银西高铁宁夏段荒漠区生态防护对策研究

　　摘要：针对银西高铁宁夏段荒漠区路基边坡生态防护工程，基于气象资料和边坡土壤养分监测分析数据，对当地优选的3种绿植生长状态及其土壤肥力进行分析，提出适宜荒漠区高铁路基边坡的生态防护对策.结果表明，银西高铁宁夏段荒漠区近几年整体呈荒漠化加剧的趋势发展，路基边坡土壤表现出盐碱化和缺氮特征.柠条的成活率、植被密度、植物盖度等生长指标均优于其他2种，且栽植后土壤中N，K含量明显改善，具备更强的环境适应性.建议在银西高铁宁夏段荒漠区选择柠条作为路基边坡生态防护的绿植.

　　关键词：银西高铁;荒漠区;对比实验;土壤肥力;生态防护

　　宁夏位于我国西北东部，处于黄土高原、蒙古高原和青藏高原的交汇地带，西、北、东3面分别为腾格里沙漠、乌兰布沙漠、毛乌素沙漠或沙地，具有典型的温带大陆性半干旱气候特征.按照气候、水文特征、生态特征，将宁夏划分为引黄灌区、中部干旱带、南部山区等[1].银西高铁自甜水堡进入宁夏，经惠安堡(太阳山)、吴忠、灵武至河东机场，转向西跨黄河进入银川站，穿越宁夏全长185.32km.

　　生态论文范例： 生态环境变化与生态化学计量的关系

　　区段内自甜水堡以北至吴忠白土岗南为连续荒漠区.段落内生态类型单一，地形地貌复杂，缺水少雨，十年九旱，风大沙多，日照过足，蒸发强烈，在荒漠化导致的脆弱生态环境条件下，工程建设极易对植被产生破坏，且二次修复相当困难[2].针对近年来宁夏土地荒漠化日益加剧的特征，国内学者从气象资料、土壤养分特性以及生态修复等方面进行相关研究.

　　在气象研究方面，主要基于大尺度、长时间段的气象资料数据分析，并通过数学计算模型，进行相关性分析.如基于遥感影响数据，分析宁夏植被指数与气候生产力的时空变化关系[3];分析宁夏20个气象站的月均气温资料[4]，揭示宁夏冬季气温异常的成因;通过遥感技术进行系统分析[5]，详细阐述宁夏土地荒漠化的发生过程和原因，并针对荒漠化发生的驱动因子，对宁夏土地荒漠化治理提出合理的建议.针对宁夏荒漠区域的土壤养分研究，如通过经典统计学和地统计学相结合的方法[6]，并结合GIS技术，分析宁夏红寺堡孙家滩园区0～20cm土层土壤中养分的空间变异特征;通过对土壤中细菌群落的分析[7]，提出土壤含水量和电导率是影响宁夏盐碱化地区细菌群落结构的主要因子.

　　在荒漠区边坡恢复措施研究方面，如在半干旱黄土地区、不同地形条件下，以成熟柠条为研究对象[8]，研究柠条林地土壤中水分利用及平衡特征;通过对榆林风沙区立地条件乔灌木造林密度以及树木生长状况调查分析[9]，结合灰色关联分析法，对该地区乔木和灌木适宜性进行评价;通过对准格尔盆地荒漠区俊俊灌木林的自我修复能力进行研究[10]，提出人工辅助治理与生态自我修复有机结合的方式.

　　目前，对荒漠区生态防护的研究，主要对区域内的气象资料和土壤养分状态进行定量和定性分析，并结合荒漠化区的特征，研究该区域绿植生长状态，提出乔灌木适应性评价方法.但对于线状工程，尤其是高铁工程荒漠区生态修复方面的研究不多.因此，提出适宜于高铁荒漠区的生态防护对策，可为荒漠区在建和拟建类似工程提供一定的参考.

　　1银西高铁宁夏段土地荒漠化特征

　　1.1近5a降雨量(P)与蒸发量(E0)由2015—2019年吴忠地区的气象数据可知，该区域的P=207～289mm，年平均值为223.4mm.同时，近5a该区域的E0=1101～1351mm，平均值为1260.4mm，E0是P的4.4～6.7倍，即干燥度r=4.4～6.7，年平均干燥度达5.7，呈干旱地区特征，这对高铁边坡绿植养护提出了苛刻的要求.

　　1.2吴忠地区全年最大温差

　　宁夏吴忠地区位于我国内陆西北高原地区，受西伯利亚和乌拉尔山以及高压影响[7]，该区域内全年温差较大.近5a全年最大温差△T=28.7～32.9℃，其中，2016年达到△T极大值，近几年△T均在30℃左右.冬夏温度差异程度高，这对该区域内植被生长和生态修复影响较大.在高铁路基边坡生态修复过程中，需考虑能承受较大温差影响的植被.

　　1.3吴忠地区风速极值

　　由于我国中高纬度地区的偏北气流较强，冷空气活动较强，在宁夏地区形成较强的负距平区[6]，造成宁夏冬季气温持续偏冷.极大风速vmax=9.7～20.8m/s，差值△v=11.1m/s.其中，2015年6月达到近5a来△v最大值，vmax随时间t累计呈递减的趋势，最大值发生在6～7月，最小值在12月至次年1月.根据气象风速等级划分标准[11]，该区域为强风至大风等级，加之地处荒漠化区域，造成银西高铁沿线风沙化严重.

　　由上述分析可知，宁夏吴忠荒漠区近5a气象呈现干旱化加剧、温差大、大风速的特征，造成路基边坡呈现干旱化、风沙化.在路基边坡绿植防护中，选择的植物应具备较强的抗旱、抗温差和抗风能力.2路基边坡土壤养分状态为进一步研究荒漠区沿线路基边坡的土壤养分状态，在银西高铁线路DK489+455～DK489+505区段，设置6处监测点，分别测定土壤的含水率、pH值、碱解氮的质量含量、有效磷的质量含量及速效钾的质量含量.探测深度为边坡表层土壤以下20～30cm。

　　3.1环境适应性

　　柠条、梭梭及紫穗槐为当地荒漠区生长的灌木植被，它们均具备耐寒、耐旱、耐风蚀、耐沙埋的特性，在形态方面也具有旱生结构，对恶劣环境条件具有适应性[14-15].3种植物的特征见表2.碱解氮的质量含量ρ(N)和有效磷的质量含量ρ(P)明显低于速效钾的质量含量ρ(K)，其中，ρ(N)=34.72～41.9mg/kg，ρ(P)=36.57～59.34mg/kg，ρ(K)=242.97～312.97mg/kg.由全国第二次土壤普查养分分级标准可知[13]，土壤实验选择上述3种植物作为路基边坡防护的绿植.由于灌木栽植30d后基本能体现出植物的生长状态，实验选择栽植30d后对这3种植物的生长状态和土壤肥力进行监测，以便优选出适宜于高铁路基边坡的生态防护绿植.

　　4结论

　　1)近5a，宁夏吴忠地区区域的干燥度为4.4～6.7，全年最大温差为28.7～32.9℃，极大风速为9.7～20.8m/s，显示该区域土地呈荒漠化发展.2)银西高铁宁夏段荒漠区路基边坡土壤的含水率较低呈干旱特征，酸碱度为9.23，碱解氮的质量含量为43.25mg/kg，整体表现为盐碱化和养分贫瘠特征.在路基边坡绿植防护中，应考虑耐碱、耐旱以及耐低氮的植物.

　　3)对当地优选的3种灌木栽植后的生长状态和土壤肥力分析，发现柠条的成活率、植物盖度、植物密度3项指标均较优，且种植柠条的土壤中N，K的质量含量增加，显示出柠条对荒漠区有较强的适应性.考虑植被与当地环境适应性关系，四季常青植物不适宜在当地生长.高铁边坡要求整体美观与整洁，建议边坡采用单一植被进行栽植.建议在银西高铁宁夏段荒漠区，选择柠条作为路基边坡生态防护绿植，且柠条根瘤冬眠期有固沙的作用.同时，在路基两旁混播不同植被，如紫穗槐、梭梭等灌木，以达到更好的生态防护效应.

　　参考文献：

　　[1]万佳，延军平.宁夏近51年气候变化特征分析[J].资源开发与市场，2012，28(6)：511-514.

　　[2]孙德祥，钱拴提，周广阔，等.宁夏盐池半荒漠区沙漠化土地综合治理生态工程效益评价[J].水土保持学报，2003，17(1)：80-83.

　　[3]黄悦悦，杨东，冯磊.近年来宁夏植被指数与气候生产力的时空变化[J].水力发电学报，2019，38(11)：70-81.

　　[4]董国庆，陈志超，郑广芬，等.宁夏冬季气温变化与大气环流异常的关系[J].科学技术与工程，2018，18(21)：10-15.

　　[5]赵卓文.宁夏地区2000—2014年土地荒漠化遥感监测及驱动因子分析[D].徐州：江苏师范大学，2017.

　　作者：苗学云1，刘涛，吴永峰，章洵，米维军1

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