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    摘要：通過對植物在滑坡防治中的機理機制的闡述，分析了植物對滑坡發生發展的有利與不利影響以及植物各個生活型的形態特點，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，充分發揮植物的防護作用，在滑坡防治中，小半灌木有著極其重要的應用價值和研究價值。

    關鍵詞  小半灌木  防護  滑坡

 

    滑坡（landslide）是一種比較常見的不良地質物理現象。尤其是在山區經常發生，對人民的生命財產及安全造成巨大威脅，在山區修筑公路，鐵路時，也經常會遇到。通過多年的科學研究，在滑坡地質勘探方面，在滑坡地區選線方面及滑坡的發生發展規律方面，已起得許多成績。但是，已有的成果不能滿足國家建設和保證人民生命財產安全的需要，滑坡的防治仍然是一個國內外都尚未解決的問題，尤其在滑坡預報，土質加固方面仍需要科學界的共同努力。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，因植被破壞而引發滑坡和泥石流的災害事件屢見報端，反證了植物護坡的重要性與作用。1994年9月^[1]首次專門以植物護坡為主體的國際會議在英國牛津大學舉行，標志著植物護坡開始受到學術界重視。

    最早研究植被與滑坡關系的是美國學者Langbein-Schumm，他從植被入手研究了降水量和產沙量的關系，日本的研究人員^[2]統計了不同植被下的滑塌的發生率，肯定植被本身的抗拉、抗剪強度大于土體，具有固土護坡的功效，日本學者執印康裕從水文學、機械學兩個方面研究了植被對表層滑坡影響機制，分析植被防止表層滑坡的發生、發展的力學作用，認為植被是防止滑坡發生發展的一種有效方法。中國的研究人員^[3]從草，喬木，灌木出發，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效果，肯定了植被在滑坡防治中的積極意義。國際地科聯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，除了未被發現的植物約20萬種之外，已知的植物有50萬種之多，我們應當如何使用植物，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，筆者在此作一點粗淺的探討。

3.1 植物對斜坡的保護

    植物對滑坡的保護主要有以下四個方面：

    由于太陽常數，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中并不相同，帶來的熱漲冷縮以及由此引發的土層間的細小位移，在特定的地質地形因素下（如坡度，風化程度等）， 改變了重量和溫度，破壞了坡面土壤原有的平衡，導致地質災害的產生。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，對地質災害的治理有重要意義。

    在土質組成中，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，其中一部分在到達地面之前被植物截留，在溫帶地區被截留的降水可達總降水的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強度的機能作用，這種作用的大小主要取決于坡面基巖特點、土層厚度、植被組成、林齡等因素。日本的研究人員統計了不同植被下的滑塌的發生率，肯定植被本身的抗拉，抗剪強度大于土體，具有固土護坡的功效。

    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。 它們主要是從力學上保持坡面的平衡以達到斜坡防護的目的。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在以下幾個方面：

    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60多米，針葉林，闊葉林，針闊葉混交林達到20多米，即使是灌叢以可達5米。在地質災害中，植物的高度可將風力傳到坡面，在某些特殊情況下，傳遞的風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荷，工程上常用減重的方法來防護坡面，同樣，坡面植物的地上生物量也會加大坡面的負荷，過重生物量會打破斜坡的物理平衡，加劇滑坡的發生，因此，過大的地上生物量加大了坡地的負荷，促進了地質災害的發生，不利于斜坡的穩定。

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

    植物的根劈作用，破壞了斜坡的結構，一些植物的根系分泌物不利于斜坡的穩定。

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

    從水分調劑的角度看，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%進入體內轉化為碳氫化合物，其余97%-99%通過蒸騰排出體外進入外進入大氣。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荷，水分排出的大小與葉面積指數的大小有關，葉面積指數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。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，當地上部分生物量過大時，過大的重量加大了坡地的負荷，反而促進了滑坡的發生。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荷以外，在有風的情況下，風力與植物的高度結合，將打破坡地的極限平衡，誘發滑坡。

    多度指某一種或某一科的植物在群落中的出現率和豐富度，某些植物為優勢種構成的群落中，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構。

    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數，投影蓋度則是指地上部分的投影面積在地面的百分數，它們都反映了植被對地面的覆蓋程度。在坡面防護中，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定。

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

    群落具某些特征的植被對斜坡的穩定積有極作用，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機理對斜坡產生影響，另一方面通過植物學機理影響水分和熱量的分配對斜坡的穩定產生影響。在一些情況下，以力學機理的影響為主要方式，另一些情況下以植物學機理的影響為主要方式，或兩者共同作用。化學機理是通過根分泌物對斜坡產生化學作用。

    通常人們看到的植物對滑坡的防護作用，實際上是蓋度、密度、多度、高度、地下生物量、葉面積指數、地上生物量等各個作用耦合后表現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域的問題，在此我們選用按植物體態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4—60m，主要成分為木質素，含有大量的多種酸類、生物堿、揮發性油。

5.1.2 灌木，多年生的木質地上部，無明顯主干，株高達2m不等，壽命可達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，地上枝條在多數地區每年死亡，但地下部分仍然存活，依靠營養繁殖更新，它的高度差別很大從數10cm至4-5m，壽命從二年至數十年，最高達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，植株纖細矮小。

    喬木，具有較高的木質素和纖維素含量，其抗拉、抗剪性較強，加之強大的根系，增加了土質強度的機能作用，因此，固土作用較強，但是其過大地上生物量，龐大的株叢結構不利于斜坡的穩定。過大地上生物量加重了坡面的負荷，龐大的株叢結構將風力傳到地面，會打破斜坡的極限平衡，誘發地質災害的發生。灌木，也具有較高的木質素和纖維素含量，其抗拉、抗剪性仍然較強，加之它強大的根系，增加了土質強度的機能作用，因此，固土作用較強，其株叢結構、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素和纖維素含量，抗拉、抗剪性仍然較強，固土作用較強，此外它株叢結構合理，有利于攔截輻射，保持土溫恒定，葉面積指數大，有利于分流降水和土壤水分的調節，與牧草相比，它的根系強大。小半灌木由于具有易于栽培，管理粗放，適應性廣等特點，但它葉片粗糙，木質素和纖維過高，較少被農牧業應用。但它有以下特點：

5.2.1 葉面積指數大，適應性強。與其它植物相比葉量較豐富，能夠較大的覆蓋地面，形成保護層，防止地表溫度的升高或降低。降低坡面的膨脹強度。

5.2.2 植株低矮。主要由生殖枝和長的營養枝形成的株叢結構，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 根系強大。牧草根系發達，最長可達數十米，起到了加筋作用和錨固作用。

5.2.4 小半灌木具有許多優異的生物特性，如耐干旱、耐風蝕、耐鹽堿、耐貧瘠、易繁殖、速生、萌生力強等特點，通常在不能造林和人工種植優良牧草的干旱地區，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節氣候，防止大氣污染，保持生態系統良性循環。與喬木和牧草二者相比，灌木、半灌木還有獨特的優點：（1）與喬木相比，栽植成本低，生長迅速，見效較快，短期內即能發揮作用，生態效益較喬木顯著；（2）與牧草相比，小半灌木具有發達的根系，冠幅大，生長期長，抗逆性強，因此，在控制水土流失、防風、固沙、涵養水源、改良培肥土壤、改變脆弱生態條件等方面，其效果較牧草顯著。

    可見，牧草的株叢結構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，充分發揮植物對滑坡的防護作用，在滑坡防治中的作用，小半灌木有著極其重要的應用價值和研究價值。