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近年來中國高速公路迅猛發展，有力地促進了沿線區域經濟、政治、文化發展。然而高速公路建設作為一項與自然生態環境緊密相關的工程，它不可避免地會對沿線自然生態環境造成一定程度的破壞，如植被破壞，水土流失，土地分割，景觀及生物生存環境破壞等。邊坡作為公路的重要組成部分，對防止水土流失、維護路基穩定起著重要作用，所以邊坡防護問題也越來越受到重視。中國高速公路建設邊坡防護長時間停留在工程防護與綠化防護等簡單防護上，對生態防護研究及應用較少。本文就邊坡生態防護理念及其生態防護措施進行探討，以期為今后高速公路邊坡生態防護理論提供參考。   1國內外邊坡生態防護研究現狀   發達國家十分重視公路沿線生態環境的保護與公路的綠化工作，已從過去的普通綠化進一步發展到目前的生態景觀綠化，普遍采用生物防護及生物與工程措施相結合的生態防護技術，使公路建設與大自然融為一體［1－7］。早在20世紀30年代，美國政府提倡高速公路植被地帶寬度以公路兩側48～100米為宜，有選擇地種植草花、宿根花卉、灌木和喬木，其林型由低到高，既能起到防護作用，又不影響行車視線。五十年代后，隨著公路的大量興建，公路建設對環境的影響越來越受到社會的關注，為此美國制訂法律要求新建公路必須進行綠化。美國的公路邊坡防護原則概括為“自然為主，人工為輔”，追求邊坡與周圍環境最大限度地協調，體現自然景觀特點［3－4］。加拿大在公路建設中十分重視人與自然的和諧統一，如在公路建設中強調保存自然與歷史遺跡，沿公路建立生物通道，保持自然及生物的連續性，公路建設中明確規定了公路與自然區域要保持一定距離，將交通對環境的負面影響降到最低。盡管日本的高速公路建設到20世紀60年代后期才拉開序幕，但是目前日本在高速公路生態恢復技術水平上處于世界領先地位。他們的策略是“環境優先、自然再生”［6］。日本的公路生態防護基本特點是“精細化”，因國土面積狹小，且山地丘陵縱橫，其公路斷面形式以整體式為主，生態防護形式重點為對坡面植被恢復進行基礎研究與開發應用，公路邊坡生態防護因地制宜地采用了較多的生態技術措施［5－6］。此外，英國、意大利等國將加筋土技術與植被防護技術相結合，修建了包裹式的加筋土植草墻面的擋土墻［7］。   中國從90年代開始逐漸從采用單純的圬工防護技術，如漿砌塊石、干砌片石、噴射混凝土等，轉變為采用植被重建技術進行邊坡生態防護［8］。即邊坡防護從工程防護為主逐漸過渡到綠化防護、生態防護。1993年中國引進土工材料植草護坡技術，隨后土木工程界與塑料制品生產廠家合作，開發研制出了各式各樣的土木材料產品，如三維植被網、土工格柵、土工網、上工格室等，結合植草技術在高速公路邊坡植被恢復中陸續獲得應用［9］。1996年昆曲高速公路開始對公路邊坡采取植被恢復與重建的形式，以減少水土流失，恢復生態環境，從此高速公路走向生態建設型道路［10］，2003年研究出的巖石邊坡植生基質的PMS技術，在北京五環高速公路紅山巖石坡面防護中應用效果良好［9－10］。至今，根據中國不同的坡面類型，已建立了多種綜合技術體系，主要有開溝植草法、三維植被網施工技術、厚層基材噴播技術、土工格室護坡技術、種子袋護坡技術等［10－12］。然而中國邊坡防護在植物選取配置研究、生態位研究、邊坡景觀設計等相關研究遠遠落后于一些發達國家。   2高速公路邊坡生態防護理念及原則   2．1生態位原理   生態位是指一個種群在生態系統中，在時間空間上所占據的位置及其與相關種群之間的功能關系與作用。生態位這一概念既表示生存空間的特性，也包括生活在其中的生物的特性，如能量來源、活動時間、行為以及種間關系等。生態位概念不僅指生存空間，它主要強調生物有機體本身在其群落中的機能作用和地位，特別是與其他物種的營養關系。   邊坡生態系統是一個生物物種相對簡單，營養物質相對稀少，養分循環供應有限的比較脆弱的生態系統。在邊坡生態防護過程中，應對相應自然條件下的物種生態學特點進行分析，確定相關植物在其環境中的適應性表現和相應的時空位置。充分利用物種間的共生關系，減少物種生態位的重疊，建立不同物種間的營養交換渠道，是維系邊坡生態系統發展和演化的重要途徑［5］。   2．2群落演替理論及生物多樣性原理   在生物群落發展變化的過程中，一個群落代替另一個群落的演變現象，稱為群落的演替。任何一個群落在其形成過程中，至少要有植物的傳播、植物之間的競爭以及相對平衡等各種條件和作用。群落演替的主要標志是群落在物種組成上發生質的變化。生物多樣性是指一定范圍內多種多樣活的有機體(動物、植物、微生物)有規律地結合所構成穩定的生態綜合體。這種多樣包括動物、植物、微生物的物種多樣性，物種的遺傳與變異的多樣性及生態系統的多樣性。   群落演替和生物多樣性原理提示我們:邊坡生態群落種群的設計，要考慮群落演替的動態變化，從初級群落向頂級群落演化過程中的變異和控制;要考慮一旦出現逆演化和退化現象時的引導性養護措施的實施。邊坡生態系統的建群物種要豐富且適宜，種群單一或簡單會導致生態系統穩定性下降，抗干擾能力下降;種群過多導致系統內生存競爭加劇，造成系統自組織能力降低，不利于植物群落健康演化［5］。生態護坡多樣性物種篩選時，應分析物種間的共生關系，在此基礎上實現植物種群的有效匹配。多物種匹配時不是只要是鄉土物種就可混種混植，鄉土物種間也有相克和生態位重疊的不同物種。避免這些物種的混種混植，可有效提高邊坡生態系統的功能和作用。   2．3邊坡景觀生態設計原理   景觀設計是指按生態學與美學原理對局地景觀的結構與形態進行具體配置與布局的過程，包括對視覺景觀的塑造。高速公路邊坡景觀的設計基本原則:“安全、和諧、因地制宜、持續性、經濟、可行、體現時代和地方特色、環保、符合美學”［13］。具體如下:(1)安全保持穩定性原則。高速公路邊坡在長期的使用過程中經受雨水、巖土體自重、溫度等自然因素的作用，嚴重影響了其穩定性和安全性。確保邊坡的穩定和安全是對邊坡進行美化的基礎，邊坡的景觀化歸根結底還是要保證工程的安全。(2)減少擾動和破壞原則。保留和恢復原有良好景觀效果的自然植被;切忌為片面追求景觀效果而破壞邊坡本身的環境。(3)因地制宜，突出地域風格原則。強調利用現狀地形設計景觀，盡可能減少工程量，順坡就勢進行地形改造，理順地形，搞好水土保持，最大程度地提高景觀效果。另外景觀設計應融生態環境、城市文化、歷史傳統與現代科技、現念并充分地結合地域特征和人文特點，創造出具有鮮明風格的道路景觀。(4)永久性原則。由于路基缺乏有機質，盡量選擇根系深廣，耐旱、耐熱、耐寒、耐瘠薄土壤，抗污染、涵水能力強，適于粗放管理的植物，避免日后大量的人工維護和管理。(5)經濟、景觀、社會效益兼顧原則。在高速公路景觀工程建設中，應充分考慮既有利于公路保護、環境保護、降低工程造價，又能發揮改善路域的小氣候和生態環境的方案。做到科學地進行景觀類型選擇及植物配置，使邊坡成為景點，具有供人們使用和欣賞的雙重功能。(6)美學、人文性原則。高速公路邊坡景觀的形成必須在滿足其功能性以及安全性的前提下，以美學理論為指導，進行相應的規劃與設計。交通道路人文景觀主要體現在景觀的文化屬性上。道路景觀在設計上還應體現出對歷史文物和遺址的保護，在所經之處盡可能少地干擾原有的建筑物，保持城市的風貌和特征。#p#分頁標題#e#   3高速公路邊坡生態防護具體措施   3．1生態位   在高速公路邊坡植被恢復的過程中，不同優勢種群生態位特征不同。在植物品種選擇工作中，要避免引進生態位相同的物種，盡可能使各物種的生態位錯開，使各種群在群落中具有各自的生態位，避免種群之間的直接競爭，保證群落的穩定。例如馬國強等［14］以新河高速公路為例，研究了高速公路邊坡植被喬木層優勢種群生態位特征。重點就不同植物生態位寬度值、優勢種群間對資源利用相似性、生態位重疊程度等進行探討。指出山黃麻、黃金間壁玉、銀合歡、構樹的生態位寬度值均最高，說明其相對于其它物種來說，在裸露邊坡植被恢復初期更適應這一較特殊的生境，具有較強的生態適應性，喬木層優勢種群之間生態位重疊度不高。   我們以物種生存空間的特性選擇為例說明如何考慮生態位。邊坡按坡度的不同，可分為平緩坡、緩坡、陡坡和危坡。應根據坡度的不同設置不同生態位的物種，各個種類充分占據已分化的生態位，從而提高系統對資源利用的效率。平緩坡地勢條件好，可按園林空間布局要求進行多樣化的植物配置，在平緩坡的高地邊緣，配置以喬木為優勢種的多層植物群落，重點是對喬木物種的選擇;緩坡的坡度不大，可以采用深根系的草坪和地被植物造景為主，搭配少量灌木和喬木，形成開敞草地或疏林草地，考慮的重點是地被植被的物種選擇;在陡坡上重點考慮藤本植物及匍匐狀的地被植物的選擇，加強其保持水土的生態效益。危坡一般設有護坡墻，可利用藤本植物美化和柔化護坡墻的生硬感。   3．2植物選取及配置   高速公路邊坡植物種類的選擇遵循以下原則:一是以鄉土樹種為主。鄉土樹種是在長期的系統演化過程中，經過了嚴格的自然選擇的優勝者，它們與當地的氣候、土壤相適應，具有適應性廣、抗病蟲害能力高、抗逆性強等特點。二是樹種要耐瘠薄、耐干旱、適應性強。由于高速公路挖、填方路段較多，土壤結構受到破壞，土壤肥力不高，同時路面寬闊，輻射強烈，小氣候氣溫較高，因而要求綠化樹種要具有良好的保持水土的作用，并要達到易生長、易成活、抗病蟲、繁殖易、耐干旱、耐瘠薄、耐粗放管理等要求。喬木樹種應根系發達、抗風力強，以免產生風拔或被風吹折的現象。花灌木應高矮適中，花色艷麗，花期錯落，增加綠化的層次感和美感。三是要注重生物多樣性原則。生物多樣性高的生態系統內，能量流動提供可選擇的途徑多樣，各營養水平間的能量流動趨于穩定。   植物配置模式具體可以分為草花型、灌草型、草灌喬混播型、懸垂與爬藤型，一般都要滿足根系發達、耐旱、耐貧瘠等要求［13］。   (1)草花型。通常高速公路邊坡上采用的草坪植物主要為禾本科和豆科的高羊茅、狗牙根、一年生或多年生黑麥草、草地早熟禾、百喜草、彎葉畫眉草、白三葉、紫花苜蓿等。作為花卉點綴的通常為二月蘭、波斯菊等菊科和十字花科植物。草花型高速公路邊坡綠化經歷了一個發展的過程，從最初的單種植物的草皮塊，到液力噴播單一禾本科種子，再到噴播草本混合種子和增加花卉點綴的過程。目前，草花型高速公路邊坡綠化主要用于下邊坡和土質上邊坡。   (2)喬灌草型。喬灌草型在草花型的基礎上引入了灌木，通常采用的播種喬灌木有胡枝子、截葉胡枝子、馬棘、錦雞兒、檸條、紫穗槐、多花木蘭、傘房決明、黃荊、小葉女貞和鹽膚木等。移栽灌木有海桐、松樹、火棘等。以豆科速生灌木為主，草本先鋒植物為輔，適度移栽一些小苗木。灌草型可以在短期內實現成坪，植被全覆蓋，隨著時間推移，喬灌木取代先鋒草本植物，經過長期演化最終完全被鄉土植物取代。   (3)懸垂與爬藤型。主要有葛藤、常春油麻藤、絡石、爬山虎、野薔薇、薜荔、扶芳藤、美國凌霄、常春藤、南蛇藤、金銀花、杠柳和蔓長春花。在植物配置上，要根據植物的習性如耐寒、耐旱、耐鹽堿等特點選擇。在播種或噴播時還要考慮季節性。   3．3高速公路邊坡的景觀設計   高速公路邊坡景觀設計重點考慮其生態性，同時考慮視覺為主的景觀形態。具體措施如下:   (1)景觀設計需要考慮對動物生存的影響。例如設計合適寬度的廊道等。(2)植物配置應盡量不破壞自然地形地貌和植被，選擇根系發達、易于成活、便于管理、兼顧景觀效果的草本或木本植物。同時應加強常綠植物或冬綠植物的應用，以增強冬季的景觀效果。還可以增加灌木應用，形成生態護坡的不同層次，既能提高護坡的生態效果，又能增加護坡的景觀層次。除此之外，還應注意各樹種垂直方向的配置和不同季節不同樹種之間的顏色和諧度。(3)景觀綠化物種選擇以實用為主，不大量采用艷麗花木和名貴植物，少用產果樹種，以節約資金投入。(4)對于石質挖方路段，在坡腳處可栽植一些藤本植物，如爬墻虎、紫藤進行垂直綠化。(5)對于較矮的土質邊坡，可結合路基栽植低矮的花灌木、種植草坪或栽植匍匐類植物。(6)高度較大的邊坡，擋土墻不宜一次砌成，以免造成過于龐大的整體圬工擋土墻．而宜化整為零，分成多級的擋土墻修筑，中間錯臺處設置綠化帶;在一些景觀上有特殊要求的邊坡工程中，高差較大時，可將擋土墻化大為小，使其外觀由大變小，具體做法是將擋土墻立面一分為二，做成“板凳”式;磚、石、混凝土等砌塊或飾面的擋土墻(或是護墻)，在視覺及心理上給人呆板、生硬、沉重、壓抑之感，若在其立面上進行綠化處理，引入生物工程學方法或采用不同材質質感對比、浮雕圖案設計等手法，則可改善其原有景觀效果，化硬為軟，化單調為豐富［12］。   3．4生態工程措施   高速公路生態工程防護的常用技術有如下幾種方式:(1)放緩邊坡。放緩邊坡是邊坡處置的常用措施之一，通常為首選措施。它的優點是施工簡便、經濟、安全可靠。邊坡失穩破壞通常是由于邊坡過高、坡度太陡所致。通過削坡，削掉一部份邊坡不穩定巖土體使邊坡坡度放緩，穩定性提高;(2)防護。①砌體封閉防護，當邊坡坡度較陡、坡面土體松散、自穩性差時，可采用污工砌體封閉防護措施。砌體封閉防護包括漿砌片石、漿砌塊石、漿砌預制塊、漿砌混凝土空心磚等。②噴射素混凝土防護，對于穩定性較好的巖質邊坡，可在其表面噴射一層素混凝土防止巖石繼續風化、剝落、達到穩定邊坡的目的。這是一種表層防護處治措施。③掛網錨噴防護，對于軟質巖石邊坡或石質堅硬但穩定性較差的巖質邊坡，可采用掛網錨噴防護。掛網錨噴是在邊坡坡面上鋪設鋼筋網或土工塑料網等，向坡體內打入錨桿(或錨釘)將網鉤牢，向網上噴射一定厚度的素混凝土，對邊坡進行封閉防護。(3)排水。截水溝為防止邊坡以外的水流進入坡體，對坡面進行沖刷，影響邊坡穩定性，通常在邊坡外緣設置截水溝，以攔截坡外水流。坡內排水溝。除在邊坡外緣設置截水溝外，在邊坡坡體內應設置必要的排水溝，使大氣降雨能盡快排出坡體，避免對邊坡穩定產生不利影響。#p#分頁標題#e#   4結論   通過對國內外邊坡生態防護研究進行分析、歸納發現，與中國高速公路建設速度相比，邊坡生態防護研究明顯滯后。雖然中國邊坡防護已經從工程防護為主逐漸在向綠化防護、生態防護轉變，但是中國邊坡防護在植物選取配置研究、生態位研究、邊坡景觀設計等相關生態防護研究方面還未能滿足實際市場需要，在生態環境影響方面還缺乏質的、科學的認識。本文就邊坡生態相關理念及其生態防護措施進行探討，以期為今后高速公路邊坡生態防護理論提供參考。