一种亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，具体涉及一种亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法。

背景技术

在铁路建设项目产生的临时用地中，弃渣场的占地面积相对较大，从几十公顷到几百公顷不等，大量隧道弃渣的堆积和填埋，不可避免地对原生植被造成破坏，进而造成局部区域水土流失严重，甚至对生态系统产生不同程度的影响。解决弃渣场水土流失问题最根本的措施是生态恢复，即将受损的生态系统通过一定的手段恢复到接近于其未受破坏之前的状态，即重建该系统干扰前的结构与功能。尤其是对于一些地势复杂、气候环境条件恶劣多变或植被类型丰富的地区的亚高山灌丛区弃渣场，比如新建川藏铁路沿线形成的弃渣场，进一步加大了弃渣场生态修复难度。因此针对亚高山灌丛区弃渣场的植被恢复技术研发具有重要的社会及生态意义。

目前弃渣场植被恢复技术主要是存在如下问题：第一，大量引入与原生生态系统不匹配的外来物种(商业草种)如披碱草、黑麦草、野豌豆或三叶草等，生态服务功能低，生态风险高；第二，植物对边坡环境适应性差，群落物种组成单一，结构配置简单，资源利用不充分，群落稳定性低下，维护成本很高，收益少，常出现逐年衰退现象。

因此，亟需开发一种低生态风险，群落稳定性高且维护成本低的亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法。

发明内容

针对以上问题，本发明目的之一在于提供一种亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法，该生态恢复方法是通过构建等高移植带，开展乔、灌木移栽和灌草种植，通过模拟近自然生态系统的物种组成和搭配比例，构建多物种群落配置模式，最终实现加速亚高山森林灌丛区弃渣场边坡植被恢复与重建的目标。

为了到达上述目的，本发明可以采用以下技术方案：

本发明提供一种亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法，包括：分别在弃渣场边坡的横坡方向的顶端、中部和底端以及顺坡方向挖掘移植带；将边坡使用表土覆盖；在移植带移栽乡土灌木和乔木；在移植带纵横交错构成的种植区移栽乔木和乡土灌木构建灌丛岛，并种植草本植物；进行养护管理。

本发明有益效果至少包括：

(1)本发明提供的亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法与传统边坡恢复方法相比，本方法在渣场边坡坡面上构建的灌木移植带，形成较好的水土保持带，能够更大程度上减少水土流失。

(2)本发明提供的亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法与单纯采用外来物种的渣场植被恢复方法相比，本发明方法采用适应当地气候和土壤环境的乡土植物，构建多物种群落配置模式，不仅能防止外来物种入侵风险，还能将渣场上乡土植物覆盖度提高到70％以上，植被更加稳定并有持续性。

(3)本发明提供的亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法使用的主材料主要来自乡土植物的自然分布区，不使用辅助材料和生化试剂等；材料收集方便，成本低、效益好，并且不造成环境污染等。

(4)本发明提供的亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法简洁，便于操作，适用于亚高山森林灌丛区渣场植被恢复中大面积采用。

(5)本发明提供的亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法可以使得植被恢复6个月后，弃渣场边坡总盖度可以提高45％-48％，灌木盖度可以提高约25％-27％，草本盖度可以提高43％-46％，物种数可以提高270％，水土流失量可以减少43％-57％，泥沙产量可以减少67％-74％。

附图说明

图1为弃渣场一级边坡多物种群落配置植被恢复技术示意图。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本文中使用的术语仅用于描述特定实施例，并且无意于限制本公开。除非在上下文中具有明显不同的含义，否则单数形式的表达包括复数形式的表达。如本文所使用的，应当理解，诸如“包括”、“具有”、“包含”之类的术语旨在指示特征、数字、操作、组件、零件、元件、材料或组合的存在。在说明书中公开了本发明的术语，并且不旨在排除可能存在或可以添加一个或多个其他特征、数字、操作、组件、部件、元件、材料或其组合的可能性。如在此使用的，根据情况，“/”可以被解释为“和”或“或”。

本发明实施例提供一种亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法，包括：分别在弃渣场边坡的横坡方向的顶端、中部和底端以及顺坡方向挖掘移植带；将边坡使用表土覆盖；在移植带移栽乡土灌木和乔木；在移植带纵横交错构成的种植区移栽乔木和少量乡土灌木构建灌丛岛，并种植草本植物；进行养护管理。

需要说明的是，在弃渣场边坡的横坡方向的顶端、中部和底端以及顺坡方向挖掘移植带的目的是构建“等高移植带”。等高移植带是一种低价高效、科学环保的植被修复技术，具有重要的生态作用与实践价值。等高移植带冠层、根系、凋落物具有截留地表径流、减少土壤侵蚀与水肥流失、改善土壤性质的作用。同时移植带将坡面截为多个独立小区，阻隔侵蚀泥沙的迁移行为，促使移植带前形成泥沙淤积带，缩短坡面侵蚀的有效长度，利于减缓坡度。并且各独立小区形成局域微环境，提高坡面的空间异质性，容纳更多的生物输入量，有效促进渣场生物多样性。此外，等高移植带的凋落物与根系分泌物是土壤微生物的主要营养来源，可显著提高土壤微生物生物量及活性，加快弃渣边坡土壤改良进程。

另外，因为本发明中亚高山森林灌丛区弃渣场的原生植被是亚高山森林灌草丛，所以本发明中在该渣场恢复目标是构建“稀乔-灌-草”的植被恢复群落模式，因此移栽乔木的目的是为渣场边坡植被形成“乔-灌-草”群落结构提供基础条件。

另外，种植草本植物的目的包括：首先，草本植物种子不具有休眠特性，在试验区短暂的生长季中可快速萌发生长，从而迅速获取较高的植被盖度，有利于缓解渣场裸露边坡的水土流失现状。其次，浅层滑坡是渣场边坡室温的主要因素，草本植物根系密集交织，产生土壤-根系复合体，植物根系的加筋作用使复合体的抗剪强度增加，有利于提高渣场边坡的机械稳定性。最后，草本植物产生的凋落物、根系分泌物等为土壤微生物提供有机质输入来源，有效促进渣场土壤改良进程，为后续乡土植物群落的建立，渣场生物多样性的提高奠定物质基础。

在一些具体实施例中，移植带的间距可以为(10±0.5)m；和/或移植带的深度可以为(30±5)cm；和/或宽度可以为(2±0.1)m。

需要说明的是，移植带间距选择是边坡表土水土流失控制的重要因素，移植带的间距过密将加大植被修复成本；而移植带的布设距离太远，又无法达到良好的水肥保持效果。在一些具体实施例中，渣场设计坡长比1:2.75，坡度约20度左右，实际坡面长度为26米；横坡构建3条灌木移植带占用6米，剩余距离20米。在既定的边坡环境条件背景下，综合考虑移植带水土流失治理成效与渣场边坡恢复成本，制定了构建3条灌木移植带，每条移植带相距10米、宽2米、深0.3米的布设方案，在有效控制移植带构建成本的同时，最大限度发挥其植被修复的生态作用。

在一些具体实施例中，移植带纵横交错构成的种植区的表土覆盖的厚度为15cm-20cm，比如16cm、17cm或18cm等。

需要说明的是，表土是弃渣场植被修复重建的基础资源，表土数量与质量直接决定植物的存活与生长发育状况，因此表土覆盖厚度是边坡植被恢复成效的主要影响因素之一。理论上，表土回填厚度越大，土壤保肥、抗蚀性效果越好，有益于渣场边坡的高效恢复。但是，渣场表土资源十分有限，购买与运输成本极高，因此在实际生态修复过程中，必须综合考虑表土回覆成效与成本之间的关系，在确保植物恢复效果的同时控制恢复成本。综上所述，在本案例中，依据原生自然环境中植物根系主要分布深度，种植区选择中间级的土层厚度(15-20cm)进行覆盖。另外，移植带的表土覆盖深度同移植带深，约30cm-50cm。

在一些具体实施例中，乔木株距可以优选为5m；和/或乡土灌木的行距可以优选为1m-1.5m；和/或种植区的乔木和乡土灌木株距可以优选为5m。需要说明的是，乡土灌木的行距可以根据移栽灌丛的大小实际情况进行灵活调整。

在一些具体实施例中，乡土灌木包括细枝绣线菊、高山柳、茶藨子、蔷薇、忍冬、大花杜鹃、银露梅、金露梅、尼泊尔黄花木、变刺小檗或高丛珍珠梅中一种或多种；和/或乔木包括云杉或康定杨中一种或多种；和/或草本植物包括尼泊尔酸模、柔毛委陵菜、草玉梅、牛尾蒿或绣线菊中一种或多种。

在一些具体实施例中，乡土灌木和/或乔木的种植方法包括：将携带原生土壤的乡土灌木和/或乔木种植于种植坑，种植坑覆土20cm；填一部分土，用脚踩实，重复上述步骤，直至树坑表土略低于渣场地面，浇定植水。

在一些具体实施例中，养护管理包括：将草本植物播种后，覆盖易分解的轻质无纺布。

在一些具体实施例中，上述的亚高山森林灌丛区弃渣场的植被生态恢复方法包括：

(1)“因地制宜”构建等高移植带：依据恢复渣场的立地条件情况，分别在渣场边坡的横坡方向的顶端、中部和底端以及顺坡方向挖掘灌木移植带，移植带之间的距离为10m，移植带宽2m，深约0.3m。在实际植被恢复过程中，移植带之间的距离可以依据渣场的实际立地条件(边坡的坡长和坡度)进行调整，移植带之间的距离在缓坡上间隔相对远一点，陡坡上间隔要近一点。

(2)表土覆盖：为了运输方便，所述覆土一般取自弃渣场所在地土场的表土，所述覆土层的厚度越厚越利于植被根系的生长，但是，覆土层越厚成本和管护需求越大；所以，为了节约减少土料成本以及满足植被生长需求，覆土层的厚度为15cm～50cm，其中，移植带覆盖土层为30～50cm，种植区覆盖土层为15～20cm。在实际恢复过程中，覆盖土层的厚度需要根据弃渣的类型进行合理确定。

(3)“就地取材”移栽乡土灌木和乔木：移植带移栽的灌木主要来自渣场周边移栽后易存活的灌木物种，例如细枝绣线菊、高山柳、茶藨子、蔷薇、忍冬、大花杜鹃、银露梅、金露梅、变刺小檗等。选择树龄较小、生长旺盛的灌木苗木，用挖掘机将整株灌木挖出，挖掘时尽可能多的携带原生土壤，尽可能减少根系的损失。依据灌木根系大小挖掘合适的移栽坑，移栽坑内覆土约20cm。将灌木苗木放入坑的中部，保证树干垂直。填一部分土，用脚踩实，重复上述步骤，直至树坑表土略低于渣场地面。移栽株行距依据灌木苗木大小确定，一般为1m左右。同时在种植带内以同样方法随机移栽灌木，以构建形成灌丛岛，株行距约为5m×5m。另外，从当地育苗公司采购部分乔木树种(云杉、康定杨)移栽在渣场移栽区和种植区。云杉树龄为5-6年，康定杨树龄为2-3年。依据乔木根系大小挖掘合适的移栽坑，坑内覆土20cm，确保根系发育能获取足够的养分和水分，栽种方式同灌木栽种，移栽乔木株距5m左右。移栽完成后，需要对乔、灌木进行中度短截修剪，并及时浇定植水。

(4)补充播种：选择一种驯化的商业草种(草木樨)作为先锋种和乡土灌草物种(如尼泊尔黄花木、变刺小檗、尼泊尔酸模、柔毛委陵菜、草玉梅、牛尾蒿、绣线菊、高丛珍珠梅等)撒播于渣场边坡种植区和移植带空白区，然后用耙犁轻轻耙平。

(5)养护管理：播种完成后，在种植区覆盖易分解的轻质无纺布，以防草种被风吹走。后期根据实际情况，适时(出苗后未影响生长前)将无纺布去除。植被恢复期间需要监测的指标包括种子萌发率、萌蘖率、植被覆盖度以及乔灌草成活保存率等指标。并及时进行补播、补植、肥力提升，根据当地实际降雨情况合理安排灌溉。

为了更好地理解本发明，下面结合具体示例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的示例。

以下实施例中，在代表性的亚高山森林灌丛区—康定市折多塘镇毛家沟康定2号隧道入口处超大型弃渣场一级边坡构建多物种群落配置，开展渣场植被恢复。

实施例1

(1)渣场立地条件：实施区域位于康定市折多塘镇毛家沟康定2号隧道入口处，样地经纬度(E 101.8687，N 29.9844)，海拔3255±12m；该弃渣场第一级边坡坡面平均坡度约20度，坡面长33m，设计坡比1:2.75，垂直高度约12m。

(2)移植带构建：分别在渣场边坡的横坡方向的顶端、中部和底端挖掘3条移植带，移植带宽2m，深约0.3m，每移植带长12m，3条横坡方向的条移植带之间相距约12m。顺坡方向挖掘2条灌木移植带，移植带宽2m，深约0.3m，每移植带长36m，2条顺坡方向的移植带之间相距约12m。

(3)表土覆盖：使用机械及人工完成渣场边坡表土覆盖，移植带覆盖土层厚度约为45cm左右，种植区覆盖土层为20cm。所需表土为渣场原表土。

(4)移植带灌木移栽：

①物种选择：移植带移栽的灌木有细枝绣线菊、水栒子、高山柳、茶藨子、蔷薇、忍冬、大花杜鹃、变刺小檗。

②移栽时间：2022年5月初新芽萌发，未展叶之前。

③灌木苗木获取：选择株高低于2米的树龄较小、生长旺盛的灌木苗木，用挖掘机将整株灌木挖出，挖掘时尽可能多的携带原生土壤，尽可能减少根系的损失。

④灌木移栽：依据灌木根系大小挖掘合适的移栽坑，移栽坑内覆土约20cm；将灌木苗木放入坑的中部，保证树干垂直；填一部分土，用脚踩实，重复上述步骤，直至树坑表土略低于渣场地面；移栽株行距依据灌木苗木大小确定，灵活调整，平均株距约为1m。同时在种植带内以同样方法随机移栽乔木和乡土灌木，以构建形成灌丛岛，株行距约为5m×5m。

(5)乔木移栽：购买树龄为5-6年云杉和2-3年的康定杨，依据乔木根系大小挖掘合适的移栽坑，坑内覆土20cm，乔木穴坑规格约为50cm×50cm×50cm，株行距约为5m×5m。云杉和康定杨相间种植。

(6)修剪枝条：移栽后，对乔、灌木进行中度短截修剪。

(7)浇定植水：移栽完成后，将大树生根剂稀释600倍，少量多次灌溉在移栽穴坑处，浇透为止。

(8)草皮覆盖：在渣场边坡中间的移植带，将挖掘灌木苗木产生的草皮均匀覆盖在移栽的乔木和乡土灌木周边，草皮覆盖宽度2m，长度12m，厚度约7cm。

(9)播种：将灌草种子撒播于渣场边坡种植区和移植带空白区，然后用耙犁轻轻耙平。各物种播种量分别为：草木樨(5g/m

(10)无纺布覆盖：播种完成后，在种植区覆盖易分解的轻质无纺布。1个月后，将无纺布去除。

(11)后期管护：该区域今年降雨量较少，尤其是在7月份，相对干旱，播种1个月后，完成一次灌溉，其后植物在自然气候条件下生长。

(12)成效评价：移栽后，在每条移植带和种植带布置3个3m×3m的固定样方，用于跟踪调查植被总盖度和物种数量动态。分别于7月和10月，调查了移栽乔木、灌木的存活率、播种灌草的出苗率，同时完成土壤质量调查的样品采集工作和土壤水源涵养能力评价。植被恢复6个月后渣场边坡总盖度提高了48％，灌木盖度提高了约27％，草本盖度提高了46％，物种数提高270％。水土流失量减少43％，泥沙产量减少67％。

实施例2

(1)渣场立地条件：实施区域位于康定市折多塘镇毛家沟康定2号隧道入口处，样地经纬度(E 101.8687，N 29.9844)，海拔3255±12m；该弃渣场第一级边坡坡面平均坡度约20度，坡面长33m，设计坡比1:2.75，垂直高度约12m。

(2)移植带构建：分别在渣场边坡的横坡方向的顶端、中部和底端挖掘3条移植带，移植带宽2m，深约0.3m，每移植带长10m，3条横坡方向的条移植带之间相距约10m。顺坡方向挖掘2条灌木移植带，移植带宽2m，深约0.3m，每移植带长30m，2条顺坡方向的移植带之间相距10m。

(3)表土覆盖：使用机械及人工完成渣场边坡表土覆盖，移植带覆盖土层厚度约为40cm左右，种植区覆盖土层为20cm；所需表土为渣场原表土。

(4)移植带灌木移栽：

①物种选择：移植带移栽的灌木有细枝绣线菊、水栒子、高山柳、茶藨子、大花杜鹃、银露梅、金露梅、变刺小檗。

②移栽时间：2022年5月初新芽萌发，未展叶之前。

③灌木苗木获取：选择株高低于2米的树龄较小、生长旺盛的灌木苗木，用挖掘机将整株灌木挖出，挖掘时尽可能多的携带原生土壤，尽可能减少根系的损失。

④灌木移栽：依据灌木根系大小挖掘合适的移栽坑，移栽坑内覆土约20cm；将灌木苗木放入坑的中部，保证树干垂直；填一部分土，用脚踩实，重复上述步骤，直至树坑表土略低于渣场地面。移栽株行距依据灌木苗木大小确定，灵活调整，平均株距约为1m。同时在种植带内以同样方法随机移栽灌木，以构建形成灌丛岛，株行距约为5m×5m。

(5)乔木移栽：购买树龄为5-6年云杉和2-3年的康定杨，依据乔木根系大小挖掘合适的移栽坑，坑内覆土20cm，乔木穴坑规格约为50cm×50cm×50cm，株行距约为5m×5m；云杉和康定杨相间种植。

(6)修剪枝条：移栽后，对乔、灌木进行中度短截修剪。

(7)浇定植水：移栽完成后，将大树生根剂稀释600倍，少量多次灌溉在移栽穴坑处，浇透为止。

(8)草皮覆盖：在渣场边坡中间的移植带，将挖掘灌木苗木产生的草皮均匀覆盖在移栽的乔木和乡土灌木周边，草皮覆盖宽度2m，长度10m，厚度约8cm。

(9)播种：将灌草种子撒播于渣场边坡种植区和移植带空白区，然后用耙犁轻轻耙平。各物种播种量分别为：草木樨(5g/m

(10)无纺布覆盖：播种完成后，在种植区覆盖易分解的轻质无纺布；1个月后，将无纺布去除。

(11)后期管护：该区域今年降雨量较少，尤其是在7月份，相对干旱，因此在播种1个月后完成一次灌溉，其后植物在自然气候条件下生长。

(12)成效评价：移栽后，在每条移植带和种植带布置3个3m×3m的固定样方，用于跟踪调查植被总盖度和物种数量动态；分别于7月和10月，调查了移栽乔木、灌木的存活率、播种灌草的出苗率，同时完成土壤质量调查的样品采集工作和土壤水源涵养能力评价；渣场植被恢复6个月后渣场边坡总盖度提高了45％，灌木盖度提高了约25％，草本盖度提高了43％，物种数提高270％；水土流失量减少53％，泥沙产量减少74％。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。