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植被修复技术在生活垃圾填埋场中的应用
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摘要：本文综述了国内外在生活垃圾填埋场植被修复方面的研究现状，与国外相比，我国不论在基础研究和应用方面都与国外差距很大，需加强相关基础和关键技术研究、技术标准的制订以及示范基地建设。
关键词：生活垃圾填埋场；植被恢复；技术措施；演替规律
植被修复（vegetation restoration）是指运用生态学原理，通过保护现有植被、封山育林或营造人工林、灌、草植被，修复或重建被毁坏或被破坏的自然生态系统，恢复其生物多样性及其生态系统功能。植被修复与植被重建内涵基本相同，但又有所区别。“修复”或“恢复”是将受损生态系统从远离初始状态的方向推移回初始状态，而“重建”就是将生态系统的现有状态进行改善，改善的结果是增加人类所期望的“人造”特点，压低人类不希望的自然特点，使生态系统进一步远离它的初始状态。
垃圾填埋场作为位于农业特征的陆生生态系统向城市生态系统的过渡带的生态系统，生态环境脆弱。生物种类及其生长介质的丧失或改变是影响生态恢复的主要障碍。垃圾填埋场根据设计和施工是否规范，可分为简易堆填场（open dumpsites）和卫生填埋场（scientifically designed sanitary landfills）。无论是卫生填埋场还是简易堆填场，都不可避免地带来了许多环境污染和生态破坏问题，除了引发地形、地貌和景观的变迁、植被的破坏、水文地质和地球化学条件的变化外，还容易产生诸如填埋气、渗滤液等污染，对附近地区的公众健康构成威胁。因此，封场后的垃圾填埋场的生态环境建设不但能改善场地环境、恢复土地利用价值、创造新的城市或城市生态景观，而且对垃圾填埋场本身的安全与稳定也具有重要意义。 1国内外的研究现状
在生活垃圾填埋场生态恢复的研究和管理方面，国外起步较早，并且取得了比较成功的经验。早在1863年，巴黎就将一座废弃的石灰石场和垃圾填埋场改造成比特蒙公园。美国环保局于1983年颁布了已关闭卫生填埋场植被重建的标准步骤，美国圣地亚哥的Miramar填埋场在当地环境服务部门的帮助下，使用高质量的堆肥和填埋场育苗基地培育的本地植物品种，进行了大规模的植被恢复，使封场区域由干裂贫瘠的不毛之地，重建为类似未作为填埋场使用前的开放绿地。随着草坪热的升温，德国、荷兰等环保型国家已有在垃圾填埋场建植草坪的报道。另外，芬兰、加拿大、美国、英国等国家已经把垃圾填埋场开发成公园、娱乐场所、高尔夫球场甚至商用设施用地。
而我国在填埋场方面的研究主要集中在渗沥液处理技术、堆体稳定性和沉降特性、填埋气的产生预测及利用、防渗材料研究等方面，而在终场生态恢复领域，起步较晚，且研究成果报道不多。1994年开始，中国环境科学研究院、青岛市环保所和英国利物浦大学共同合作，首次在我国进行了垃圾填埋场的生态恢复工程研究。他们在青岛市湖岛垃圾临时卸地点通过现场实验，研究了在垃圾临时卸地点上植树造林的方法、适宜树种的筛选以及影响树木成活和生长发育的主要因素，对垃圾临时卸地点的植物群落的重建提供了一定的理论基础。周乃杰等及以上海市老港垃圾临时卸地点建立的植被生态系为例说明了植被在垃圾临时卸地点生态恢复中的作用，认为植被改善了土壤生态环境，植物能吸收垃圾中的有害元素，对污染物起到降解和消减作用，发现枸杞、苜蓿、画眉草等植物在垃圾填埋场生长良好。冷丽丽等在封场改造的垃圾填埋场——嫩江公园内栽植26个品种，成活23个品种67株，铺植6000m2，其中接骨木生长良好，是绿化的好树种。值得一提的是，国内将垃圾填埋场改造的典型工程例子当属福建的鳌峰垃圾填埋场，1995年，当地政府投资将垃圾山推移填埋，铺植了大片草坪，并以榕树、麻练、芒果为基调树种，种植灌花品种，增加植物景观层次变化，后来从泰国引进670条鳄鱼供市民观赏。这样，往日的垃圾山变成了集观赏、科普、娱
乐、休闲为一体的中国最大也是最具特色的主题公园，对我们进行大田山生态公园研究具有很好的借鉴作用。
除了进行耐性物种的筛选研究外，科学家们对填埋场的限制因子也进行了调查研究。Flower等曾在美国境内调查了接近100个已关闭的垃圾填埋场，发现试图在那里生长的植物——特别是具有深根系的木本植物种类——面临着相当大的生存压力。填埋场植物生长的最主要的限制因子是土壤中填埋气体（特别是有机废弃物厌氧分解所产生的CO2和CH4）的存在。郭宛如等人对垃圾填埋场营造人工植被的研究中指出，垃圾中有机质发酵所产生的甲烷气体是抑制树木成活和生长的关键因素，而覆土层除了 为树木提供支持和生存环境外，还能阻挡甲烷气体的逸出，因此，土层越厚，越有利于树木成活和生长。想使草本植物正常生长，需要铺至少60 cm厚的土壤，以防植被退化。中山大学林学瑞等对中山市狗仔坑垃圾填埋场的植被恢复及其环境影响因子进行研究发现，影响该填埋场植被恢复的环境因子包括土壤的营养成分、重金属和填埋气。
实际上，在规范设计的生活垃圾填埋场中，由于最终覆土层下边铺设了HDPE（高密度聚乙烯）膜，有效阻隔了填埋气体扩散后对植物根茎的损坏，因此，填埋气体的影响得到了很好的控制。然而，封场工程施工过程中，会对最终覆土层进行压实，这就造成过度致密、根系缺氧，不利植物生长。而且，HDPE膜虽然实现了雨污分流，但同时使得雨水在重力作用下沿着膜向下游流动，土壤的持水性变差，持水量变少，在蒸腾作用下，土壤水分不足，干旱，也不利于植物的生长。由于HDPE膜的存在，不适宜种植深根系植物，否则会破碎膜层，造成雨水渗入，增加渗沥液产生量。
不同国家的垃圾组分随城市现代化程度而不同，填埋场的地理位置、气候因子等因素也会造成植被恢复效果的差异，因此，国外的生态恢复经验可供我们借鉴，但不能照搬。而我国的填埋场生态恢复研究只是集中在耐性物种的定性筛选上，对生态演替规律、耐性物种抗逆性机理方面的研究较少，因此尚未形成一个系统的、定量化的技术体系。 2存在的问题及今后的研究方向
通过以上对垃圾填埋场特征的认识和对植被恢复研究现状的分析可以看出，尽管我国在垃圾填埋场的耐性树种的选择与应用、土地利用等方面取得了一些进展，但总体来说，垃圾填埋场的植物尤其是木本植物多样性偏低，群落结构仍然比较单一。由于研究起步较晚，研究内容单一、技术体系不完整，不论在基础研究和应用方面都与国外差距很大，不能满足我国城市发展的需要。为此，对填埋场植被恢复，应该加强以下方面的科研工作： 2.1加强基础和关键技术研究
从目前垃圾填埋场植被恢复研究成果看，影响垃圾填埋场植被恢复的关键因素是填埋气体、渗沥液、最终覆土层的性质及其厚度、堆体稳定性，以及抗性、耐性植物种的选择＿但对这些关键技术的研究目前都不系统、不深入，不能形成完整的技术指标，对垃圾填埋封场后的植被恢复，各地所选用的植物都是当地园林绿化或荒山造林的植物种，相当一部分是靠经验，缺乏理论指导。因此，鉴于填埋场气候、植被、地质地貌差异显著的特点，不同地区应遵循生态演替规律，通常封场后的垃圾填埋体多为次生裸地，其植被的自然恢复相当于次生裸地的次生演替过程因而，各地耐性、抗性植物品种的筛选范围要包括一年生草本、多年生草本、灌木和乔木树种，同时还要纳入各地野生植物，从植物生理学角度开展植物对抗于旱、耐贫瘠、抗高温等抗逆性方面的系统研究另外，对植物的选型和配置要考虑填埋场最终的利用目标和先锋植物种、建群植物种与辅助肥料植物种的合理搭配等问题。 2.2加强技术标准的制订及示范基地建设
美国环保局于1983年颁布了已关闭卫生填埋场植被重建的标准步骤。2007年，建设部发布了《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》，对生活垃圾卫生填埋场的工程施工及验收进行了规定，但到目前为止尚未有垃圾填埋场生态恢复方面的相关标准和操作指引，且不系统、缺
乏指导性。另外，受当地经济、技术条件的限制，国内很多垃圾场填埋初期由于没有设计建造防渗、泄洪、排水、污水处理、气体回收利用系统，因此，填埋场二次污染和水土流失严重威胁周围人民的生活和财产安全。因此，应尽快制定《生活垃圾填埋场的生态恢复技术标准／导则》，同时，应尽快建立垃圾填埋场植被恢复示范工程。 3垃圾填埋场植被修复技术措施 3.1植被恢复目标的确定
在对生活垃圾填埋场的生态背景进行充分调查和辩识后，目标的确定是植被恢复的首要步骤，决定着将采取的对策、途径和技术方法等。一般的，填埋场恢复目标大概可分为七类：1、开放空间（open space）；2、林地（woodland）；3、野生动物栖息地（wildlife habitat）；4、娱乐公园（recreational park）；5、农业用地（agriculture）；6、草地（grazing land）；7、轻工业用地（light industry）。选择哪种目标，国外有一套成熟的决策机制，称为LRPA（The Landfill Restoration Plan Advisor，填埋场恢复计划咨询系统），供决策者进行咨询。其实，无论选择哪种方向，都要综合考虑恢复地区的实际情况，包括土地稀缺程度、人们的生活习惯等。植被恢复的最终目的就是恢复生态系统的结构和功能，并使系统达到自动维持状态。 3.2植被恢复的步骤与途径 3.2.1环境背景调查和诊断。环境背景的调查主要包括：（1）填埋场所处的地理区位特征；（2）当地人口和社会经济发展现状及其趋势；（3）当地气候状况，包括降水量、风向、常年气温等；（4）土壤基本物理化学与矿物学特性，根据土壤性质来确定基质改良途径；（5）植物种类组成、植物群落构成特征、生物多样性现状、植被演替的过程和方向及其存在的问题等。通过生态环境背景调查和研究，弄清哪些环境因子是有利因素，哪些是不利因素，以及哪些是限制因子。在植被恢复时扬长补短，发挥区域优势，弥补不足，充分考虑植被的作用，这是植被恢复的基础，也是制订切实可行的对策和方法的保证。
3.2.2恢复对策的选择和布局。植被恢复对策的选择依据是所处的社会、经济和自然环境条件。通常有三种对策。第一种是消除人为因素，通过自然恢复过程，缓慢地恢复；第二种选择是在人为的帮助下，恢复到初始状态或某一阶段；第三种选择是按照人们的愿望通过建立人工植被，替代原生植被方向的演替。很多学者建议第二种与第三种相结合，恢复生态经济型植被，既遵循自然恢复演替规律，同时一定程度上满足了人类生存发展的经济需求。确定恢复对策后，必须进行合理的生态经济规划。根据区域自然特征、退化现状和趋势、人类经营方式和人类干扰活动状况等进行因地制宜、因势利导地分区分片地恢复植被。
3.2.3耐性物种的筛选和引种。物种的选择是植物群落和植被重建的基础。对于垃圾填埋场恶劣的生态环境，首先应该筛选并合理配置先锋植物和适生植物。先锋植物应当具有以下特征：
（1）适应土壤贫瘠的恶劣环境中生长，具有抗性强，抗旱、抗寒、抗瘠薄、抗病虫害等优良特性。
（2）生长、繁殖能力强，最好能具有固氮能力，提高土壤中氮元素含量。要求实现短期内大面积覆盖。
（3）根系发达，萌芽能力强，能够有效地固结土壤，防止水土流失。这在复垦工期阶段尤其重要。
（4）播种、栽植容易，成活率高。
（5）所选草本植物要求具有越冬能力，以节约成本。
3.2.4植物群落的设计和配置。根据景观生态学原理，应用筛选出的适宜物种，模拟自然群落的时空结构，组建不同类型的植物群落，并实施于布局好的适宜地段。比如，根据生态演替进程，首先选取耐贫瘠、速生的草本植物以改良土壤，恢复地力。利用草本植物的原因是因为草本植物根系发达，对土壤有一定的改善作用，并能为乔木和灌木类其他植物的生长创
造条件，从而改变填埋场封场后整体的景观。在初期，应种植一些对填埋场环境适应能力很强的植物，例如龙柏、乌桕、丝兰、夹竹桃、木槿等，改善单一草本植物景观，加速改良土壤，并通过植物的吸收和蒸腾作用截流雨水和减少渗沥液、改善群落内的小环境，为其他植物生长创造更好的条件。在中后期和开发阶段，结合生态规划和开发规划，按照各不同的功能区划和绿化带设计，有计划的进行大规模的园林绿化种植，乔灌草结合，构建有层次性的生态景观。
3.2.5抚育管理与跟踪监测。生态恢复的效果是否可持续，后期的抚育管理起着关键的作用。考虑到填埋场植被恢复与重建是一个生态学过程，对这个过程中的生态效益、经济效益、种间关系、群落关系及其与环境的关系跟踪观测，一方面为进一步调整群落及其组合，为功能优化提供依据，另一方面也可为定量评价植被恢复与重建，对区域自然一社会一经济复杂系统的作用及贡献提供依据。 4结论与建议
（1）封场后的垃圾填埋场的生态环境建设不但能改善场地环境、恢复土地利用价值、创造新的城市生态景观，而且对垃圾填埋场本身的安全与稳定也具有重要意义。
（2）由于生物种类及其生长介质的丧失或改变，使封场后的垃圾填埋场址恢复到当地的生态水平通常是城市垃圾填埋场高效合理利用土地花费最小而且有效的方案。
（3）在进行城市垃圾填埋场植被恢复的技术措施，包括环境背景调查和诊断、恢复对策的选择和布局、耐性物种的筛选和引种、植物群落的设计和配置、抚育管理与跟踪监测五个方面。
（4）针对城市垃圾填埋场生态环境恶劣的状况，为了使填埋场的绿化进行得更加顺利，根据生态演替规律，乔灌草结合，构建有层次性的生态景观，最后可以根据实际的需要进行二次开发利用如建设生态公园、高尔夫球场及其它休闲娱乐设施。 （5）鉴于我国很多地方垃圾填埋场面临封场，建议尽快建立垃圾填埋场植被恢复示范工程，并组织《生活垃圾填埋场的生态恢复技术标准／导则》的立项编制工作。