及养分供其生长发育。对于已实施植被恢复的岩质边坡，因受坡面基质稳定及保水、保肥条件的限制，往往恢复效果不甚理想。

（2）坡体高而陡：公路岩质边坡一般的设计坡度都在1∶0.75以上，有的甚至达到1∶0.3，这使得坡面雨水径流速度大，在降雨时形成较强的冲刷侵蚀；坡面自然风化的土壤母质及随风而来的土壤颗粒在坡面很难留存，受水力和重力作用堆积于坡底，加之降雨又不能滞留在坡面上，致使植物难以生存。此外，由于边坡上有截水沟，坡面风速大，使得坡面上水分储存能力差。对于已实施植被恢复的岩质边坡，常常因坡面陡峭及剧烈冲刷侵蚀易发生坡面基质、植被的滑移，造成坡面构筑物的架空或破坏，使坡面植物流失或成活困难。

（3）自然生态条件恶劣：岩质边坡无土壤层覆盖且水分匮乏，即使有风运或动物搬运的植物种子嵌入岩石缝隙中，在夏季因日光暴晒使裸露岩石表面温度过高，植物种子也会因温度过高而难以发芽和生存。此外，干旱也对岩质边坡上已恢复植被构成威胁，随着季节变化，夏季炎热，秋冬季干旱，坡面基质养分逐渐流失，肥力不断降低，致使坡面植物枯萎、衰落。