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        農(nóng)業(yè)景觀中植物籬的建設(shè)與管理

        2012-02-05 12:20:14李良濤劉文平劉云慧宇振榮
        中國(guó)水土保持 2012年6期
        關(guān)鍵詞:物種景觀植物

        李良濤,劉文平,肖 禾,劉云慧,宇振榮

        (中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京100193)

        農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期的集約化生產(chǎn)和規(guī)?;?jīng)營(yíng)致使農(nóng)業(yè)景觀環(huán)境趨于惡化,不僅造成生物多樣性降低、生態(tài)平衡嚴(yán)重失調(diào),而且也使傳統(tǒng)的鄉(xiāng)村景觀受損,因此人們?cè)絹?lái)越注重運(yùn)用景觀生態(tài)途徑來(lái)營(yíng)建可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)景觀[1]。諸多研究表明,農(nóng)田邊界上的植物籬不僅有利于水土保持,而且是眾多鄉(xiāng)土物種的棲息地,能有效提高生物多樣性,增強(qiáng)景觀連通性,是恢復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)彈性的重要工具,而且兼具生態(tài)、美學(xué)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2-4]。在歐美的許多國(guó)家,植物籬作為普遍而又重要的農(nóng)業(yè)景觀要素一直被廣為關(guān)注,尤其在生物多樣性、景觀生態(tài)規(guī)劃和土地綜合整治[5-7]等方面開(kāi)展了大量的研究和實(shí)踐,為建設(shè)和維護(hù)鄉(xiāng)村優(yōu)美環(huán)境、發(fā)揮農(nóng)業(yè)景觀多功能作用起到了積極的推動(dòng)作用,農(nóng)田景觀中縱橫交錯(cuò)的植物籬網(wǎng)絡(luò)已成為很多地方珍貴的鄉(xiāng)土景觀遺產(chǎn)和重要的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展和土地的可持續(xù)利用奠定了良好基礎(chǔ)。相比之下,國(guó)內(nèi)對(duì)植物籬的研究和應(yīng)用還處于起步階段,多基于20 世紀(jì)90年代初引入的植物籬間作模式,側(cè)重于小流域綜合治理和水土保持,盡管進(jìn)行了適應(yīng)性改造,但試驗(yàn)以坡耕地為主,且近90%的研究集中在四川、湖北、貴州地區(qū)和北方黃土丘陵區(qū)[8-10],沒(méi)有充分利用多種模式發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值。

        隨著地方農(nóng)業(yè)生態(tài)規(guī)劃和土地整理生態(tài)工程的不斷推進(jìn),在新時(shí)期如何結(jié)合國(guó)家需求,從多功能角度進(jìn)一步推廣利用植物籬,因地制宜地開(kāi)展不同地區(qū)、多種類(lèi)型的植物籬模式及植物籬網(wǎng)絡(luò)建設(shè),以營(yíng)建集生產(chǎn)、生態(tài)、景觀于一體的農(nóng)業(yè)景觀成為一個(gè)新的研究課題。本文通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)景觀中植物籬概念的回顧,基于國(guó)內(nèi)外研究和實(shí)踐,總結(jié)了植物籬的組成、類(lèi)型和主要功能,并探討了植物籬及其網(wǎng)絡(luò)的營(yíng)建方法、步驟及管理維護(hù)中的注意事項(xiàng),以期對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)建設(shè)中更好地利用植物籬,發(fā)揮其在農(nóng)業(yè)景觀中的多功能作用有所啟示。

        1 植物籬的概念

        植物籬(hedgerows),作為一種人為管理的、由喬木或灌木構(gòu)成的長(zhǎng)條狀的植被帶,在世界范圍內(nèi)廣為分布[11]。Forman和Baudry 指出,植物籬起源于農(nóng)業(yè),具有悠久的應(yīng)用歷史,并隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展而不斷變化[4]。對(duì)于植物籬的概念,目前還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的定義。在學(xué)術(shù)研究上,由于人們研究的重點(diǎn)不同,對(duì)植物籬定義也不一致。農(nóng)學(xué)上應(yīng)用植物籬已有幾個(gè)世紀(jì),生態(tài)學(xué)家和地理學(xué)家對(duì)植物籬的研究約有百年歷史[11]。人們對(duì)植物籬的研究前期,側(cè)重邊界防護(hù)、木材生產(chǎn)和食物生產(chǎn)等功能;后期,在水土保持和生物多樣性研究的基礎(chǔ)上,人們對(duì)植物籬的研究開(kāi)始轉(zhuǎn)向生態(tài)和文化方面,特別是景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展為植物籬的研究提供了新的視角和框架[4]。盡管人們還存在認(rèn)識(shí)上的偏差,但植物籬的三個(gè)鮮明特征已得到普遍認(rèn)同:①由喬木和(或)灌木構(gòu)成;②成行即線性特征;③人為管理。比較發(fā)現(xiàn),F(xiàn)orman 和Baudry 的定義較為常用,即植物籬是分布在農(nóng)田或草地周邊,由喬木或灌木組成的人為管理的植被條帶,是農(nóng)田或草地生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)組分[4]。植物籬概念的回顧,對(duì)于植物籬多種模式的推廣應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

        此外,植物籬也有其他相近的稱(chēng)謂,但之間又有所區(qū)別。與之最接近的術(shù)語(yǔ)是活籬笆(live fences),有學(xué)者把它視為等同概念,也有人認(rèn)為,活籬笆是由等高或限定密度的條帶植物栽植而成[2,4]。綠籬(hedge)這個(gè)稱(chēng)謂,狹義上通常指由種植并管理的灌木或小喬木組成的低密度植被帶;護(hù)籬(fencerow),一般指籬笆墻,是具有防護(hù)或隔離功能的植物籬;而防護(hù)林(shelterbelt),常指由兩行以上的喬木組成的種植林帶。很多縱橫交錯(cuò)的植物籬形成植物籬網(wǎng)絡(luò)(hedgerow networks),在法國(guó)常被稱(chēng)作田籬景觀(bocage),而在美國(guó)有時(shí)直接用bocage 來(lái)指植物籬(hedgerows)。

        2 農(nóng)業(yè)景觀中植物籬的組成、類(lèi)型和功能

        2.1 農(nóng)業(yè)景觀中植物籬的組成、類(lèi)型

        就組成種類(lèi)而言,多數(shù)植物籬是由1~2 種主要喬木或灌木始建的,究竟哪些植物適用于建植物籬,從國(guó)外的調(diào)查研究來(lái)看,組成種類(lèi)是不受限制的,實(shí)際物種組成和豐度與植物籬來(lái)源類(lèi)型、管理強(qiáng)度和組成結(jié)構(gòu)等都有直接的關(guān)系[4]。此外,具有較高株高、莖硬質(zhì)的草本植物也被應(yīng)用在植物籬建設(shè)中[12]。而植物籬本身能維持生物多樣性的能力要取決于植物籬組成結(jié)構(gòu)、比鄰地塊類(lèi)型、生長(zhǎng)階段、景觀類(lèi)型等多種因素的綜合影響[13-16]。因此,在篩選植物籬物種時(shí),應(yīng)充分考慮營(yíng)建目的及各種因素的影響,這是植物籬營(yíng)建成功的前提。

        植物籬的類(lèi)型很多[2-4],可以依據(jù)來(lái)源、組成、管理方式和修剪形狀分類(lèi)(見(jiàn)表1),此外還有根據(jù)立地條件、生境等分類(lèi)的,這些分類(lèi)都是基于植物籬自身的自然屬性而言的;社會(huì)屬性則包括人為賦予植物籬的權(quán)屬和功用。具體應(yīng)用哪種類(lèi)型,取決于對(duì)植物籬的功能定位、種植者態(tài)度、實(shí)際的生態(tài)環(huán)境條件和對(duì)成本、效益的考量。其中自生植物籬是通過(guò)風(fēng)能和動(dòng)物傳播種子的[4],與栽植的植物相比,生態(tài)適應(yīng)能力較強(qiáng),物種組成比較復(fù)雜,且外來(lái)物種少。植物籬組成布局主要指平面結(jié)構(gòu),而修剪類(lèi)型側(cè)重于立體結(jié)構(gòu),植物籬的管理方式體現(xiàn)了人為干擾的力度。明確植物籬的功能類(lèi)型和權(quán)屬管理情況,對(duì)于政府相關(guān)部門(mén)或技術(shù)部門(mén)組織開(kāi)展技術(shù)指導(dǎo),根據(jù)情況采取不同的支持與服務(wù)措施具有直接的參考意義。國(guó)外植物籬的應(yīng)用類(lèi)型和模式很多,而國(guó)內(nèi)推廣的模式相對(duì)單一,植物籬在我國(guó)的推廣還有廣闊的發(fā)展空間。

        表1 植物籬分類(lèi)

        2.2 農(nóng)業(yè)景觀中植物籬的功能

        植物籬不僅在水土保持方面具有重要的功能,而且在生產(chǎn)、生態(tài)、文化和區(qū)域景觀特征的形成等方面都具有重要的功能。

        農(nóng)業(yè)景觀中的植物籬具有重要的生產(chǎn)功能。植物籬在人們的生產(chǎn)、生活中具有重要的屏障和防護(hù)功能,可使財(cái)產(chǎn)、農(nóng)牧生產(chǎn)免受侵?jǐn)_[17],這也是植物籬在發(fā)展早期的主要應(yīng)用形式。在實(shí)際生產(chǎn)中,植物籬利用形式多種多樣,如利用植物籬開(kāi)展農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)[18],進(jìn)行果樹(shù)種植、木材生產(chǎn),發(fā)展蠶桑,生產(chǎn)烤煙,飼養(yǎng)牲畜,提供樵柴和沼氣原料等,給人們帶來(lái)多種經(jīng)濟(jì)效益。

        植物籬在改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境方面意義重大。利用植物籬可以產(chǎn)生“籬效應(yīng)”,能有效降低風(fēng)速、減小風(fēng)害、改善農(nóng)田小氣候和土壤物理性質(zhì)[4],從而有效防止土壤侵蝕和水土流失,對(duì)比鄰的農(nóng)田也能起到促產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的功效。

        植物籬及其網(wǎng)絡(luò)對(duì)于農(nóng)業(yè)景觀具有特殊的生態(tài)意義。不同學(xué)者分別就植物[4]、鳥(niǎo)類(lèi)[2]、甲蟲(chóng)[19]、蜜蜂[20]、蜘蛛[21]及害蟲(chóng)天敵、哺乳動(dòng)物[13]等在農(nóng)田邊界植物籬中的分布展開(kāi)了大量調(diào)查研究,眾多結(jié)果表明,植物籬及其網(wǎng)絡(luò)作為臨時(shí)或長(zhǎng)期的棲息地和活動(dòng)場(chǎng)所,能保持農(nóng)業(yè)景觀中較高的生物多樣性,是地方鄉(xiāng)土植物、珍稀物種和害蟲(chóng)天敵重要的資源庫(kù),這對(duì)于農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)背景下的物種多樣性維護(hù)意義尤其重大;同時(shí),因動(dòng)物棲息、活動(dòng)帶去的種子,也會(huì)促進(jìn)植物多樣性的增加[22];而且,研究發(fā)現(xiàn),植物籬對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變化背景下的生物多樣性保護(hù)作用越來(lái)越重要[23]。植物籬及其網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)物在分散的林地斑塊間重要的遷移廊道,具有“踏腳石”作用,使動(dòng)物能獲取更多的資源和活動(dòng)空間;植物籬網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建增加了農(nóng)業(yè)景觀的連通性,促進(jìn)分散的斑塊間的物質(zhì)和能量流動(dòng),這對(duì)于增加農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)彈性和穩(wěn)定性具有關(guān)鍵作用[2,19,24];而且植物籬網(wǎng)絡(luò)在減少風(fēng)沙、減輕面源污染、抗洪以及提升農(nóng)業(yè)景觀美學(xué)質(zhì)量等方面具有重要功能[4,11],這對(duì)于農(nóng)業(yè)景觀政策制定、土地可持續(xù)利用、促進(jìn)休閑觀光農(nóng)業(yè)發(fā)展都具有重要意義。

        總之,植物籬是一項(xiàng)兼生產(chǎn)功能、生活功能、生態(tài)功能、文化景觀功能于一體的優(yōu)良技術(shù),因地制宜地開(kāi)展多種模式的植物籬建設(shè),對(duì)于區(qū)域景觀生態(tài)規(guī)劃和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

        3 植物籬營(yíng)建和管理

        根據(jù)國(guó)內(nèi)外植物籬營(yíng)建和管理的既有經(jīng)驗(yàn),結(jié)合課題組在我國(guó)北方平原地區(qū)的田野調(diào)查和集成示范,對(duì)其總結(jié)如下。

        (1)明確定位。即明確建設(shè)植物籬的主要功能定位,如提升景觀質(zhì)量,減少水土流失,植物籬間作,提供綠肥,提供飼料,為野生陸生動(dòng)物提供食物、棲息地或通道,作圍墻柵欄,防治風(fēng)沙等。至少具有上述功能之一,明確建設(shè)方向。

        (2)選擇種植物種。選擇適宜的物種需要慎重考慮,因?yàn)檫@在很大程度上決定著植物籬模式應(yīng)用的效果。作為植物籬種植物種的特征包括:適應(yīng)性好、生長(zhǎng)快、耐刈割和具有多種功用,而且要用地方鄉(xiāng)土植物。在推廣應(yīng)用中,要注重選擇適合于農(nóng)村實(shí)際的投入低、易操作、功效長(zhǎng)的植物,對(duì)于一些特殊地區(qū),要具有針對(duì)性,如鹽漬化區(qū)要選擇具抗鹽性的植物,而在一些山地丘陵地區(qū)就要選取耐干旱、耐貧瘠的物種;此外,也有些植物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)逸散大量的種子,對(duì)鄰近的農(nóng)作物生長(zhǎng)造成影響,要避免應(yīng)用該類(lèi)植物。國(guó)內(nèi)常用的植物籬物種有新銀合歡、黃荊、馬桑、紫穗槐、山毛豆、檸條、沙棘、山螞蝗、木藍(lán)、合歡、田菁、柑橘、杏樹(shù)、海棠、槐、榆、石榴等。在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)不同地區(qū)海拔、土壤和氣候等因素結(jié)合功能定位加以考慮,確定植物籬種植物種。

        (3)場(chǎng)地準(zhǔn)備。整地可采用帶狀整地和穴狀整地,帶狀整地寬度多在30 cm 以上,根據(jù)實(shí)際地形可以適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié),帶長(zhǎng)不宜過(guò)長(zhǎng),每隔一定距離保留1.0 m 左右的自然植被;如果是坡地則要沿等高線種植,以防水土流失。在種植之前,地面雜草不能對(duì)種植構(gòu)成影響,否則要用機(jī)械或化學(xué)除草劑進(jìn)行處理。種植坑的大小要能滿足扎根需要,不妨礙根系生長(zhǎng),一般要比幼苗根深3~5 cm。

        (4)種植。根據(jù)具體情況選擇種植模式,但在大面積推廣之前,需要開(kāi)展模式試驗(yàn),證明可行后再做推廣。一般種植密度:草本株距5~l0 cm、行距20~60 cm;喬木間距3.5 m 左右;灌木1.5~2 m。植物籬最小寬度為1.5 m,最大寬度為9 m。種植時(shí)避開(kāi)強(qiáng)風(fēng)、干熱和冰凍天氣;在從苗圃到栽植現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸過(guò)程中要注意保護(hù)苗木,并且間隔時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng);栽植時(shí)根系應(yīng)自然向下,避免成“U”形或打卷;植株定植后,要踩實(shí)種植坑的土,避免造成根系登空現(xiàn)象;也要注意灌溉設(shè)施的配套,滿足灌溉需要。

        (5)修剪。不同的物種組成和功用、管理者對(duì)于修剪方式和形狀的偏好不同,導(dǎo)致植物籬的修剪方式和修剪頻率各異。植物籬的修剪方式分輕剪、重剪、刈割和混合管理,修剪時(shí)需要考慮植物籬與周邊農(nóng)田的關(guān)系,以及修剪對(duì)植物籬植物的影響。進(jìn)行適時(shí)修剪,控制植物籬適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)高度,能避免植物籬與周邊農(nóng)作物爭(zhēng)光、爭(zhēng)水、爭(zhēng)肥,還能增加土壤水分、提高土壤養(yǎng)分含量。修剪周期的確定需要考慮不同植物的生長(zhǎng)特點(diǎn)及功能需求。

        (6)植物籬維護(hù)與管理。在植物籬的日后維護(hù)中,需要經(jīng)常檢查,以保證其健康生長(zhǎng)。在植物籬定植后的前三年,每年要對(duì)死株進(jìn)行補(bǔ)植,如發(fā)現(xiàn)植物籬密度過(guò)低或損傷嚴(yán)重則需要補(bǔ)栽,補(bǔ)種植株需與原來(lái)栽植的是同一種;為避免其他物種競(jìng)爭(zhēng)影響幼苗生長(zhǎng),可以使用機(jī)械、人工或化學(xué)除草劑進(jìn)行除草,但使用機(jī)械除草時(shí),為避免劃傷根部,作業(yè)深度一般不應(yīng)超過(guò)8 cm,而且在樹(shù)木生長(zhǎng)到已覆蓋或接近覆蓋地面時(shí)的生長(zhǎng)季節(jié),不要使用化學(xué)除草劑;在植物籬的生長(zhǎng)周期內(nèi)要注意防火、牲畜破壞、蟲(chóng)害、鼠害和洪澇干旱,必要時(shí)對(duì)植物籬進(jìn)行施肥以促其健康生長(zhǎng),野生動(dòng)物活動(dòng)頻繁季節(jié)尤應(yīng)注意護(hù)理。

        4 對(duì)我國(guó)開(kāi)展植物籬建設(shè)的探討

        結(jié)合我國(guó)現(xiàn)狀,參考國(guó)外經(jīng)驗(yàn),對(duì)如何充分發(fā)揮植物籬的多種功能,合理有效地開(kāi)展推廣應(yīng)用初步做如下探討:

        首先,如何組織參與各方開(kāi)展建設(shè)?單條植物籬建設(shè)必須與植物籬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有機(jī)結(jié)合,而植物籬網(wǎng)絡(luò)營(yíng)建是在景觀尺度下開(kāi)展的,且我國(guó)的農(nóng)田景觀格局與國(guó)外差異較大,農(nóng)戶(hù)田塊尺度上解決不了,這就需要政府或相關(guān)組織牽頭,以項(xiàng)目的形式開(kāi)展組織合作,確定建設(shè)區(qū),協(xié)調(diào)各方利益,共同開(kāi)展植物籬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。如在歐洲和美國(guó),政府會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)資源保護(hù)工程的項(xiàng)目期限、資金計(jì)劃、實(shí)施主體、適用對(duì)象等做出具體規(guī)定,政府或相關(guān)組織進(jìn)行牽頭,組織實(shí)施。當(dāng)然也可以探索其他的建設(shè)模式,如工程承包等。

        其次,如何營(yíng)建植物籬網(wǎng)絡(luò)?這在研究上橫跨景觀生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境保護(hù)及社會(huì)學(xué)等多個(gè)學(xué)科,在實(shí)踐中涉及政府、農(nóng)業(yè)利益集團(tuán)、非政府組織、鄉(xiāng)村居民、城市市民、科研人員等多方利益。很多學(xué)者對(duì)此從不同角度開(kāi)展了大量研究,如Forman 最早從景觀生態(tài)學(xué)的角度,在“基質(zhì)-斑塊-廊道”概念框架下,結(jié)合比鄰斑塊和不同尺度下的時(shí)空布局,討論了植物籬連接形狀、寬窄、長(zhǎng)短、方向、網(wǎng)格單元的規(guī)劃與設(shè)計(jì),探討了單條植物籬建設(shè)如何融入整個(gè)農(nóng)業(yè)景觀基質(zhì)下的植物籬網(wǎng)絡(luò)體系[4],為人們重新認(rèn)識(shí)植物籬及其網(wǎng)絡(luò)的功能和意義,維護(hù)植物籬網(wǎng)絡(luò)景觀,促進(jìn)植物籬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起到了重大的促進(jìn)作用。但是,其討論的前提是把植物籬理想化為結(jié)構(gòu)組成沒(méi)有區(qū)別的同質(zhì)類(lèi)型,在一定程度削弱了其具體的實(shí)踐指導(dǎo)意義。近期也有學(xué)者著眼于農(nóng)業(yè)景觀的可持續(xù)性,考慮不同利益相關(guān)者,提出了農(nóng)業(yè)景觀建設(shè)的“6E”原則[25],即遵循環(huán)境(environment)、經(jīng)濟(jì)(economic)、公平(equity)、美學(xué)(aesthetics)、經(jīng)驗(yàn)(experience)和倫理(ethics)等六大原則開(kāi)展規(guī)劃建設(shè),其中公平、經(jīng)驗(yàn)和倫理原則很大程度上體現(xiàn)參與的理念,這對(duì)于植物籬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有一定的啟迪意義。這些原理和原則對(duì)具體的植物籬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有指導(dǎo)意義,在實(shí)際項(xiàng)目中還要因地制宜,綜合考慮各種影響因素和各方利益開(kāi)展實(shí)施。

        最后,如何確保植物籬建設(shè)的穩(wěn)定性與連續(xù)性?植物籬的應(yīng)用,特別是植物籬網(wǎng)絡(luò)等綠色基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建,涉及公共利益,需要政府的資助和支持,進(jìn)而建立有效的激勵(lì)機(jī)制??梢詤⒖?xì)W洲的一些做法,如歐洲啟動(dòng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境計(jì)劃在2003年就已有26 個(gè)國(guó)家參加,對(duì)農(nóng)戶(hù)因加入計(jì)劃采取生物多樣性保護(hù)或環(huán)保措施而導(dǎo)致的收入損失進(jìn)行補(bǔ)償和獎(jiǎng)勵(lì)[26];歐盟共同農(nóng)業(yè)政策每年都投入大量資金直接用于補(bǔ)貼農(nóng)戶(hù)開(kāi)展農(nóng)田邊界建設(shè),農(nóng)戶(hù)根據(jù)生態(tài)環(huán)境收益指標(biāo)評(píng)價(jià)體系對(duì)農(nóng)民參與的保護(hù)性措施所獲得的收益以及其支付成本進(jìn)行打分,農(nóng)戶(hù)可以根據(jù)不同水平和階段的項(xiàng)目要求,結(jié)合自己意愿參與進(jìn)來(lái),這種市場(chǎng)化運(yùn)作方式大大增強(qiáng)了農(nóng)民參與的積極性。

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