银西高速铁路荒漠化区段路基边坡绿化防护研究

　　摘要 针对银西高铁宁夏荒漠区段路基边坡绿化防护困难的问题，基于当地气候特征和地貌特征，建设路基边坡绿化防护试验段，选择种植四翅滨藜、柠条和爬地柏3种灌木，分析种植后一年半时间内植物的生长特征和土壤肥力。研究表明：荒漠化区段内路基边坡绿化防护时，应选择耐旱、耐寒、耐碱的植物;四翅滨藜的生长指标优于其他两种植物，种植土的肥力明显提高，具有最优的绿化防护效果。研究成果可为荒漠化地区绿化防护提供有益参考。

　　关键词 银西高铁;荒漠化;绿化防护

　　引言

　　银西高速铁路是国家“八纵八横”高速铁路网的重要组成部分，宁夏段线路185.32 km，大部分位于地表植被稀少或不发育的荒漠区[1]。高铁建设过程中路堤填筑、路堑开挖等工程不可避免地对场地范围内原有植被造成破坏，改变了原有地表条件[2]。同时，银西高铁宁夏段路基填料除基床表层外，主要采用水泥改良土或粗颗粒填料填筑，路桥、路涵等过渡段区域采用级配碎石掺水泥填筑。

　　基于上述背景，考虑宁夏地区降雨量少、蒸发量大的不利气候条件，铁路沿线的生态防护仍采用传统的乔灌建植方式，导致上述地段都不同程度地存在植物建植方式单一、植物成长困难、绿化效果不佳的问题。生态防护的薄弱将导致鐵路周边区域沙漠化程度加剧，造成铁路路基积沙和轨道积沙，从而威胁铁路运营安全[3]。为有效规避沙化对铁路的不利影响，针对银西高铁宁夏段不利的气候、环境和特殊的地理条件，应设计一套行之有效的路基生态防护体系，以保障铁路运营安全。

　　目前，对荒漠化区域生态防护的研究，主要从气象资料和土壤养分状态进行定量和定性分析，并结合区域荒漠化特征，分析植物生长状态，提出生态防护评价方法[4-5]。如通过对榆林风沙区立地条件、乔灌木造林密度以及树木生长状况调查分析，应用灰色关联分析法对该地区乔木和灌木适宜性进行评价[6];通过对古尔班通古特沙漠的梭梭灌木林调查研究，提出人工辅助治理与生态自我修复有机结合的防护措施[7]。但对于以高铁为代表的长距离穿越荒漠化区域的线状工程，生态防护研究甚少。因此，针对银西高铁路基边坡进行建植绿化研究，为荒漠化区域在建和拟建类似工程提供参考。表1为研究区段气象资料。

　　1 银西高铁荒漠化区域基本特征

　　研究区段位于吴忠市境内，地处西北内陆，属中温带干旱、半干旱气候地区，具有明显的大陆性特征：四季分明，气候干燥，蒸发强烈，降水集中，大气透明度好，云量少，日照充分，热量丰富，温差较大，无霜期短，风沙较多[8-9]。

　　1.1 气候特征

　　区段内历年平均降水量184.6～273.5 mm，年平均降雨日数为46.5天，降雨集中在6—8月;年均蒸发量1196.3～1351.1 mm。年均蒸发量是年均降水量的4.5～6.5倍，即干燥度为4.5～6.5，地区整体呈干燥特征。

　　区段内四季气温变化较大，如图2所示，近5年月均低温在1月时达到?9.4 ℃，月均高温在7月时达到32.4 ℃。同时，该地区受西伯利亚和乌拉尔山以及高压影响，温差较大，近5年月最大温差23～34 ℃，冬夏温差差异程度高。

　　1.2 地貌特征

　　研究区段属毛乌素沙漠西南部边缘地带，风积沙分布广泛，属风积地貌，积沙一般厚0.5～10.5 m。风沙地以固定沙丘为主，兼有流动沙丘、半固定沙丘、平铺沙地分布[10]。区段内沙地类型及分布范围如表2所示。

　　土壤结构松散、肥力较低。通过采集测试，土壤中速效氮的含量为11.56～53.32 mg/kg，速效磷的含量为14.42～67.63 mg/kg，速效钾的含量为107.28～251.54 mg/kg，pH值为7.57～8.13，呈弱碱性。

　　综合以上分析，研究区段的气候呈蒸发强、温差大的特征;风积沙分布广泛，土壤肥力低，微碱化。在路基边坡绿化防护时，应选择耐旱、耐寒、耐碱的植物。

　　2 试验段建设

　　试验段设置于银西高铁DK513+400～DK513+600段，位于惠安堡镇与白土岗镇中间，属于典型的干旱草原荒漠区。地层为第四系全新统风积粉砂，下伏三叠系上统砂岩。地下水位埋深11～13 m。区段内边坡提料采用粗颗粒填料。

　　银西高铁宁夏段绿化设计存在以下不足：一是边坡绿化灌木每平方米4株，苗木间距0.69 m，种植裸根苗，导致边坡灌木较稀疏;二是统一种植紫穗槐，在荒漠区段内成活率不高。

　　针对上述不足，通过改变种植灌木、增加种植密度和调整种植方式，建设路基边坡绿化试验段，如表3所示。

　　四翅滨藜(Atriplex canescens)、柠条(Caragana korshins)和爬地柏(Sabina procumbens)均具备耐旱、耐寒、耐盐碱、耐瘠薄的特性，具有较强的环境适应性。

　　在试验段种植三种植物的路基边坡两侧布置土壤养分监测仪，对种植土的有机质和氮磷钾等指标进行监测记录。

　　试验段布置如图3所示。

　　3 植物生长状态

　　3.1 生长特征

　　自试验段建植月份2020年4月起，每2个月对植物的生长状态进行调查。在每种植物建植区域内随机选取10个5 m×5 m的样方，调查统计每个样方内的植株株数(株)、存活率(%)、平均高度(cm)和植被覆盖度(%)等。

　　试验段植物成活率随时间变化的结果如图4所示。种植当年内三种植物的成活率逐渐下降，10月后下降速率加快，越冬后到了第二年，成活率下降趋于稳定。种植14个月后，四翅滨藜、柠条、爬地柏的成活率分别为78.52%、72.51%、50.03%。

　　植物生长高度随时间变化的结果如图5所示。种植时三种植物的平均高度为11.8～13.6 cm，植株生长高度稳步增长，于6—10月增长较快。四翅滨藜、柠条、爬地柏的生长高度分别达到40.8 cm、43.3 cm、33.9 cm，分别增长了245.76%、218.38%、171.20%。

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