魏宝祥*

（云南农业大学草业科学系，昆明  650201）

 

摘要：通过对植物在滑坡防治中的机理机制的阐述，分析了植物对滑坡发生发展的有利与不利影响以及植物各个生活型的形态特点，把小半灌木和乔木、牧草比较，表明小半灌木在滑坡防治中的使用，可以避免植物对斜坡的危害，充分发挥植物的防护作用，在滑坡防治中，小半灌木有着极其重要的应用价值和研究价值。

关键词  小半灌木  防护  滑坡

 

    滑坡（landslide）是一种比较常见的不良地质物理现象。尤其是在山区经常发生，对人民的生命财产及安全造成巨大威胁，在山区修筑公路，铁路时，也经常会遇到。通过多年的科学研究，在滑坡地质勘探方面，在滑坡地区选线方面及滑坡的发生发展规律方面，已起得许多成绩。但是，已有的成果不能满足国家建设和保证人民生命财产安全的需要，滑坡的防治仍然是一个国内外都尚未解决的问题，尤其在滑坡预报，土质加固方面仍需要科学界的共同努力。在目前的滑坡防治工作中，主要以工程防治为主，植物防治只是一种辅助手段，然而，因植被破坏而引发滑坡和泥石流的灾害事件屡见报端，反证了植物护坡的重要性与作用。1994年9月^[1]首次专门以植物护坡为主体的国际会议在英国牛津大学举行，标志着植物护坡开始受到学术界重视。

    最早研究植被与滑坡关系的是美国学者Langbein-Schumm，他从植被入手研究了降水量和产沙量的关系，日本的研究人员^[2]统计了不同植被下的滑塌的发生率，肯定植被本身的抗拉、抗剪强度大于土体，具有固土护坡的功效，日本学者执印康裕从水文学、机械学两个方面研究了植被对表层滑坡影响机制，分析植被防止表层滑坡的发生、发展的力学作用，认为植被是防止滑坡发生发展的一种有效方法。中国的研究人员^[3]从草，乔木，灌木出发，考虑了根系的锚固作用，叶片的蒸腾作用，研究了植物在滑坡防治中的作用以及植物对滑坡的防护效果，肯定了植被在滑坡防治中的积极意义。国际地科联滑坡工作组也把种植植物作为滑坡整治方案的一种手段并世界各国推荐。然而，除了未被发现的植物约20万种之外，已知的植物有50万种之多，我们应当如何使用植物，或者使用何种植物才能够在滑坡的防治中取得更好的效果，笔者在此作一点粗浅的探讨。

3.1 植物对斜坡的保护

    植物对滑坡的保护主要有以下四个方面：

    由于太阳常数，北半球的地面上，每平方厘米地面每分钟获得的热量为1.94卡，土壤温度的改变在不同深度的土质中并不相同，带来的热涨冷缩以及由此引发的土层间的细小位移，在特定的地质地形因素下（如坡度，风化程度等）， 改变了重量和温度，破坏了坡面土壤原有的平衡，导致地质灾害的产生。因此，控制水分在土壤中的移动，减少每方土壤重量和温度的变化幅度，对地质灾害的治理有重要意义。

    在土质组成中，水分占土壤体积的2～45%，也就是说在水分胁迫和水分饱和的情况下，每立方土壤的重量将在2～45kg之间变化，大气中的水分以降雨的形式落到地面，其中一部分在到达地面之前被植物截留，在温带地区被截留的降水可达总降水的25%，避免土壤被水分饱和，保持坡面土壤重量的衡定。

    植被的根系具有增加土质强度的机能作用，这种作用的大小主要取决于坡面基岩特点、土层厚度、植被组成、林龄等因素。日本的研究人员统计了不同植被下的滑塌的发生率，肯定植被本身的抗拉，抗剪强度大于土体，具有固土护坡的功效。

    地下水的活动是引起滑坡的主要因素，山体滑坡的防治中，目前常用的，行之有效的措施是：减载、支撑、加固、排水等措施。 它们主要是从力学上保持坡面的平衡以达到斜坡防护的目的。其中，排水是防治滑坡的重要因素，工程上的排水措施，主要是明沟、天沟、截水沟、盲沟、盲洞等工程措施，这些措施的应用为滑坡的防治起到了一定的作用，但工程大，投资大，受地形限制，最为遗憾的是这些措施需要土壤水分在土壤空隙中沿毛管空隙汇集后，方能排出。而植物以太阳能为动力，土壤水分无须汇集则可直接垂直向上排出。

    植物对斜坡具有利的一面，也有不利的一面。植物对斜坡的危害主要表现在以下几个方面：

    植物的高度因植物种类的不同而不同，热带雨林中植物的高度可达60多米，针叶林，阔叶林，针阔叶混交林达到20多米，即使是灌丛以可达5米。在地质灾害中，植物的高度可将风力传到坡面，在某些特殊情况下，传递的风力会打破斜坡的极限平衡。

    坡面堆积物的重量会加大坡面的负荷，工程上常用减重的方法来防护坡面，同样，坡面植物的地上生物量也会加大坡面的负荷，过重生物量会打破斜坡的物理平衡，加剧滑坡的发生，因此，过大的地上生物量加大了坡地的负荷，促进了地质灾害的发生，不利于斜坡的稳定。

    一定的植物群落对应着相应的动物种群，某些营穴居生活的动物的存在不利于斜坡的稳定。昆虫纲膜翅目如蚂蚁，等翅目百蚁科如金龟子科，环节动物门如蚯蚓，哺乳纲的鼠类，裂齿类如鼠兔，爬行类如穿山甲，对斜坡的稳定不利，某些植物会吸引这些动物，破坏斜坡的结构。

    植物的根劈作用，破坏了斜坡的结构，一些植物的根系分泌物不利于斜坡的稳定。

    坡面堆积物的重量会加大坡面的负荷，过重生物量会打破斜坡的物理平衡，加剧滑坡的发生，工程上常用减重的方法来防护坡面，因此，过大的地上生物量加大了坡地的负荷，促进了滑坡的发生，不利于斜坡的稳定。

    从水分调剂的角度看，不同种类的植物都是通过蒸腾排出土壤水分，植物吸收的水分，只有1%-3%进入体内转化为碳氢化合物，其余97%-99%通过蒸腾排出体外进入外进入大气。禾本科的某些种，每公顷每天可从土壤中排出70t的水分，可以极大的降低坡面的负荷，水分排出的大小与叶面积指数的大小有关，叶面积指数大的植物才是防治滑坡有利的植物。

    植物对土壤的加固作用靠地下生物量完成，地下部分生物量愈大，加固作用愈强。地下部分生物量和地上部分生物量成正比，地下部分生物量愈大，地上部分生物量亦愈大，当地上部分生物量过大时，过大的重量加大了坡地的负荷，反而促进了滑坡的发生。因此，地下部分生物量较大，地上部分生物量较小的植物才是防治滑坡最有利的植物，这类植物着生的坡面才是最稳定的坡面。                      

    植物的高度间接反映了地上生物量的大小，它除了加重坡面的负荷以外，在有风的情况下，风力与植物的高度结合，将打破坡地的极限平衡，诱发滑坡。

    多度指某一种或某一科的植物在群落中的出现率和丰富度，某些植物为优势种构成的群落中，会引来大量的穴居的啮齿类动物，这些动物的活动破坏了坡地的物理结构。

    植被的盖度有基盖度和投影盖度之分，基盖度是指植物基部占地面面积的百分数，投影盖度则是指地上部分的投影面积在地面的百分数，它们都反映了植被对地面的覆盖程度。在坡面防护中，它主要是影响地面温度的变化，及降水在地面的分布。盖度的大小对滑坡的影响是显而易见的，通过影响水分和温度的分配来影响斜坡的稳定。

    植被对滑坡的防护机理具有力学机理，也有植物学机理和化学机理，力学机理普遍存在于植被与斜坡的之间，它是植被对斜坡防护作用的基础。它通过锚固作用和加筋作用对斜坡进行防护。植物对滑坡防护的植物学机理是植物群落具有的某些特征对斜坡的稳定有积极作用。植物通过群落的盖度、密度、多度、高度、地下生物量、叶面积指数、地上生物量等对滑坡产生作用。其中地下生物量、根的深幅度利用力学机理对滑坡发生作用；而盖度、密度、多度、高度、叶面积指数是通过植物学机理对滑坡发生作用；地上生物量、根的深幅度则是既通过力学机理，又通过植物学机理对滑坡发生作用。

    群落具某些特征的植被对斜坡的稳定积有极作用，其它的特征作用较小或具有相反的作用，植被一方面同过影响力学机理对斜坡产生影响，另一方面通过植物学机理影响水分和热量的分配对斜坡的稳定产生影响。在一些情况下，以力学机理的影响为主要方式，另一些情况下以植物学机理的影响为主要方式，或两者共同作用。化学机理是通过根分泌物对斜坡产生化学作用。

    通常人们看到的植物对滑坡的防护作用，实际上是盖度、密度、多度、高度、地下生物量、叶面积指数、地上生物量等各个作用耦合后表现出来的一种综合作用。

    植物生活型的划分起源较早，形成了很多体系，考虑到本文讨论的是工程领域的问题，在此我们选用按植物体态划分的生活型分类体系。

5.1.1 乔木，多年生，有明显的主干，高达4—60m，主要成分为木质素，含有大量的多种酸类、生物碱、挥发性油。

5.1.2 灌木，多年生的木质地上部，无明显主干，株高达2m不等，寿命可达20—30年。

5.1.3 半灌木和小半灌木，属于草本和灌木之间的过度类型，高0.2～0.5m，寿命10～20年。

5.1.4 多年生草类，地上枝条在多数地区每年死亡，但地下部分仍然存活，依靠营养繁殖更新，它的高度差别很大从数10cm至4-5m，寿命从二年至数十年，最高达200年。

5.1.5一年生草类，植株在种子成熟后即死亡，一年中能借种子繁殖若干次，植株纤细矮小。

    乔木，具有较高的木质素和纤维素含量，其抗拉、抗剪性较强，加之强大的根系，增加了土质强度的机能作用，因此，固土作用较强，但是其过大地上生物量，庞大的株丛结构不利于斜坡的稳定。过大地上生物量加重了坡面的负荷，庞大的株丛结构将风力传到地面，会打破斜坡的极限平衡，诱发地质灾害的发生。灌木，也具有较高的木质素和纤维素含量，其抗拉、抗剪性仍然较强，加之它强大的根系，增加了土质强度的机能作用，因此，固土作用较强，其株丛结构、高度、地上生物量虽然比乔木要小，但对斜坡仍有一定威胁。半灌木和小半灌木，同样具有较高的木质素和纤维素含量，抗拉、抗剪性仍然较强，固土作用较强，此外它株丛结构合理，有利于拦截辐射，保持土温恒定，叶面积指数大，有利于分流降水和土壤水分的调节，与牧草相比，它的根系强大。小半灌木由于具有易于栽培，管理粗放，适应性广等特点，但它叶片粗糙，木质素和纤维过高，较少被农牧业应用。但它有以下特点：

5.2.1 叶面积指数大，适应性强。与其它植物相比叶量较丰富，能够较大的覆盖地面，形成保护层，防止地表温度的升高或降低。降低坡面的膨胀强度。

5.2.2 植株低矮。主要由生殖枝和长的营养枝形成的株丛结构，其高度在一米左右，因此小半灌木的植株高度不会对坡面形成威胁。

5.2.3 根系强大。牧草根系发达，最长可达数十米，起到了加筋作用和锚固作用。

5.2.4 小半灌木具有许多优异的生物特性，如耐干旱、耐风蚀、耐盐碱、耐贫瘠、易繁殖、速生、萌生力强等特点，通常在不能造林和人工种植优良牧草的干旱地区，小半灌木均能良好生长。

5.2.5  小半灌木同乔木、牧草一样，可以防蚀、保土、蓄水、生物改良土壤以及调节气候，防止大气污染，保持生态系统良性循环。与乔木和牧草二者相比，灌木、半灌木还有独特的优点：（1）与乔木相比，栽植成本低，生长迅速，见效较快，短期内即能发挥作用，生态效益较乔木显著；（2）与牧草相比，小半灌木具有发达的根系，冠幅大，生长期长，抗逆性强，因此，在控制水土流失、防风、固沙、涵养水源、改良培肥土壤、改变脆弱生态条件等方面，其效果较牧草显著。

    可见，牧草的株丛结构和根系状况使它完全可以避免植物对滑坡造成的不利影响，充分发挥植物对滑坡的防护作用，在滑坡防治中的作用，小半灌木有着极其重要的应用价值和研究价值。

 

[1]      Coppin NJ，Richards IG. Use of vegetation in Civi engineering[M]. Oxford，Butterworth-Heinemann，1990

[2]      陈洪凯.三峡库区危岩综合治理技术及应用[J].地下空间，Vol. 22, No.2。