摘要：通過對植物在滑坡防治中的機(jī)理機(jī)制的闡述，分析了植物對滑坡發(fā)生發(fā)展的有利與不利影響以及植物各個(gè)生活型的形態(tài)特點(diǎn)，把小半灌木和喬木、牧草比較，表明小半灌木在滑坡防治中的使用，可以避免植物對斜坡的危害，充分發(fā)揮植物的防護(hù)作用，在滑坡防治中，小半灌木有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值和研究價(jià)值。

    關(guān)鍵詞  小半灌木  防護(hù)  滑坡

 

    滑坡（landslide）是一種比較常見的不良地質(zhì)物理現(xiàn)象。尤其是在山區(qū)經(jīng)常發(fā)生，對人民的生命財(cái)產(chǎn)及安全造成巨大威脅，在山區(qū)修筑公路，鐵路時(shí)，也經(jīng)常會遇到。通過多年的科學(xué)研究，在滑坡地質(zhì)勘探方面，在滑坡地區(qū)選線方面及滑坡的發(fā)生發(fā)展規(guī)律方面，已起得許多成績。但是，已有的成果不能滿足國家建設(shè)和保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全的需要，滑坡的防治仍然是一個(gè)國內(nèi)外都尚未解決的問題，尤其在滑坡預(yù)報(bào)，土質(zhì)加固方面仍需要科學(xué)界的共同努力。在目前的滑坡防治工作中，主要以工程防治為主，植物防治只是一種輔助手段，然而，因植被破壞而引發(fā)滑坡和泥石流的災(zāi)害事件屢見報(bào)端，反證了植物護(hù)坡的重要性與作用。1994年9月^[1]首次專門以植物護(hù)坡為主體的國際會議在英國牛津大學(xué)舉行，標(biāo)志著植物護(hù)坡開始受到學(xué)術(shù)界重視。

    最早研究植被與滑坡關(guān)系的是美國學(xué)者Langbein-Schumm，他從植被入手研究了降水量和產(chǎn)沙量的關(guān)系，日本的研究人員^[2]統(tǒng)計(jì)了不同植被下的滑塌的發(fā)生率，肯定植被本身的抗拉、抗剪強(qiáng)度大于土體，具有固土護(hù)坡的功效，日本學(xué)者執(zhí)印康裕從水文學(xué)、機(jī)械學(xué)兩個(gè)方面研究了植被對表層滑坡影響機(jī)制，分析植被防止表層滑坡的發(fā)生、發(fā)展的力學(xué)作用，認(rèn)為植被是防止滑坡發(fā)生發(fā)展的一種有效方法。中國的研究人員^[3]從草，喬木，灌木出發(fā)，考慮了根系的錨固作用，葉片的蒸騰作用，研究了植物在滑坡防治中的作用以及植物對滑坡的防護(hù)效果，肯定了植被在滑坡防治中的積極意義。國際地科聯(lián)滑坡工作組也把種植植物作為滑坡整治方案的一種手段并世界各國推薦。然而，除了未被發(fā)現(xiàn)的植物約20萬種之外，已知的植物有50萬種之多，我們應(yīng)當(dāng)如何使用植物，或者使用何種植物才能夠在滑坡的防治中取得更好的效果，筆者在此作一點(diǎn)粗淺的探討。

3.1 植物對斜坡的保護(hù)

    植物對滑坡的保護(hù)主要有以下四個(gè)方面：

    由于太陽常數(shù)，北半球的地面上，每平方厘米地面每分鐘獲得的熱量為1.94卡，土壤溫度的改變在不同深度的土質(zhì)中并不相同，帶來的熱漲冷縮以及由此引發(fā)的土層間的細(xì)小位移，在特定的地質(zhì)地形因素下（如坡度，風(fēng)化程度等）， 改變了重量和溫度，破壞了坡面土壤原有的平衡，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生。因此，控制水分在土壤中的移動，減少每方土壤重量和溫度的變化幅度，對地質(zhì)災(zāi)害的治理有重要意義。

    在土質(zhì)組成中，水分占土壤體積的2～45%，也就是說在水分脅迫和水分飽和的情況下，每立方土壤的重量將在2～45kg之間變化，大氣中的水分以降雨的形式落到地面，其中一部分在到達(dá)地面之前被植物截留，在溫帶地區(qū)被截留的降水可達(dá)總降水的25%，避免土壤被水分飽和，保持坡面土壤重量的衡定。

    植被的根系具有增加土質(zhì)強(qiáng)度的機(jī)能作用，這種作用的大小主要取決于坡面基巖特點(diǎn)、土層厚度、植被組成、林齡等因素。日本的研究人員統(tǒng)計(jì)了不同植被下的滑塌的發(fā)生率，肯定植被本身的抗拉，抗剪強(qiáng)度大于土體，具有固土護(hù)坡的功效。

    地下水的活動是引起滑坡的主要因素，山體滑坡的防治中，目前常用的，行之有效的措施是：減載、支撐、加固、排水等措施。 它們主要是從力學(xué)上保持坡面的平衡以達(dá)到斜坡防護(hù)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，主要是明溝、天溝、截水溝、盲溝、盲洞等工程措施，這些措施的應(yīng)用為滑坡的防治起到了一定的作用，但工程大，投資大，受地形限制，最為遺憾的是這些措施需要土壤水分在土壤空隙中沿毛管空隙匯集后，方能排出。而植物以太陽能為動力，土壤水分無須匯集則可直接垂直向上排出。

    植物對斜坡具有利的一面，也有不利的一面。植物對斜坡的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

    植物的高度因植物種類的不同而不同，熱帶雨林中植物的高度可達(dá)60多米，針葉林，闊葉林，針闊葉混交林達(dá)到20多米，即使是灌叢以可達(dá)5米。在地質(zhì)災(zāi)害中，植物的高度可將風(fēng)力傳到坡面，在某些特殊情況下，傳遞的風(fēng)力會打破斜坡的極限平衡。

    坡面堆積物的重量會加大坡面的負(fù)荷，工程上常用減重的方法來防護(hù)坡面，同樣，坡面植物的地上生物量也會加大坡面的負(fù)荷，過重生物量會打破斜坡的物理平衡，加劇滑坡的發(fā)生，因此，過大的地上生物量加大了坡地的負(fù)荷，促進(jìn)了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，不利于斜坡的穩(wěn)定。

    一定的植物群落對應(yīng)著相應(yīng)的動物種群，某些營穴居生活的動物的存在不利于斜坡的穩(wěn)定。昆蟲綱膜翅目如螞蟻，等翅目百蟻科如金龜子科，環(huán)節(jié)動物門如蚯蚓，哺乳綱的鼠類，裂齒類如鼠兔，爬行類如穿山甲，對斜坡的穩(wěn)定不利，某些植物會吸引這些動物，破壞斜坡的結(jié)構(gòu)。

    植物的根劈作用，破壞了斜坡的結(jié)構(gòu)，一些植物的根系分泌物不利于斜坡的穩(wěn)定。

    坡面堆積物的重量會加大坡面的負(fù)荷，過重生物量會打破斜坡的物理平衡，加劇滑坡的發(fā)生，工程上常用減重的方法來防護(hù)坡面，因此，過大的地上生物量加大了坡地的負(fù)荷，促進(jìn)了滑坡的發(fā)生，不利于斜坡的穩(wěn)定。

    從水分調(diào)劑的角度看，不同種類的植物都是通過蒸騰排出土壤水分，植物吸收的水分，只有1%-3%進(jìn)入體內(nèi)轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠�合物，其�?7%-99%通過蒸騰排出體外進(jìn)入外進(jìn)入大氣。禾本科的某些種，每公頃每天可從土壤中排出70t的水分，可以極大的降低坡面的負(fù)荷，水分排出的大小與葉面積指數(shù)的大小有關(guān)，葉面積指數(shù)大的植物才是防治滑坡有利的植物。

    植物對土壤的加固作用靠地下生物量完成，地下部分生物量愈大，加固作用愈強(qiáng)。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，當(dāng)?shù)厣喜糠稚�物量過大時(shí)，過大的重量加大了坡地的負(fù)荷，反而促進(jìn)了滑坡的發(fā)生。因此，地下部分生物量較大，地上部分生物量較小的植物才是防治滑坡最有利的植物，這類植物著生的坡面才是最穩(wěn)定的坡面。                      

    植物的高度間接反映了地上生物量的大小，它除了加重坡面的負(fù)荷以外，在有風(fēng)的情況下，風(fēng)力與植物的高度結(jié)合，將打破坡地的極限平衡，誘發(fā)滑坡。

    多度指某一種或某一科的植物在群落中的出現(xiàn)率和豐富度，某些植物為優(yōu)勢種構(gòu)成的群落中，會引來大量的穴居的嚙齒類動物，這些動物的活動破壞了坡地的物理結(jié)構(gòu)。

    植被的蓋度有基蓋度和投影蓋度之分，基蓋度是指植物基部占地面面積的百分?jǐn)?shù)，投影蓋度則是指地上部分的投影面積在地面的百分?jǐn)?shù)，它們都反映了植被對地面的覆蓋程度。在坡面防護(hù)中，它主要是影響地面溫度的變化，及降水在地面的分布。蓋度的大小對滑坡的影響是顯而易見的，通過影響水分和溫度的分配來影響斜坡的穩(wěn)定。

    植被對滑坡的防護(hù)機(jī)理具有力學(xué)機(jī)理，也有植物學(xué)機(jī)理和化學(xué)機(jī)理，力學(xué)機(jī)理普遍存在于植被與斜坡的之間，它是植被對斜坡防護(hù)作用的基礎(chǔ)。它通過錨固作用和加筋作用對斜坡進(jìn)行防護(hù)。植物對滑坡防護(hù)的植物學(xué)機(jī)理是植物群落具有的某些特征對斜坡的穩(wěn)定有積極作用。植物通過群落的蓋度、密度、多度、高度、地下生物量、葉面積指數(shù)、地上生物量等對滑坡產(chǎn)生作用。其中地下生物量、根的深幅度利用力學(xué)機(jī)理對滑坡發(fā)生作用；而蓋度、密度、多度、高度、葉面積指數(shù)是通過植物學(xué)機(jī)理對滑坡發(fā)生作用；地上生物量、根的深幅度則是既通過力學(xué)機(jī)理，又通過植物學(xué)機(jī)理對滑坡發(fā)生作用。

    群落具某些特征的植被對斜坡的穩(wěn)定積有極作用，其它的特征作用較小或具有相反的作用，植被一方面同過影響力學(xué)機(jī)理對斜坡產(chǎn)生影響，另一方面通過植物學(xué)機(jī)理影響水分和熱量的分配對斜坡的穩(wěn)定產(chǎn)生影響。在一些情況下，以力學(xué)機(jī)理的影響為主要方式，另一些情況下以植物學(xué)機(jī)理的影響為主要方式，或兩者共同作用�；瘜W(xué)機(jī)理是通過根分泌物對斜坡產(chǎn)生化學(xué)作用。

    通常人們看到的植物對滑坡的防護(hù)作用，實(shí)際上是蓋度、密度、多度、高度、地下生物量、葉面積指數(shù)、地上生物量等各個(gè)作用耦合后表現(xiàn)出來的一種綜合作用。

    植物生活型的劃分起源較早，形成了很多體系，考慮到本文討論的是工程領(lǐng)域的問題，在此我們選用按植物體態(tài)劃分的生活型分類體系。

5.1.1 喬木，多年生，有明顯的主干，高達(dá)4—60m，主要成分為木質(zhì)素，含有大量的多種酸類、生物堿、揮發(fā)性油。

5.1.2 灌木，多年生的木質(zhì)地上部，無明顯主干，株高達(dá)2m不等，壽命可達(dá)20—30年。

5.1.3 半灌木和小半灌木，屬于草本和灌木之間的過度類型，高0.2～0.5m，壽命10～20年。

5.1.4 多年生草類，地上枝條在多數(shù)地區(qū)每年死亡，但地下部分仍然存活，依靠營養(yǎng)繁殖更新，它的高度差別很大從數(shù)10cm至4-5m，壽命從二年至數(shù)十年，最高達(dá)200年。

5.1.5一年生草類，植株在種子成熟后即死亡，一年中能借種子繁殖若干次，植株纖細(xì)矮小。

    喬木，具有較高的木質(zhì)素和纖維素含量，其抗拉、抗剪性較強(qiáng)，加之強(qiáng)大的根系，增加了土質(zhì)強(qiáng)度的機(jī)能作用，因此，固土作用較強(qiáng)，但是其過大地上生物量，龐大的株叢結(jié)構(gòu)不利于斜坡的穩(wěn)定。過大地上生物量加重了坡面的負(fù)荷，龐大的株叢結(jié)構(gòu)將風(fēng)力傳到地面，會打破斜坡的極限平衡，誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。灌木，也具有較高的木質(zhì)素和纖維素含量，其抗拉、抗剪性仍然較強(qiáng)，加之它強(qiáng)大的根系，增加了土質(zhì)強(qiáng)度的機(jī)能作用，因此，固土作用較強(qiáng)，其株叢結(jié)構(gòu)、高度、地上生物量雖然比喬木要小，但對斜坡仍有一定威脅。半灌木和小半灌木，同樣具有較高的木質(zhì)素和纖維素含量，抗拉、抗剪性仍然較強(qiáng)，固土作用較強(qiáng)，此外它株叢結(jié)構(gòu)合理，有利于攔截輻射，保持土溫恒定，葉面積指數(shù)大，有利于分流降水和土壤水分的調(diào)節(jié)，與牧草相比，它的根系強(qiáng)大。小半灌木由于具有易于栽培，管理粗放，適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，但它葉片粗糙，木質(zhì)素和纖維過高，較少被農(nóng)牧業(yè)應(yīng)用。但它有以下特點(diǎn)：

5.2.1 葉面積指數(shù)大，適應(yīng)性強(qiáng)。與其它植物相比葉量較豐富，能夠較大的覆蓋地面，形成保護(hù)層，防止地表溫度的升高或降低。降低坡面的膨脹強(qiáng)度。

5.2.2 植株低矮。主要由生殖枝和長的營養(yǎng)枝形成的株叢結(jié)構(gòu)，其高度在一米左右，因此小半灌木的植株高度不會對坡面形成威脅。

5.2.3 根系強(qiáng)大。牧草根系發(fā)達(dá)，最長可達(dá)數(shù)十米，起到了加筋作用和錨固作用。

5.2.4 小半灌木具有許多優(yōu)異的生物特性，如耐干旱、耐風(fēng)蝕、耐鹽堿、耐貧瘠、易繁殖、速生、萌生力強(qiáng)等特點(diǎn)，通常在不能造林和人工種植優(yōu)良牧草的干旱地區(qū)，小半灌木均能良好生長。

5.2.5  小半灌木同喬木、牧草一樣，可以防蝕、保土、蓄水、生物改良土壤以及調(diào)節(jié)氣候，防止大氣污染，保持生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。與喬木和牧草二者相比，灌木、半灌木還有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）與喬木相比，栽植成本低，生長迅速，見效較快，短期內(nèi)即能發(fā)揮作用，生態(tài)效益較喬木顯著；（2）與牧草相比，小半灌木具有發(fā)達(dá)的根系，冠幅大，生長期長，抗逆性強(qiáng)，因此，在控制水土流失、防風(fēng)、固沙、涵養(yǎng)水源、改良培肥土壤、改變脆弱生態(tài)條件等方面，其效果較牧草顯著。

    可見，牧草的株叢結(jié)構(gòu)和根系狀況使它完全可以避免植物對滑坡造成的不利影響，充分發(fā)揮植物對滑坡的防護(hù)作用，在滑坡防治中的作用，小半灌木有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值和研究價(jià)值。