藤本植物在石漠化治理中的應用劉 偉 王昊瓊 但新球等（78）

劉偉 王昊瓊 但新球 劉世好 曹虹

摘要 石漠化是我國巖溶地區面臨的重大生態問題，與北方沙漠化、黃土高原的水土流失并稱我國的三大生態危害。缺水少土是石漠化地區植物種群發展面臨的首要脅迫因子;藤本植物作為近幾年石漠化荒山治理的先鋒物種選擇，在石漠化治理中表現出的顯著成效，得到越來越廣泛的關注。重點討論了藤本植物在石漠化治理中的優勢及物種選擇和應用途徑，以期為我國巖溶地區石漠化治理提供新的思路和方向。

關鍵詞 藤本植物;石漠化;治理

中圖分類號 X171.4文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）13-0078-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.13.025

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Application of Vines on Rocky Desertification Control

Abstract Rocky desertification is the major ecological problem in karst areas of China. Desertification， rocky desertification and soil erosion are called the three major ecological hazards in China. Water shortage and less soil is the primary stress factor in the reconstruction of vegetation community in rocky desertification areas. As a pioneer species， vines is used for rocky desertification control in recent years. And the remarkable results make vines attracted more and more attention in rocky desertification control. We mainly discussed the advantages of vines on rocky desertification control， the choice of species and the way of application. So as to provide new ideas and directions for the treatment of rocky desertification in karst areas in China.

Key words Vines;Rocky desertification;Treatment

石漠化是我國西南8省面臨的首要生態問題，嚴重制約著區域社會經濟的發展。石漠化分布區域是珠江的源頭、長江的重要水源補給區，對珠江、長江中下游的生態安全有著重要影響，也是長江經濟帶的重要水源涵養區與生態屏障，亦是西電東輸、南水北調、三峽水庫等國家重大工程所在地，生態區位十分重要[1]。

為此，黨中央和國務院高度重視石漠化防治工作。國家林業局分別于2005、2011、2016年完成了3期石漠化監測工作，摸清了我國石漠化現狀及動態變化狀況，為巖溶地區石漠化綜合治理規劃大綱及巖溶地區石漠化綜合治理工程“十三五”建設規劃提供了數據支撐。黨的十八大把建設生態文明納入中國特色社會主義事業“五位一體”總體布局，將石漠化綜合治理列為國家重大生態修復工程。

藤本植物是一類自身不能直立生長，必須依附他物向上攀緣的植物。藤本植物屬于群落結構中的層間植物，在熱帶、亞熱帶森林生態系統中分布較多[2-3]。藤本植物由于其較強的適應性和較快的生長速度，加上抵抗病蟲害的能力較強，可作為先鋒植物進行生態脆弱區植被恢復和生態修復。近年來，利用藤本植物可以快速增加植被覆蓋率的優勢，已逐漸應用于石漠化治理和水土保持項目中[4]。藤本植物具有發達的根系和較高的生物量，適應性強，固土護坡及綠化效果好，不容易退化，以其獨特的優勢在石漠化治理中越來越受到重視[5]。

1 我國石漠化土地現狀及主要特征

1.1 我國石漠化土地現狀

據國家林業局巖溶地區第三次石漠化監測[6]結果顯示，截至2016年底，我國巖溶地區石漠化土地總面積為1 007萬hm2，占巖溶土地面積的22.3%，占巖溶地區國土總面積的9.4%。石漠化分布廣泛，涉及湖北、湖南、廣東、廣西、重慶、四川、貴州和云南8個省（區、市）465個縣5 909個鄉。同時石漠化分布又相對集中在黔、滇、桂3省（自治區），從空間分布看黔、滇、桂3省（自治區）石漠化面積占監測區石漠化總面積63.1%，且該區域石漠化土地主要分布在貴州高原周邊、滇西北川西南高山峽谷區及秦巴山區三大片區。

喀斯特地區石漠化土地以輕、中度為主，占石漠化土地面積的81.8%。而潛在石漠化土地如遇不合理人為活動干擾極可能變為石漠化土地。截至2016年底，監測區有潛在石漠化土地面積1 466.9萬hm2，占巖溶土地總面積的324%。這些潛在石漠化系基巖為碳酸鹽類，裸露度（或礫石含量）在30%以上，目前已有較好的植被覆蓋（植被綜合蓋度50%以上）或已經梯土化。

1.2 石漠化土地的危害

石漠化是特殊的喀斯特作用過程疊加墾荒、砍樹、燒山、放牧等人類活動而造成的，是自然因素與人為因素共同作用的結果[7-8]。石漠化地區土地生產能力低下，是區域貧困的主要原因，該區域景觀高度破碎化，生態系統生物多樣性豐富但較脆弱，另外石漠化地區生態系統自我恢復能力低下，影響區域生態恢復的進程;并且石漠化土地更易發生水土流失，影響區域人民群眾的生存空間，甚至威脅區域生態安全。

2 我國藤本植物資源概況及在石漠化治理中的優勢

2.1 我國藤本植物資源概況

我國藤本植物種類豐富，共計有85科409屬3 073種，其中草質藤本898種，木質藤本2 175種[9]。據野外調查，我國南方石漠化地區分布的藤本植物占全國50%以上[10-12]，說明石漠化地區的生境條件適宜藤本植物生長，增加了石漠化治理中藤本植物種類的選擇性。

2.2 藤本植物在石漠化治理中優勢

2.2.1 藤本植物的生態適應性強。藤本植物由于其生長速度快，生活周期長，對土壤、水分等環境條件要求不高，具有較強的適應性和抗逆性，易于在荒山荒地快速形成植被覆蓋景觀。另外石漠化地區具有缺水少土的生態特征，一般植被群落結構簡單，層間空間較大，藤本植物可以有效利用石漠化地區水熱條件和群落空間，是石漠化地區植被恢復的理想植物[13]。

藤本植物可以極大地減少水土流失。藤本植物多數生長迅速、生物量大、根系固土保水作用明顯，在降雨量較豐富的情況下可有效減少土壤流失量 [14]。我國近幾年在邊坡水土保持工程中大量應用藤本植物，解決了多年來邊坡生態治理及水土保持工程中出現的許多難題;地錦（Parthenocissus tricuspidata）、葛藤（Pueraria lobata）、栝樓（Trichosanthes kirilowii）、杠柳（Periploca sepium）、蝙蝠葛（Menispermum dauricum）5種攀緣植物在水土保持生態修復中的應用價值較大[15];有些藤本植物如爬山虎、絡石、常春藤（Hedera nepalensis var.sinensis）等根系較發達，有的具有氣生根或者吸盤，能有效固定土壤，另外濃密的枝葉可減輕雨水對土壤的侵蝕，具有較好的水土保持作用。

2.2.3 藤本植物可以有效地固土護坡。黃啟堂等[16]對福建省多種藤本植物在省內高速公路邊坡綠化適應性進行了研究，使用層次分析法的選擇體系篩選出適用的藤本植物，結果表明在科學管護下，藤本植物短期內可將迅速提高邊坡植被覆蓋率，固土護坡的效果非常明顯[5]。

2.2.4 藤本植物可以用于石漠化治理。吳易雄等[17]通過試驗和觀測證明，利用藤本植物進行石漠化治理是可行的。與其他類別的植物相比，藤本植物對水、肥的需求較草本植物更少，適應性強，具有根系發達、枝葉豐厚、生長迅速、生物量大，地面覆蓋率較大，易于環境統一的特點，是石漠化治理的首選植物[18]。

3 喀斯特地區藤本植物的生態學特性及石漠化治理中的物種選擇

3.1 喀斯特地區藤本植物生態學特征

藤本植物由于生長過程受到攀附木和空間的限制，其生長方向和占用空間具有不確定性。藤本植物的生態特性與喬灌木不同，它自身不能構成群落，必須攀附其他林木而生，因此群落結構中藤本植物具有獨特的生態學特性[19]。影響藤本植物的生物多樣性的眾多環境因素中，溫度和降水是最關鍵的非生物因子[2，20-21]。藤本植物的導管比較寬大，其水分運輸易受低溫和干旱脅迫的影響，因而比較適宜熱量豐富、雨量充沛的氣候條件[22]，季節性干旱顯著的熱帶森林往往具有非常高的藤本植物豐富度[20，23]。同時，藤本植物通常能夠利用比樹木更深層的土壤水，避開旱季的干旱壓力，而且具有更高的水分利用效率[24]，我國石漠化土地主要分布在西南8省，具有熱量豐富、降水量大的氣候特征，這就為石漠化治理提供了新的思路。

石漠化地區一般季節性干旱比較明顯[25]，而藤本植物的環境因子利用策略在喀斯特地區缺水少土的資源條件下適應性較好，充分顯示了藤本植物在喀斯特植被中的普遍性和重要性。

3.2 石漠化治理中藤本植物種類選擇

在石漠化植被的恢復中，植物種類選擇非常關鍵，應突出生態適應性強、生態效益結合經濟效益、區域鄉土種類這3個原則[26]。在程度較重（重度和極重度）、坡度較大（陡坡、急坡和險坡）、生態極其脆弱的土地上，應優先考慮生態適應性強的物種。

王平等[27]認為在治理（極）強度石漠化時，應主要選擇攀沿植物和耐干旱的灌木作為植被恢復優先選擇物種。陳文峰[28]認為治理（極）重度石漠化應選用耐干旱瘠薄、喜鈣、巖生、速生、適應范圍廣、經濟價值較高的樹種、灌木、藤本和草種。在石漠化治理中，可以選擇觀賞性高的巖生攀援植物（如桑科的薜荔以及苦苣苔科或蘭科的一些植物），也可用一些巖生藤本植物用于巖溶地區園林綠化（如用茜草或鈕子瓜從巖石上垂下來）。

在較干旱的石灰巖地區，地果（Ficus tikoua）和薜荔在裸露巖石上生長最好，耐旱性最強。在水、熱條件較好地區，天南星科的藤本植物石柑子（Pothos chinensis）在紅色砂巖上生長最好。這3種藤本植物在巖石上蔓延的過程中，可以長出不定根，牢牢地吸附在巖石上。有些一級巖生種子植物雖然巖生能力強，但在野外調查中發現這些植物分布區域狹窄且數量少[如蘿藦科的香花球蘭（Hoya lyi））或生境特殊（如蘭科的鐮翅羊耳蒜（Liparis bootanensis），在巖石上常和苔蘚共生]，目前還不宜作為石漠化治理植物進行大規模推廣[29]。

吳迪等[30]通過試驗發現，西番蓮（Passiflora caerulea）、栝樓、葛藤扦插苗在土壤肥力不高的石灰土中均能正常生長，在干旱脅迫下，幼苗的葉片含水量比正常供水情況下要低，而滲透調節物質則顯著增加，它們均能通過自身調節來抵抗干旱帶來的傷害。說明這3種藤本植物在喀斯特石漠化區具有較強的抗旱能力，且通過對比分析發現，這3種藤本植物中，西番蓮的抗旱性最強，栝樓最弱。

4 藤本植物在石漠化治理中應用途徑探討

4.1 廣泛開展喀斯特地區藤本植物多樣性調查，確認其在區域石漠化治理中的可行性

通過地形對桂西南喀斯特森林地表植物多樣性及分布格局的影響研究表明，海拔、坡向、坡度等地形因子對藤本植物種類的分布有重要影響[31]。不同生活型的藤本在不同喀斯特地貌部位的種數分布有所差異，草質藤本較多分布在峰叢洼地，藤狀灌木和木質藤本較多分布在喀斯特山地的坡地。由此可以說明石漠化地區地貌地形與藤本植物多樣性有很好的相關性。石漠化地區地形地貌復雜，有巖溶槽谷、溶丘洼地、峰叢洼地、巖溶峽谷、斷陷盆地等多種地貌類型，因此具有生境破碎、生態因子時空變化大、異質性高的特點[32-33]，這些多樣的生境條件為不同生態適應性的植物提供各自需求的生存條件[34]，形成多樣的群落結構[35-36]，使得石漠化地區藤本植物多樣性十分豐富。

由于氣候、土壤等因素的差異，各地區藤本植物在喀斯特土地中的分布類別也有所差異，在喀斯特地區常見的藤本植物有葛藤、西番蓮、栝樓等[34]藤本植物。不同種類藤本植物，由于其生理特性，不同藤本植物在不同巖性石漠化治理中效果有所差異，葛藤喜生于溫暖潮濕多雨向陽地方，在花崗巖礫土、砂礫土及中性泥沙土、紫色土均生長良好[37]。有研究發現忍冬（Lonicera japonica）的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、水分利用效率（WUE）和羧化效率（CE）等光合參數均高于五葉地錦和地錦等其他幾種木質藤本植物，說明在相同環境條件下，忍冬的光合能力和對環境的適應能力較強，在石漠化程度較重地區，喬木植被覆度較低，藤本植物光照資源優于同緯度下喬木植被蓋度較高的地區，在這種環境下選用木本藤本植物忍冬可用提高光照利用率，加快石漠化地區植被恢復速度[38]。

4.2 開展藤本植物與喀斯特地區植物的共生機制研究，提高喀斯特生態系統穩定性

當前對喀斯特地區生態系的研究多集中于單一森林結構水平上，當前仍缺少喀斯特木本、灌木（藤本）、草本植物共生機制的研究。落葉植物采取避旱策略，通過落葉減少旱季蒸騰和水分消耗。喀斯特山地大部分植物具有很深的根系，藤本植物根系更深，旱季能利用地下深層巖石和縫隙水。有些植物如木棉（Bombax ceiba）、董棕（Caryota obtusa）利用樹干儲存水以保證旱季必要的生理代謝。喀斯特山地木本植物葉片和枝條木質部結構和生理功能的密切關聯對于適應水分脅迫起重要作用。不管是喀斯特木本植物還是藤本植物，建立地表、地面、地下立體植被群落，才能保證各植物群系之間互利共生，增加強整個喀斯特生態系統的穩定性是當前石漠化治理過程中需要解決的難點。

4.3 藤本植物石漠化治理中成效研究

研究表明，大多數藤本植物具有較強的氣孔調控能力，并且能水分和強光利用效率高，是石漠化地區生態重建的理想植物[13]。例如在石漠化地區種植忍冬不僅可以取得良好的生態效益[39-40]，并且能產生較好經濟效益。近年研究發現藤本植物星油藤（Plukenetia volubilis Linneo），正作為石漠化地區生態重建的重要物種進行推廣[41]。分布于熱帶亞熱帶石漠化地區的蘭科植物和苦苣苔科植物能進行景天酸光合代謝[42-43]，耐旱性強，并且大多具有重要的藥用和觀賞價值[44-45]，可以作為石漠化地區小生境生態重建的先鋒物種。

但用藤本植物治理石漠化，成效出現時間往往較長，需要經過先鋒草本向藤本緩慢過渡的階段。吳易雄等[17]認為利用藤本植物進行石漠化治理是一個長期的過程，藤本植物覆蓋石山大約需要3年的時間。1年生長量最長的達5.3 m，可以覆蓋60%以上的裸巖，2～3年可達到石漠化生態修復的治理效果[46-47]。據研究，爬山虎在石漠化地區無植被覆蓋的條件下天然成活率達到9成以上，且不到1年時間種植區域植被覆蓋度可達50%以上[15]，用來治理荒山石漠化效果明顯。

5 結論

天然條件下，石漠化嚴重地區生長較快的是過山楓（Celastrus aculeatus）、凌霄（Campsis grandiflora）、常春藤、扶芳藤和爬山虎等藤本植物。凌霄由于是落葉種類，在秋冬季沒有明顯優勢。從依附石壁能力來看，在石山上能占據優勢的是扶芳藤。以1年多生長情況與優勢度來看，常春藤與扶芳藤能夠較好地在石漠化地區生長，發揮治理作用。在恢復早期階段，群落組成以喜光先鋒植物占優勢，群落高度低、蓋度小，先鋒植物的種實小、重量輕，易到達退化群落中，并能適應早期群落環境，迅速萌芽生長，恢復潛力高。自然恢復過程中，藤本植物能較充分地利用喀斯特生境中各類小生境資源，如石面、石縫、石溝等，而這往往又是人工造林所不能及的，反映出自然恢復在對資源利用上更合理、充分。利用藤本植物進行石漠化治理，能有效地覆蓋石面石縫，使得石漠化山地資源利用最大化。

近年來隨著國家對石漠化治理的投入力度逐步加大和藤本植物研究的深入，石漠化治理措施逐漸多樣化，利用藤本植物治理石漠化將成為其中重要措施之一。地果、薜荔、石柑子、西番蓮、栝樓、葛藤、忍冬、過山楓、凌霄、常春藤、扶芳藤和爬山虎等藤本植物由于根系發達、對環境要求低，具有生命力強和生態價值高的特性，所以可以用來提高石漠化地區的水土保持、水源涵養等生態效益，藤本植物具有的這些生態價值可以作為巖溶地區石漠化治理的先鋒植物加以研究和推廣[37]。

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