安順市西秀區喀斯特石漠化山體生態修復技術及效益評價

賴力 彭瑩 劉玉潔 幸宏偉

摘? ?要? ?生態修復是指在大自然的自我修復能力基礎之上，結合適當的人工措施，遏制土壤侵蝕與水土流失，恢復水源涵養、氣候調節，維護生物多樣性生態功能，以改善生態環境和景觀格局。由于喀斯特荒漠化山體自然恢復過程非常漫長，因此需要輔以人工植被恢復。簡介對貴州省安順市西秀區喀斯特荒漠化山體實施的生態修復技術，造林的撫育管理措施。對生態修復工程從山體群落特征、植被覆蓋度、物種多樣性、造林存活率、景觀效果5個方面進行了生態效益評價。

關鍵詞? ?喀斯特石漠化山體;生態修復;技術措施;效益評價;貴州省安順市西秀區

中圖分類號：S728? ? 文獻標志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.1.001

喀斯特石漠化是指在喀斯特脆弱生境下，受到人類不當活動與自然干擾，地表植被破壞、土壤流失、基巖大面積裸露，呈現出類似于荒漠化的景觀現象與過程。石漠化會引發一系列景觀生態問題，比如生物多樣性降低，珍稀動植物資源喪失，抗干擾能力降低等。石漠化嚴重制約了當地經濟和社會可持續發展。生態修復一直是脆弱的喀斯特石漠化地區治理的重點和難點。生態修復是指在大自然的自我修復能力基礎之上，結合適當的人工措施，遏制土壤侵蝕與水土流失，恢復水源涵養、氣候調節，維護生物多樣性生態功能，以改善生態環境和景觀格局。由于自然恢復過程非常漫長，因此需要輔以人工植被恢復，比如通過植樹、種草、邊坡綠化、土地退耕還林還草等生態修復措施，加快植被恢復，使得喀斯特地區的生態環境盡快得到改善，解決石漠化問題。

1 植被修復技術

在石漠化生態修復過程中，植被修復是關鍵和核心，同時也是改善喀斯特石漠化地區生態環境和提高森林覆蓋率的重要手段之一。在實施植被修復時，除了因地制宜選擇易于成活的樹種外，也需要考慮植物對環境的適應力和耐旱保水能力。

1.1 造林地清理和整地

1.1.1 造林地清理

由于施工地雜草較多，不利于造林，為消除障礙，創造良好的造林條件，需對擬造林地進行清理，清理擬造林地時應保留林地上的苗木、幼樹。

1）清理方式

分為帶狀清理、團塊狀清理和全面清理三種方式。因為西秀區山體立地條件較差，石漠化程度嚴重，巖石裸露率高，山體坡度在45°～85°，我們主要選擇塊狀清理，即以栽植點為中心，對半徑50 cm范圍內的雜草、灌木進行清理。

2）清理方法

有刈割清理、堆積清理、化學藥劑清理。本工程主要選擇使用刈割清理，即在夏末秋初刈割除去地表雜草、灌木莖葉。

1.1.2 整地

1）整地方式

因施工地坡度較陡，故采用局部整地方式翻墾造林地土壤。該方式投資不大，可以局部改善土壤立地條件，最大限度保留原有植被，避免或減少水土流失。整地方式主要為穴狀整地和魚鱗坑整地（見圖1）。

穴狀整地：挖掘圓形或方形坑穴，大小因樹種和立地條件而異。穴狀整地適用范圍較廣，無太多要求，適用于較平緩的山地、水蝕和風蝕嚴重地帶的造林整地。

魚鱗坑整地：挖掘近似半月形的坑穴。適用于干旱、半干旱地區的陡坡地及需要蓄水保土的石質山地的造林整地。

2）整地季節

整地四季均可進行，比植樹時間提早1～2個季度為宜，即秋季造林植樹，應在夏季或春季整地;春季造林植樹，應在前一年夏季或秋季整地。

1.2 植物栽植

1.2.1 植物選擇

1）植物要求

植物應選擇根系發達，有較多側根和須根，根系有一定長度;苗干粗而直，有與粗度相稱的高度，枝條充分木質化，枝葉繁茂，色澤正常，上下均勻;植物莖根/高徑比值較小，重心較低，無病蟲害和機械損傷;針葉樹有發育正常而飽滿的頂芽。苗木在種植前要進行枝葉修剪，以提高成活率。

2）苗木規格

喬木規格：地徑約5 cm以上，全冠帶土球實生苗。

灌木類：地徑約1 cm，苗高60 cm以上。

1.2.2 栽植技術

采取穴植，穴徑要大于土球或裸根苗根系展幅40～60 cm，穴深為穴徑的0.75～0.80倍。苗干豎直，根系舒展，深淺適當。填土一半后提苗踩實，最后覆上虛土（見圖2）。

植物栽植時間多在苗木地上部分已經停止生長，根系接近停止生長的深秋季節;或苗木地上部分尚未生長，根系即將開始生長的初春季節。帶土球植物可不受季節限制，但以雨季造林為佳。

1.3 植被恢復保水節水措施

1.3.1 保水抗旱措施

主要采用地表覆蓋造林技術。使用地膜覆蓋，既提高了地溫，有利土壤微生物活動，促進有機質分解和養分釋放，從而有利于植物根系生長與吸收，營養物質的合成與轉化，保證苗木存活和生長，又充分保持和利用了地表蒸發的水分，提供了苗木成活后生長所需水分，防止苗木因干旱造成生理缺水而死亡。

1.3.2 節水抗旱措施

主要選用保水劑、抗蒸騰劑和ABT生根粉技術。

1）使用保水劑

農林保水劑能迅速吸住自身體積400～500倍的純水，其與土壤以1%的比例混合作用于苗木根部，可把以往蒸發、滲漏和流失掉的雨水或澆灌水吸收儲存起來，形成“微型水庫”，天旱時釋放出來供植物利用。因其保水力為13～14 kg·cm-2，保住的水不流動不滲失，抗外界物理壓力強，不會被一般的物理方法擠壓出來;而一般植物根系的吸水力為16～17 kg·cm-2，所以能被植物根系輕易吸收利用。

保水劑在土壤水分多時吸水，土壤水分少時釋放水分，能增加土壤蓄水和保水性能，提高土壤水分的利用率，減少土壤水分散失，使土壤在干旱的時候逐漸向外釋放水分，延長和提高向植物供水的時間和能力，從而提高植物成活率。

2）使用抗蒸騰劑

S-誘抗素（S-ABA）又名脫落酸，是一種氣孔抑制劑，作用于氣孔保衛細胞，減少氣孔開度或關閉氣孔，增大氣孔蒸騰阻力，從而降低水分蒸騰量。其使用方法為：新植樹澆好定根水后，將本品用水稀釋1 500倍，葉面噴施;用藥間隔期15～20 d再噴施1次，施藥時注意要充分噴灑至葉背面。

3）使用ABT生根粉

使用ABT生根粉對苗木進行處理，誘導苗木生出一定數量的不定根;還可促進植物受傷根系的恢復，較快長出新的吸收根。同時加速植物代謝，加速細胞分裂，促進植物體內氮、磷、鉀的吸收和轉化，提高植物自身的抗性。

1.4 植物種植點配置

1.4.1 配置原則

按照植物種類、立地條件、造林密度等進行種植點植物配置。

1.4.2 種植行的走向

在平地造林，種植行宜南北走向;在坡地造林，種植行宜選擇沿等高線走向;在風害嚴重地區造林，種植行宜與主風向垂直。

1.4.3 配置方式

1）正方形配置：種植點位于正方形的頂點。此種配置方式適宜用材林、經濟林。

2）長方形配置：通常行距大于株距，有利于間種和機械化作業。此種配置方式適宜于平原地區造林及機械化造林。

3）“品”字形配置：相鄰兩行的各株相對位置錯開排列成“品”字形或等腰三角形，種植點位于等腰三角形的頂點。此種配置適宜于生態公益林。

4）正三角形配置：由于相鄰植株的距離都相等，行距小于株距，種植點位于正三角形的頂點，這是“品”字形配置的特殊情形。此種配置方式適宜于經濟林。

5）群狀配置：植株在造林地上呈不均勻的群叢狀分布，群內植株密集（3～20株），群間距離較大。此種配置方式適宜于次生林改造或立地條件較差的地方營造生態公益林。

6）自然配置：在造林地上隨機配置種植點，這種配置沒有規整的株行距，似天然林中的林木分布。此種配置方式適宜于生態公益林。

7）不規則配置：根據造林地的土壤分布條件或林間的情況，進行不規則的種植點配置。此種配置適宜于石質山地和林冠下造林。

上述配置方式應根據山地現場立地條件靈活選擇。

2 撫育管理措施

撫育管理是提高苗木成活率、促進苗木生長的一項必不可少的措施。主要包括澆水、施肥、松土、除草、防火和病蟲害防治等。

2.1 適時澆水

造林時和造林后應及時澆水。為確保新增林地灌溉，可根據施工條件建設水利設施情況，采用節水灌溉技術等。

2.2 合理施肥

2.2.1 施肥原則

按照樹種、生長季節和土壤養分條件，采用配方施肥，做到適時、適度、合理。

2.2.2 基肥使用

對于土壤貧瘠的地塊，可施用基肥?；室褂猛耆斓挠袡C肥。種植前將基肥施用于坑穴底部。

2.2.3 追肥使用

追肥宜采用復合肥。追肥一般在栽植后1～3年施用。

2.3 松土除草

植樹造林后，結合扶苗、除蔓及時進行松土除草，對穴外生長影響幼樹發育的高密度雜草要及時清除。第一年松土除草在5—8月進行2次，以后每年穴內松土除草1次，造林3年后一般要求每年擴穴除草1次。

2.4 防火和防治植物病蟲害

對新造林山地防火和植物病蟲害防治工作要十分重視。植物病蟲害防治以生物防治為主，綜合使用各種防治措施，提高森林抵御病蟲害的能力。

3 生態效益評價

生態效益評價要在穩定的植物群落基礎上進行。穩定的植物群落對喀斯特石漠化地區環境改善和可持續發展具有重要作用。植物群落的生態功能主要有兩方面：一方面來自構成植物群落的植物材料本身生理生化特性所帶來的環境修復作用，如固碳釋氧、凈化有害氣體、殺菌、防輻射、吸熱蒸騰降溫、土壤活化和養分循環等;另一方面來自植物群落所構建的綠地系統在緩解城市壓力所發揮的綜合生態效益，如抗污滯塵、涵養水源、增濕降溫、景觀綠化、防災減災等。本文對西秀區喀斯特荒漠化山體生態修復工程生態效益評價，選取四個山體，對其群落特征、植被覆蓋度、物種多樣性、造林存活率、景觀效果5個方面進行評價。

3.1 群落特征

經過資料查閱和實地調查，將施工山體生態修復之前的樹種和生態修復之后增加的樹種列于表1。

10#山體增加的樹種最多，達到6種，其次是21#山體增加了4種，然后是17#山體，增加了3種，最后是3#山體，增加了2種。四個山體的物種都有所增加，植物種類的增加有利于山體的生態恢復，加快山體的植被恢復速度，遏制喀斯特地區石漠化繼續加深的程度。

3.1.1 多度

多度指調查樣地某物種的個體數目，是不同物種個體數目多少的一個相對指標。物種多度的調查方法有兩種，一是直接計算法即記名計算法，二是目測估計法。對3#山體、10#山體、17#山體、21#山體四個山體每個山頭取2～4個25 m2（灌木）～100 m2（喬木）樣方調查后，用直接計算法進行栽植喬、灌木后多度變化評估，結果見表2。

從表2中可以直接看出，四個山體通過生態修復之后，植物的多度有所增加，即表明植被恢復和植物群落改善的效果較好。

3.1.2 密度

根據眾多學者的研究，立地條件較差的地區造林喬木密度在166～220株/667 m2較為合適。從表3可以看出，四個山體造林密度均在合理范圍。

3.2 植被覆蓋度

采用傳統目測法對3#山體、10#山體、17#山體、21#山體進行了植被覆蓋度調查，結果見圖3。

從圖3可以看出，經過修復之后山體的植被覆蓋度有明顯增加，其中10#山體增加得最多，然后是21#、3#、17#山體。

生態修復前植被的種類主要是較為低矮的抗逆性較強的灌木和草本植物，生態修復的主要手段是在盡可能少破壞原有植被的前提下種植喬木、灌木，改善和優化了植物群落結構，由低矮的灌、草結構優化成多種喬、灌、草結合的植物群落，經近兩年的養護后林下植被得到較好的恢復，喬、灌、草結合的植物群落已經趨于穩定，喬木枯枝、落葉與刈割的雜草莖、葉形成死覆蓋層，有效遏制了土壤侵蝕和水土流失，在人工養護條件下，水、養分得到較好的保障，發現有新的鄉土植物種類出現，由此可見生物多樣性有增加的趨勢，使植被演替和土壤積累恢復了良性進程，取得了生態修復的階段性成果。種植的喬木多為園林綠化樹種，有色葉和季相變化，有效提升了景觀效應（見圖4～圖6）。

從圖4～圖6可以看出，經過修復之后，原來的四個石漠化山體植被覆蓋度增加，改善了山體景觀。隨著時間的推移，植物逐漸生長，還能涵養水源、調節小氣候、固碳釋氧、防止水土流失、改善土壤條件等。

3.3 物種多樣性

物種多樣性用Gleason多樣性指數表示，Gleason多樣性指數越高表明物種的多樣性越好。

從圖7～圖8可以看出，四個山體經過生態修復之后，Gleason多樣性指數均升高，喬木層的Gleason多樣性指數增加得很明顯，灌木層也有增加，喬木層增加較明顯是因為四個山體喬木種植較多。3#山體喬木層升高了0.434 3，灌木層升高了0.232 9;10#山體喬木層升高了0.597 2，灌木層升高了0.193 2;17#山體喬木層增加了0.462 0，灌木層并沒有增加;21#山體喬木層增加了0.352 5，灌木層增加了0.155 3。總的來說，修復之后的四個山體物種的豐富度增加了。

3.4 造林成活率

對山體的造林成活率進行調查，分別調查了3#山體、10#山體、17#山體、21#山體，按施工圖在每個山體內選取具有代表性的4個樣點，調查成活樹并計算成活率，取所有樣點的平均成活率。調查結果見表4～表7。

從表4～表7可以看出，根據立地類型選擇合適的樹種及混交模式、種植技術，建設灌溉設施，應用農林保水劑、抗蒸騰劑等新材料、新技術，3#山體、10#山體、17#山體、21#山體的植被平均存活率都較高，都在87%以上，其中3#山體的存活率最高，達到了93.3%，其次是17#山體，達到了91.8%。根據《造林技術規范》（GB/T15776-2006）要求，年均降水在400 mm以上的地區造林成活率要在85%以上（含85%）才算合格?？梢娬麄€生態修復工程在植樹成活率方面達到要求。

3.5 景觀效果

隨著經濟發展和人民生活水平的提高，人們對環境的要求越來越高，不僅要求修復環境生態，還要求有一定觀賞性，植物群落有季相變化，植物層次和種類豐富。對西秀區生態修復我們不僅選擇合適的樹種，還綜合考慮了植物的觀賞特性，修復之后的山體部分景觀效果見圖9。

通過上述技術措施，較好地修復了脆弱喀斯特荒漠化山體，改善了植物群落結構，增加了物種多樣性，并逐漸恢復生態系統功能，有效遏制水土流失。隨著時間推移，落葉樹種的枯落物及植物根系都可以改善土壤物理結構，增加土壤生物量，物種的多樣性還會逐漸增加。物種多樣性增加了，生態系統的穩定性隨之增加，構建的生態系統越穩定，越有利于喀斯特荒漠化山體修復和生態環境的良好發展。隨著季相的變化還能帶來視覺享受，愉悅人的心情。優美的山體景觀可大大促進西秀區發展旅游業，實現地區生態和經濟的可持續發展。