第七章 坡面植被建植施工及养护
植被建植是坡面植被恢复和植被防护的根本措施,其实施途径是根据目标植物群落设计方案,采用可行的建植技术及工艺,将相关种类的植物植入坡面,营建初期的人工植物群落,并对其进行持续、有效的养护管理,进而实现向近自然的植物群落的逐步过渡。从宏观上来讲,坡面植被建植也是利用植物材料及工程措施来营建一个既具有环境生态效应,又具有一定景观形态和社会文化价值的植物群落的过程。
第一节 坡面植被建植技术
在坡面植被恢复工程实施过程中,植被建植紧随坡面工程防护和土壤重建工程之后,其任务就是根据目标植物群落设计方案及要求,将植物物种引入需恢复植被的坡面,以营建坡面植物群落、促进坡面植被恢复。植被建植技术是营建坡面植物群落的实施途径,即解决保障植物种植到坡面,并能够使其稳定生长、自然演替的问题。
从植被恢复角度分类,坡面植被建植技术可分为播种技术(从种子开始的植被恢复)、移植技术(从苗木开始的植被恢复)和诱导技术(等待或促进植被自然恢复);从技术特征角度分类,坡面植被建植技术可分为人工建植技术(人工播种、人工移植等)、机械建植技术(液压喷播、客土喷播、有机质喷播等)以及植生材料建植技术。以下主要从施工工艺方面介绍常用的坡面植被建植技术。
一、人工播种
人工播种是用人工方式将种子直接播撒在坡面或一定深度的土层内,种子与土壤相接触,当土壤的温度、水分条件满足时,种子就能够在土壤中发芽、生根、出苗并发育,最终在坡面上形成植物群落,达到恢复植被、保护坡面的目的。人工播种是边坡植被建植传统的、常用的方法。人工播种不需要机械设备或辅助材料,具有应用广泛、施工简单易行、投资少等特点。
(一)工艺方法
1.撒播
散播是将植物种子与过筛壤土、肥料、保水剂等拌料搅拌均匀后,人工向坡面撒播。在撒播前应当先进行松土或坡面土壤改良,为防止种子被雨水冲下或自然滑落,通常撒播后要覆盖一层土,覆土厚度一般为1~2cm为宜。
2.条播
沿坡面挖水平阶地或水平槽,深度通常为5~10cm,槽内施入有机肥、复合肥等底肥,并在其上部覆盖2~3cm过筛细土,再将植物种子播撒到槽内土中,然后再次覆土、压实。水平阶地或水平槽之间的上下间距一般为20~30cm。
3.穴播
在坡面挖穴,穴的大小和深度因植物种子而异,草种的穴坑深度为5cm左右,灌木和乔木的穴坑深度为10cm左右。穴坑内施入有机肥、复合肥等底肥,底肥上层覆盖一层过筛细土,再播入植物种子,然后覆土、压实。
(二)工艺特征
播种工艺就是使用种子来营建植物群落,人工播种施工简单方便,不需要太多的机械设备或辅料,种子与土壤能够直接紧密地结合,有利于植物发芽生长。人工播种可以根据坡面植物群落设计和种子生物学特征,随时调整播种方式或播种深度。人工播种要求作业者技术熟练、有一定经验,一般使用旋转式播种机将种子或种子与拌料的混合物均匀地撒落在坡面。因草籽很难一次性地播匀,工程中常采用分块、分量、掺沙等方式来提高播种的均匀性。
(三)施工要求
(1)适用条件。人工播种适合于我国从湿润到干旱、从寒带到热带的广大地区。主要适用土质边坡,也可以用于坡度较小的土石边坡。撒播方法只适用于坡度为30°左右缓坡;条播和穴播的适宜坡度可达45°。
(2)施工季节。人工播种后种子容易受降雨侵蚀而流失,因此施工季节应该避开暴雨集中的时段。此外,高温炎热的夏季和低温严寒的冬季都不适宜人工播种和施工。
(3)施工深度。人工播种的播种深度可根据种子的生物学特征进行调整。例如草种的播种深度一般为2~3cm,灌木的播种深度为3~5cm,有硬壳的乔木播种深度可在5 cm左右,其余的乔木种子为3~5cm。
(4)物种适用。人工播种对植物物种没有特殊要求,乔灌草植物种子均可,既可以单种播,也可以混种播。一般情况下,草种应在水中浸泡后再播种,有硬壳的灌木和乔木种子在播种前应做适当处理,例如,沙埋、破皮、热水浸泡或化学药品处理等。
(四)施工流程及要点
1.施工流程
人工播种的施工主要分平整坡面—施肥播种—覆土—养护4个工序进行。
(1)坡面处理。清除坡面所有石块及一切杂物,开挖水平阶地、水平槽或穴坑,有条件时最好灌足底水,以有利于保墒。
(2)施肥播种。撒播可直接将种子及拌料撒向坡面;条播和穴播要先将底肥施入水平阶地、水平槽或穴坑,再薄加一层覆土后播种。
(3)覆土拍实。在撒播后的坡面上覆盖过筛细土,并用辊子镇压、拍实,使种子与土壤结合密实;在条播和穴播的坡面,将已经播种过的水平阶地、水平槽或穴坑覆土、压实。
(4)覆盖浇水。用无纺布覆盖坡面,然后随即进行浇水,最好使用喷淋的方式,避免水柱直冲,水量以保持表土2cm湿润即可;以后随天气及发芽状况改变浇水量和灌溉频率。出苗后掀除无纺布,逐渐减少浇水次数,但每次要加大浇水量,一次性浇透。
2.施工要点
(1)平整坡面时重点对坡面土质进行整理,包括:松土、耧细、耙平、施底肥、浇水保墒等。
(2)人工播种工艺对降雨产生的坡面侵蚀抵抗力很小,如果施工后遇到较大的降雨,很容易发生种子流失,因此施工后应及时采取防护措施,例如,覆盖草帘子、无纺布、土工网等。这些覆盖物既可以防止降雨带来的水土流失,又可以减少土壤蒸发,起到防蚀保墒的双重效果。
(3)待种子发芽幼苗生长到5~6cm高,或2~3个叶片时,再揭开覆盖物。注意在揭开覆盖物之前应适当露苗锻炼,然后逐步揭开,不能在高温天气下猛然地揭开敞露,以防止对幼苗造成危害。
(4)如果采用无纺布进行防蚀保墒,因其透水性较差对人工浇水或雨水造成阻隔,在覆盖之前一定要浇透水,如果坡面土壤底墒不好,用无纺布覆盖后会对种子发芽有不利影响。
(5)人工播种后的浇水养护一定要以细流喷灌的方法,避免大水头对坡面的冲刷。初次浇水一定要浇透,以后保持每日浇水养护,直至出苗。
(五)工程质量验收
1.期间验收
施工期间的验收主要针对各技术环节进行,例如,坡面是否平整,土质是否松软;有无保墒及施肥处理;种子是否经浸泡或去皮处理;播种深度是否符合设计要求,等等。
2.竣工验收
竣工验收主要针对工程实施结果进行,包括:养生覆盖物是否完全覆盖坡面;浇水水量是否合适,坡面有无冲刷现象;种子发芽是否达到设计要求;植物幼苗长势是否正常,有无缺水、缺肥、枯死现象;施工现场善后整理是否彻底。
二、草皮移植
草皮移植是指将已经成坪的草皮块或草皮卷直接铺设到平整好的坡面上,是一种坡面植被快速建植方法。所谓的草皮是用人工或机械的方法,按一定的宽度和厚度,把草本植株连根成片铲切下来后所形成的块状或卷状植物体。草皮的来源既可以是人工草地,也可以是天然草地,在实际工程中以人工草地—草坪为主。草皮取出后,将其铺植到坡面上,然后经过踩压浇水,使草皮与土壤紧密接触,受损伤植物根系就会再次萌发新生根,使草本植物成活,并在坡面形成植被覆盖。
(一)工艺方法
1.草皮块移植
采用人工或草皮机起坪作业,将草皮按一定规格铲切成厚度为2~3cm的块状,然后移植到坡面上。具有匍匐茎草种的草皮,由于草本的匍匐茎容易伸展并能较快覆盖坡面,因此草皮规格可以小一些,一般为15cm×15cm左右,可以呈分散状移植;没有匍匐茎草种的草皮,其草皮规格要大一些,一般为30cm×30cm左右。
2.草皮卷移植
草坪卷与草坪块类似,只不过是形状尺寸发生了改变。草皮卷是将成坪的草皮铲切成长条形,可先卷成毯状运输而后再展开移植到坡面上。草皮卷的规格可根据坡面特征而定,容易施工的缓坡,草皮卷规格一般为50cm×150cm;施工条件差的较陡坡,草皮卷规格可以为30cm×100cm。草皮卷的起坪与装运实景见图7-1。
图7-1 草皮卷的起坪与装运实景
(二)工艺特征
草皮移植是一种常用的坡面植被快速建植方法,相比人工播种工艺,它具有明显的特点:成坪的时间短,可在短期内实现快速成坪,而人工播种的成坪时间至少需要1个月以上,因而对急需进行防护的坡面而言,草皮移植是首选工艺;护坡功能见效快,移植完毕就在坡面上形成草被覆盖,随即可发挥减弱雨水溅蚀和坡面径流、降低水土流失的功能;基本不受季节限制,除了寒冷的冬季外,其他季节均可移植、施工;来源途径广泛,因属于专业化、规模化种植,草皮的大量供应有保障。
人工草皮是用多年生矮小草本植株密植而成,如马尼拉结缕草、杂交狗牙根等,耗水量较高,如果不及时补充水分,在立地条件较差的坡面上就难以成活。因草皮本身所带土壤数量有限,需要及时移植,尽量把握傍晚起坪、夜间运输、早晨卸车、随即铺装的原则。另外,如果坡面无土或土壤条件差,必须先行重建或改良,否则草皮移植后将难以成活。
(三)施工要求
1.适用条件
草皮移植主要用于急需见效(坡面防护或绿化景观)的坡面植被建植工程。草皮移植在各类地区均可应用,但在干旱、半干旱地区应保证养护用水的持续供给。
2.边坡状况
类型:各类土质边坡均可应用,常用于路堤边坡。对于土石边坡,需采取土壤重建、改良措施,否则不能直接铺设草皮。
坡率:草皮在铲切过程中,草本植物的主根已经受到破坏,移植后主要靠萌发须根保证草皮成活。由于草本植物的须根只是发育在土壤表层(10~20cm),加上草皮本身重量也使下滑的趋势加大,因此不宜用于较陡的坡面,一般坡率不超过1∶1,局部不陡于1∶0.75。
3.土壤条件
由于坡面的立地条件往往与草皮原生地差异较大,在草皮移植前应根据坡面土质情况实施必要的土壤改良措施,必要时需加入肥料(有机肥、无机肥或复合肥)和添加剂(保水剂、土壤改良剂),尽量使得改良后的土壤肥力和土质有利于草本植物尽快生根和发育(但这往往需较大的资金投入)。
4.施工季节
春季、夏季和秋季均可施工,适宜施工季节为春秋两季。
(四)施工流程及要点
1.施工流程
草皮移植的施工主要分平整坡面—起运草皮—铺装草皮—养护4个工序进行。
(1)平整坡面。清除坡面所有石块及其他杂物,翻耕20~30cm,增加土壤渗透性、持水性,若土质不良则需改良;增施有机肥,耙平坡面,铺前轻镇1~2次坡面使松软土压实,形成平整的草皮铺装基底面,出并洒水润湿土层。
(2)起运草皮。在原产地起草皮的前3天应停止浇水,待土壤湿度合适后用圆滚碾压,使草皮的结织性更好,便于起坪作业;铲切的草皮块放置在相应尺寸大小的托板上,草皮卷则卷成地毯状;装车运输时应注意防护,不能将草皮扯碎、撕裂或过分拉长。
(3)铺装草皮。将运来的草皮顺次平铺于坡面上,草皮块之间错缝排列,间隙应不大于1cm的,其内填充细土;铺装时尽量避免过分地伸展和撕裂,铺好后在每2块草皮连接处用U形钉锚固牢靠;铺装完后用木槌将草皮轻轻拍实,使草皮与坡面紧贴。坡面草皮铺装工艺及施工如图7-2所示。
(4)浇水。草皮铺装完毕需随即浇水养护,并保持充足的水分供应。成坪后根据天气及生长状况,保证适当的浇水量和灌溉频率。
2.施工要点
(1)平整坡面时重点要对坡面土质进行整理,包括松土、耧细、耙平、施底肥、浇水保墒等。
(2)草皮卷和草皮块的质量要求:无明显秃斑,根系密接,草皮或草块周边平直、整齐,草叶挺拔鲜绿。
(3)铺设时各草皮(草块)之间可稍留缝隙,不能重叠,草块与其下土壤必须密接,可用碾压、敲打等方法,由中间向四周逐块铺开。
(4)尽量缩短草皮铲切与移植作业之间的时间间隔,最好是傍晚起坪、夜间运输、早晨卸车、随即铺装。铺完后需及时浇水,并持续保持土壤湿润直至新叶开始生长。
图7-2 坡面草皮铺装工艺示意图
(5)草皮卷和草皮块的运输、堆放时间不能过长,未能及时移植的草皮要存放在遮阴处,注意洒水保持草皮湿润。
(6)在坡顶或坡边缘处铺装时,草皮应嵌入坡面内,与坡缘衔接平顺,防止水流沿草皮与坡面间隙入渗导致草皮下滑;草皮应铺过坡顶肩部100cm或铺至天沟边缘,坡脚应做砂浆抹面处理。
(五)工程质量验收
1.期间验收
施工期间的验收主要针对各技术环节进行,例如:坡面是否平整,土质是否松软;有无保墒及施肥处理;草皮固定是否牢靠;草皮与土壤是否紧密接触;草皮之间是否留有缝隙;草皮覆盖坡面是否全面完整;草皮移植后是否及时浇水养护,等等。
2.竣工验收
竣工验收主要针对工程实施结果进行,包括:浇水养护是否及时,水量是否合适;草皮生根和生长状况是否正常,有无脱落、枯死现象,有无缺水、缺肥现象;草皮成活状况是否符合设计要求,覆盖度在95%以上,草色纯正,无病虫害,无明显杂草(杂草总量不超过1%);施工现场善后整理是否彻底。
三、苗木移植
苗木移植主要是指把木本植物(如乔木、亚乔木、灌木等)整株(如幼苗、成苗)或部分(如枝条、根茎)从生长地取出栽植到坡面上的操作过程,它也是坡面植被建植的一种传统方法。木本植物的根系发达且扎根深,对坡面土壤的固结作用优于草本植物,但木本植物发芽和生长都比较缓慢,若从种子播种开始建植的话,到形成有效地植被覆盖则需要很长的时间。因此,为了在坡面尽快形成以木本植物为主的植被覆盖,可将已经生长了一段时间的木本植物的幼苗、成苗、枝条、根茎等移栽到坡面上。
(一)技术原理
苗木移植技术的基本原理主要是近似生境原理和年生长周期原理。近似生境原理是指移植后的植物生境要与原生境近似,如果移植后的生境优于原生生境,则移植的成活率就高,反之则低。例如,将在平地肥沃土壤生长的植物移植到土壤贫瘠的坡面上,或将在偏酸性土壤中生长的植物移植到偏碱性土壤中,因移植前后的生境差异过大,移植植物的成活率就比较低。植物在一年中经历的生活周期称为“年生长周期”,由于植物每年都会随着环境的周期性变化而出现形态和生理机能的规律性变化,如萌芽期、展叶期、抽枝期、开花期、结实期、落叶期、休眠期等,当处于休眠期时,植物的代谢平衡处于最低点,如果此时使其脱离原生境而进入到新生境之中,植物所受到的各类损伤(特别是对根系的损伤)比较小,随着物候的转变,可以相对容易地在新生境中达到新的代谢平衡,使植物的生理生殖过程能够得以继续。因此,选择适宜在坡面生长的植物,并营造适宜的生境条件,在代谢平衡低的时期(落叶期、休眠期等)将苗木从原生地挖出并移植在坡面上,就可使其在坡面上扎根成活。
(二)工艺方法
1.幼苗移植
幼苗是指苗龄为1~2年的地栽苗或容器苗,株高20~70cm,地茎为1~2cm(因树种不同差异较大),由于其个体较小,移栽恢复期短,在育苗、起苗、运输、栽植等方面均容易操作,而且成本也比较低。但是,地栽苗起苗时往往只能带起土球包围的根系,大部分根系被截断,有些甚至带不起土球,这样就导致根系受到损伤,影响其成活生长,因而容器苗较地栽苗更适合移植。
容器苗是在专用容器(膜状或杯状容器、营养钵)内培育的,容器盛有养分丰富的培养土等基质,常在塑料大棚、温室等保护设施中进行育苗,保证苗的生长发育有较佳的营养和环境条件。苗木随根际土团移植栽种,起苗和栽种过程中根系受损伤少,成活率高、缓苗期短、生长旺盛,对不耐移栽的植物尤为适用容器苗移植。容器苗亦有缺陷,就是因根系发育受制于容器范围,会造成根系盘旋成团,使得定植后根系难以伸展发育,为此需通过控根(物理、化学方法等)技术予以解决。容器苗移植一年四季均可进行,是目前常见的苗木移植工艺,也是坡面植被建植的最佳选择。容器育苗技术见图7-3。
2.保育块移植
虽然容器育苗具有周期短、苗木规格和质量易于控制、出圃率高、成活率高等优点,但因容器对苗木初期生长环境造成限制,使得容器育苗的生长与地栽苗有很大差异,主要存在根系通气不良、缠绕畸形等问题,特别是主根发育受到限制。而坡面植物根系的发育对植物的稳定性、抗逆性以及固土护坡作用影响显著。为此,日本学者山寺喜成提出了“保育块种基盘工法”,即为了让苗木根系像天然树木的根系一样能够伸长到地下深处,用专用材料制作有贯通孔或槽沟的土块(种基盘),将其先置于土穴中,再往孔内填入生长基质和种子后覆土。当种子发芽后,因侧壁硬度高可约束植物须根的侧向伸展和发育,而主根的纵向伸展则不受限制,可以沿着贯通孔向下方延伸,最终形成主根粗壮发育、须根少而粗的效果,使其具有播种树木根系的自然形态,有效解决了容器苗根系的缺陷,并可像容器苗一样移植而不受季节限制。保育块作为保障植物发芽和生长的生育基盘,可针对植物种类、土壤的干旱程度、气候条件、使用目的等改变规格,如可以改变其贯通孔或贯通槽的大小等(图7-4)。
图7-3 容器育苗技术
图7-4 保育块育苗原理示意图
保育块育苗的优点为:贯通孔能够解决土壤硬度的问题;保育块种基盘能保持土壤水分;保持土壤水分;保育块基盘能将肥料集中供给根系;贯通孔有利于根系向重力方向快速伸展。
保育块苗的移植方法与一般苗木的移植方法相同,因保育块本体较小(边长或直径在10cm左右),不适宜培育大苗,通常在苗木株高达到20cm时(主根系尚未伸出保育块),即可移植到坡面。由于苗木根系未受到损伤,移植后一周左右主根即可迅速扎入坡面土壤并向纵深伸展;同时须根也能够迅速向坡面方向延伸并在坡面土壤中形成网络状;而一定的株高又可以使幼苗生长免受周边草本植物的抑制。保育块苗特别适于立地条件较差坡面的乔灌木种植,其生存能力远大于常规的容器苗、土球苗、裸根苗。近年来,保育块移植作为一种新兴建植工艺,在坡面植被恢复工程中得到越来越多的应用。
3.枝条扦插
扦插是取植株营养器官的一部分,插入疏松润湿的土壤或细沙中,利用其再生能力,使之生根抽枝,培育产生出新植株。扦插包括枝插、叶插、根插等方法,而坡面扦插主要是采用枝条扦插,最常用的是硬枝扦插,即选用长15~50cm、有多个节的一、二年生健壮的枝条在植物休眠期至萌发前扦插于疏松的坡面土壤之中(北方较冷地区多于秋季采条,经沙藏或窖藏后,次年春季扦插),将其中几节埋入土壤中,另一端带有叶片的部分露出。与种子繁殖相比,扦插繁殖的植株具有完全保留母体植株的所有优势(种子繁殖则新苗易退化)、生长发育快的特点。硬枝扦插一般在春、秋季进行,以春季为主。枝条扦插主要用于土质填方边坡,也可根据坡面条件和建植目标用于挖方边坡(图7-5)。
图7-5 坡面枝条扦插工艺示意图
4.大苗移植
大苗是指苗龄在3年以上、胸径为7~20cm、株高在2m以上(因树种不同差异较大)的地栽苗,主要用于市政园林绿化工程。只有在坡度平缓(30°以下)、土层较厚(30cm以上)的边坡,可结合辅助工程设施进行大苗栽植,但大多数的边坡,特别是坡度陡峭、土层贫乏的挖方边坡,不适宜大苗栽植,仅限于灌木、低矮乔木。
(三)工艺特征
苗木移植的工艺特征主要表现在以下方面。
(1)以移植灌木和矮乔木的幼苗为主,包括容器袋苗、营养杯苗、土球苗、裸根苗、保育块苗等。
(2)幼苗移植苗木受损程度小,植株根系容易在坡面上扎根、生长、延伸,对坡面土体的加筋固土作用显著,有利于坡面稳定。
(3)移植的苗木已经木质化且具有一定的高度和较强的根系,移植后能够与草本植物竞争光、热、水、肥等环境和养分条件,容易与草本植物一起生长发育,不会出现直播时因木本种子发芽及初期生长缓慢而受草本植物覆盖的现象。
(4)能在短期内形成乔、灌、草共生的护坡植物群落,防止由于草本植物的早期衰退所引起的坡面植被退化问题,有利于坡面植被的稳定和群落演替,可真正形成目标植物种,后期养护工作量较小。
(5)移植可以控制坡面木本植物密度,在坡面选择适宜的部位栽植乔灌木,短期内可形成立体植被,取得较好的生态景观效果。
(6)苗木移植工艺不适合在急陡坡面、无土壤以及硬质土壤地段使用。
(四)施工要求
1.适用条件
适用于各类地区以面状、点状(丛状、岛状)的边坡植被建植工程,但在干旱、半干旱地区需要一定的养护用水条件。
2.边坡状况
●类型:适用于包括挖方边坡和填方边坡在内的各类土质边坡、石质边坡和土石边坡。因坡面的土壤条件通常都较差,甚至坡面无土壤,或坡面土壤成分复杂、肥力很差,在进行苗木移植时需要进行土壤重建或改良。
●坡度:幼苗移植的矮乔木可用于较陡的边坡(30°以上),灌木可用于更陡的边坡(60°左右);枝条扦插可用于45°以下的土质边坡,大苗移植一般只能用于比较平缓的边坡(30°以下),除非有特殊设计要求,一般不宜在坡面上移植高大乔木。
3.土壤条件
坡面苗木移植一般采用穴植的方法,即根据移植苗木的大小,在坡面上开挖移植穴。木本植物的生长发育需要一定厚度的土壤,一些矮乔木生长到2m左右的高度时,需要生育基础(土壤)的容量为100~120L。不同的树种其所需生育基础容量不尽相同,但如果坡面上没有足够厚度的土层或者移植穴周边没有可供植物根系伸展的足够空间,木本植物的发育将要受到严重影响。因此,在进行木本苗木移植的坡面上,至少要有10~20cm厚度的土层存在。穴植所用土一般为当地原生表土、农田土及施工现场的工程弃土,必要时需加入肥料(有机肥、无机肥或复合肥)和添加剂(保水剂、土壤改良剂)。
4.施工季节
苗木移植的季节应选在适合根系再生和枝叶蒸腾量最小的时期。在四季分明的温带地区,一般以秋冬落叶后至春季萌芽前的休眠时期最为适宜。就多数地区和大部分树种来说,以晚秋和早春为最佳时节。一般而言,冬季寒冷地区和在当地不太耐寒的树种宜春栽;冬季较温暖和在当地耐寒的树种宜秋栽。不同地区苗木的最佳移植季节,应根据当地的气候特点、苗木种类、工程量大小以及技术水平而定,尽量避免夏季酷热及冬季干冷时施工。
5.物种选择
选择根系发达、生长快、耐寒耐贫瘠的树种,以灌木和阔叶矮乔木为主,适当混栽一些针叶树。树种选择的基本原则是:以乡土物种为主,适当引进外地优良树种;根系发达,覆盖效果好,保水固土功能强;较强的抗旱、抗寒、耐盐碱、耐贫瘠特性和适于粗放管理;抗病虫害、抗污染能力较强;多物种混栽。
(五)施工流程及要点
1.施工流程
苗木移植的施工主要分坡面处理—苗木挖运—栽植修剪—浇水养护4个工序进行。
(1)坡面处理。坡面处理包括:清除碎石、浮石、杂物,平整坡面;放线、定点、人工或机械开挖移植穴(坑)。
(2)苗木挖运。选择发育正常、无病虫害、无机械损伤、健壮优良的幼苗,幼苗的包装部分无破损散落,将苗木装入储运箱中运到施工现场。带土球的苗木应包扎紧严,不松不裂。裸根苗木挖掘后应随运随栽,否则应进行假植。
(3)栽植修剪。要先往移植穴中灌水,然后去掉包装物,将幼苗置入定植穴,扶正填土,提苗压实;适当疏枝,剪掉枯死枝、病虫枝。
(4)浇水养护。在苗木定植后24小时之内要浇透第一次水,第二次浇水隔2~3天进行;以后可根据天气或土壤干湿情况决定浇水的次数和数量。浇水时应采用小水头、细水流、缓慢入渗的方式,保证浇足浇透。如不需经常浇水时应封堰保墒,并定期清除移植穴周边杂草。
2.施工要点
(1)尽可能在当地选苗,如需从外地引入,必须是以前在当地已引种成功的苗木。选择发育正常、无病虫害、无机械损伤、健壮优良的幼苗;移植苗木的苗高在20~30cm为宜,这样可以保证地上地下平衡,减少水分蒸发,提高苗木成活率。
(2)移植穴在坡面上呈品字形布设,分布密度随物种不同进行调整,对灌木一般为1株/(1~2)平方米,对矮乔木为1株/(3~4)平方米。
(3)移植穴要根据苗木根系大小开挖,移植穴的直径应比根幅(如容器苗、土球苗、裸根苗、保育块苗等的外径)大10~20cm,移植穴的深度应比根长大20cm以上。移植穴应与地表面垂直(不要与坡面垂直),在刨挖时要尽量减少对坡面的破坏,以减少水土流失。
(4)移植穴内放入的无机肥以对根系发育有促进作用的磷肥为主,如果是复合肥的话,磷的含量应大于氮和钾的含量;有机肥要使用充分发酵的堆肥,以避免害虫的侵入。
(5)移栽时间要根据季节的变化适时进行,北方地区在秋季移栽时,必须考虑幼苗移栽后的耐寒越冬问题,如果是还处于生长期的幼苗,最好是有一定的生长时间使幼苗的根系能够与坡面土壤环境相融合。如果是已经处于落叶期或休眠期的幼苗,在移栽时尽量避免施工对幼苗根系的扰动。
(6)移植容器苗时应注意:移植前要选择规格统一、生长健壮的容器苗;移植采用点植方式,挖穴深度应比钵体稍深,栽植距离为0.4~0.5m;取苗时应小心脱去营养钵,植入预先挖好的移植穴内,尽量保持土团不散;用细土堆于根部,轻轻压实;浇透定根水,加强正常养护,保持移植基质的湿度。
(六)工程质量验收
1.期间验收
检查坡面情况,如有无碎石或塌陷,坡顶和坡面排水设施是否完善;检查定点移植穴开挖情况,定植密度是否合适,坑穴的大小是否符合设计要求,对坡面的破坏程度是否降低到最小;检查移植苗木的质量和数量是否符合设计要求;检查移植过程是否符合规范要求;检查移植穴内灌水(土壤墒情)、施肥及添加剂施工状况是否符合要求;检查幼苗是否扶正并填土压实,浇水养护和覆土封堰是否符合设计要求,等等。
2.竣工验收
检查苗木移植的总体质量,包括:养护管理是否到位,坡面有无冲刷现象;检查幼苗恢复生长状况,幼苗长势是否正常,看有无缺水、缺肥、枯死现象;施工完成后一个月,移植的植株成活率应在80%以上;次年春天越冬成活率应达到80%。
四、液压喷播
前一章已提及,坡面植被建植工程采用播种方式是最适宜的,因为种子建植具有根系发达、抗拔强度高和抗灾害性强等优点,故更有利于固土护坡效应的发挥。但上述的人工播种方式存在效率低、质量差、种子易受侵蚀而流失的缺陷,特别是对快速、大面积的植被建植工程尤为突出。为此,一种机械建植技术—液压喷播技术应运而生。液压喷播也称为液力喷播,其技术发明及应用源于美国、日本大规模的坡面绿化工程,经过几十年的发展,已成为世界广泛应用的坡面播种技术,在稳定边坡、防止水土流失和恢复坡面植被发挥了重要作用,并促进了客土喷播、厚层基质喷播、喷混植生等不同需求和难度的机械建植技术的发展。
(一)技术原理
液压喷播属于湿法喷播,也称水力喷播或液力喷播。液压喷播是通过液压喷播机实现的,是一种以水为载体的种子喷射播种工艺,即喷播材料的主材是水和种子,原理是将草种(一种或多种)、肥料、有机纤维、土壤改良剂、黏合剂、保水剂、染色剂等与水充分混合后,经喷播机高压、高速喷射到坡面上。液压喷播通常针对“有土”的坡面而实施,其喷播层可与坡面表土结合,形成松软而稳定的植被覆盖层。因第五章已对湿法喷播技术原理作过介绍,此处主要介绍液压喷播工艺及施工。液压喷播工艺设计示意图及施工效果如图7-6所示。
图7-6 液压喷播工艺设计及施工效果
(二)工艺特征
液压喷播的混合浆液具有一定的黏稠度和固体含量,因而可使比重轻的种子不再漂浮,这是利用高浓度混合浆液中固体颗粒相互影响的干涉沉降现象来获取悬浮浆液,以达到全过程均匀喷送种子和辅料的目的。当这种混合浆液喷射到坡面表土后,可在其上形成厚度为3~5cm的柔性毯状覆盖层,覆盖层依靠纤维的交织性和溶液的黏性相互连接并与坡面表土紧密结合,而且使植物种子外表层形成胶状膜。这种胶状膜既可以固定保护种子,防止水土流失,又可以为种子提供水分和养分条件,成为种子的良好培养基,促使种子能够在短期内快速萌芽、生长。液压喷播工艺的主要特征如下:
1.施工效率高,成本低
液压喷播技术从根本上解决了传统人工播种方法存在的缺陷,由于用水作为载体和溶剂,可使播种、施肥、覆盖在一次操作中完成,取得了传统人工播种三道工序才能完成的效果,大大简化了植被建植的工艺流程,节约了大量的人力、物力和财力,对于大规模的工程来说,其意义尤其显著。与人工播种建植相比,液压喷播的施工效率更高,在天气和其他条件允许的情况下,可日喷播1万平方米,大大减少了人力的使用,并增加了施工安全系数,降低了工程成本。特别是液压喷播能够在人工很难或无法接近的地带进行建植施工作业,因而非常适用于坡陡而高、坡长绵延数十千米的公路边坡的植被建植。
2.技术含量高
因喷播机属于高压设备,可以将配置好的喷播材料喷敷到几十米甚至上百米高的边坡上,彻底解决了高边坡、大面积植被建植的一系列难题,如种子受风力影响漂移、陡坡播种施工困难、种子易受降雨侵蚀等问题,即使在最大风力5级情况下,也不会影响喷播的效果,这是任何其他建植方式都无法比拟的。但是,由于液压喷播需根据不同的边坡立地条件和建植目标,对喷播材料的组分配置进行周密、统筹的设计,否则可能导致建植工程的失败,因而它是一种复杂的、技术含量高的坡面植被建植工艺。长期以来,业内人士一直对液压喷播技术进行着不懈的研究和探索,许多关键性的技术问题尚待进一步解决。
3.成坪速度快,覆盖度高
因喷播材料中添加了一定量的改良剂、黏合剂、保水剂、有机肥料和纤维物等,可使种子稳固在表土中而免受冲蚀,并具有良好的生长发育条件,使种子和幼苗能充分、有效地吸收养分、水分,因而种子萌发和幼苗生长迅速,成坪速度快,覆盖度高,有利于提高坡面抗侵蚀能力和稳定性。在相同坡度的坡面较之采用人工建植工艺,液压喷播成坪时间可缩短20~30天,覆盖度提高30%以上。
4.建植质量高
因液压喷播机喷出的混合浆料均匀,喷播速度也基本一致,故采用液压喷播建植的草坪质地均匀致密,其景观效果更为可观。专门配置的多种添加材料为种子发芽、生长提供了良好的基质和条件,因而出苗率和成活率高,可在短期内形成坡面植被覆盖,这样既有效地防止了坡面的水土流失、提高了坡面的稳定性,又达到了恢复坡面植被、营造坡面绿化景观的效果。
尽管如此,液压喷播技术也非尽善尽美,其主要缺陷是属于高养护型的植被建植工艺,后期的养护管理成本较高,特别是在山岭重丘区立地条件较差的坡面上,植被极易发生衰退,因此在坡面植被建植设计时应予充分考虑边坡立地条件及液压喷播工艺的局限性和适应性。
(三)施工要求
1.适用条件
液压喷播通常用于以面状植被建植为主的坡面防护工程,因此其适用区域主要为湿润区和半湿润区。在半干旱地区如果边坡周边有较好的水源条件亦可使用,但要与覆盖保墒技术结合。干旱地区因自然植被的覆盖较低,植物群落多数呈点状(丛状)分布,不宜使用液压喷播技术。必须强调,对立地条件相对较差的区域,应当审慎地对草种及配置、肥料配比及用量、覆盖材料、添加材料等做出科学、合理的设计,并经试验可行后方可实施液压喷播工程,否则预期的建植效果将无从把握。
2.边坡状况
●坡形及坡质:通常适用于填方土质边坡,对土质要求较低,黄土、沙砾土、砂石、风化岩等土质较为适宜。对于土石混合的填方边坡,经覆土处理后也可以使用。对于挖方土质边坡,如果坡面土质较为松软,也可以使用。由于液压喷播对坡面表层土壤肥力等的改良作用有限,因此该工艺适用于土质较松软、土壤肥力较好的坡面,即最适宜“有土”坡面,一般不适于“无土”的硬质的生土坡面和岩质坡面。对于无土壤或土壤不良的坡面,应采用加垫层、回填有机质客土、增加有机质高的植物纤维、埋长效缓释肥料包等方式改良土壤,然后再实施液压喷播。
●坡率及坡高:适宜液压喷播工艺的坡率为1∶1.5~1∶2,当坡率超过1∶1.5时,应进行基础性调整施工,酌情与坡面植生基材结合使用,如先行铺挂土工网、三维网等,然后再实施液压喷播。对坡度较大且地质结构较差的坡面,应先构筑相应形式的坡面框架,再采用挂网喷播。适宜液压喷播工艺的边坡一般每级高度不超过10m。
3.施工季节
由于植物的生长受降雨和温度的影响很大,而且坡面养护管理困难,一般要求雨季完成喷播施工,但最好在雨季结束前1个月完成。这既满足了暖季型草本植物萌发对高温和高湿的要求,又能使植物在进入冬季前达到一定的生长量,以抵御冬春季节的干旱,保证次年有较高的成活率。否则,在非正常季节施工时,需要增加额外的保水措施。
通常,南方地区一年四季都可以进行液压喷播施工,但应避开高温炎热的盛夏和暴雨集中的时段。北方地区除冬季之外都可以进行液压喷播施工,但在夏季要避开暴雨时段或长时间的阴雨天气。在有降雨时,要将备用的无纺布、草帘子等覆盖在坡面上,防止降雨对喷播层及其基础造成冲蚀。
4.喷播厚度要求
施工人员需经过专门技术培训并具有一定的施工经验,喷播操作时应保证浆料喷敷既不遗漏也不重复,液压喷播在坡面形成的覆盖层厚度一般为2~3cm,使种子与配置的各种喷播材料混合的浆料能均匀覆盖于坡面即可。
5.物种选择要求
液压喷播的目的主要是防止坡面水土流失和增加坡面景观效果,因此,草种需选择纯度高、发芽率高、生长快速、根系发达且入土深、抗逆性强的物种,一般是多种草种的混合,如禾本科与豆科的组合,尽量避免使用单一草种。液压喷播工艺所形成的覆盖层厚度较薄,种子仅能附着在土壤表面,只有选用发芽迅速的草本种子,才能达到快速建植的目的。因此,液压喷播主要选用速生的草本植物种子。而灌木或乔木由于发芽所需时间较长,并且需要阴暗避光的条件,所以不太适宜采用液压喷播工艺。在我国南方地区,较多采用狗牙根、百喜草、假俭草等暖季型草,并适当混播白三叶、高羊茅、苜蓿等冷季型草种(地被);北方地区则以冷季型草种为主,如高羊茅、早熟禾、紫羊茅、黑麦草等草种,同时还可混播一定比例的小冠花、沙打旺等固土能力强的地被植物。为了突出景观效果,也可适当混播观赏价值较高、水土保持作用较强的地被植物,如混合野花、二月蓝等物种,甚至也可将生长快速的花灌木和攀缘植物(黄馨、爬山虎等)通过喷播建植。
6.着色
为了保证混合浆液喷射的均匀性,通常将纤维物进行染色,以使坡面上作业区与未作业区有明显界限,防止产生漏喷、少喷现象。
(四)材料配置及要求
喷播材料的性能和供应是保证喷播成功的重要因素。由喷播材料在土壤表面形成的喷播层,实质是保证草种迅速萌芽、生长的营养基盘。首先,它应具有良好的稳定性,能牢固地附着在土壤表面,有效防止风吹和雨水冲刷而不脱落;其次是具有良好的吸水、保水和保肥的性能,喷播时水和肥料不易顺坡流失,灌溉或降雨时能有效吸水,并能防止喷播层中的水分过快蒸发,使草种在生长初期始终处于湿润状态;再就是添加材料的无害性,保证对草种、草苗无害,对环境无污染。
1.材料配置
液压喷播材料的组成及配置方案如表7-1所示。
表7-1 液压喷播材料的组成及配置方案
2.材料要求
液压喷播材料除了植物种子(草种)、木纤维、复合肥等基材外,还包括保水剂、黏合剂等添加材料,它们共同决定了液压喷播层的性能。
(1)草种。草种选择应根据当地的气候、播种季节的降雨量、植物的生长特性等因素综合考虑。草本植物种子质量应不低于《禾本科草种子质量分级》(GB 6142—2008)中所规定的二级标准;自行采种的乡土草种,在使用前应进行发芽试验,以确定合适的播种量,保证喷播质量。
(2)木纤维。木纤维由天然林木加工后的剩余物再经特殊加工制成。木纤维的使用对于调整喷播层土壤结构、增加有机质含量、涵养水分、防止流失和保护种子等方面作用重大。为提高木纤维间的交织性能,加工时纤维的长短和粗细比例应达到合适的纤维分离度,长度以6~7mm为主,吸水性为10~13倍,加工纤维时可搭配选用一定量的针叶树种原料,从而保证喷播层有良好的性能,木纤维在喷播材料中的使用量见表7-2。
表7-2 喷播材料中木纤维的使用量
(续表)
草炭土是喷播可选的另一种材料,它也可以和木纤维按一定的配比混合使用。含有草炭土的喷播层,较用纯木纤维具有更优良的附着和保水性能,它可在土壤层较薄且非常瘠薄,甚至在风化岩的坡面上进行喷播。草炭土在我国东北等地区有很丰富的资源,但也是一种不可再生资源,过度采挖会造成水土流失,未来限制草炭土的开采是大势所趋,因而开展对泥炭土替代物的研究具有重要的现实意义。
为了加强节能环保和资源再生利用,现已有利用工业或城市生活废物(纸浆、纺织纤维、回收废纸等)作为木纤维的替代材料,但应注意:材料中可能含有对草种萌芽、生长有害的物质;纸浆纤维过于短细,易造成喷播层交织性不好,并会产生板结现象;吸水保水性能较差,不易在再浇水和下雨时吸水,水分易蒸发,且在发干后产生“结壳”现象,导致草种萌芽、生长困难,甚至干枯致死。
(3)复合肥。复合肥料是由化学方法或混合方法制成的含植物营养元素氮、磷、钾中任何两种或三种的化肥。喷播材料中复合肥的作用是为植物提供生长所需的养分,并可提高植物的抗逆性、越冬能力以及对病虫害的抵抗力。复合肥具有养分含量高、肥效长、物理性状好等优点,且有利于平衡植物所需营养成分,促进植物根系和地上部分生长。一般选用的复合肥为N-16、P-16、K-16的复合肥。复合肥应满足《肥料标识内容和要求》(GB 18382—2001)、《复混肥料(复合肥料)》(GB 15063—2001)的要求,也可以根据立地条件及土壤肥力状况酌情选择单一肥料。
(4)保水剂。保水剂是喷播材料中的另一重要组分,它具有高倍率的吸水性能,用于喷播层的保水。一般农业、林业所用的保水剂在吸水膨胀后会变成散状颗粒,如用于喷播,其保水效果不佳,因有许多颗粒会散落在木纤维覆盖层的外面,其水分蒸发直接进入大气,起不到对纤维和草种的保湿作用,反而在覆盖层内出现许多空腔,因而液压喷播用的保水剂性能指标相对要高,一般要求:吸水倍率在300以上;有效寿命大于2年;可自动降解,环保无危害。目前国内研发出许多性能各异的专用产品,例如三丰系列保水剂,能够吸收自身重量400倍左右的水分,具有快速吸水,缓慢释放,促进植物吸收的特点;可在植物根系层形成分布均匀,具有良好储水性的晶体水库,有利于提高植物种子的发芽率和生长质量,延长绿期。常用的保水剂多为合成聚合物系列,如丙烯酸—丙烯酰胺共聚物等,其在喷播材料中的用量见表7-3。保水剂的使用应根据坡面的立地条件、水源的供应条件,针对不同植物种子和种植方式,选择相应的产品并进行合理配比。
表7-3 喷播材料中保水剂的使用量
(5)黏合剂。液压喷播工艺需使用专用的黏合剂产品,其为水溶性有机高分子材料,在喷播过程中具有疏松、润滑和固结作用。其先在混合浆中起到润滑作用,防止纤维结团,降低管路流动输送阻力,防止喷射泵和喷枪堵塞;喷播后提供木纤维与土壤及纤维之间更强的黏合力,以保证喷播层抗风吹、雨冲而不脱落。当处于干燥炎热的天气时,由黏合剂作用而形成的表层膜可以封闭水气,降低土壤及纤维的水分蒸发量。在干燥炎热的天气里,覆盖物形成的表层膜可以封闭潮气,降低土壤及纤维的水分蒸发量。提高土壤的渗透力、保水和缓释性能。对黏合剂的基本要求一般为:水分小于8%;pH为6~7;黏度(0.3%水溶液)为200~300Pa·s。
一些絮凝剂虽然也具黏合剂的功能,但不宜用于液压喷播工艺,应使用专用产品。黏合剂应与保水剂相互匹配,否则将削弱各自功能,降低喷播覆盖层的性能,从而导致不良的建植效果。此外,所用黏合剂还应要求对环境无害,属于绿色产品。黏合剂的使用量应根据坡面的喷播面积而定,坡度大时应适当增多。黏合剂在喷播材料中的使用量见表7-4。
表7-4 黏合剂在喷播材料中的使用量
(6)染色剂。喷播用木纤维可事先染成草绿色,或根据需要喷播时在搅拌箱中加染色剂进行着色,纤维染色是为了提高喷播时的可见性,便于喷播作业者能够观察到喷播层的厚度和均匀性。此外,亦可改善施工坡面形成的绿色景观。喷播时亦可直接用未染色的原色木纤维,以防可能造成对环境的污染。
(7)覆盖物。液压喷播施工结束后必须对坡面进行覆盖,一则可以防止土壤水分蒸发,二则可以防止降雨或灌溉造成的土壤板结和水土流失,三则还可以保温促使种子尽早发芽出苗。通常使用草帘、无纺布作为坡面覆盖物。无纺布是在以水或空气作为悬浮介质的条件下,用化学纤维和植物纤维等在湿法或干法抄纸机上制成。它是新一代环保材料,具有强度高、透气防水、环保、成本低等特点。在坡面草被形成之前,无纺布还兼具防冲刷作用,每平方米克数越低的无纺布越容易被幼苗刺破,且抗风能力越差,因而无纺布的选择十分重要,应严格按照设计要求使用。
除了草帘、无纺布外,工程中还经常使用遮阳网作为覆盖物,尤其在风大的地区更为适用。与草帘、无纺布的覆盖保墒效果相比,遮阳网具有3个优点:材料强度高,施工简便,可多次回收、重复使用;既能降低土壤水分蒸发,又不妨碍雨水对土壤水分的补充;能使一定量的阳光穿透照射到幼苗,促进幼苗生长发育。在春季施工时可采用无纺布加遮阳网的覆盖保墒方式,这更有利于坡面保温和种子发芽出苗。
(8)水。水是喷播材料的主要溶剂,也是各种喷播材料混合物的载体。水的使用量与纤维用量直接相关,影响到喷播覆盖面积和喷播质量。在水量一定的条件下,随着纤维用量的逐步增加,浆液的稠度也加大,喷播面积反而会减小。反之,纤维量一定时,用水量增加,喷播面积会相应增加,但达不到应有的坡面覆盖和建植效果。
(五)液压喷播设备
液压喷播机是实施喷播工艺的动力设备,它直接关系到喷播质量和喷播效率,从而决定着坡面植被建植的经济效益和植被恢复的生态效益。目前国产设备已基本满足要求。液压喷播机的主要技术指标是混合浆液的黏稠度、固体含量及喷播功率,一般要求应能满足固体含量30%以上的混合浆液搅拌和扬程25m以上的远距离喷射使用要求。根据工程规模需求,可选择不同类型、功能的机型,目前适于坡面植被建植的喷播机,其罐装容量从1 500~8 000L、匹配动力从15~70kW均有可选产品(有车载式、拖车式两种类型)。液压喷播机的主要组成部分如下。
1.动力装置
动力装置是喷播机的核心部件,用于为搅拌机、水泵及喷射泵提供动力,一般采用进口或国产的柴油发动机或汽油发动机,要求性能优良、工作可靠、操作简单、使用维修方便。
2.传动系统
传动系统主要由液压无级变速器、离合器、传动链等组成,它们用于将发动机的动力按要求的传动比分别传至搅拌器和喷射泵,并使其在各种工况下均能达到所需的动力和转速。
3.搅拌装置
搅拌装置由机械式主搅拌器和液流辅搅拌器两部分组成。机械搅拌器安装在混料罐的下部,其主要部件是卧轴浆式叶片,它可对加入罐中的液相混合料进行多向环流搅拌。液流搅拌是通过喷射泵、循环管路和控制阀使浆料在罐内高速循环进行流动搅拌,它仅在喷播作业前运行,而主搅拌器在喷播时仍保持旋转,以防止浆料沉积,使草种等固相物料处于悬浮状态。液压无级变速器可根据浆液浓度、罐容存量、混合程度等不同要求,灵活调整搅拌方向、速度和力度。
4.喷射系统
喷射系统由浆料泵、管路、控制阀、快速接头软管、手持喷枪和高架喷枪等组成。为了能够实现高浓度浆料的高效输送,高性能的喷播机还在常规的浆料泵配置上再增加蠕动泵,结合应用它们各自的优良性能,可以产生所需的喷播压力、流量,将搅拌均匀的浆料经管路和喷枪喷射到远处的坡面上。根据喷播作业条件的需要,可通过控制装置,采用机上的高架喷枪进行远距离喷播,或经加长软管用手持喷枪在坡面上进行喷播。喷枪配有不同类型的喷嘴,可根据需要选用扇形或圆形喷嘴。
目前国内液压喷播机生产厂商及机型众多,经多年的技术引进、消化和吸收,已基本达到进口产品技术水平并满足坡面植被建植的需求。图7-7是国产(三丰环保有限公司)两款液压喷播机的产品外观,表7-5是三丰环保有限公司PJZ4049R型车载式水力喷播机的技术性能参数。
图7-7 液压喷播机的产品外观
表7-5 PJZ4049R型车载式水力喷播机的技术性能参数
(续表)
(六)施工流程及要点
1.施工流程
液压喷播工艺的施工流程如图7-8所示,主要包括坡面平整、物料混合、喷播作业、覆盖保墒等步骤。
图7-8 液压喷播工艺的施工流程
2.施工要点
(1)坡面整理。坡面应采用人工细致整平并松土,清除所有的石块、碎泥块、植物、杂物,不得有松石、危石;对土质条件差、土石混杂的坡面,可采用客土回填的方式改良表层土,回填客土的厚度为不小于10cm,并灌水浸湿、自然沉降;坡面修整后凸出或凹进均不得大于10cm。若土壤pH值不适宜,需要进行土壤酸碱度调整,一般改良土壤pH值应于喷播前一个月进行,以增加改良效果。坡面排水系统的设置是否合理和完善直接影响坡面植被的成长环境,对于长、高边坡,坡顶、坡脚及平台应设置排水沟,并根据坡面水流量的大小考虑是否设置坡面排水沟。一般坡面排水沟横向间距为40~50m。
(2)种子处理。在喷播前一定要对批量发芽率进行测定,并根据实际测定面积,计算实际种子用量;由于灌木种皮较厚,需要温水浸泡处理和催芽处理,具体措施可依据种子的特性,以保证灌木的正常出苗为原则,但注意嫩芽不可过长,否则在搅拌时会损伤幼芽,影响灌木成苗率。
(3)物料混合。将水加入到搅拌罐1/3处时,开动循环装置,先加入木纤维、草籽进行循环搅拌;随着水量加大,再加入黏合剂和保水剂进行搅拌,黏合剂不可一次性倒入罐内,应边搅拌边撒入,这样易于溶解;罐内水量达到设定值后,再加入肥料继续搅拌。整个搅拌时间一般不少于10min。喷播之前要检查搅拌罐内混合浆液的均匀状况和黏稠度状况,浆液过于黏稠会堵塞管路或喷枪,而浆液黏稠度不够会使喷射到坡面的浆液流失,影响工程效果。种子使用量要根据设计方案和每罐混合浆液能覆盖的面积进行调整,必要时先进行试喷,然后检查单位面积喷播覆盖物内的种子数量,以保证达到建植设计要求。
(4)喷播作业。喷播时,由高至低进行作业,操作人员要根据浆液压力、射程和散落面大小,有规律、匀速地移动喷枪,一般保持喷播幅宽5~6m、幅高1~2m,幅间接合时应压边40cm,保证喷播浆液能均匀地覆盖坡面;对于干燥的坡面,喷播前应适当洒水,以增加土壤墒情;对于土壤过湿的坡面,应待其水分降低后再实施喷播,避免浆液顺坡面流失;在雨天或可能降雨时,应尽量避免喷播施工,喷播完工后的几个小时内如有降雨,可能导致喷播层流失,要提前采取覆盖防护措施。
(5)覆盖保墒。喷播后立即覆盖无纺布或草帘子,利用其吸水性强、保水性好的特点,起到保持土壤墒情的作用,同时也可防止喷播层被雨水冲刷而造成种子裸露和流失。覆盖时由上至下平整覆盖,坡顶延伸30cm固定;两幅相连接处叠加10cm,用竹筷或U型钉进行固定,间距应不大于100cm。待禾草高3~5cm、豆科高2~4cm(生真叶前)时,揭去覆盖物,过早不利于坡面保墒,过迟会妨碍幼苗发育;覆盖物去除前应控水,揭去后要及时补水,时间最好选在15:00后进行;撤下的覆盖物应及时收走,特别是无纺布,不得遗留在原坡面。
(6)养护管理。喷播1~2天后开始养护,应及时用高压喷雾水喷洒,使坡面保持湿润状态。初期养护时间为45~60天,以每天喷水为主,早(10点前)晚(16点后)各一次,避免在强烈日光下进行喷水养护,以免造成生理性缺水或诱发病虫害;待草长到10cm以上时靠自然降水补充水分,但若连续高温干旱时间超过5天,应进行浇水养护;草种发芽后,应及时对稀疏无草区进行补播;喷播实施2个月后,最好进行一次营养全面的施肥,一般用尿素5~10g/m2,复合肥约20g/m2。此外,初期注意清除杂草,成坪后在每年开春和入冬前视草的长势及时追肥,并定期喷洒药剂防治病虫害。
(七)施工质量验收
1.期间验收
●坡面处理情况:坡面是否平整;土质是否松软;是否有保墒及施肥处理。
●喷播物料准备:各种物料的质量、组合配比方案、各组分使用量和每罐的添加量是否符合设计要求。
●喷播作业状况:每罐物料的混合时间和混合浆液的黏稠度是否符合作业要求;坡面上喷播浆液的覆盖状况和厚度是否符合设计要求;有无喷播浆液流失现象;单位面积内种子数量是否符合设计要求。
2.竣工验收
●覆盖养护情况:覆盖物是否完全覆盖坡面,有无遗漏处;浇水水量是否合适;土壤湿润情况是否符合标准;坡面有无冲刷现象;
●发芽长势情况:发芽状况是否达到设计要求;出苗、长势是否均匀、良好,有无缺水、缺肥、枯死和病虫害现象;
●现场整理情况:现场有无施工材料遗留;临时施工设施是否全部清理。
液压喷播工程总体验收参考标准见表7-6。
表7-6 液压喷播工程总体验收参考标准
五、客土喷播
对于高速公路石质边坡、土石边坡的坡面防护,我国多年以来一直沿用混凝土喷锚、浆砌片石护坡、浆砌石挡土墙等硬质工程防护措施。这些传统的工程防护措施不仅存在造价高、影响路容景观、造成生态植被毁灭性破坏等问题,而且因坡体内的地下水无法渗出,导致边坡的稳定性下降。近年来,随着公路建设环境生态保护要求的提高,以及对高速公路边坡防护技术工程实践的总结,以客土喷播为形式的土壤重建和植被建植技术发展迅速,开始得到越来越普遍的应用,已有逐渐代替传统的坡面工程防护构筑物的趋势。
(一)技术原理
如第五章所述,客土喷播技术的基本原理是将植物种子、客土(改良后的种植土)以及肥料、改良剂、黏合剂、保水剂等喷播材料混合,再通过泥浆喷射机(湿法)或灰料喷射机(干法)将混合物料喷播到坡面上,以此形成含有植物种子的客土层。客土喷播主要针对“无土”的坡面而实施,但目的并非仅为土壤重建,而是在土壤重建的同时进行植被建植。由此可知,客土喷播与液压喷播的工艺差别在于喷播主材是植物种子和种植土,其技术核心是集土壤重建与植物播种于一体。客土喷播的最大优势是可以营建乔灌草组合的人工植物群落,使坡面植被恢复与植被防护有机地结合起来。
为了增强客土在较陡坡面上附着的稳定性,达到在其上建植稳定植被的目的,工程中通常根据边坡立地条件,先在坡面锚固金属网或土工网,然后再进行客土喷播,这样既能稳定坡面,防止土石的滑落,又可使网成为客土的加筋材料,以保证客土稳固并与坡面紧密结合。当然,出于坡面的工程防护需要,必要时可在坡面上修建工程防护构筑物(框架、地梁等),并同时也使用网材,发挥二者各自的护坡固土功能,增强防止客土滑塌、流失的治理效果。客土喷播工艺设计及施工效果如图7-9所示。
图7-9 客土喷播工艺设计示意图及现场实景
(二)工艺特征
客土喷播技术是在液压喷播技术基础上发展起来的,其工艺优势是可针对边坡立地条件和目标植物群落进行基材和种子配置,从而具有更广泛的适应性,多用于无土壤或土壤条件不良而难以进行植被建植的坡面。客土喷播工艺除了具有与液压喷播工艺相同的基本特征外,还有以下特征。
1.土壤配置与种子配置相结合
客土喷播的主材是种植土和植物种子,工艺是以坡面土壤重建或改良为基础,并使土壤重建或改良与种子种植一体化、土壤组分配置与种子配置相结合,可营造出与周边自然表土相近的植物生长基底,有利于促进植物的稳定生长和演替,形成与周边自然环境相协调的坡面植物群落。
2.形成坡面乔灌草组合植物群落
客土的应用使坡面土壤层具有一定的厚度,不仅适于草本植物生长,而且也为灌木提供了良好的生长基础,再结合乔木苗的分布栽植,短期内可在坡面形成一定结构的立体植物群落。更有意义的是,通过合理的配置设计,能够按照初期以先锋植物(草本植物)为主→中期以灌木植物为主→后期以乔木植物为主的顺序进行演替,从而有利于促进人工植物群落向近自然植物群落的过渡,彻底改变了传统的单一草本植物护坡模式,达到坡面植被与路域自然植被融为一体的效果,实现通过植被恢复促进生态恢复的目的。
3.植被护坡功能显著
由于客土材料中添加了专用黏合剂,而且又是通过高压喷射到坡面上的,所形成的面层结构具有一定的厚度和强度,因而喷播层的稳定性好,其抗风雨侵蚀能力强;喷播层为植物提供了良好的基质条件,可使植物快速地发芽、生长,并在短期内形成植被覆盖,可有效防止坡面的降雨侵蚀和水土流失;客土层有利于深根型灌木植物的生长、发育,且其主根可扎入到岩石缝隙,发挥根系的锚固作用。同时,在施工工艺上可与坡面混凝土框架地梁、土工网材等工程防护措施相结合,构成互为补强的生态防护模式,因而固土护坡功能更为显著。
4.适应性强、耐粗放管理
客土喷播通过对种植土、黏合剂、有机纤维、肥料、保水剂、改良剂和植物种子的统筹配置,加之采用机械化施工作业,既适用于无土壤的石质边坡,也适用土石混杂的土石边坡,更适用于土壤基础差的土质边坡,同时对坡面的平整程度无严格要求,因而工程适应性强、易于实施、施工效率高;由于客土经过专门的配置、调理,加之喷播层的水肥保持条件较好,建植后灌、乔木植物的成林效果较为理想,且耐粗放式管理,后期的养护成本相对较低。
5.景观效果与生态效应兼备
客土喷播形成的坡面绿色植被不仅能够取代传统的坡面工程措施的护坡功能,而且从根本上改变了圬工构筑物产生的生硬、呆板景象,可营造出与自然协调、和谐的边坡植被景观,极大改善了路容和行车环境。同时,大面积的乔、灌、草组合植物群落可发挥出多重的生态效应,在一定程度上消除或减少行车产生的污染物,起到调节、净化空气和改善小气候的作用,有效提高路域生态环境质量。
综上所述,客土喷播工艺的优点是显而易见的,但从工程实践中也发现,目前工艺本身也存在一些缺陷,尤其在较陡的岩质坡面上应用时更为突出。例如,养分持久性供应不足、客土易产生裂缝和板结、喷播层易滑落、组合种植效果差、坡面的截水与汇水较难处理等,从而对坡面植物发育和稳定生长造成不利影响,容易导致客土喷播工程的失败。为此,业内一直围绕这些问题在开展积极的研究和探索,力图从技术标准、工艺设计到工程施工等方面出发,逐步形成一套成熟、规范的客土喷播技术体系。
(三)施工要求
1.适用条件
客土喷播也用于以面状植被建植为主的坡面防护工程,因此其适用区域主要为湿润区和半湿润区。在半干旱地区如果边坡周边有较好的水源条件亦可使用,但要跟进养护管理。干旱地区因自然植被的覆盖较低,植物群落多数呈点状(丛状)分布,不宜使用客土喷播技术。必须强调,对立地条件相对较差的区域,应当审慎地对客土、植物的配置以及黏结剂等添加材料的配置做出科学、合理的设计,并经试验可行后方可实施客土喷播工程,否则预期的建植效果将无从把握。
2.边坡状况
●坡形及坡质:客土喷播适用于包括挖方和填方边坡在内的各类土质边坡、石质边坡和强风化石质边坡,如果在坡面铺挂土工网材或构筑混凝土框架梁,则客土喷播也可适用于一般的石质边坡,即对“有土”、“无土”的坡面均适用。
●坡率及坡高:适于客土喷播的边坡坡率一般在1∶1以下,否则就需铺挂土工网材,但也不宜超过1∶0.6,否则喷播层易发生滑移;即使喷播层具有一定的稳定性,但因其厚度、肥水条件的制约,植物也难以正常生长。因此,对中等以上坡率的岩质坡面不宜采用客土喷播工艺。适宜客土喷播工艺的边坡一般每级高度不超过10m。
3.施工季节
由于植物的生长受降雨和温度的影响很大,而且坡面养护管理困难,一般最好在雨季完成喷播施工,否则在非正常季节施工时,需要增加额外的保水措施。通常,南方地区一年四季都可以进行客土喷播施工,但应避开高温炎热的盛夏和暴雨集中的时段。北方地区除冬季之外都可以进行客土喷播施工,但在夏季要避开暴雨时段或长时间的阴雨天气。在有降雨时,要将备用的无纺布、草帘子等覆盖在坡面上,防止降雨对喷播层及其基础造成冲蚀。
4.喷播厚度要求
不同于液压喷播的一次性覆盖,客土喷播可进行二次覆盖,因而可在一定范围内控制喷播厚度。喷播厚度主要根据坡度、坡质的不同而有所差异(表7-7)。施工人员需经过专门技术培训并具有一定的施工经验,喷播操作时应保证既不遗漏也不重复,使喷播的客土能均匀覆盖于坡面。
5.物种选择要求
因客土喷播所形成的覆盖层厚度比液压喷播要大,故不限于植草,可从护坡功能、群落稳定程度、景观效果、养护管理成本等方面考虑,酌情进行乔、灌、草植物混合配置。特别混播生命力强的灌木植物,以弥补草本植物的缺陷,发挥固土、保水、护坡功能。物种选择时应首先考虑适合当地气候、地质条件、抗性强的植物种类及其组合,以使客土喷播后的植物根系能扎根于岩质坡面缝隙内,也有利于促进坡面植被的生长、演替。实际工程效果表明,客土喷播的物种以速生草本植物与根系发达的灌木组合为宜,且根据不同边坡类型进行配置,比如缓坡以灌木为主、草本为辅;陡坡开始以草本为主作为先锋植物,后期自然演替为以灌木为主。此外,可根据坡面建植条件,适当栽植一定数量的小灌木、矮乔木,以加快客土的稳定化过程;可根据景观效果要求进行组合配置,达到一定的花期、绿期要求。不同客土喷播厚度所适用的植物种类见表7-7。
表7-7 客土喷播厚度参考标准及适用植物种类
常用于坡面的灌木植物有紫穗槐、刺槐、马棘、沙棘、胡枝子、银合欢、山毛豆、荆条等;草本植物有紫花苜蓿、高羊茅、多年生黑麦草、结缕草、草木樨、百喜草、沙打旺等。考虑到兼顾植被景观效果以及群落演替,可通过合理配置灌草植物组合,并搭配固氮保肥的豆科植物,以实现边坡全年绿色期达到半年以上,并在2~3年后逐步过渡为以灌木为主的粗放型坡面植被。
(四)材料配置及要求
与液压喷播材料一样,客土喷播材料也必须具有持续的稳定性、良好的水肥保持性能和对植物与环境的无害性。此外,因客土喷播工艺还应用于岩质坡面的植被建植,所以喷播的客土层不仅要解决在硬质基底的附着和抗雨水冲刷问题,还要在较长的时期内能够提供植物生长所需的养分、水分等。
1.材料配置
客土喷播材料的组成及配置方案如表7-8所示。
表7-8 客土喷播材料的组成及配置方案(厚度约4cm)
(续表)
注:基材压缩系数为1.5,基材配合比为:种植土∶有机质=5∶3;在有机质中泥炭∶椰粉∶木粉=1∶1∶2。
2.材料要求
客土喷播工艺决定喷播层性能的主要材料是种植土、黏合剂、有机纤维、保水剂、肥料,另外还有作为喷播层载体的网材及其锚固件。对其中已在第五章或前文的液压喷播部分介绍过的通用型材料此处不再赘述,以下仅涉及客土喷播专用材料及植物种子的配置要求。
(1)种植土。种植土的来源及配置要求在第五章已有详述。对客土喷播而言,种植土除应具有良好的结构和肥力以外,其配置应满足:有机质含量大于80%;氮、磷、钾含量不小于5%;pH值6.0~7.0;饱和容重0.5~0.6t/m3;用量占客土总体积的60%~70%。此外,必要时需对土质进行调理,若是黏性土壤,应适当掺入细沙;若是沙性土壤,应适当掺入黏土。
(2)黏合剂。黏合剂是客土喷播材料中的重要添加剂。客土喷播使用的黏合剂有高分子聚合物和无机类两种。常用的阴离子聚丙烯酰胺(PAM),属于人工合成的高分子长链聚合物,它利用聚合物交联形成立体结构包裹和交结土壤,使土粒子之间以及客土材料与坡面之间产生黏结力,形成稳定的附着层,并且具有提高土壤团聚力、减少面层与流水之间的摩擦、增强土壤团粒多孔性、减缓面层水分蒸发、吸附土壤养分等功能。进口产品PAM-A30是目前较为常用的高分子类黏合剂,一般用量为0.3~0.5kg/m3(土),随着坡度增加其用量也适当增加。虽然高分子类黏合剂的黏结固土效果显著,但过量的黏结剂对植物的发芽、生长会造成抑制,因而在配置时需注意用量。
因高分子类黏合剂存在黏结作用时间短(1年左右),且对大粒径土壤黏结效果差的缺点,而工程中又多使用质地较差的弃土作为客土来源,所以无机类黏合剂逐渐在客土喷播材料中得到逐渐应用。最为常见的无机类黏合剂是水泥,它的黏结机理是与土壤中的水分结合,形成胶凝成分来胶结土壤,堵塞土壤的毛细管结构,从而增强土体的强度和稳定性。但因水泥存在早期强度较低、胶凝后产生的变形较大、固化土易干裂等缺点,故需根据土质情况进行合理的用量配置。水泥在喷播材料中的用量一般为65~120kg/m3(土)。另外,近年开发出的水溶性离子型聚合物也属一种无机类黏结剂,已开始在小范围的坡面植被建植工程中得到试验应用(原理见第五章)。
(3)有机纤维。与液压喷播多使用木纤维有所不同(因木纤维成本较高),客土喷播使用的有机纤维通常选用草炭、椰粉、植物纤维(棕榈、麻质)或作物的秸秆、谷壳等制作的堆肥等。其中,椰粉为椰子外壳纤维加工过程中脱落下的一种可降解的天然有机质,它具有良好的综合性能:孔隙率为95%左右,持水能力可达到自身重量的8~9倍,可以充分保持水分和养分,减少水肥流失;保温保湿、通风透气性强,可防止植物根系腐蚀,保护土壤,促进植物根系生长;富含植物生长所需的微量元素,并有缓慢的自然分解性,有利于植物生长。因此,椰粉成为一种常用的客土喷播材料。有机纤维在客土中的配置要求一般为:纤维长度2~3cm;用量占客土总体积的20%~30%。
(4)网材及锚固件。当在坡度较陡的坡面或一般的岩质坡面上进行客土喷播时,必须先在坡面上铺挂网材,然后再进行喷播施工,使网材成为喷播层的载体和固件,以避免客土发生脱落、滑移现象。当坡面植被成长后,其发达的根系能够与网材、土壤形成一个加筋复合整体,从而使坡面客土层保持长期的稳定性。客土喷播使用的网材产品主要有镀锌或喷塑的机编金属网和高密度聚乙烯(HDPE)土工网,其结构形式多种多样,其直径和孔径有众多规格,可根据边坡立地条件和客土喷播厚度选择。最常用的金属网是网孔为50mm×50mm的14号镀锌铁丝网,其质量应符合《一般用途热镀锌低碳钢丝》(GB 3081—1982)要求。
锚固件是指在坡面铺挂网材时所需的固定锚杆(主、辅锚杆)或锚钉,其中的锚杆还具有对浅层坡体的加固作用,可防止发生局部滑塌。锚固件通常使用φ12~φ16的普通钢筋或螺纹钢筋制作,其一端呈尖状,便于插入坡内;另一端为L型或倒钩型,便于钩挂网材。锚杆材料需要相关的质检报告,并符合有关规范要求。在不同坡率的坡面实施客土喷播所需的主锚杆、辅助锚杆的参考规格及布置分别见表7-9、表7-10。工程中可根据坡度和坡质的不同,灵活调整锚杆的直径和长度。
表7-9 主锚杆规格及其间距
表7-10 辅助锚杆规格及其间距
(5)植物种子。类似液压喷播的要求,草种选择应根据当地的气候、播种季节的降雨量、植物的生长特性等因素综合考虑,草本植物种子质量应不低于GB 6142—2008中所规定的二级标准;木本植物种子质量应不低于GB 7908—1999中所规定的二级标准;对自行采种的乡土草本、乡土木本植物种子,在使用前应进行发芽试验,以确定合适的播种量,保证喷播质量。
(6)混合物料。客土喷播混合物料应具有保水、保肥、透气等特性,在进行配比设计时,其理化性能指标应满足表7-11的要求。
表7-11 客土喷播混合物料的理化性能指标
注:酸性土壤地区,可根据当地物种的生长情况,适当调整pH值的范围。
(五)客土喷播设备
客土喷播也是通过喷播机实施的,但分湿法喷播和干法喷播两种喷播工艺。湿法喷播与液压喷播基本相同,也是以高压水流作为喷播材料的载体,喷播设备的结构组成主要包括动力装置、传动系统、搅拌装置和喷射系统。施工时将种植土及客土材料与水混合装入搅拌装置内,通过机械搅拌和环流搅拌,形成固形物重量含量超过50%的混合浆液,再通过喷射系统将高浓度、高压力的液浆喷射到坡面上。因此,湿法客土喷播工艺实际上是在喷播材料中加入了种植土的液压喷播工艺,只是工艺条件、设备工况有所不同,可以分次、多层进行喷播,因而喷播层的厚度比液压喷播要厚,这是它的最大工艺优势。
干法喷播以压缩空气作为喷播材料的载体,使用的设备是转子式喷播机,由大型空气压缩机提供的高压气流,将干的客土混合材料输送到喷射口时,与雾化水混合喷播到坡面上。干法客土喷播形成的喷播层较湿法喷播要厚,一般可以在坡面上喷成5~10cm的客土层,如果与植生网材等固土技术结合应用并采用二次喷播,客土喷播层的厚度可以达到20cm以上,从而能够满足不同植物生长所需的土壤条件。客土喷播工艺由转子式喷播机施工作业,其主要组成部分如下。
1.驱动装置
驱动装置由电动机和减速器组成。电动机轴端与传动齿轮轴连接,通过减速器减速后,驱动输出轴上的转子旋转。减速器中的传动齿轮由装入的润滑油飞溅润滑,以降低热量和磨损。此外,也有利用高压空气作为驱动装置(气动)的喷播机。
2.转子总成
转子总成是干法喷播机的核心部件,主要由防粘料立式转子、密封板等组成,立式转子开有若干料孔,转子转动过程中,当料孔对准上料斗的落料口时,就向料孔加料;当料孔对准上吹风口时,压缩空气就将其内的混合料吹送到喷头处。
3.给料系统(www.xing528.com)
给料系统主要由料斗、振动筛、上座体和振动器等组成。上座体是固定料斗的基础,其上设有落料口和进气室。振动器为风动高频式,有进气口(小孔),安装时注意进气口处的箭头标志,防止反接。
4.气路系统
气路系统主要由球阀、压力表、管接头和胶管等组成。空气压缩机通过贮气罐提供压缩空气,球阀分别用于控制总进气和通入转子料腔内的主气路以及通入助吹器的辅助气路,另外一个小球阀用以控制向振动器供给压缩空气。系统中设有压力表,以便监测送料管中的工作压力。
目前国产的转子式喷播机产品机型很多,多为喷射混凝土与客土的通用机型,适用于包括坡面植被建植的各类施工项目中的素混凝土、人工客土(改良土)的输送和喷射。转子式喷播机产品的主要参数为:
输料管直径:51mm
允许最大骨料直径:20~35mm
工作风压:0.4~0.8MPa
耗风量:5~13m3/min
喷送量:4~8m3/h;
水平喷播距离:80~120m
垂直喷播距离:30~40m
回弹率:<12%
施工能力:250~350m2/d(喷射7cm厚度客土)
客土喷播(干法)所需设备配置及联机如图7-10所示。
图7-10 客土喷播(干法)所需设备配置及联机示意图
(六)施工流程及要点
1.施工流程
因湿法客土喷播的施工流程与液压喷播基本相同,故此处只介绍干法客土喷播工艺的施工流程(图7-11),其主要包括清整坡面、铺挂网材、混合搅拌、喷播作业、覆盖养护等步骤。
图7-11 干法客土喷播工艺的施工流程
2.施工要点
(1)清理坡面。对土质坡面,将直径超过20cm的土块打碎,清除碎石、松散层,平整后坡面高差不超过10cm;按坡面纵向间距0.2~0.4m开挖3~5cm深的平行沟槽。对岩质坡面,将容易滑落和凸起的碎石、浮石等清除,将凸起处进行削方、深凹陷处用土回填,使整个坡面尽可能地平整;对过于光滑、平顺的坡面,要进行开挖横沟、局部开穴、稻草束作垫等处理方式,以增强喷播层的附着性,避免下滑。在坡顶、坡侧、平台等处设置排水设施,对坡面径流涌水设置排水沟进行导排。
(2)锚杆定位施工。在坡面上测量放线,首先按纵横间距2m放点,确定主锚杆位置,再在相邻的主锚杆之间的中点上插补辅助锚杆位置。考虑到锚杆上端弯折部分的余量,锚杆总长度一般是设计孔深的1.05倍。对于坚硬的岩质坡面,按照成孔(电钻或风钻)→清孔→灌浆→打入锚杆→防锈处理工序进行锚杆施工作业;对于硬度不大的坡面,可采用挤压锚杆成孔方式,即将端部削尖并经过淬火处理的螺纹钢筋直接打入坡体。
(3)铺挂网材。客土喷播用网材通常用金属网和土工网,当坡率大于1∶1.25时用前者;当坡率小于1∶1.25时用后者。铺挂网材时自上而下放卷,将锚杆穿入网面,并使网材自然平铺在坡面上;相邻两张网材应重叠10cm,通过相互缠绕、捆扎,使两张网材牢固连接为一个整体;至少每隔1m间距需用锚杆或锚钉与坡面固定,保证网材与坡面保持一定空隙并与坡面起伏相吻合。
(4)物料混合。首先按照设计要求对多种喷播材料进行严格配比,这是客土喷播最为关键的环节,一般将设计用量(通常以100m2喷播面积或1m3客土体积为基本单位)换算成每台设备的投入量,保证喷播材料的配比符合设计要求;当使用专用喷播基材产品时,应参照产品说明确定与种植土的配比;然后将种植土进行过筛处理,将混在物料中的石块、木块、树枝等杂物分离出来,最后与多种喷播材料进行混合、搅拌,时间以2~3min为宜。
对湿法客土喷播材料进行混合、搅拌时,虽然是将全部喷播材料在罐内混合一起进行搅拌,但此时还需要注意:植物纤维应先投放,因其纤维空隙大、所含空气多,需充分搅拌才能将其中的空气排出,否则将加重喷播负荷;保水剂和黏合剂在搅拌过程中的投放时机要适当,不能过早或过晚,因为混合时间过短保水剂和黏合剂不能充分溶解;混合时间过长则黏合剂会发生作用,使得搅拌难度增加,并影响喷播射程。
(5)喷播作业。干法客土喷播因使用高压空气为动力,物料喷播压力较大,因而操作过程中时应注意施工者及周边人员的人身安全;施工者手持喷枪口一般距坡面1~1.5m并垂直于坡面,以保证物料在足够的压力下喷敷于坡面;操作时应根据压力大小有规律、匀速地移动喷枪,并以上下左右反复方式抖动喷枪,使物料填充到岩石缝隙,并保证客土层能够均匀地覆盖坡面。在对铺挂金属网或土工网的坡面进行喷播时,应先使物料灌满网材下方的空间,后使网材被客土层包裹,以构成网材与客土层一体化的牢固加筋结构,防止客土层的脱落或滑移。
干法客土喷播工艺虽然可一次性形成较厚的喷播层,但这样会造成植物种子的浪费,为此工程中通常采用二次、分层喷射作业:第1次先进行不含植物种子的客土喷敷,即仅喷送种植土和部分添加材料,使客土材料在坡面上先形成覆盖基层,其厚度一般为客土层设计厚度的2/3左右;第2次再将植物种子及部分添加材料喷播在前次的基层之上,形成植物生长稳定的面层。
湿法客土喷播工艺因物料的流动性较大,当喷播层设计厚度大于3cm时,也需要采用二次、分层喷播作业。第1次喷播厚度不要超过3cm,待一定时间(20~30min)喷播层稳定后再进行第2次喷播,使其达到设计厚度(一般为5cm左右)。注意由于水分丧失会造成喷播作业后覆盖层厚度不够,一般要求喷播厚度为设计厚度的1.25倍。
(6)覆盖保墒。与液压喷播工艺类似,可参考前文有关内容。
(7)养护管理。与液压喷播工艺类似,可参考前文有关内容。
(七)施工质量验收
1.期间验收
●坡面处理情况:坡面是否平整,有无碎石或塌陷,有无明显的坡面裂隙。
●施工场地管理情况:现场施工安全措施是否合规、到位;设备安置及运行是否合理、规范,有无妨碍道路通行或物料搬运的情形。
●锚杆及挂网施工情况:锚杆钻孔分布及深度、锚杆规格及用量、锚杆固定是否符合设计要求;挂网的搭接宽度及覆盖面积是否符合设计要求;网材与锚杆连接是否牢固,网材固定后的松紧程度是否合适。
●种植土及物料准备:种植土及各种物料的质量、组合配比、用量是否符合设计要求;每罐喷播物料的投放顺序、混合时间和搅拌质量是否符合作业要求。
●喷播作业状况:喷播压力是否合适;雾化水的用量是否合适;坡面上喷播层的覆盖度、厚度、均匀度、紧实度是否符合设计要求,有无板结、疏松、龟裂、剥落、网材露出等现象。
客土喷播工程施工期验收的参考标准见表7-12。
表7-12 客土喷播工程施工期验收参考标准
注:基材覆盖率达到100%(倒角面及垂直面除外)时进行检验。
2.竣工验收
●坡面喷播总体质量:是否有局部遗漏的部位、缝隙;喷播面积、厚度、紧实度、边缘处理是否符合设计要求,有无板结、疏松、分层或剥落现象等。
●覆盖养护情况:覆盖物是否完全覆盖坡面,有无遗漏处;浇水水量是否合适;坡面有无冲刷现象。
●植物生长情况:发芽状况是否达到设计要求;出苗、长势是否均匀、良好,有无缺水、缺肥、枯死和病虫害现象。
●现场整理情况:现场有无施工材料遗留;临时施工设施是否全部清理。
客土喷播工程竣工后验收参考标准见表7-13。
表7-13 客土喷播工程竣工后验收参考标准
六、厚层基质喷播
厚层基质喷播技术主要是专门针对岩质坡面的一种植被建植技术。岩质坡面较之土质坡面,其立地条件十分恶劣:无植物生长的土壤环境基础,当边坡坡度较大时,即使坡面有少量因岩石风化产生的土壤母质,也会因雨水的冲刷而流失;无法提供植物生长必需的水分和养分。因此,按照常规技术在岩质坡面上进行植被建植并非易事。通过大量技术研发和工程实践,20世纪80年代日本开发出了基于岩质坡面立地条件的厚层基质喷播工艺,成功地解决了岩质坡面土壤重建这一基础性和关键性的问题。
(一)技术原理
由第五章可知,厚层基质喷播其实与干法客土喷播并无本质区别,二者的技术原理和工艺均相同,只是为了解决不同质地坡面的植被建植问题。厚层基质喷播也是通过高压空气将以有机质为主的喷播材料喷敷到坡面上的一种机械建植技术,其喷播材料包括植物种子、有机质、肥料、黏合剂、改良剂、保水剂等,其中有机质多为泥炭、椰粉、木粉、稻草纤维等。因有机质含量占总物料体积的80%~90%,故也将厚层基质喷播称之为有机质喷播。所谓“厚层”,是相对于液压喷播的喷播层厚度而言,是指可通过二次、分层(基层和面层)喷播,有机质喷播所形成的喷播层厚度比液压喷播层要大(一般7cm以上)。厚层基质喷播工艺设计及施工效果如图7-12所示。
(二)工艺特征
厚层基质喷播与干法客土喷播工艺不同点是其主材不是种植土而是有机质。大量有机质的加入决定了喷播材料在重量、结构、肥水条件等方面比客土喷播更有优势,因而厚层基质喷播工艺能够在坡面上形成类似于自然土壤性状且能够贮存水分和养分的植物生长基盘,较好地解决了陡峭、坚硬坡面的植被建植难题。厚层基质喷播工艺与客土喷播工艺的主要区别见表7-14。
图7-12 厚层基质喷播工艺设计及施工效果
表7-14 厚层基质喷播工艺与客土喷播工艺的主要区别
厚层基质喷播的主要工艺特征体现在以下方面:
1.喷播层厚
厚层基质喷播工艺能够在硬质基底上形成较厚的营养基盘,这对于岩质坡面特别是高陡的岩质坡面而言,无疑为坡面植物提供了长期、稳定生长的重要基础条件,这是干法客土喷播工艺难以实现的。一定厚度的喷播层不仅具有较强的抗风雨侵蚀能力,在坡面上保持自身稳定,同时也为坡面植物的初期生长提供了必需的养分条件,有利于促使植物根系的发育。厚层基质喷播工艺以其质轻、层厚、肥足等优点,突破了恶劣立地条件对坡面植被建植造成的制约,为高陡岩质坡面植被恢复工程提供了有效、可行的解决方案。
2.喷播效率高
厚层基质喷播以转子式喷播机为动力,因所用喷播物料主要是质地轻的有机质,在以高压空气为载体的输送过程中,大量物料就能在短时间内被快速地喷敷到坡面上,其喷播作业效率要比干法客土喷播高得多。若配套机械化联机系统,采取成品物料、自动进料、定时搅拌、连续喷射的方式进行作业,日进度可达800~1 000m2(喷播厚度7cm、作业时间10h)。
3.初期效果显著
有机质质地松软、pH值适中、并含有丰富的氮、磷、钾等多种营养物质,非常适合植物种子发芽和快速生长,通过合理的草本、灌木植物配置设计,在水热条件适宜的情况下,施工后1~2个月就可以在坡面上形成70%左右的草被覆盖,既有利于减少坡面水土流失,保护坡面表层稳定,又可促进坡面的植被恢复,同时也改善了边坡植被景观效果。
4.适应性强
液压喷播工艺和客土喷播工艺存有明显的局限性:液压喷播主要适用于土质坡面,且其喷播厚度较小;客土喷播虽能适用于岩质坡面,但仅限于中等风化程度的岩面,而且客土自身重量较重,难以在较陡坡面上保持稳定。而厚层基质在重量、结构、养分等方面具有综合优势,使其不仅成为陡峭、坚硬坡面植被建植的首选工艺,而且还适用于各类坡质、不同坡度坡面的植被建植。
5.存在问题
根据近年来国内各地的工程应用发现,厚层基质喷播尚存有诸多不足和缺陷,主要表现在有机质、理化特性、生物活性等方面还不能完全满足不同立地条件下的植物生长需求,对植物根系的发育、水分保存与养分输送造成不同程度的制约。特别在北方地区实施厚层基质喷播工程,以下问题较为普遍和突出:
●喷播层易干裂、脱落。因气候干燥寒冷,特别在半干旱地区,冬春季节的干旱往往持续时间长,由此造成土层中有机质的干裂、变形,还可使得有机质层与坡面之间出现空隙,甚至使喷播层脱落。
●喷播层保水性较差。降雨是喷播层中水分的主要来源,但因量少、分布不均,喷播层中的高分子黏合剂在大部分时间内处于失水状态,造成有机质板结,出现硬度较大的板结块,使保水性能变差。
●植物易退化。建植初期有利于高发芽率和速生型草本植物的发育,但因其生长过于旺盛而迅速消耗土层中的养分和水分,使灌本植物处于竞争劣势,给后期植被恢复带来不利影响,从而会导致植物群落自然生长能力差、以灌木为主的植物群落没有形成,而以先锋草种形成的植被在3年左右的时间内出现退化消失的现象。
近年来北方地区应用厚层基质喷播的坡面植被恢复工程出现了不少失败的案例,大都是在工程方案设计阶段忽视上述关键问题而导致的,故需强调,对立地条件较差的坡面拟用厚层基质喷播工艺时,必须提前充分论证其可行性、适应性,不可盲目地进行工程立项,否则将导致前功尽弃、一事无成的后果。此外,因喷播材料组分多、施工工艺复杂、喷播层厚度大以及植物后期养护要求高等原因,厚层基材喷播的工程综合费用明显高于其他建植工艺,这点在工程立项时也需统筹权衡。当然,随着边坡植被恢复技术的不断发展和进步,相信上述问题会逐渐得到有效解决,从而使越来越多的高陡岩质坡面通过成功的坡面植被建植而实现良好的生态恢复。
(三)施工要求
1.适用条件
与客土喷播类似,厚层基质喷播也主要用于以面状植被建植为主的坡面防护工程,因此其适用区域主要为湿润区和半湿润区。在半干旱地区如果边坡周边有较好的水源条件,可先通过有针对性的系列试验,再对有机质、植物以及其他添加材料进行优化配置后应用厚层基质喷播工艺,但工程造价一般相对要高,且后期养护管理成本也高,这在工程方案设计时应予充分考虑。
另外注意,在南方等多雨地区需提高喷播层的黏结性,以增强抗侵蚀能力;在北方等少雨地区则需提高喷播层的保水性,增强水分的利用能力。
2.边坡状况
●坡形及坡质:厚层基质喷播可适用于包括挖方和填方边坡在内的土石边坡、石质边坡和强风化石质边坡,但对坚硬的岩石边坡、混凝土坡面和浆砌石坡面更具适应性和针对性,即主要适用于“无土”的岩质坡面。
●坡率及坡高:厚层基质喷播特别适于高陡坡面的植被建植,但边坡坡率一般不宜超过1∶0.3。除缓坡外,厚层基质喷播也需要以土工网材作喷播载体,必要时还需与坡面工程防护构筑物(框架、地梁)设施结合,以保证喷播层的稳定性。适宜厚层基质喷播工艺的边坡一般每级高度不超过10m。
3.施工季节
由于植物的生长受降雨和温度的影响很大,而且坡面养护管理困难,一般最好在雨季完成喷播施工,否则在非正常季节施工时,需要增加额外的保水措施。通常,南方地区一年四季都可以进行厚层基质喷播施工,但应避开高温炎热的盛夏和暴雨集中的时段。北方地区除冬季之外都可以进行厚层基质喷播施工,但在夏季要避开暴雨时段或长时间的阴雨天气。在有降雨时,要将备用的无纺布、草帘子等覆盖在坡面上,防止降雨对喷播层及其基础造成冲蚀。在北方地区,实施厚层基质喷播必须充分考虑植物的成活和生长,特别当需要越冬时,应积累足够的营养和水分,以保证坡面植被安全返青。
4.喷播厚度要求
与干法客土喷播类似,厚层基质喷播也可进行二次覆盖,因而可在一定范围内控制喷播厚度。喷播厚度可根据边坡的坡质、坡率而定(表7-15)。施工人员需经过专门技术培训并具有一定的施工经验,喷播操作时应保证既不遗漏也不重复,使喷播层能均匀覆盖于坡面。
表7-15 不同坡质的厚层基质喷播参考厚度
5.物种选择要求
厚层基质喷播工艺目前主要用于高陡岩质坡面的植被恢复工程,从植被恢复及护坡效果、群落稳定性、工程造价、后期养护成本等方面统筹考虑,宜以速生草本植物和灌木植物组合为主(参见客土喷播),但不宜选用乔木或生长缓慢的物种。尤其在我国北方地区,不可无视环境条件盲目地进行乔、灌、草植物组合配置,现实中为数不少的失败工程案例足已证明了这一点。
(四)材料配置及要求
在岩质坡面这一极端立地条件下进行植被建植,其难度不言而喻,最大的制约因素是陡峭且“无土”的硬质坡面基底,因而厚层基质喷播材料必须满足在硬质基底上稳定附着、有足够的抗侵蚀冲刷能力、能长期提供植物生长所需的水肥条件等要求。
1.材料配置
厚层基质喷播材料的组成及配置方案如表7-16所示。
表7-16 厚层基质喷播材料的组成及配置方案(厚度约8cm)
注:基材压缩系数为1.5,基材配合比为:种植土∶纤维∶有机质=5∶3∶2;在有机质中泥炭∶椰粉∶木粉=1∶1∶1。
2.材料要求
厚层基质喷播材料由种子、种植土、黏合剂、保水剂、复合肥、有机肥、泥炭、木粉、椰粉、稻草纤维等组成,其中多数喷播材料及辅料(网材、锚杆等)已在前文中作过专门介绍,此处仅简要介绍有机肥、稻草纤维和混合物料的配置要求。
(1)有机肥。有机肥主要来源于动物和植物,即以各种动物废弃物(动物粪便、动物加工废弃物等)和植物残体(饼肥类、作物秸秆、枝叶、草炭等)为原材料,采用物理、化学、生物处理技术,经过一定的加工工艺(堆制、高温、厌氧等),消除其中的有毒、有害物质(病原菌、病虫卵害、杂草种等),制成富含多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富营养元素的肥料。有机肥不仅能为植物提供全面营养,而且肥效长,可增加和更新土壤有机质,促进微生物繁殖,改善土壤的理化性质和生物活性。有机肥应符合《有机肥标准》(NY 525—2012)的要求,其主要技术指标为:
●外观:褐色或灰褐色,粒状或粉状,无机械杂质,无恶臭;
●有机质含量:≥30%;
●总养分:≥4.0%;
●水分:≤20%;
●pH值:5.5~8.0。
(2)秸杆纤维。秸杆纤维由农作物水稻、玉米、小麦的秆、叶经过机械粉碎并过1.5 cm筛分后的纤维状材料。秸杆纤维的作用是能提高喷播材料的团粒性、透气性以及喷播层的抗冲刷能力。此外,秸杆纤维腐烂后,可变为无害且有益的有机肥料。
(3)混合物料。厚层基质喷播混合物料应具有保水、保肥、透气等特性,在进行配比
设计时,其理化性能指标应满足表7-17的要求。
表7-17 厚层基质喷播混合物料的理化性能指标
注:酸性土壤地区,根据当地物种的生长情况,可适当调整pH值的范围。
(五)施工流程及要点
1.施工流程
如前所述,厚层基质喷播的施工机械设备与干法客土喷播相同,故其施工流程与干法客土喷播也基本类似,喷射时应先后分别进行基层的喷敷和面层的喷播。厚层基质喷播工艺的施工流程如图7-13所示。
图7-13 厚层基质喷播工艺的施工流程
2.施工要点
(1)施工准备。由于厚层基质喷播所用的机械设备(喷射机、空压机、发电机、粉碎机、传送带、搅拌机、凿岩机等)和喷播材料(有机质、添加材料等)较多,施工现场一般需要分设两个场地,一个用于存放喷播材料(材料区),另一个用于布置、安装相关设备(作业区)。施工前主要准备工作是场地开辟整理、设备进场联机及调试、材料调运及保存。一般情况下,如果与其他工程施工不发生冲突、交叉,施工场地可布设在路面上,以便于移动作业和材料搬运。所有设备宜按序一字分布排列,其安放位置需考虑到整个坡面的长度和高度状况以及作业的便捷,以尽量不移动或少移动设备为原则。喷射管单侧延伸长度控制在150~200m范围内,所有喷播材料根据用途、功能和作业流程分类、分区放置。
(2)坡面清理平整。坡面平整有利于喷播层与坡面的自然结合,因而需将坡面浮石、碎石及各种杂物进行清除,对于凸出或凹进坡面大于10cm的部位应予以削平,或回填客土或采用浆砌片石予以嵌补,尽可能使坡面平整。对过于光滑、平顺的坡面,要采用开挖横沟、表面加糙等措施予以处理,以增强喷播层的附着性,避免基质下滑。在坡顶、坡侧、平台等处设置排水设施,对坡面径流涌水设置排水沟进行导排。
(3)锚杆定位施工。与客土喷播工艺类似,可参考前文有关内容。
(4)铺挂网材。与客土喷播工艺类似,可参考前文有关内容。
(5)上料拌制。上料前需首先检查各种物料是否齐全,质量是否符合设计要求。厚层基质喷播材料由有机质、肥料、添加材料等按照一定比例混合而成。应严格按照设计要求对各种物料进行配置,根据进场批次材料的包装换算出每罐喷播材料的用量。为了保证配料准确,不同材料的用量应事先称重定容,使用经过标定的容器进行投放。大面积施工前,应进行现场实地勘察及试验,核定每一种材料的合适配比量。有机质具有疏松土壤、保持水肥的作用,同时可增加喷播层氧气的含量,使用时,需将其与其他喷播材料按照设计配比投放到搅拌机内混合搅拌,搅拌时间不少于5min。混合料的含水量要适中,拌合后以“手握成团、落地松散”为宜。
(6)物料喷播。厚层基质喷播施工要点与客土喷播基本相同,也需要二次、分层喷射:第一次为基层喷敷,即将稻草纤维、有机肥等混合物料喷敷到坡面上,形成植物生长的营养基,喷敷厚度为设计总厚度减2cm;第二次为面层喷播,即将植物种子、有机质、添加剂等混合物料喷播到基层表面上,喷播厚度为2cm。喷射时应注意及时调整喷射压力,保持合适的喷敷、喷播压力。否则,压力过大会造成基质质地坚硬,影响出苗;压力过小会造成基质结构疏松,自然沉降后达不到设计厚度要求,且易产生滑动、流失现象。
(7)覆盖保墒。与液压喷播工艺类似,可参考前文有关内容。
(8)养护管理。与液压喷播工艺类似,可参考前文有关内容。
(六)施工质量验收
1.期间验收
●坡面处理情况:坡面是否平整,有无碎石或塌陷,有无明显的坡面裂隙。
●施工现场管理情况:施工现场安全措施是否合规、到位;设备安置及运行是否合理、规范;有无妨碍道路通行或物料搬运的情形。
●锚杆及挂网施工情况:锚杆钻孔分布及深度、锚杆规格及用量、锚杆固定是否符合设计要求;挂网的搭接宽度、覆盖面积是否符合设计要求;网材与锚杆的连接是否牢固;网材固定后的松紧程度是否合适。
●喷播物料准备:各种物料的质量、组合配比、用量是否符合设计要求;每罐喷播物料的投放顺序、混合时间和搅拌质量是否符合作业要求。
●喷播作业状况:喷播压力是否合适;雾化水的用量是否合适;基层、面层的覆盖度、厚度、均匀度、紧实度是否符合设计要求,有无板结、疏松、龟裂、剥落、网材露出等现象。
厚层基质喷播工程施工期验收参考标准见表7-18。
表7-18 厚层基质喷播工程施工期验收参考标准
(续表)
注:基材覆盖率达到100%(倒角面及垂直面除外)时进行检验。
2.竣工验收
●坡面喷播总体质量:是否有局部遗漏的部位、缝隙;喷播面积、厚度、紧实度、边缘处理是否符合设计要求,有无板结、疏松、分层或剥落现象等。
●覆盖养护情况:覆盖物是否完全覆盖坡面,有无遗漏处;浇水水量是否合适;坡面有无冲刷现象。
●植物生长情况:发芽状况是否达到设计要求;出苗、长势是否均匀、良好,有无缺水、缺肥、枯死和病虫害现象。
●现场整理情况:现场有无施工材料遗留;临时施工设施是否全部清理。
厚层基质喷播工程竣工后验收参考标准见表7-19。
表7-19 厚层基质喷播工程竣工后验收参考标准
七、高次团粒喷播
高次团粒喷播与厚层基质喷播类似,也是专门针对岩质坡面的一种植被建植技术。它是以岩石界面等植被恢复目标期望值高但植被建植难度大的坡面为实施对象,利用喷播机械将富含有机质和黏质壤土等客土材料以及土壤改良剂、植物纤维等材料混合,当具有流动性的浆状物料被输送到喷枪时,与来自另一管路的团粒剂瞬间混合并喷出,随即与空气作用诱发物料的团粒反应,在坡面上形成近乎于自然表土团粒结构的基质层,其保水、保肥、透气性好,可为植物发芽、生长提供适宜的营养及环境条件。不仅如此,高次团粒喷播层因能够牢固地黏结在坡面上,其抗侵蚀、抗冲刷能力极强,为草本、灌木甚至乔木植物在岩质坡面上生长提供了良好的营养基盘和稳定的物理支撑。因第五章中已对高次团粒喷播的技术原理、技术特性作过介绍,以下内容仅涉及其余方面。高次团粒喷播工艺设计及施工效果如图7-14所示。
图7-14 高次团粒喷播工艺设计及施工效果
(一)施工要求
1.适用条件
与厚层基质喷播类似,也主要用于以面状植被建植为主的坡面防护工程,因此其适用区域主要为湿润区和半湿润区。在半干旱地区如果边坡周边有较好的水源条件,可先通过有针对性的系列试验,再对有机质、植物以及其他添加材料进行优化配置后应用高次团粒喷播工艺。此外,在北方等少雨地区则需提高喷播层的保水性,增强水分的利用能力。
2.边坡状况
●坡形及坡质:高次团粒喷播对挖方路堑石质边坡最为适用,当然也适用于土石边坡、强风化石质边坡等。
●坡率及坡高:高次团粒喷播特别适于高陡边坡的坡面植被建植,适用边坡坡率一般在1∶0.2~1∶1之间,其对坡面平整度无特别要求。适宜高次团粒喷播工艺的边坡一般每级高度不超过10m。
3.施工季节
与厚层基质喷播工艺类似,可参考前文有关内容。
4.喷播厚度要求
高次团粒喷播厚度可大于10cm,应根据不同边坡立地条件和植被建植目标做合理设计。
5.物种选择要求
高次团粒喷播工艺主要用于高陡岩质坡面的植被恢复工程,在植物物种选择上,应从植被恢复及护坡效果、群落稳定性、景观自然化以及工程造价、养护成本等方面统筹考虑,既可进行草本或灌木植物的单一建植,也可进行草灌植物、灌乔植物以及草灌乔植物的组合建植。工程中多选择耐干旱、耐瘠薄、抗性强、生命力强的乡土植物,注重植物的群落演替与营养循环,并尽量选用具有一定固氮能力的豆科植物种类。植物群落营建可以乔灌木为主、地被为辅进行组合混播,有利于逐步实现坡面植物的群落化、自然化。适用高次团粒喷播的岩质坡面建植植物配置示例见表7-20。不同坡率坡面灌乔植物建植配比参考见表7-20。
表7-20 适用高次团粒喷播的岩质坡面建植植物配置示例
表7-21 不同坡率坡面灌乔植物建植配置参考
(二)材料配置及要求
高次团粒喷播材料同样要满足在硬质基底上稳定附着、有足够的抗侵蚀冲刷能力、能长期提供植物生长所需的水肥条件等要求。
1.材料配置
高次团粒喷播材料的组成及配置方案如表7-22所示。
表7-22 高次团粒喷播材料的组成及配置方案(厚度约8cm)
注:基材压缩系数为1.5,基材配合比为:种植土∶纤维∶有机质=3∶2∶5,有机质中泥炭∶椰粉∶木粉=2∶1∶3。
2.材料要求
高次团粒喷播材料由种子、种植土、复合肥、有机肥、泥炭、椰粉、木纤维、秸杆纤维和高次团粒剂、土壤稳定剂等组成,其中最为关键的材料是高次团粒剂和土壤稳定剂(其余材料以下不再赘述)。
(1)高次团粒剂。高次团粒剂是由多种高分子化合物混合而成的一种添加材料。使用富含有机质和黏质壤土等客土材料,加入高次团粒剂后能使混合物料在喷播瞬间与空气发生作用,诱发团粒反应,在坡面上形成“蜂巢”状团粒结构的喷播层,并具有较高强度的抗冲刷能力,可保证草本、灌木植物的前期生长条件和需求。
(2)土壤稳定剂。由天然植物性油脂的诱导体构成,施工时对团粒反应起促进作用,具有增强土壤团粒密度,稳定固化土壤结构,保持土壤团粒特性等作用,可在团粒剂发生反应时稳定物料的团粒结构,在以后的吸水、沥水的环境下保持喷播层结构的稳定。
(3)混合物料。高次团粒喷播混合物料应具有保水、保肥、透气等特性,在进行配比设计时,其理化性能指标应满足表7-23的要求。
表7-23 高次团粒喷播混合物料的理化性能指标
注:酸性土壤地区,根据当地物种的生长情况,可适当调整pH值的范围。
(三)高次团粒喷播设备
高次团粒喷播工艺属于湿法机械喷播,故其所用设备的结构与液压喷播机基本相同,只是增加了一个高次团粒剂贮存罐以及通往喷口处的专用管路,以使高次团粒剂与其他喷播物料在此混合并喷出。目前也有集液压喷播和高次团粒喷播于一体的多用设备,其为在液压喷播机基础上的优化、升级产品。此外,高次团粒喷播作业还需配套发电机、空压机、粉碎机、凿岩机等辅助设备。
(四)施工流程及要点
1.施工流程
高次团粒喷播的施工流程与厚层基质喷播基本相同,如图7-15所示。
图7-15 高次团粒喷播工艺的施工流程
2.施工要点
高次团粒喷播的施工要点同厚层基质喷播,另外还应注意以下方面。
(1)铺装网材。当在高陡岩质坡面采用高次团粒喷播时,应采用风钻锚孔,孔径为40 mm,孔深30~50cm(局部必要时可适当加深),孔向与坡面基本垂直,交错布置;原则上每100m2主锚杆不少于80个,辅锚杆不少于180个。在进行辅锚杆定位时应注意观察坡面形态,尽量将其布设在坡面凹进部位,以使金属网材贴近并牢靠地固定在坡面上。当局部坡面凹凸起伏较大时(含软岩),应根据实际情况增设辅锚杆,使金属网材尽可能地贴近坡面。
(2)加设基盘附着平台。由于岩质坡面往往起伏无常、凹凸不平,为了防止喷播时的物料或种子流失,保持喷播层厚度均匀,并使以后植物根系生长时能够更好地延展,在金属网材和坡面之间设置基盘附着平台,对喷播层进行分段阻隔。每列平台的间距可根据坡度在30~50cm之间酌情调整。基盘附着平台一般用木垫条组装,其厚度设计同喷播层厚度,并随坡面的坡度变化进行调整,其单根长度可根据坡面实地情况截取40~100 cm使用。施工时将每个木垫条水平地置入金属网下,并调整其承土面坡面垂直,然后用铁丝与金属网扎紧固定。基盘附着平台的设置如图7-16所示。
图7-16 基盘附着平台的设置
(3)物料配置、喷射。各种喷播物料要严格依据设计标准进行配比,按操作要求及程序将其与水加入到喷播机内进行混合,经搅拌均匀后再进行喷射作业。喷射时喷枪口要尽可能地垂直于坡面(距坡面1m左右),避免仰喷,凹凸变化大处及死角部位要喷射充分。掌握喷射厚度尽量均匀并1次成层,植生条件较好的坡面可适当薄些,而条件较差的坡面可适当厚些。通常喷射分3次进行,首先在坡面上喷射一层不含植物种子的营养基层(3~4cm厚),然后再重复喷射一次形成中层基盘(3~4cm厚),最后喷射含有植物种子的面层(2~3cm厚),每平方米播种量为70~100g。喷射完毕后,金属网材被喷播物料覆盖的面积应超过80%。
(六)施工质量验收
1.期间验收
●坡面处理情况:高次团粒喷播虽然对坡面平整度要求不高,但仍需对坡面碎石或塌陷进行处理。
●施工现场管理情况:施工现场安全措施是否合规、到位;设备安置及运行是否合理、规范;有无妨碍道路通行或物料搬运的情形。
●锚杆及挂网施工情况:锚杆钻孔分布及深度、锚杆规格及用量、锚杆固定是否符合设计要求;挂网的搭接宽度、覆盖面积是否符合设计要求;网材与锚杆的连接是否牢固;网材固定后的松紧程度是否合适;坡面凹凸起伏较大的部位是否有加强措施;基盘附着平台的布设是否合理、稳定。
●喷播物料准备:各种物料(特别是团粒剂、稳定剂)的质量、组合配比、用量是否符合设计要求;每罐喷播物料的投放顺序、混合搅拌质量和浆液的黏稠度是否符合作业要求。
●喷播作业状况:喷播压力是否合适;物料含水量是否合适;基层、中层和面层的覆盖度、厚度、均匀度、紧实度是否符合设计要求,有无板结、疏松、龟裂、剥落、网材露出等现象。
高次团粒喷播工程施工期验收的参考标准见表7-24。
表7-24 高次团粒喷播工程施工期验收参考标准
2.竣工验收
●坡面喷播总体质量:是否有局部遗漏的部位、缝隙;喷播面积、厚度、紧实度、边缘处理是否符合设计要求,有无板结、疏松、分层或剥落现象等。
●覆盖养护情况:覆盖物是否完全覆盖坡面,有无遗漏处;浇水水量是否合适;坡面有无冲刷现象。
●植物生长情况:发芽状况是否达到设计要求;出苗、长势是否均匀、良好,有无缺水、缺肥、枯死和病虫害现象。
●现场整理情况:现场有无施工材料遗留;临时施工设施是否全部清理。
高次团粒喷播施工后验收参考标准见表7-25。
表7-25 高次团粒喷播施工后验收参考标准
第二节 坡面植被建植施工准备
坡面植被建植不同于平地上的绿化建植,除了其设计方法与常规的园艺绿化技术不同外(见第六章内容),其工程方法也有很大差别。首先要考虑采用有效的工程加固和工程防护措施,对坡体深层、浅层和表层的失稳进行处治,然后才可进行坡面植被建植的施工。另外,由于边坡立地条件和生态环境通常较为恶劣,致使植物难以在坡面上生长,需要对边坡进行有针对性的改造,为植被建植提供条件基础和施工准备,以营造坡面植被稳定、健康的生长环境。
一、土壤测定
水分、养分、温度、氧气等是影响植物生长的重要因素,而土壤性状、稳定性又决定了这些因素的存在条件。适宜植物发芽生长的土壤性状是有机物与土粒子适度结合形成的多孔隙体,它具有保持水分和养分的能力。但是,实际中的坡面不是缺少土壤(石质边坡)就是虽有土壤但经施工扰动后其质地(土质边坡或土石边坡)劣化、性状不良,土壤硬度大都较高,因而不满足植物生长条件,需要对土壤进行改良。
土壤的硬度与植物的生长关系,一般利用中山式土壤硬度计测得的硬度指标来表示,硬度在11~20mm范围最适合植物发芽和生长,硬度在26mm以上不利于植物生长,硬度在10mm以下的软质土,由于土壤干燥和易引发水土流失也不利于植物生长。表7-26为土壤硬度与植物发芽生长的具体关系(其中的土壤硬度系由中山式硬度计测得)。
表7-26 土壤硬度与植物发芽生长的关系
一般来说,沙质土壤硬度超过25mm,黏性土壤超过23mm,植物的根系很难向深层土壤伸展。坡面的土壤多为生土,缺乏植物生长的必要元素,加之土壤没有团粒结构,其保水、保肥性能很差。另外,土壤中可能含有对植物生长有害的矿物质,还由于工程渣土的回填使用导致部分土壤的pH值8.0~8.5。因此,在进行坡面植被建植前,需对土壤的理化性能如酸碱性、有机质含量以及土壤硬度等理化性质进行系统测定是非常有必要的。
二、不良土壤的改良
1.不良土质的种类
第五章已指出,土壤的成分和质地决定土壤蓄水、透水、保温、导热、肥力、pH值和可耕性等重要性能,不同性状的土壤对植物的生长有很大的影响。根据坡面表土的特点可以将不良土壤分为生土和死土两种,生土是指耕作层以下的土壤,死土是指土壤性状不良、不利于耕作或土中含有毒物的土。
2.不良土壤的改良
对于生土,要创造一个适宜植物生长的环境,需要对其物理机械性能、质地和含水量等进行改造,改造的关键是调节土壤质地和控制土壤水分。其主要措施包括:
●增施有机肥,利用有机质疏松多孔、吸收性强的特点,改变土壤颗粒之间的联结性质,以降低黏质土壤的黏结性和黏着性,减少耕作阻力;对砂质土壤则可通过有机质增强团聚,使之不至于太松散。
●通过掺砂或掺粘,改良土壤质地。黏质土壤在南方非常多,特别是生土,由于土壤多是从地下3~5m以下翻上来的生土,不存在团粒结构,土壤可塑性非常强,干时收缩,湿时膨胀,这样的土壤对植物生长非常不利,吸水膨胀时使土壤密实而难于透水、透气,干燥收缩时会拉断植物的细根和根毛,并造成透风散墒的裂隙。因沙粒无膨胀性,在这种黏质土壤中掺入沙粒可以有效降低土壤的可塑性。砂土含量高的土壤保水保肥能力差,特别是坡面本来就难于存水,如果土壤中沙粒的含量再高,干旱季节水分蒸发量大,植物易缺水干枯,雨季则容易遭受雨水冲刷,边坡很容易坍塌。在砂质土中适当加入一些黏土,一方面可以增加保水保肥能力,另一方面也增加了土壤的抗冲刷能力。
●根据土壤的含水量掌握整地时期,在植物栽培的实践中依据土质情况,选择在最适宜的含水量范围及时耕作,此时耕作阻力小,土壤可散碎成较多的团粒结构。最适耕作期的特征是:表土呈细裂,土块外干内湿;手握一把土,捏紧时可黏结成团,放开自然落地时土团松散。
对于土壤中含有有毒物质的土壤,需根据所含的有毒物质种类采取相应的措施。盐碱含量高的土壤,是因施工中遗留的石灰造成土壤pH值高(>7.5)所致,盐碱含量过高就需要采用“客土置换”的方式,即把含石灰含量高的土壤移出,换成可以供植物生长的壤土。对于石灰含量比较少的土壤,一方面可采取大水浇灌,使之尽快熟化,减少其腐蚀性;另一方面,可增施偏酸性的有机肥或化肥,以中和土壤中多余的碱性物质。
三、坡面整理
坡面整理不同于一般农业上的整地,它不仅包括通常的浅耕、耕地、耙地、镇压和中耕等步骤,而且包括此前的削坡、平整坡面、换土等。坡面整理多在主体工程完成之后进行,若坡面土石混杂、凹凸不平或坡面过于粗糙,既不利于坡面植被建植,也使得雨水过后易形成大小不一的沟壑,导致大量水土流失。因此,在建植之前对坡面进行平整是建植工程的一项重要内容,应根据设计要求和坡面土壤质地状况,采取人工、机械等不同的方法对坡面进行整理。客土回填是常见的坡面土壤重建方式,通常坡面整理需与其结合进行。客土回填后对坡面进行浇水并灌透,使土壤自然下沉且暴露出坑洼处,预防完工后发生土壤塌陷而难以补救。待坡面土壤干燥后再进行补填、平整。
四、种子预处理
边坡工程竣工后,建植时间越早、植被恢复越快对坡面防护的功效越高,因而加快种子萌发,使之尽早发育意义重大。通常,植物种子可直接播种使用且发芽率高,不需要专门进行处理,但对一些发芽较为困难的种子,则必须在播种前进行相关处理,以确保苗木的快速发芽、健康生长。种子预处理前需先进行人工或机械选种,目的是清除杂质,将不饱满的种子及杂草种子等去除,以获取籽粒饱满、纯净度高的种子。常见的种子预处理方法主要有以下几种。
1.冷水浸种
在播种前对种子进行浸泡可以软化种皮,除去发芽抑制物,使种子变软,加速种子的萌发,使之尽早发育。禾本科草种浸种一般1~2天,豆科12~16小时;其他植物种类比较多,不同种类的浸种时间有一定差异,一般掌握在6~18小时,期间注意换水2~4次。浸种后置阴凉处,每隔几小时翻动一次;过1~2天,种子表皮风干,即可播种。
2.酸碱处理
把具有坚硬种皮的种子,浸在有腐蚀性的酸碱溶液中,经过短时间处理,使种壳变薄,透性增加。常用95%浓硫酸溶液浸种10~20分钟,或用10%氢氧化钠溶液浸种24小时左右。浸泡时间长短依不同种子而定,浸后的种子必须用清水冲洗干净。酸碱处理种子时要特别注意药剂浓度、浸泡时间和清洗的干净度,否则会出现药害或达不到处理目的。
3.沙藏催芽
有些种子休眠期比较长,特别是一些木本植物的种子如小檗、榆叶梅等,为了使种子渡过休眠期顺利萌芽,可将干种子在水中浸泡12~24小时,取出晾干,再与相当于种子体积1~3倍的湿砂土或其他类似物拌和均匀,然后埋藏于排水良好的坑中,在低温(0~10℃)下贮藏1~4个月或更长时间。沙藏过程中应定期检查种子,拌和物要始终保持湿润。当有40%~50%的种子种皮开裂时可取出播种。若在快要播种时种皮还没有开裂,可采用升温催芽方式,即将其置于温度为40℃、湿度为70%以上的条件下进行处理,促进其萌动发芽。
4.机械破皮
破皮是开裂、擦伤或机械破伤种皮的过程,有些种子有较厚、不透水的种皮,此时需通过破皮改善种皮透性,促进种子发芽。破皮可采用机械磨损的办法,使种皮破裂,吸水萌发。在实际操作中可以考虑用磨米机,将种子加入粗砂一起进行搅拌、摩擦,或人工用砖在地上轻轻摩擦,到种皮发毛即可。
5.去壳去芒
有荚壳的种子发芽率低,有芒的禾本科种子不便播种,类似种子都应在播种之前进行处理,除去荚壳和芒。
第三节 坡面植被的养护管理
植被养护管理贯穿于坡面植被建植工程中、竣工后,是将人工建植的坡面植物按照植被恢复目标,通过培育、防灾、改善环境、营造景观等措施手段,诱导其形成稳定、健康的植物群落的系列化作业。俗话说,“三分种,七分养”,养护管理是坡面植被建植后期的重要工作,植被建植工程效果并不是随着工程的竣工而立即显现,而是通过后期持续、到位的养护管理逐渐增强,养护管理质量对坡面植物的初期生长和目标群落的形成有直接的重要影响。由于边坡具有特殊的环境条件,对建植的坡面植物若不及时跟进并加强养护管理,不论前期的选种、配置和种植工作做得如何完善,最终也难以达到预期的目标和效果。因此,在坡面植被恢复工程实施过程中,不仅要重视前期的坡面植被建植设计、施工,而且还要加强坡面植物群落后期的养护管理。
养护管理在坡面植物生长初期阶段、群落形成过程及形成之后都需要进行,主要的养护管理作业种类有:生长初期的追肥、补种、补植、除草、修剪等;群落形成过程中的补植、除伐、修剪、割蔓草、处理倒木等;群落形成后的修剪、割蔓草、处理倒木、整枝、砍伐等。
一、草被的养护管理
草被的养护管理主要包括浇水、修剪、施肥、病虫害防治等措施。
(一)浇水
水是决定坡面草被生长状况和质量的重要因素。由于多数草的根较浅,根量85%集中在5~15cm的土壤表层,与乔、灌木植物相比草的抗旱能力较差。草本植物的含水量可达其鲜重的65%~90%,一旦其含水量降至60%以下,就会出现枯萎、死亡。草被对水分的消耗主要表现在地表的蒸发、叶片蒸腾和土壤渗透。耗水量的大小与气候关系非常大。盛夏太阳辐射强,温度高蒸发量大;风速大,气候干旱蒸发量大。另外根系的分布对植物蒸发也有影响,根系浅需水量大,根系深需水量小,因为可以供它吸取水分范围比较广;不同品种之间抗旱性差异也很大。要使草本植物在生长季内保持稳定的生长,必须使其定期得到水分供应。
尽管在植被建植设计时已考虑选择抗旱性较强的草本植物品种,但是在干旱季节仍要及时对其补充水分。草被是否需要浇水,一般是通过观察其外表是否萎蔫或检查10~15cm深度的土壤湿润状况来决定是否浇水以及浇水量的大小。另外浇水量还与土壤质地有关,黏土保水能力强,可适当减少灌水量;砂土保水能力差,可适当加大浇水量。随着草被的不断发育生长,浇水的次数可以逐渐减少,但每次的浇水量则要逐渐增大,渗水深度应达到10~15cm。浇水是一项技术性比较强的管理措施,除了上述的原则之外,还必须考虑到草被的生长发育特性和边坡立地条件。
1.蹲苗
蹲苗是初期养护管理中一个重要措施,草被在苗期要保湿,但随着苗龄的增长,可逐步减少浇水次数,并且有意营造一个干旱的环境,这有利于植物根系的趋湿性,促使根系往深层发展以增强植物的抗旱性。
2.浇水时期
浇水应与草的生长发育和管理措施相协调,早春时草返青开始,为促使其尽快生长,在结合施肥同时应及时进行浇水,这样可以使草被尽快达到覆盖,抑制后期单子叶杂草的生长;草被修剪之后,水分和一部分营养物质将随枝叶一起流失,因此修剪之后要及时配合施肥进行浇水,补充营养;在秋末冬初进入越冬期时,为保证草被安全越冬和翌年返青,应浇足冻水(深度达到20cm),早春时要灌返青水,灌水深度要达到根系活动层以下。
3.浇水时间
应把握适宜的浇水时间。若采用间歇喷灌(雾化程度高),有强烈阳光的午间最好,不仅能补充水分,而且能改善小气候,有利蒸腾作用;若采用浇灌、漫灌方式,一般在清晨和傍晚为宜,避免在太阳暴晒的中午进行灌溉,尤其是夏季,因为此时温度高、蒸发量大,容易引起叶片灼烧。清晨因无强烈阳光照射,水分蒸发量小,损失亦小;晚上浇水蒸发量也小,故水的利用率高,但晚间浇水后,小气候条件中的空气湿度大,特别是在修剪之后,植株存在伤口,易引起病原菌的传播和侵染,需酌情实施。
4.浇水方式
要考虑坡面浇水的均匀性,坡面灌溉很容易发生地表径流,降低了灌溉水向土壤渗透的速度,造成坡面水分不足、不匀,坡底水分过量。为此,对采用自动灌溉的系统,喷头不宜长时间连续开动,而要间断运行、分时浇水。例如,若一般情况下浇灌适量的水需30 min,对于坡面草被可能需分3次进行,每次耗时10min,间隔至少1h,这样才能减少坡面径流,促进水分下渗。对人工灌溉系统,应注意适当加大坡面易干燥的部位的浇水频次,少量多次浇水;而对坡底部位应减少浇水频次和水量,同时还应加强排水。
(二)修剪
修剪是维持优质坡面草被的重要作业。坡面上的植草多为一些矮生的种类,常见的有结缕草、狗牙根、野牛草、白三叶等,它们基本上不用修剪。但如果覆盖不良,可以通过修剪来刺激分蘖增加覆盖度。修剪作业的目的在于:使坡面草被有更高的景观价值;改善通风透气条件,减少病害的发生;抑制一年生杂草的生长,可以抑制杂草生殖芽的发生;刺激草增加分蘖,形成致密的草被。但修剪处理不当,也会造成草被退化,因而合理修剪十分重要。
1.修剪时间和频率
修剪时间和频次不仅与草的种类有关,如黑麦草生长比较快,自然修剪次数就多,而且还与草的生长时期有关。例如,对暖季型草狗牙根和百喜草,在其生长旺期的夏季修剪次数相应要多,而秋季为了能安全越冬,修剪次数需适当减少,便于积累营养。
2.留茬高度
所谓“留茬高度”,是指草被修剪后留在地面上茎叶的高度,主要由草种和长势两个因素决定,草种决定留茬范围,长势则决定在该范围内实际留茬高度,一般生长越旺留茬较低,反之应较高。草被的修剪原则俗称为1/3原则,即每次修剪时,剪掉的部分不能超过叶片自然高度的1/3。在允许修剪范围内修剪次数越多草被质量越好。夏季冷季型草处于休眠状态,可以适当提高留茬高度,夏季暖季型草生长旺盛,留茬高度不变,入冬前提高留茬高度以增强其抗逆性。留茬高度对草被的质量影响很大,过高景观效果差,通风透光差,容易滋生病害;过低则容易损伤生长点或营养,植物自身无法恢复,导致退化发生。通常需定期修剪的草本植物有草地早熟禾、多年生黑麦草、高羊茅、匍匐剪股颖等。
(三)施肥
施肥是为坡面草被提供养分的重要措施。一般在整理坡面时要施足底肥,这样可保证草被几个月内不需施肥。为了保证草苗茁壮生长,以后若肥力不足时(长势和草色有变化)可以增施化肥。施肥应与草的生长发育特点相配合,早春开始返青时因其对水和肥的需求量都大,需及时追肥以促进草被及早返青,培养壮苗,此时尤其是对氮肥的需求量比较大,故在施肥时应按照N∶P∶K=4∶2∶1的比例进行。春末夏初,因草进入生殖生长期,故应加大磷肥的用量,减少氮肥的用量,可采用N∶P∶K=2∶3∶2的比例施肥;秋季施肥,一方面可以延长草的绿期,另一方面可以提高其抗冻性。如有可能最好采用有机肥并适当配合速效肥。夏末秋初,特别是对冷季型草,需及时追肥(主要是复合肥),以延长绿期,并增强抗寒性。
施肥也是一项技术性很强的工作,除了上面所说的之外,还必须考虑草种特性、土壤条件、气候状况、生长季长短、目标要求等因素。首先要搞清楚缺少何种元素,然后再决定施什么肥,“缺什么补什么”。对于植物来说,要达到营养均衡,16种必要元素都是不可替代的。各种营养元素的含量过高或过低都对植物生长不利,缺乏会导致缺素症,过多则造成中毒。除此之外,某种元素施入量太多或太少,还会引发传染性病害,如常见的病害如腐霉病、白粉病、立枯病、黑粉病等,就是因为氮肥施用量太多所致,当然氮肥不足也会导致一些病害的发生,如红丝病、币斑病等。因此,在草被施肥管理中应进行科学、合理的养分供应,要根据养护管理经验和各种肥料用量的综合影响因素,按需、按量进行施肥,这样才能保证草被的正常生长和功能发挥。
(四)病虫害防治
因草被植株较之灌乔木植物密度大得多,其病虫害发病概率大,更容易传播,且防治更加困难。
1.病害的防治
根据病害是否传播和侵染,可以分为侵染性病害和非侵染性病害两类。非侵染性病害主要是指一些生理性病害,最常见是生理性病害如缺素症。通常的病害主要是指侵染性病害,因为它能传播造成更大范围的危害,根据病原情况它又可分为:真菌病害,其占植物病害种类的85%以上:病毒病害、细菌病害、菌原体和类菌原体等。病害能否发生的决定因素是病原、传播媒介、感病寄主和环境4个环节,缺一不可。因此在制定防病措施时围绕这4个环节进行,可使病害得到有效控制。
●检疫,在种子调入之前由植保部门进行植物检疫。
●消毒,在种植之前进行种子消毒,消灭种子传播和土壤传播病害,控制病原传播。
●合理排灌,水分不仅对草生长有影响,对病原物的生长、侵入和增殖起到极其重要的作用。当大气湿度在饱和状态下,叶片表面存在的自由水有利于一些真菌和腐生细菌的滋生。特别是在坡面凹地积水处,土壤中氧气很少,草的根部呼吸以无氧代谢为主,植株生长势弱,一些根部病害容易发生且危害严重。但土壤过于干旱,草也无法正常生长。所以应根据病原菌和寄主植物对水分的反应作具体分析,以便采取最合理的排灌方式。
●科学施肥,植物体内各种营养元素的组成比例对植物的抗性影响很大,某种元素过多或过少都会产生不利的影响。其中土壤中氮、磷、钾的含量变化对草被的抗病性影响很大。实验中发现,夏季植物生长旺季,氮肥用量过大,植株徒长,引发多种病害的发生,但适当加入磷肥和钾肥可以减轻发病率。因此,在施肥这个环节通过均衡施肥培育壮苗,可以有效降低病害的发生率。
●化学防治,即利用化学药剂对病害进行防治。在边坡区域范围内,主要采取喷雾的方式进行施药。
2.虫害的防治
坡面草被上栖息着多种昆虫,其中有些昆虫对草会造成严重的危害,如取食、传播植物病害等。而且很多植物病害就是借助昆虫进行传播的。根据害虫的危害部位可分为:地下害虫,其生活史中大部分时间在地下活动,危害植物的根系;茎叶害虫,主要危害植物的地上部分。
由于地下害虫绝大部分时间生活在地下,暴露在外的时间很短,其防治很困难,对于这些害虫首先要做好预测预报工作,在其暴露在外时进行捕杀。常用的防治方法有:
●化学防治,可以采用毒土,如使用辛硫磷乳油,结合灌水施进土壤中,灭杀害虫;还可以向地表喷洒农药控制类似地老虎这样的地下害虫。在使用药剂防治时,要注意害虫的不同龄期,针对不同龄期采取不同措施。
●物理防治,主要是利用蝼蛄、金龟子等的趋光性,用黑光灯诱杀。
●农业防治,它是综合防治的基础,通过改善生态环境条件,创造不利地下害虫而利于草被生长的环境条件,主要措施包括适时灌水、合理施肥等,这都对地下害虫防治有一定的效果。
由于草本植物的再生能力较强,取食一般不会造成过大的危害,但当出现突发性的虫害,如黏虫大爆发,对草被危害极大时必须进行及早防治,另外出现以刺吸式昆虫—蚜虫为代表的虫害时,因能传播植物病毒,也必须进行防治。此类虫害的防治方法包括:药剂防治,主要用于常规性防治;农业防治,主要用于早期预防,如草被整理、清除杂草等,均能减轻危虫害。
二、灌乔木的养护管理
尽管灌乔木种植在坡面建植中的规模不大,但对其的养护管理也不能忽视。灌乔木的养护管理也涉及浇水、施肥、修剪整形、病虫害防治内容,另外还有补植这一后期管理环节。
(一)浇水
1.浇水时期
浇水时期主要根据植物各个物候期需水特点、当地气候、土壤内水分的变化规律以及灌木栽植的时间长短而定。新栽植的苗木,土壤需要保湿,并根据实际情况向枝干喷水,特别在干旱少雨的地区。原先定植的灌乔木,在春旱比较严重的北方地区,应及时浇返青水。夏季是苗木生长旺期,需水量大,因此时气温高、植物蒸腾作用强烈,如天气久旱无雨,要及时浇水。
在我国北方地区,因冬季严寒多风,苗木容易“抽条”,故在入冬前需浇足“冻水”,以适当提高地温,使灌乔木免受冻害。大风虽加速了枝条水分损失,但较高的地温可保证根系的吸收作用,使之免于枯梢。
2.浇水方式
坡面灌乔木植物因条件所限不可能进行经常性的浇水,基本上进行粗放型管理,因此通常采用一次性浇足浇透方式。目前浇水灌溉的方法有多种,常用的方法有漫灌、树盘灌溉、喷灌、沟灌以及节水型的滴灌、渗灌等。不论哪种形式,在浇水灌溉过程中均应注意:一是水源水质对植物不可有毒害作用;二是事先需松土,灌溉后待水分渗入土壤、表土层稍干时,进行松土保墒;三是灌溉时应按轻重缓急排序,即新植树—阔叶树—春花植物依次优先,针叶树和定植久的树木可缓后;四是夏季灌溉要在早晚时段进行。
(二)施肥
1.施肥时期
坡面土壤多为生土,所含营养物质很少,施肥是保证灌乔木植物生长的必要措施。在早春根系生长之前,施入肥效比较长的有机肥作为基肥并适当加入磷肥,对根系生长十分有利。早春施速效性肥料不应过早,因过早根系尚未恢复生长不能吸收,养分容易流失。萌芽抽枝发叶期需氮量很大,故在春季应施用氮肥为主的肥料,以促进植物营养生长的正常进行。初夏很多花灌木陆续进入花芽分化、开花结果期,此时因属细胞减数分裂期,对磷肥的需求量很大,故需控制氮肥的用量并及时施入以磷肥为主的肥料,保证花芽顺利分化。例如,早春开花的灌木如迎春、连翘,为使其春季开花量大,应于花前施肥,或在冬季施基肥。花后灌木进入营养生长旺期,在4~5月施以氮肥为主的肥料,当枝干骨架形成后要控制氮肥量以防徒长,应增施磷肥使灌木顺利通过花芽分化。夏天开花的灌木如石榴、紫薇,春天应以富含氮肥的有机肥作基肥,促使枝叶旺盛生长,为开花做好准备,5月份左右增施磷肥,促进花芽分化。一年多次抽梢、多次开花的灌木如月季、蔷薇,除休眠期施基肥外,若条件允许,应及时追肥,因为开花营养消耗很多,需及时补充营养防止植物早衰。一般是花后立即施以氮、磷为主的肥料,这样既促枝又促开花。另外,前期生长较快的乔木如黑松等,枝叶迅速生长期在3~6月份,冬季施足基肥及早春追肥非常重要;高生长属全期生长型的乔木如榆树等,枝条除冬天外全年生长,不仅要在休眠期施基肥,而且还要在春季进行追肥。
总之,施肥管理要根据植物物候期的转移和养分分配规律进行,适时适量地施肥,只有在植物最需要营养物质的施肥,才能取得事半功倍的效果。如果施肥不当,不仅肥效差,而且还可能产生相反作用,对植物正常生长产生不利的影响、危害。
2.施肥方式
土壤施肥的深度由根系的深度决定,小灌木如迎春、月季、火棘等,根系分布较浅,施肥时不需太深;对乔木就要适当深一些。一般土壤施肥深度在20~50cm,并随着植物的年龄增长而适当增加。需要注意,不同的肥料因化学性质不同其要求的深度也有差异。不同肥料中所含的营养元素在土壤中的移动情况不同,容易移动的元素如可溶性氮,其在土壤中的移动较快,在浅层施肥时可随灌溉或雨水渗入土壤深层。在土壤中移动较慢且易被土壤固定的元素如磷和钾,应施加在根系分布比较密集的土壤层附近,便于根系吸收利用,减少土壤吸附。基肥一般以肥力释放较慢的有机肥为主或适用缓释肥,其中有机肥须经腐熟分解,且要深施。追肥以释放快、肥效快的速效肥为主,但需适当浅施。土壤施肥的方法有环状施肥法、放射状施肥法、穴状施肥法及全面施肥法等。
(三)整形和修剪
灌乔木在坡面植被中的地位作用不仅限于固土护坡,还是坡面植物景观的重要组成部分,因而其视觉景观效果较为重要。整形、修剪是灌木后期养护管理的重要措施。整形主要是指将植物体按其习性或人为意愿整理或盘曲成各种优美的形状与姿态,使普通的植物提高观赏价值,起到其他植物起不到的观赏效果;修剪主要是指将植物器官的某一部分疏除或截去,达到调节植物生长态势、促使花木开花结果、更新复壮的目的,同时可改善通风透光条件,减少病虫害发生,提高植物的抗逆性。
对灌木整形和修剪的目的在于:抑制植物顶端生长优势,促使腋芽萌发,侧枝生长,全体丰满,利于成型;加速成型,满足设计景观效果。应根据灌木的分枝习性、功能需要及环境条件综合考虑整形和修剪方案。因不同品种灌木各自的生物学习性、形态各异,种植在坡面不同部位其要求也不一样,灌木修剪应本着以轻为主、轻重结合的原则,既要考虑到边坡防护功能需要,又要考虑树势的平衡,防止早衰和利于更新复壮。灌木整形修剪的时期一般为冬季,冬季为灌木的休眠期,修剪可从冬季落叶开始至春季萌发前进行,此时期灌木生长停滞,体内营养大都集中在根部,故修剪不会造成太大的营养损失。对于坡面种植的花灌木,一般在其生长至30cm高时开始修剪,当次修剪后,清除剪下的枝叶,加强肥水管理,待新的枝叶长至4~6cm时,再进行下一次修剪;因前后修剪间隔时间过长花灌木会失形,故需进行定期修剪。花灌木修剪时应注意:
●当年生枝条开花的灌木,如紫薇、月季等,休眠期修剪时,为控制高度,对于生长健壮的枝条应在保留3小芽处短截,促发新枝。
●隔年生枝条开花的灌木,如丁香、红叶李等,休眠期适当整形修剪,疏剪过密枝,以利来年促生健壮新枝。
●多年生枝条开花灌木,如紫荆、海棠等,应注意培育和保护老枝,剪除干扰树型并影响通风透光的过密枝、弱枝、枯枝或病虫枝。
对乔木而言,苗木种植成活后会萌发较多的新芽,修剪既有利于保持树形也有利于苗木生长。乔木修剪主要去除徒长枝、病虫枝、交叉枝、并生枝、下垂枝、扭伤枝以及枯枝和烂头。修剪时,切口都必须靠节,剪口应在剪口芽的反侧呈45度倾斜;剪口要平整,应涂抹园林用的防腐剂。过于粗壮的大枝叶应采取分段栽植法,以防扯裂。休眠期修剪以整形为主,可稍重剪;生长期修剪以调整树势为主,宜轻剪。另外,对常绿乔木而言,它们没有明显的休眠期,若在低温冬季修剪,伤口不易愈合,故修剪一般在夏季进行。
(四)病虫害防治
灌乔木的病虫害种类很多,对其须采用“预防为主,综合防治”的原则。从经济效益出发,采取多种措施,综合防治病虫害的发生。综合防治是针对有害生物进行,应充分发挥自然因素的控制作用,因地制宜地协调应用多种有效措施。例如,通过栽培措施防治、整形修剪、树干缠绑塑料带、化学药剂防治等途径,将有害生物控制在经济损害允许水平以下,以获得最佳的经济、社会和生态效益。化学药剂防治一直是最普遍的防治病虫害的主要措施,其具有收效快、急救性强的优点,但注意同一品种的药剂不能长期使用,否则易使植物产生抗药性。另外,因病虫害通常是一种共同危害的复合状态,可依据发病情况及农药的理化性质对药剂进行混配,以达到控制多种病虫害的目的。农药的常用方法包括:喷雾,即将农药制剂加水稀释后用喷雾器喷洒;喷粉,即利用喷粉器械产生的风力将药粉吹出并散落于植物及有害生物的体表;土壤消毒,即将农药药剂注入土壤中,杀灭土壤中的病虫。
(五)补植
虽然在苗木种植过程中采取了一系列养护管理措施,但也难免会出现部分苗木死亡的现象,因此需要及时补植。补植方法与一般栽植基本相同,但由于在种植时间上滞后,并非在植物最佳的生长季节,而一般又不允许在次年以后再补植,因此需采取部分特殊的措施。通常在夏季进行补植,主要针对春季栽植死亡的树木。由于发现时植物正处于生长旺季,故此时不宜补植,但树木在夏季有20天左右的生长比较缓慢的时期,此时春梢停滞生长,其他枝尚未发芽。此时可选择春梢停止生长的苗进行补植,配合重剪和向枝叶上喷水控制小气候,若是裸根可以采用泥浆沾根或适当带部分原来的土壤,只要仔细养护基本可以保证成活。此外还可以用生长素处理根系,促使根的发生;对于土球苗木,可以加大土球量,并采用重剪、叶面喷水等措施,改善小气候条件,减少水分蒸发。夏季种植的苗木主要为常绿树种,特别是桧柏类所占比例较大,发现其死亡后多在秋季,如果种植地的冬季气温不太低、风不大,可以在秋末进行补植。
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