巖溶石漠化區植被恢復重建技術探討

郭紅艷，萬　龍，唐夫凱，周　薇，崔　明，劉玉國，王玉杰

(1.北京林業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.中國林業科學研究院荒漠化研究所，北京100091)

巖溶石漠化區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

我國西南巖溶區土地石漠化問題嚴重，國家對此高度重視，2008年在該地區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，注重石漠化區植被恢復與水土流失的關系研究，提高當地群眾參與的積極性。

我國西南巖溶地區山高坡陡，史書記載這里生態環境良好。新中國成立后，人口數量迅速增加，由于當地適宜農業種植的平原區面積較小，為了發展農業經濟，開墾了大面積的坡耕地，大規模的農業活動導致水土流失嚴重。經實地考察，巖溶山區坡面地表土層淺薄，一般厚20～40 cm，經過多年耕種后，部分農業種植區地表土壤已流失殆盡，土地石漠化現象嚴重，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，在石漠化地區植被重建過程中，人工干預必不可少。從國內外研究現狀來看:西方國家巖溶山區人口稀少、生態良好，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;國內水土流失治理技術較為成熟的地區是黃土高原地區，但是由于石漠化地區的地質地貌類型特殊，其治理措施和黃土高原地區有很大不同，因此只能在借鑒的基礎上，因地制宜，研究總結適合該地區的治理技術和模式。眾多研究者對我國石漠化區植被恢復技術進行了研究總結，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的水土流失現狀及植被生態系統保護、恢復與重建的迫切需求，綜合分析石漠化地區植被恢復重建的難點及植被恢復的關鍵技術，在此基礎上，進行優良植物材料的篩選，并提出不同類型區植物合理配置的關鍵技術，旨在為國家石漠化綜合治理規劃設計和植被恢復重建技術研究提供參考。

1　石漠化地區植被恢復重建的困難

巖溶石漠化區植被恢復到破壞前的狀態，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石漠化地區季節性干旱嚴重，土壤缺水且沒有地下水的補給，嚴重抑制種子萌發和植物生長，部分地區存在水土地下流失情況;②石漠化地區成土速率慢，最高的成土速率僅為40～60 t/(km2·a)，而該地區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具有強烈的選擇性，部分農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］。總之，巖溶石漠化區土壤總量少，保水保土能力差，糧食、能源短缺，人口壓力大，產業結構不合理，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、人口問題與當地環境共同作用的結果，土地承載負荷高和人口素質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

在巖溶石漠化區植被恢復重建過程中，針對生境異質性較強的特點，應選擇優良鄉土樹種，采用開發造林和封育管理相結合的技術。巖溶區有豐富的植物資源，大量的優勢物種尚未用于造林和播種試驗，許多種類是生態功能和經濟價值良好的樹種，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

巖溶石漠化地區的坡耕地主要有以下兩類:第一，大面積(或連續土體類型)陡坡耕地，該類區域土層淺薄，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，半連續土體類型的陡坡耕地，該類區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作物。

試驗表明，在荒坡地帶種植經濟林有很好的保土保水效果。陡坡中部土石質土地是石漠化發生的主要地段，應改變坡中部土石質土地的農業利用方式，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濟效益的經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，還林區前期的保土保水效果不及還林還草區，因此巖溶區植被恢復重建應采取封育與造林結合、造林與種草結合的模式。

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實驗中心的造林試驗顯示，石漠化地區人工植苗造林的成活率一般可達90%以上。國外治理經驗也證實了這一點，如一次世界大戰結束后，意大利維琴察省在被戰爭破壞的巖溶土地上大面積種植冷杉等樹種，如今該地區巖溶石漠化地段已恢復生機，成為生態環境良好的森林。

石漠化地區人工造林應采取造林與種草相結合的方式。林草結合，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;草種應選用根系發達、有經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模種植［17］。造林的季節選擇也非常重要，石漠化區季節性干旱嚴重，雨季氣溫偏高，影響造林成活率，春、冬季節溫度適宜，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

在巖溶地區種植優良牧草，實行林草結合、草畜結合，不僅是治理石漠化的有效途徑，而且是石漠化地區解決貧困和生態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，草畜工程飼養的家畜主要是山羊［20］，荒草地改良后可有效提高當地居民的收入水平;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質高產的草地。監測結果顯示，不同的草地恢復措施，物種的組成、數量、生長狀況也存在差異，封育草地物種數量最多，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

在土石山區坡耕地上采用灌草結合的方式營造植物籬，具有良好的水土保持效果，雖然生產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、有經濟價值等特點。植物籬建成后，可在籬間坡地種植經濟林果或農作物，形成農林、農牧復合生態系統。

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達的根系可有效攔截土壤，減緩徑流速度，提高農田土壤含水量。研究表明，沿等高線種植植物籬耕作較坡耕地常規耕作可使作物增產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。推行農區坡耕地土坎種草養畜，一可為牲畜提供豐富優質的飼料資源，二可保障糧食生產安全，三可實現種植業和畜牧業的有機結合，四可涵養水分、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揮著不同的作用，與當地農戶的生產生活相結合，有利于區域生態環境的改善和農戶生活水平的提高。不同植物措施優選植物種見表1。

表1　不同植物措施優選植物種

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節，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，應根據不同地貌類型和土地表現出的缺土、缺水、植被覆蓋率低、生產力水平低等特征，來進行植被恢復途徑、恢復技術的模式設計［25-26］。石漠化地區土壤含水量主要受降水影響，在生態重建過程中，可混種、套種匍匐類農作物，以減弱地表蒸發，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，同時還能增加經濟收益［28］。根據地貌類型不同，目前我國石漠化地區植被恢復的成功治理模式主要有以下幾種［29-30］:①山區、壩地及干熱河谷區，推薦種植金銀花，它根系發達，匍匐生長，具有固土保水功能，且經濟價值較高，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、林結合的模式，原因是深根系與淺根系搭配可充分發揮固土保水的效果，例如刺梨根系發達、適生能力強、繁殖容易、管理方便，與竹類植物相結合，可迅速覆蓋地面，防止水土流失，還可獲得經濟效益;④土壤干旱瘠薄地區，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

巖溶石漠化區具有生態環境復雜、小型、分散的特點，所以應區別對待，分區治理，目前比較可行的方法是按照石漠化程度進行分區治理(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

我國巖溶石漠化區的植被恢復研究還處于初期階段，在植被的恢復技術和經驗方面還存在很多不足。水是植被恢復的關鍵因子，現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化，因此防止巖溶坡地的水土地下流失是石漠化地區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，石漠化地區的植被恢復短期內很難獲得直接的經濟效益，怎樣調動和保護農民群眾參與生態重建的積極性，是推動巖溶石漠化區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。石漠化地區的植被恢復重建，應從整個巖溶區綜合治理的角度出發，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保護，避免其進一步惡化，降低對該類土地的人為生態恢復干擾。根據現有監測結果，由潛在石漠化轉變為石漠化土地的類型依然存在，而且巖溶區非石漠化土地的水土流失也不應忽視，防治結合才能確保區域整體生態環境的健康發展。

(2)以人為本，提高群眾積極性。石漠化地區的植被恢復重建工程，其本質是把生態、經濟和技術有機結合起來，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，應根據巖溶區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，既要考慮當地群眾的生產需求，也要從巖溶石漠化治理的生態需求出發，堅決實施退耕還林還草，配建田間水利灌溉工程。生態移民工程不能解決石漠化區人口的生計問題，必須將石漠化區植被恢復重建與區域致富相結合，在改善石漠化區生態環境的同時，使當地居民脫貧致富，才能實現生態效益與經濟效益的雙贏。

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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恢復;通信作者王玉杰(1960—)，男，內蒙古赤峰市人，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