伍夢雪+盧一鳴+周安凌婧

在2017年第32屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽上，記者的目光被一個展板的內(nèi)容吸引住了：利用植物的協(xié)同作用對貴州石漠化治理新途徑的研究。石漠化，是指因受人為活動干擾，地表植被遭受破壞，土壤嚴重流失，基巖大面積裸露或礫石堆積的土地退化現(xiàn)象。貴州有3萬多平方千米的石漠化土地，生態(tài)環(huán)境惡劣，嚴重影響了當?shù)氐纳a(chǎn)生活水平。伍夢雪、盧一鳴、周安凌婧等同學組成了一個研究小組，針對這個問題進行了研究。

研 究 緣 起

在一次對貴州本地植物的考察活動中，伍夢雪等三位同學來到了貴州省關嶺縣普利鄉(xiāng)馬馬崖村。這里土地的巖石裸露率高達80%以上，石漠化問題嚴重，居民的經(jīng)濟狀況很差，讓從小生長在貴陽市的他們感到十分震驚?；厝ズ?，他們查閱資料，尋找問題根源，發(fā)現(xiàn)貴州的喀斯特地貌是由特殊的地質(zhì)條件和氣候條件形成的，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。貴州的碳酸鹽巖成土過程緩慢，每形成1cm厚的風化土層需要4千余年，慢者需要8千多年；而且年降水量大，集中在6、7月，很容易造成嚴重的水土流失。加上人類活動對環(huán)境的破壞，導致了那里的喀斯特石漠化。現(xiàn)在的治理措施主要有自然恢復、封山育林、坡改梯工程以及環(huán)境移民等，但投入大，周期長，可持續(xù)性差。

研 究 思 路

研究小組在馬馬崖村的采石場中發(fā)現(xiàn)了一個特別有意思的“深坑集土”現(xiàn)象：在裸露巖石的橫截面上，有許多長20—210cm的石縫，這些石縫中填滿了泥土。他們考察了這些泥土，認為它們能夠讓植物生長。那么，這些石縫是不是可以利用起來呢？

接下來，他們對貴州的植物資源進行了調(diào)研，找到了兩種可能有用的植物：一種是貴州特有的灌木——刺梨，它適應性強，較耐寒，對土壤要求不高，果實很有營養(yǎng)價值；一種是葡萄科植物葛藟，它根系發(fā)達，生長速度快，適應性強，其根、莖、果實均可藥用，果實還可食用。

研究小組的這三位同學都學過生物課中的“群落的空間結(jié)構(gòu)原理”。在生物群落中，不同的生物各自占據(jù)自己的生態(tài)位，在空間中分層生存。葛藟橫向生長，刺梨縱向生長，這兩種植物是可以共同生存的。研究團隊便想到，如果在石漠化的土地上，利用裸露巖石石縫中的“深坑集土”，讓這兩種植物生長，固定土壤，減小巖石裸露率，同時開發(fā)它們的經(jīng)濟用途，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用，是不是可以解決這個問題呢？

研 究 實 驗

1. 植被環(huán)境適應性研究

對巖石裂縫、溶槽、巖溝、土坎邊以及落葉林下的土壤等不同生境中的刺梨、葛藟進行實地調(diào)查。

2. 土壤持水實驗

在不同地點設置0.2m×0.2m的小樣方，清除樣方內(nèi)的枯枝落葉，挖約20cm深的土壤剖面，用刀取0—10cm層土樣，帶回實驗室，測定土壤持水量。

3. 刺梨、葛藟的生長試驗

采集1年生、2年生、3年生葛藟和刺梨植株的枝條，記錄其長度。同時在1m2樣方內(nèi)，用直接目測法計算其覆蓋率。

4. 刺梨、葛藟的深加工實驗

（1）果實的產(chǎn)量

采用田間測產(chǎn)法：摘取6m2樣方內(nèi)的葛藟、刺梨果實稱重，計算每畝（1畝≈667m2）的產(chǎn)量。

（2）葛藟的加工

取20kg葛藟果實，清除不成熟及破損的果實后，洗凈、晾干、除梗、破碎，倒入發(fā)酵罐中，加入冰糖1kg，密閉，每天攪拌2次。在21—30℃的溫度下，發(fā)酵20天，取出，抽濾，將濾液密封保存，即得葛藟酒。將酒糟倒入另一發(fā)酵罐中，加入適量酵母，在25—32℃的溫度下再次發(fā)酵20天，取出，蒸餾，即得燃料乙醇。將二次發(fā)酵的酒糟烘干，得到有機飼料。

（3）刺梨的加工（略）

（4）產(chǎn)品測定（略）

注：部分實驗和結(jié)果省略。

研究結(jié)果與討論

葛藟生態(tài)適應性強，可在僅有少量土壤的巖石縫隙中生長，年平均生長速度達110cm，覆蓋面積達15.6m2。在此基礎上再種植刺梨，可使植被覆蓋率增加16%，雨水對土壤的沖刷率減少18%。這兩種植物構(gòu)成的群落，可改善土壤的性質(zhì)，增加其持水量。而且，它們的協(xié)同作用減少水土流失的效果明顯優(yōu)于單獨一種植物所產(chǎn)生的效果。

葛藟、刺梨的開發(fā)是可持續(xù)、高效的。如用葛藟果實加工成的葛藟酒，具有較高的營養(yǎng)價值，它含有人體必需的7種氨基酸，其含量比葡萄酒高6倍。同時種植刺梨和葛藟，產(chǎn)值可達到1.94萬元/畝，遠高于貴州傳統(tǒng)經(jīng)濟作物煙草的5000元/畝和水稻的1370元/畝。

因此，因地制宜地利用喀斯特地區(qū)的特殊地形地貌和本地特有物種（葛藟、刺梨），既能減少水土流失，治理喀斯特地區(qū)的石漠化，又可進行資源的可持續(xù)開發(fā)和利用，增加當?shù)鼐用竦氖杖耄苊馊藶榛顒訉ι鷳B(tài)環(huán)境的破壞，實現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟建設協(xié)調(diào)發(fā)展。endprint