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孙 源，吴文佑，吴 军
（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）
水分是植物体的重要组成部分，水是植物生存的物质条件，也是影响植物形态结构，生长发育、繁殖及种子传播等重要的生物因子［1］。当下，在大多高陡边坡植被恢复中，因人工灌溉极为困难，而又存在水资源缺乏、水源点较远、后期无人管理或较难管理的境况，直接影响到植物生长发育及后期区域景观生态效果［2］。以两河口水电站工程形成的高陡边坡为研究对象，在分析国内外已有节水技术优缺点的基础上进行创新，选择无人或低维护的管灌方式，其成本较低且行之有效，提高了植被成活率。
植被恢复中常用节水技术主要包括农艺节水技术及非常规水源利用等。
1.1 农艺节水技术
生态修复可利用的农艺节水技术主要包括选种及配置结构措施、纳雨续墒松土技术，覆盖技术，化学制剂调控水分技术，增施有机肥、水肥耦合平衡施肥技术［3］。
1.2 非常规水源利用
植被恢复中的非常规水源利用主要指雨水集蓄利用。充分利用雨水资源，降低了常规水源的消耗，有效补充土壤水分，满足植被生长需求。雨水资源的利用对干旱、半干旱及干热河谷地区生态修复具有重要意义。雨水集蓄利用技术目前主要有就地拦蓄入渗技术、保水技术、富集叠加高效集约利用技术［4］。
针对两河口水电站工程高陡边坡植被恢复，在分析以上节水技术优缺点的基础上进行了创新，采用较为可行和节约成本的雨水集蓄利用技术，增加入渗，缓慢补给，实现了无人或低维护的水分补给方式。
根据本区域的气候特征分析，在满足节水措施实施条件的实验样地内共设4个单元，为4种处理，其中3个单元布设节水措施，另外1个单元作为空白对照，不设节水措施。
2.1 样地1——马道种植槽结合坡面植生槽
各处理分别为：单元1，在马道种植槽内采用蓄水型排水沟与马道种植槽形成集蓄和利用雨水的机构（以下简称“雨水利用措施1”），并采用树皮覆盖措施；
单元2，仅布设雨水利用措施1；
单元3，树皮覆盖措施；
单元4，无覆盖。
2.2 样地2——马道种植槽结合坡面植生穴
各处理分别为：单元1，布设集水池蓄集雨水，在马道种植槽内布设渗透型补水管，蓄集雨水与渗透型补水管相连接，并与马道种植槽形成集蓄和利用雨水的机构（以下“简称雨水利用措施2”），并采用树皮覆盖措施；
单元2，仅布设雨水利用措施2；
单元3，树皮覆盖措施；
单元4，无覆盖。
2.3 样地3——生态砖结合土工格室
分为两个处理，在生态砖内分别采用树皮覆盖单元和无覆盖单元。
2.4 样地4——生态砖结合散铺生态袋
分为两个处理，主要在生态砖内分别为采用树皮覆盖单元和无覆盖单元。
3.1 雨水收集及蓄集雨水水源保持情况分析
1号样地的蓄水型排水沟和2号样地的集水池均设有盖板，并做有防渗处理，可以有效地减少蒸发和渗漏，延长雨水的利用时间。本实验对集水池和蓄水型排水沟均做水深观测。观测均在降雨后进行，选择时段为夏季的8月和冬季的11月，作为蒸发量较大和较小时段的代表。
研究中得出，8月水位下降速率较快，11月水位下降速率较慢，根据观测值得出，两个集蓄设施内水位下降速率基本相当，同时下降规律也符合该地区8月植物蒸腾量和土壤蒸发量较大、11月植物蒸腾量和土壤蒸发量较小的规律。按照这样的下降规律，蓄集的雨水量在8月可满足约40d的水分供给，11月可满足约90d的水分供给。一定程度上延长了一次降雨的使用时间，有效地改善了时间上雨量分配不均带来的影响。
3.2 年内土壤水分变化动态
土壤水分观测于研究第一年和研究第二年年内分别取样进行分析。研究第二年，无人为灌溉，数据更具有代表性，因此分析年度为研究第二年。
试验分析得出，全年内土壤水分整体趋势是先上升再逐渐下降。土壤平均含水率规律为：样地1，雨水利用措施1＋覆盖单元＞雨水利用措施1单元＞覆盖单元＞无覆盖单元；
样地2，雨水利用措施2＋覆盖单元＞雨水利用措施2单元＞覆盖单元＞无覆盖单元；
样地3，覆盖单元＞无覆盖单元；
样地4，覆盖单元＞无覆盖单元。
3.3 不同植被恢复措施类型对土壤水分的影响分析
植被恢复措施主要包括了马道种植槽结合坡面植生槽措施、马道种植槽结合坡面植生穴措施、生态砖结合土工格室措施、生态砖结合坡面生态袋措施。其中，能够观测土壤水分的区域主要是马道种植槽、生态砖、坡面植生槽3个部位。由于3个措施所在区域不同、土壤厚度不同，因此水分条件也有差异。以下对3个措施下的土壤水分进行分析，分析条件为无雨水利用措施、无覆盖的情况。研究第二年，无人为灌溉，数据更具有代表性，因此分析年度为研究第二年。不同措施下土壤水分统计分析见表1，不同措施下土壤水分下降速率分析见表2。
表2 不同措施下土壤水分下降速率分析
从表1可以看出，3种措施全年内土壤含水率差异不大。从表2可以看出，10月份坡面植生槽土壤水分下降速率略高于马道种植槽和生态砖的措施；
由于11月大气蒸发速率减少，土壤水分的降低速率也减缓，坡面植生槽土壤水分下降速率略高于马道种植槽和生态砖的措施；
同时从表3方差值也可分析出，较马道种植槽及生态砖的措施，坡面植生槽的土壤含水率波动较大，也可一定程度上说明其水分降低速率较快。
3.4 不同节水措施对土壤水分的影响
实验采用了两种雨水利用措施及一种覆盖措施。雨水利用措施1为蓄水型排水沟与种植槽内砾石储水层通过排水管构成水分联通体，砾石储水层中的水分在外界环境蒸发和植物蒸腾的作用下，通过土壤毛细管作用向植被根系层提供水分；
雨水利用措施2为雨水集水池连接种植槽内雨水渗透管及砾石储水层，形成自流灌溉系统，向植被根系层供给水分。覆盖措施主要采用树皮覆盖。
3.4.1 马道种植槽结合坡面植生槽——马道种植槽
该区域内共设4个单元，为4种处理，布设形式分别为雨水利用措施1＋覆盖单元、雨水利用措施1单元、覆盖单元、无覆盖单元。
经过对降雨后的土壤水分降低速率分析发现，土壤水分下降速率情况是雨水利用措施1＋覆盖单元＜雨水利用措施1单元＜覆盖单元＜无覆盖单元（见表3）。
表3 马道种植槽土壤水分下降速率分析（第一年）
研究第二年，土壤水分曲线波动变幅减小，这与取消人工灌溉有关，土壤水分补给主要来源于大气降水。在非降雨时段内，土壤含水率大部分符合雨水利用措施1＋覆盖单元＞雨水利用措施1单元＞覆盖单元＞无覆盖单元的规律。针对符合完整实验设计取样过程的10月和11月进行水分下降速率分析（见表4），其水分下降速率呈现雨水利用措施1＋覆盖单元＜雨水利用措施1单元＜覆盖单元＜无覆盖单元的规律。
表4 马道种植槽土壤水分下降速率分析（第二年）
3.4.2 马道种植槽结合坡面植生槽——坡面植生槽
该区域内共设4个单元，为有覆盖和无覆盖两种处理。
与上一措施分析情况一致。研究第一年，为植被抚育期，受人为灌溉频次及不均匀性的影响，土壤水分较研究第二年土壤水分峰值大。对降雨后的土壤水分降低速率的分析发现，土壤水分下降速率情况是有覆盖单元＜无覆盖单元（见表5）。
表5 坡面植生槽土壤水分下降速率分析（第一年）
研究第二年，与上一措施分析情况一致，这与取消人工灌溉有关。在非降雨时段内，土壤含水率基本符合有覆盖单元＞无覆盖单元的规律。针对符合完整实验设计取样过程的10月和11月进行水分下降速率分析（见表6），其水分下降速率呈现雨水有覆盖单元＜无覆盖单元的规律。
表6 坡面植生槽土壤水分下降速率分析（第二年）
3.4.3 马道种植槽结合坡面植生穴之马道种植槽
该区域内共设4个单元，为4种处理，布设形式分别为雨水利用措施1＋覆盖单元、雨水利用措施单元、覆盖单元、无覆盖单元。
对降雨后的土壤水分降低速率的分析发现，土壤水分下降速率情况是雨水利用措施1＋覆盖单元＜雨水利用措施1单元＜覆盖单元＜无覆盖单元（见表7）。
表7 坡面植生槽土壤水分下降速率分析（第一年）
研究第二年，土壤水分曲线波动变幅总体减小，这与取消人工灌溉有关。在非降雨时段内，土壤含水率基本符合雨水利用措施1＋覆盖单元＞雨水利用措施1单元＞覆盖单元＞无覆盖单元的规律。表8中，土壤含水率平均值也表明了这一变化趋势。针对符合完整实验设计取样过程的10月和11月进行水分下降速率分析（见表9），其水分下降速率呈现有雨水利用措施1＋覆盖单元＜雨水利用措施1单元＜覆盖单元＜无覆盖单元的规律，而从表8的方差分析也体现出仅覆盖措施和无覆盖措施的单元土壤水分波动幅度较采用雨水利用措施及覆盖措施的情况下的土壤水分波动幅度大，再次证明表9的结论。
表8 马道种植槽土壤水分统计分析（第二年）
表9 马道种植槽土壤水分下降速率分析（第二年）
3.4.4 生态砖结合土工格室之生态砖
该区域内共设4个单元，为有覆盖和无覆盖两种处理，布设形式分别为覆盖1单元、无覆盖2单元、覆盖3单元、无覆盖4单元。对降雨后的土壤水分降低速率的分析发现，土壤水分下降速率情况是有覆盖单元＜无覆盖单元（见表10）。
表10 生态砖土壤水分下降速率分析（第一年）
研究第二年，与上一措施分析情况一致，土壤水分曲线波动变幅总体减小，这与取消人工灌溉有关。在非降雨时段内，土壤含水率基本符合有覆盖单元＞无覆盖单元的规律。从表11中，土壤含水率平均值也表明了这一变化趋势。针对符合完整实验设计取样过程的10月和11月进行水分下降速率分析（见表12），其水分下降速率呈现雨水有覆盖单元＜无覆盖单元的规律。
表11 生态砖土壤水分统计分析（第二年）
表12 生态砖土壤水分下降速率分析（第二年）
3.4.5 小 结
从以上分析来看，整体上体现出较为一致的规律。
研究第一年，为植被抚育期，人为灌溉存在不均匀性，受人为灌溉频次及不均匀性的影响，土壤水分较研究第二年土壤水分峰值大，降雨后的土壤水分降低速率为雨水利用措施1＋覆盖单元＜雨水利用措施1单元＜覆盖单元＜无覆盖单元；
研究第二年，取消人工灌溉，土壤水分补给主要来源于大气降水，土壤水分曲线波动变幅减小，在非降雨时段内，土壤含水率大部分符合雨水利用措施1＋覆盖单元＞雨水利用措施1单元＞覆盖单元＞无覆盖单元的规律，同时方差分析体现出仅覆盖措施和无覆盖措施的单元土壤水分波动幅度较采用雨水利用措施及覆盖措施的情况下的土壤水分波动幅度大，各处理下的土壤含水量具有显著性差异。
3.5 同一植被恢复措施下不同节水措施的植物长势结果分析
3.5.1 马道种植槽
该区域内共设4个单元，为4种处理，布设形式分别为雨水利用措施1＋覆盖单元、雨水利用措施单元、覆盖单元、无覆盖单元。
经过分析发现，植物长势情况是雨水利用措施1＋覆盖单元＞雨水利用措施1单元＞覆盖单元＞无覆盖单元（见表13～14）。各处理之间差异明显，说明在马道种植槽内实施的节水措施对于植物的长势有明显的作用，水分含量影响着植物的生长。
表13 4种节水处理措施下植物长势统计分析
表14 4种节水处理措施下植物长势方差分析（a=0.05）
3.5.2 坡面植生槽
该区域内共设4个单元，为有覆盖和无覆盖两种处理，布设形式分别为无覆盖1单元、覆盖2单元、无覆盖3单元、覆盖4单元。
经过分析，植物长势情况是有覆盖单元＞无覆盖单元（见表15～16）。
表15 4种节水处理措施下植物长势统计分析
表16 4种节水处理措施下植物长势方差分析（a=0.05）
3.5.3 生态砖
该区域内共设4个单元，为有覆盖和无覆盖两种处理，布设形式分别为覆盖1单元、无覆盖2单元、覆盖3单元、无覆盖4单元。
与上一措施分析情况一致，植物长势情况是有覆盖单元＞无覆盖单元（见表17～18）。
表17 4种节水处理措施下植物长势统计分析
表18 4种节水处理措施下植物长势方差分析（a=0.05）
3.5.4 小 结
根据上述分析，采取节水措施的马道种植槽，以及保水覆盖措施的生态砖、坡面种植穴内，植物长势均明显优于不采取节水措施和覆盖措施的单元，说明水分含量显著影响着植物的生长，也再次证明水分是这一区域植被恢复的制约因素之一。
大力发展高效节水灌溉，缓解水资源供需矛盾［5］，是加快生态文明建设、促进水资源可持续利用的必然要求和重要保证。因此，在工程开发建设项目中，形成可持续效果好、后期免养护、经济合理的植被恢复节水技术具有重大意义。
通过对两河口水电站工程高陡边坡植被恢复节水技术的研究分析得出：本次实验设计的节水措施具有有效性，其中雨水利用措施1或雨水利用措施2和树皮覆盖相结合的节水措施具有较好的土壤水分补给作用，可以很好满足植被生长需要，且在两年的
实验期内未产生任何破损，基本实现了长期有效并无人工维护的目的，同时以上措施施工也较为简单，投资适中，提高了植被恢复的成活率和整体效果，避免了重复补植的工作，一定程度上节约了投资，达到了较好的生态效益。
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