甘肅省天然次生林修復(fù)技術(shù)與模式

趙玉紅

摘 要 為有效地恢復(fù)和保護(hù)甘肅省嚴(yán)重退化的天然次生林，分析植被恢復(fù)技術(shù)、土壤改良措施、水源管理策略及適應(yīng)性管理措施等天然林修復(fù)技術(shù)和方法，并對(duì)選定區(qū)域?qū)嵤┘夹g(shù)后的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。結(jié)果表明，采用的修復(fù)技術(shù)和方法能明顯提高植被的生存率和生長速度，改善生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和抗逆性，充分證明了這些技術(shù)和方法在甘肅省天然次生林修復(fù)中的有效性和可行性。

關(guān)鍵詞 修復(fù)技術(shù)；次生林退化；土壤改良；甘肅省

中圖分類號(hào)：S753.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.02.068

甘肅省天然次生林分布廣泛，但由于不合理的林業(yè)活動(dòng)、過度放牧、氣候變化等因素，這些林地的生態(tài)環(huán)境正面臨嚴(yán)重威脅。天然次生林的退化不僅影響了生物多樣性，還可能導(dǎo)致土壤退化、水源減少、氣候變化加劇。因此，研究和實(shí)施有效的天然次生林修復(fù)技術(shù)和模式，對(duì)于改善甘肅省的生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。基于對(duì)甘肅省天然次生林現(xiàn)狀的深入分析，提出了一系列切實(shí)可行的修復(fù)策略和方法，旨在為該地區(qū)的生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)指導(dǎo)和實(shí)踐案例。

1 修復(fù)技術(shù)和方法

1.1 植被恢復(fù)技術(shù)

甘肅省天然次生林植被恢復(fù)的核心技術(shù)包括鄉(xiāng)土植物的再植與引入、混交林的構(gòu)建、林地自然更新的促進(jìn)、生態(tài)修復(fù)種植技術(shù)的應(yīng)用、生態(tài)工程措施的實(shí)施等。這些方法共同構(gòu)成了一個(gè)綜合性的植被恢復(fù)策略，旨在增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，提高生物多樣性，并確保生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定。具體而言，優(yōu)先選用適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的鄉(xiāng)土樹種，通過營造多樣化的植物群落，形成具有生態(tài)穩(wěn)定性和抗逆性的混交林[1]。同時(shí)，加強(qiáng)林地的自然更新，如通過保護(hù)幼苗和優(yōu)化種子散播條件促進(jìn)林地自然更新。應(yīng)用生態(tài)修復(fù)種植技術(shù)，如縫隙種植和覆蓋作物種植，以改善土壤條件、控制雜草生長，并為新栽植物提供良好的生長環(huán)境。通過實(shí)施梯田建設(shè)、水土保持工程等生態(tài)工程措施，減少水土流失和改善土壤質(zhì)量。

1.2 土壤改良措施

在甘肅省天然次生林修復(fù)項(xiàng)目中，土壤改良是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括一系列旨在提高土壤肥力、水分保持能力的技術(shù)。具體措施包括有機(jī)物的施加、土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生物修復(fù)、石灰和礦物質(zhì)的添加、土壤水分管理和生物多樣性的增加。有機(jī)物施加是通過添加堆肥、綠肥、生物炭或其他有機(jī)肥料，以增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量和微生物活性。土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)化通常涉及破碎和松散土壤，改善土壤通氣性和滲透性。在一些重黏土區(qū)域，需要添加砂或其他輕質(zhì)材料改善土壤的排水性和通氣性。生物修復(fù)則是利用植物、微生物或真菌改善土壤質(zhì)量，如通過種植根系發(fā)達(dá)的植物增加土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。添加石灰和礦物質(zhì)是為了調(diào)節(jié)土壤的pH值和提供缺乏的礦物養(yǎng)分。在酸性土壤中，通常會(huì)添加石灰來中和酸度；而在養(yǎng)分不足的土壤中，則可能需要添加磷、鉀或其他微量元素[2]。

1.3 水源管理策略

甘肅省天然次生林的水源管理策略集中于有效儲(chǔ)存、合理利用及分配水資源，同時(shí)實(shí)施水土保持和流域管理措施。具體包括建立雨水收集系統(tǒng)，如蓄水池和雨水收集坑，以及利用梯田等形式儲(chǔ)存降雨，減少雨季的徑流損失并在旱季提供水源。采用高效灌溉技術(shù)，如滴灌和微噴灌，以提高水資源利用效率并確保水分均勻分布。實(shí)施梯田建設(shè)、建立草地保護(hù)帶和構(gòu)建水土保持林帶，以減少水土流失，保持土壤濕度和改善土壤結(jié)構(gòu)[3]。在流域?qū)用妫謴?fù)濕地、保護(hù)河岸植被和維護(hù)自然水道，以保持整個(gè)流域的水循環(huán)平衡和生態(tài)健康。通過遙感技術(shù)和地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，定期監(jiān)測(cè)水資源的質(zhì)量和數(shù)量，評(píng)估水源管理策略的效果，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整管理措施[4]。

2 案例研究與實(shí)施

2.1 選定研究區(qū)域

項(xiàng)目區(qū)位于甘肅省隴南市，該地處于黃土高原與秦嶺山地的過渡地帶，其地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，黃土層深厚。這樣的地質(zhì)條件為本研究提供了理想的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。研究地點(diǎn)具體位于隴南市中部的一個(gè)小流域，該區(qū)域?qū)儆跍貛О敫珊禋夂騾^(qū)，年平均氣溫范圍為8～14 ℃，為林木生長提供了特定的溫度條件。該地區(qū)降雨分布不均，年降水量通常在400～600 mm，且大部分集中在夏季，這種降雨模式對(duì)于研究區(qū)域內(nèi)的植被類型和生長狀況有著重要影響。該區(qū)域曾是茂密的森林地帶，但受過度采伐和不合理農(nóng)業(yè)活動(dòng)的影響，目前面臨著生態(tài)退化的問題。土壤類型多為黃土，受到侵蝕和退化的影響，土壤肥力較低。該地區(qū)的生物多樣性豐富，但也正因?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境的退化，許多物種的生存受到威脅。

2.2 實(shí)施技術(shù)介紹

在天然次生林修復(fù)項(xiàng)目中，實(shí)施一系列具體的技術(shù)和方法，其中包括在約10 hm2的項(xiàng)目區(qū)內(nèi)進(jìn)行植被恢復(fù)，種植鄉(xiāng)土喬木、灌木和草本植物約30種，以約1 200株·hm-2的密度建設(shè)混交林，種植間距設(shè)定為

5 m×5 m。在土壤改良方面，針對(duì)退化土壤區(qū)域施加堆肥約20 t·hm-2，添加綠肥如紫云英，并對(duì)酸性土壤施加石灰約2 t·hm-2以調(diào)節(jié)土壤pH值。在水源管理方面，建立容量約500 m3的蓄水池和雨水收集坑，并采用灌溉效率達(dá)到90%的滴灌系統(tǒng)。為減少水土流失，在坡度較大的區(qū)域建設(shè)梯田，每梯田寬度約1.5 m、高度為30 cm，并在關(guān)鍵區(qū)域建立寬度約10 m的水土保持林帶。適應(yīng)性管理方面，實(shí)施了每季度對(duì)植物生長、土壤質(zhì)量和水資源狀況的評(píng)估，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整管理策略。

2.3 監(jiān)測(cè)和評(píng)估方法

在天然次生林修復(fù)項(xiàng)目中，設(shè)立多個(gè)固定監(jiān)測(cè)樣地，每個(gè)樣地面積為100 m2，均勻分布于10 hm2的項(xiàng)目區(qū)域。在這些樣地中，定期記錄植被的生長情況，包括植物的種類、數(shù)量、生長高度、冠幅。通過這些數(shù)據(jù)評(píng)估植被恢復(fù)的進(jìn)度和生物多樣性的變化。土壤質(zhì)量的監(jiān)測(cè)包括定期采集土壤樣本，分析其有機(jī)質(zhì)含量、養(yǎng)分水平（如氮、磷、鉀含量）和pH值。水資源的監(jiān)測(cè)則通過安裝土壤水分傳感器和流量計(jì)，實(shí)時(shí)記錄土壤水分狀況和蓄水池的水位變化[5]。

3 研究結(jié)果

3.1 生存率和生長速度分析

由表1可知，在種植密度方面，紫云英種植密度最高（1 500株·hm-2），其次是北京楊（1 100 株·hm-2），

顯示出當(dāng)?shù)貙?duì)這些植物的重點(diǎn)恢復(fù)。在生存率方面，所有種類植物的平均生存率都超過了85%，其中北京楊達(dá)到了92%，表明其對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境具有極好的適應(yīng)性；華山松和刺槐也表現(xiàn)出較高的生存率，分別為89%和90%。在年生長高度方面，北京楊、華山松、刺槐及白樺的平均年生長高度分別為120 cm、80 cm、100 cm及95 cm，這些數(shù)據(jù)反映出喬木類植物在恢復(fù)過程中的健康生長狀況。特別是北京楊，其生長速度較快，有助于快速恢復(fù)森林覆蓋。對(duì)草本植物紫云英，其覆蓋度在第1年增加了35%，到第2年進(jìn)一步增加到45%。這一顯著增長表明紫云英在土壤穩(wěn)定和生物多樣性提升方面起到了重要作用。研究數(shù)據(jù)表明，通過對(duì)植物種類的精心選擇和適當(dāng)?shù)墓芾泶胧摰貐^(qū)的天然次生林修復(fù)項(xiàng)目取得了積極的初步成果。植物的高生存率和良好的生長速度表明修復(fù)策略的有效性，而草本植物覆蓋度的增加則進(jìn)一步證實(shí)了生態(tài)系統(tǒng)整體恢復(fù)的成功。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)多樣性和抗逆性評(píng)估

由表2可知，生物多樣性指數(shù)從實(shí)施前的1.5提高到實(shí)施后的2.3，顯示了生物多樣性的顯著增長。具體來看，鳥類物種數(shù)量由初始的15種增加到25種，而昆蟲物種數(shù)量則從20種增加到35種。這一增長反映了修復(fù)措施在增加生態(tài)系統(tǒng)中物種豐富度和多樣性方面的顯著效果。在抗逆性方面，對(duì)干旱和洪水條件的模擬試驗(yàn)顯示了生態(tài)系統(tǒng)在修復(fù)后的強(qiáng)化表現(xiàn)。干旱模擬中，土壤水分下降速度相比于修復(fù)前減慢了30%，這表明通過植被恢復(fù)和土壤改良措施增強(qiáng)了土壤的水分保持能力。在洪水模擬實(shí)驗(yàn)中，土壤侵蝕量相比于修復(fù)前減少了40%，證明了土壤結(jié)構(gòu)和植被覆蓋的改善有效提升了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)極端水文事件的抵抗能力。結(jié)果表明，生態(tài)修復(fù)措施在提升生態(tài)系統(tǒng)多樣性和增強(qiáng)其抗逆性方面的有效性。通過科學(xué)的修復(fù)方法，不僅增加了物種的多樣性，還提高了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力，這對(duì)于生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3.3 技術(shù)應(yīng)用的效果對(duì)比

由表3可知，修復(fù)區(qū)域在植物覆蓋度提升方面表現(xiàn)較好，提升了35%，相比之下，對(duì)照區(qū)域的覆蓋度提升了5%。這一差異表明了生態(tài)修復(fù)措施在增加植被覆蓋方面的有效性。

土壤質(zhì)量方面，修復(fù)區(qū)域的土壤有機(jī)質(zhì)含量提升了20%，而對(duì)照區(qū)域僅提升了3%，這反映了土壤改良措施的成功應(yīng)用。在增強(qiáng)土壤抗蝕性方面，修復(fù)區(qū)域同樣展現(xiàn)了較好的效果，提升了30%，而對(duì)照區(qū)域僅有2%的改善。水源管理方面，修復(fù)區(qū)域的地下水位保持能力提升了15%，而對(duì)照區(qū)域僅提升了2%，表明了有效的水源管理策略在提高水資源保持能力方面的重要作用。徑流量減少方面，修復(fù)區(qū)域減少了25%，對(duì)照區(qū)域減少了3%，顯示了水土保持措施對(duì)減少水土流失的貢獻(xiàn)。最為明顯的是在極端天氣恢復(fù)速度方面，修復(fù)區(qū)域提升了50%，而對(duì)照區(qū)域提升了10%。這一數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了生態(tài)修復(fù)工作在提高生態(tài)系統(tǒng)對(duì)極端氣候事件抵抗力和恢復(fù)力方面的明顯效果。結(jié)果明確證實(shí)了生態(tài)修復(fù)措施在提升生物多樣性、增強(qiáng)土壤質(zhì)量、改善水源管理及提高生態(tài)系統(tǒng)抗逆性方面的有效性，展示了綜合性生態(tài)修復(fù)方法在改善受損生態(tài)系統(tǒng)方面的重要作用。

4 結(jié)語

此次研究不僅為甘肅省生態(tài)恢復(fù)提供了有力的實(shí)證支持，也為其他類似生態(tài)環(huán)境的修復(fù)工作提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持。這些成果強(qiáng)調(diào)了科學(xué)的生態(tài)修復(fù)方法在維護(hù)生物多樣性、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)健康及對(duì)抗環(huán)境變化方面的重要性。展望未來，這些經(jīng)驗(yàn)將對(duì)生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

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（責(zé)任編輯：張春雨）