郭紅艷，萬　龍，唐夫凱，周　薇，崔　明，劉玉國，王玉杰

(1.北京林業(yè)大學水土保持學院水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室，北京100083; 2.中國林業(yè)科學研究院荒漠化研究所，北京100091)

巖溶石漠化區(qū)植被恢復重建技術探討

郭紅艷1，萬龍1，唐夫凱2，周薇2，崔明2，劉玉國2，王玉杰1

(1.北京林業(yè)大學水土保持學院水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室，北京100083; 2.中國林業(yè)科學研究院荒漠化研究所，北京100091)

植被恢復重建;石漠化程度;治理措施;治理模式;西南巖溶區(qū)

我國西南巖溶區(qū)土地石漠化問題嚴重，國家對此高度重視，2008年在該地區(qū)啟動了以植被恢復重建為主的巖溶石漠化綜合治理工程，7年來治理工程取得初步成效。綜合分析了已有的植被恢復技術和恢復模式，并指出存在的一些問題:缺乏治理水土地下流失的配套工程措施，非石漠化土地和潛在石漠化土地沒有納入植被恢復重建工程范圍，后期管護能力不足，群眾積極性不高等。針對存在的問題，建議按照不同石漠化程度設計植被恢復重建措施和模式，注重石漠化區(qū)植被恢復與水土流失的關系研究，提高當?shù)厝罕妳⑴c的積極性。

我國西南巖溶地區(qū)山高坡陡，史書記載這里生態(tài)環(huán)境良好。新中國成立后，人口數(shù)量迅速增加，由于當?shù)剡m宜農(nóng)業(yè)種植的平原區(qū)面積較小，為了發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，開墾了大面積的坡耕地，大規(guī)模的農(nóng)業(yè)活動導致水土流失嚴重。經(jīng)實地考察，巖溶山區(qū)坡面地表土層淺薄，一般厚20～40 cm，經(jīng)過多年耕種后，部分農(nóng)業(yè)種植區(qū)地表土壤已流失殆盡，土地石漠化現(xiàn)象嚴重，如不采取相應措施，水土流失及石漠化程度將進一步加劇。因此該地區(qū)水土流失及石漠化治理刻不容緩。石漠化治理工程以植被重建為主，理論上說，植被恢復重建可以實行自然恢復，但自然恢復過程非常漫長，因此，在石漠化地區(qū)植被重建過程中，人工干預必不可少。從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看:西方國家?guī)r溶山區(qū)人口稀少、生態(tài)良好，基本不存在石漠化治理問題，因此治理技術方面的研究報道較少;國內(nèi)水土流失治理技術較為成熟的地區(qū)是黃土高原地區(qū)，但是由于石漠化地區(qū)的地質(zhì)地貌類型特殊，其治理措施和黃土高原地區(qū)有很大不同，因此只能在借鑒的基礎上，因地制宜，研究總結(jié)適合該地區(qū)的治理技術和模式。眾多研究者對我國石漠化區(qū)植被恢復技術進行了研究總結(jié)，雖已探索出了一些較好的治理模式和方法，但仍然存在很大困難，還處在探索階段［1-5］。本研究針對西南巖溶石漠化地區(qū)的水土流失現(xiàn)狀及植被生態(tài)系統(tǒng)保護、恢復與重建的迫切需求，綜合分析石漠化地區(qū)植被恢復重建的難點及植被恢復的關鍵技術，在此基礎上，進行優(yōu)良植物材料的篩選，并提出不同類型區(qū)植物合理配置的關鍵技術，旨在為國家石漠化綜合治理規(guī)劃設計和植被恢復重建技術研究提供參考。

1　石漠化地區(qū)植被恢復重建的困難

巖溶石漠化區(qū)植被恢復到破壞前的狀態(tài)，需要一定的時間和技術條件，在造林技術、造林成本、立地條件、交通條件、資金等方面存在諸多限制:①石漠化地區(qū)季節(jié)性干旱嚴重，土壤缺水且沒有地下水的補給，嚴重抑制種子萌發(fā)和植物生長，部分地區(qū)存在水土地下流失情況;②石漠化地區(qū)成土速率慢，最高的成土速率僅為40～60 t/(km2·a)，而該地區(qū)的土壤允許侵蝕量平均為30 t/(km2·a)［6-9］;③巖溶小生境的嚴酷性對種子的存活和萌發(fā)具有強烈的選擇性，部分農(nóng)田雜草對生境的早期壟斷，將抑制樹苗的生長;④石漠化地區(qū)人地矛盾突出，對坡耕地的依賴性較大，不利于退耕還林工程的實施［10-11］?？傊瑤r溶石漠化區(qū)土壤總量少，保水保土能力差，糧食、能源短缺，人口壓力大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，人民生活貧困，因而植被恢復重建困難不僅僅是自然的原因，還是社會問題、人口問題與當?shù)丨h(huán)境共同作用的結(jié)果，土地承載負荷高和人口素質(zhì)普遍較低是植被恢復重建的最大障礙。

2　植被恢復重建的主要技術措施

在巖溶石漠化區(qū)植被恢復重建過程中，針對生境異質(zhì)性較強的特點，應選擇優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種，采用開發(fā)造林和封育管理相結(jié)合的技術。巖溶區(qū)有豐富的植物資源，大量的優(yōu)勢物種尚未用于造林和播種試驗，許多種類是生態(tài)功能和經(jīng)濟價值良好的樹種，適當增加種源，營造適宜喬木植物生長的小生境，是促進巖溶山區(qū)森林植被迅速恢復的有效辦法［12-13］。

2.1封山育林育草

巖溶石漠化地區(qū)的坡耕地主要有以下兩類:第一，大面積(或連續(xù)土體類型)陡坡耕地，該類區(qū)域土層淺薄，但植物繁殖體豐富，退耕后自然植被容易恢復，為加快植被恢復速度，可采用人工促進天然更新的模式;第二，半連續(xù)土體類型的陡坡耕地，該類區(qū)域人均耕地面積較大、土層較深厚，可采用先造林后退耕的模式，同時在林地中套種農(nóng)作物。

試驗表明，在荒坡地帶種植經(jīng)濟林有很好的保土保水效果。陡坡中部土石質(zhì)土地是石漠化發(fā)生的主要地段，應改變坡中部土石質(zhì)土地的農(nóng)業(yè)利用方式，避免犁耕運移土壤和擾動土壤［14］，在坡地上部封山育林，在有土的石旮旯地上種植有經(jīng)濟效益的經(jīng)濟林和有水土保持效益的灌木［15-16］。由于樹木的生長速度慢，樹冠對地表的覆蓋度低，還林區(qū)前期的保土保水效果不及還林還草區(qū)，因此巖溶區(qū)植被恢復重建應采取封育與造林結(jié)合、造林與種草結(jié)合的模式。

2.2人工造林

人工造林是石漠化治理最為有效的措施。中國林科院熱帶林業(yè)實驗中心的造林試驗顯示，石漠化地區(qū)人工植苗造林的成活率一般可達90%以上。國外治理經(jīng)驗也證實了這一點，如一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，意大利維琴察省在被戰(zhàn)爭破壞的巖溶土地上大面積種植冷杉等樹種，如今該地區(qū)巖溶石漠化地段已恢復生機，成為生態(tài)環(huán)境良好的森林。

石漠化地區(qū)人工造林應采取造林與種草相結(jié)合的方式。林草結(jié)合，對樹種和草種的選擇都有一定要求。實踐證明:樹種應選擇落葉少且落葉易腐爛的樹種，不宜選擇落葉豐富且落葉腐爛慢的樹種;草種應選用根系發(fā)達、有經(jīng)濟價值的多年生牧草。

人工造林在樹草種選擇、配置方面應避免單一物種的大規(guī)模種植［17］。造林的季節(jié)選擇也非常重要，石漠化區(qū)季節(jié)性干旱嚴重，雨季氣溫偏高，影響造林成活率，春、冬季節(jié)溫度適宜，造林易于成活，但需采取工程措施解決土壤水分不足的難題。

2.3草地建設

在巖溶地區(qū)種植優(yōu)良牧草，實行林草結(jié)合、草畜結(jié)合，不僅是治理石漠化的有效途徑，而且是石漠化地區(qū)解決貧困和生態(tài)退化問題的有效途徑［18-19］。草地建設工程包括人工種草和改良草地兩部分，主要做法為:在宜牧石漠化荒草地采用豆科和禾本科牧草混播的方式保持水土，草畜工程飼養(yǎng)的家畜主要是山羊［20］，荒草地改良后可有效提高當?shù)鼐用竦氖杖胨?對中、輕度石漠化土地上的原有天然草地，通過人工的方式更新為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的草地。監(jiān)測結(jié)果顯示，不同的草地恢復措施，物種的組成、數(shù)量、生長狀況也存在差異，封育草地物種數(shù)量最多，其次依次是天然草地、人工草地和改良草地［21-22］。

2.4營造植物籬

在土石山區(qū)坡耕地上采用灌草結(jié)合的方式營造植物籬，具有良好的水土保持效果，雖然生產(chǎn)期運行成本略高于石坎，且植物籬的形成周期較長，但其建設期投入費用低，保土保水能力逐漸增強，同時具有明顯的經(jīng)濟效益［23］。植物籬的營造方法是在坡耕地上沿等高線，每隔一定距離種植一行或多行灌木或灌草，形成生長茂密的灌叢或灌草叢。植物種應具有速生、萌生力強、有經(jīng)濟價值等特點。植物籬建成后，可在籬間坡地種植經(jīng)濟林果或農(nóng)作物，形成農(nóng)林、農(nóng)牧復合生態(tài)系統(tǒng)。

在石坎上栽植植物籬，應選用多年生草本植物或灌木，其地上部分密集簇生的特點和發(fā)達的根系可有效攔截土壤，減緩徑流速度，提高農(nóng)田土壤含水量。研究表明，沿等高線種植植物籬耕作較坡耕地常規(guī)耕作可使作物增產(chǎn)20%以上，土壤流失量減少50%～80%。

利用坡耕地土坎種草，在較平緩的土坎上可撒播，在較陡的土坎上可點播。推行農(nóng)區(qū)坡耕地土坎種草養(yǎng)畜，一可為牲畜提供豐富優(yōu)質(zhì)的飼料資源，二可保障糧食生產(chǎn)安全，三可實現(xiàn)種植業(yè)和畜牧業(yè)的有機結(jié)合，四可涵養(yǎng)水分、防止水土流失。在峰叢洼地不同地貌部位種植水土保持林，修建薛荔植物籬、裸露石芽植物籬、砌墻保土地埂植物籬、隔坡式植物籬等，可形成一套完整的水土保持技術體系［24］。

綜上所述，不同的植物措施在石漠化治理中發(fā)揮著不同的作用，與當?shù)剞r(nóng)戶的生產(chǎn)生活相結(jié)合，有利于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善和農(nóng)戶生活水平的提高。不同植物措施優(yōu)選植物種見表1。

表1　不同植物措施優(yōu)選植物種

3　植被恢復模式

3.1不同地貌類型的植被恢復模式

植被恢復是石漠化治理的關鍵環(huán)節(jié)，植被覆蓋率的高低直觀反映石漠化治理的成效。在植被恢復模式的設計過程中，應根據(jù)不同地貌類型和土地表現(xiàn)出的缺土、缺水、植被覆蓋率低、生產(chǎn)力水平低等特征，來進行植被恢復途徑、恢復技術的模式設計［25-26］。石漠化地區(qū)土壤含水量主要受降水影響，在生態(tài)重建過程中，可混種、套種匍匐類農(nóng)作物，以減弱地表蒸發(fā)，適應坡地干旱生境的特點;同時可通過人工加蓋枯枝落葉層提高旱季土壤的抗旱能力，這在造林初期具有重要意義［27］。例如，在干熱河谷和巖溶區(qū)造林困難地段，花椒樹生長良好，但目前存在的問題是花椒純林較多，如果在花椒林下種植豆科牧草，既能防止雨滴侵蝕地面、減緩地表徑流，又能改善土壤條件，同時還能增加經(jīng)濟收益［28］。根據(jù)地貌類型不同，目前我國石漠化地區(qū)植被恢復的成功治理模式主要有以下幾種［29-30］:①山區(qū)、壩地及干熱河谷區(qū)，推薦種植金銀花，它根系發(fā)達，匍匐生長，具有固土保水功能，且經(jīng)濟價值較高，其次是種植車桑子和花椒;②肥沃的山地和沿河兩岸坡耕地，推薦種植獼猴桃;③水土流失嚴重的土石陡坡地，主要采取竹、林結(jié)合的模式，原因是深根系與淺根系搭配可充分發(fā)揮固土保水的效果，例如刺梨根系發(fā)達、適生能力強、繁殖容易、管理方便，與竹類植物相結(jié)合，可迅速覆蓋地面，防止水土流失，還可獲得經(jīng)濟效益;④土壤干旱瘠薄地區(qū)，在保留造林地原生植被的條件下，營造針闊混交林，主要樹種為柏木、杉木、馬尾松、華山松等，次要樹種為有固氮功能的豆科植物，如刺槐、漆樹等;⑤巖溶高寒山地主要營造柳杉與刺槐、漆樹、香樟、喜樹等的混交林。

3.2不同程度石漠化土地植被恢復模式

巖溶石漠化區(qū)具有生態(tài)環(huán)境復雜、小型、分散的特點，所以應區(qū)別對待，分區(qū)治理，目前比較可行的方法是按照石漠化程度進行分區(qū)治理(見表2)。中國的潛在石漠化土地有1 331.8萬hm2，占巖溶區(qū)土地面積的29.4%，應以預防為主。石漠化土地中，以輕度和中度石漠化為主，面積分別為431.5萬和518.9萬hm2，占石漠化土地面積的79.1%，是重點治理對象;重度石漠化土地面積為217.7萬 hm2，占石漠化土地面積的18.2%;極重度石漠化土地面積為32.0萬hm2，占石漠化土地面積的2.7%，具有旅游、觀賞、科教價值，由于留存的土壤極少，因此不進行刻意的治理，實行自然恢復。

表2　不同程度石漠化土地植被恢復措施［31-33］

4　問題與建議

4.1存在的問題

我國巖溶石漠化區(qū)的植被恢復研究還處于初期階段，在植被的恢復技術和經(jīng)驗方面還存在很多不足。水是植被恢復的關鍵因子，現(xiàn)有的水土保持措施不能解決水土地下流失問題，有些措施甚至會促進巖溶坡地的水土地下流失和土地石質(zhì)化，因此防止巖溶坡地的水土地下流失是石漠化地區(qū)水土流失綜合治理措施配置與設計方案的關鍵。目前，植被恢復技術研究多是針對已經(jīng)石漠化的土地，而對非石漠化和潛在石漠化土地的研究較少，而且植被恢復實施后的管護問題較多，例如管護工作滯后于造林工作、后期管護資金缺乏、獎懲制度不明確、一些新造林地人畜破壞嚴重等。同時，石漠化地區(qū)的植被恢復短期內(nèi)很難獲得直接的經(jīng)濟效益，怎樣調(diào)動和保護農(nóng)民群眾參與生態(tài)重建的積極性，是推動巖溶石漠化區(qū)植被恢復的一個難題。

4.2建議

(1)將非石漠化和潛在石漠化土地納入植被恢復工程范圍。石漠化地區(qū)的植被恢復重建，應從整個巖溶區(qū)綜合治理的角度出發(fā)，將非石漠化和潛在石漠化土地納入植被恢復工程范圍，將輕度和中度石漠化列為植被恢復工程的重點治理對象，而對于重度和極重度石漠化土地則可因地制宜進行生態(tài)保護，避免其進一步惡化，降低對該類土地的人為生態(tài)恢復干擾。根據(jù)現(xiàn)有監(jiān)測結(jié)果，由潛在石漠化轉(zhuǎn)變?yōu)槭恋氐念愋鸵廊淮嬖?，而且?guī)r溶區(qū)非石漠化土地的水土流失也不應忽視，防治結(jié)合才能確保區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展。

(2)以人為本，提高群眾積極性。石漠化地區(qū)的植被恢復重建工程，其本質(zhì)是把生態(tài)、經(jīng)濟和技術有機結(jié)合起來，而不是多種恢復技術的簡單組合。目前實施的工程措施存在物種配置簡單、種植方式不合理等問題，應根據(jù)巖溶區(qū)不同小流域自然條件和水土流失特點，針對不同立地類型、石漠化程度合理安排治理措施。針對坡地的植被恢復措施，既要考慮當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)需求，也要從巖溶石漠化治理的生態(tài)需求出發(fā)，堅決實施退耕還林還草，配建田間水利灌溉工程。生態(tài)移民工程不能解決石漠化區(qū)人口的生計問題，必須將石漠化區(qū)植被恢復重建與區(qū)域致富相結(jié)合，在改善石漠化區(qū)生態(tài)環(huán)境的同時，使當?shù)鼐用衩撠氈赂唬拍軐崿F(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的雙贏。

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(責任編輯徐素霞)

S157.2;X171.4

A

1000-0941(2016)03-0034-04

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項資助項目(CAFYBB2014ZD006)

郭紅艷(1982—)，女，河南安陽市人，博士，研究方向為石漠化治理與生態(tài)恢復;通信作者王玉杰(1960—)，男，內(nèi)蒙古赤峰市人，教授，博士，博士生導師，主要從事水土保持與荒漠化防治研究。

2015-08-15