衡陽(yáng)紫色土區(qū)自然環(huán)境特點(diǎn)與植被生態(tài)恢復(fù)

吳萬(wàn)剛，何飛飛，鄒冬生*

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衡陽(yáng)紫色土區(qū)自然環(huán)境特點(diǎn)與植被生態(tài)恢復(fù)

吳萬(wàn)剛1，何飛飛2，鄒冬生2*

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

衡陽(yáng)地區(qū)是湖南省紫色土區(qū)的主要分布區(qū)之一，植被稀疏而貧乏。該紫色土區(qū)的自然環(huán)境主要有兩大特點(diǎn)：年降水量雖大，但蒸發(fā)量更大；土壤瘠薄，基巖裸露，水土流失嚴(yán)重?；诖?，提出應(yīng)劃分適宜的生態(tài)植被恢復(fù)區(qū)域，根據(jù)原生演替規(guī)律，選定適宜于紫色土區(qū)植被生態(tài)恢復(fù)模式和技術(shù)措施等對(duì)策，使紫色土區(qū)植被“短、平、快”地恢復(fù)。

紫色土區(qū)；自然環(huán)境；生態(tài)植被恢復(fù)；衡陽(yáng)

紫色土是由紫色頁(yè)巖為母基發(fā)育形成的土壤，其母巖顯露、土層淺薄、土壤發(fā)育不完全、土地條件差，是山地造林綠化的“老大難”問題。湖南省紫色土主要分布在衡陽(yáng)盆地的衡南、常寧、祁東、祁陽(yáng)和湘西沅水河谷丘陵的沅江、辰溪、瀘溪、麻陽(yáng)、溆浦等地，湘中、湘西等地也有小面積分布，總面積為131.87萬(wàn)公頃，占全省總面積的6.22%左右[1]。紫色土區(qū)生態(tài)植被恢復(fù)研究是紫色土區(qū)土壤改造的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)改善其土壤結(jié)構(gòu)、加快荒山綠化等方面有著重要的戰(zhàn)略意義。長(zhǎng)期以來，衡陽(yáng)大多紫色土地區(qū)較為貧困，農(nóng)民對(duì)土地資源的依賴性很強(qiáng)，忽視長(zhǎng)遠(yuǎn)利益和生態(tài)效益，使得山體植被破壞越來越嚴(yán)重，植被越發(fā)稀疏和貧乏，山體滑坡、水源斷流、工業(yè)“三廢” 污染等現(xiàn)象非常嚴(yán)重。筆者擬對(duì)衡陽(yáng)紫色土區(qū)自然環(huán)境進(jìn)行分析，探索紫色土區(qū)植被發(fā)育的內(nèi)在規(guī)律，為紫色土區(qū)的科學(xué)改良提供理論參考。

1 衡陽(yáng)紫色土區(qū)自然環(huán)境特點(diǎn)

衡陽(yáng)地區(qū)位于湖南省中南部，湘江中游，地處東徑110°32′~113°16′，北緯26°07′~27°28′。屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，地貌類型以崗丘為主，海拔高度60～90 m；土壤以紅壤、紫色土和水稻土為主，其中，紫色土土壤面積全市有16.25萬(wàn)公頃；多年平均降水量為1 339.1 mm；多年平均溫度為17.9℃，1月平均氣溫5.2℃，7月平均氣溫29.3℃，無(wú)霜期299 d，年侵蝕模數(shù)為7 500 t/km2 [2]。衡陽(yáng)地區(qū)紫色土區(qū)主要有兩大特點(diǎn)：年降水量雖大，但蒸發(fā)量更大；土壤瘠薄，基巖裸露，水土流失嚴(yán)重。

1.1 年降水量雖大，但蒸發(fā)量更大

衡陽(yáng)市年平均降水量雖然為1 339.1 mm左右，但年蒸發(fā)量在2 100 mm以上，約為降水量的1.6倍，故有“十年九旱”、“湖南紅色沙漠”之說。主要表現(xiàn)為：①降水時(shí)間分布和空間分布不均，每年春季降水量相對(duì)較少，而夏季降水占有率增加明顯，主要集中在6~7月份，占全年降水量的60%~70%，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)水、熱分布不均。②全市每年受強(qiáng)季風(fēng)影響次數(shù)較多，影響程度較大，洪澇損失非常顯著。

1.2 土壤瘠薄，基巖裸露，水土流失嚴(yán)重

由紫色頁(yè)巖為母基發(fā)育形成的紫色土土壤，土層淺薄，土壤層多為30 cm以下，石礫含量大，母巖經(jīng)常顯露，有的區(qū)域幾乎無(wú)土壤發(fā)育層。主要體現(xiàn)在：①紫色土的有效養(yǎng)分很低[3]，有機(jī)質(zhì)含量較低，一般在1.78%，全N含量低，缺P嚴(yán)重，全P僅0.028%，速效P僅4×10-6，但全K與速效K含量較高，全K為2.09%，速效K約為100×10-6mg/kg。②紫色頁(yè)巖風(fēng)化迅速，崩解強(qiáng)烈，母質(zhì)侵蝕突出。其物理風(fēng)化迅速，風(fēng)化崩解形成的巖屑成為徑流夾帶泥沙的來源，雨季初期降雨徑流將春季風(fēng)化的巖屑沖刷流走后，新風(fēng)化的巖屑又為下一次降雨徑流所沖走，如此風(fēng)化一層，侵蝕一層，循環(huán)往復(fù)交替，使其水土流失愈來愈嚴(yán)重。③表面徑流系數(shù)高，侵蝕坡耕地，通透性較差。紫色土土層大多淺薄，富含母質(zhì)碎屑，有機(jī)質(zhì)含量少，結(jié)構(gòu)水穩(wěn)性弱，易分散懸浮，抗蝕力和抗沖力均弱，容蓄水量少，此地區(qū)常年雨量集中，暴雨較多，以致紫色丘崗水土流失嚴(yán)重。

2 紫色土區(qū)生態(tài)植被恢復(fù)

生態(tài)植被恢復(fù)是以恢復(fù)適宜的頂級(jí)植被為目的，而頂級(jí)群落又是在沒有人類干擾，以及不同的氣候、母巖、土壤和濕度條件造就的相應(yīng)的植被群落[4]。因此，對(duì)荒坡地進(jìn)行生態(tài)植被恢復(fù)時(shí)，應(yīng)考慮到所恢復(fù)地帶的自然頂極植被類型，“尊重自然”與“改造自然”同等重要的辨證關(guān)系，這樣才能形成適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的植被。筆者認(rèn)為，應(yīng)從集生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益于一體入手，采用人工恢復(fù)與自然恢復(fù)相結(jié)合的方法，使紫色土土壤生態(tài)植被“短、平、快”地恢復(fù)。

2.1 劃分適宜的生態(tài)植被恢復(fù)區(qū)域

由于衡陽(yáng)地區(qū)內(nèi)的紫色土土壤生態(tài)環(huán)境較脆弱，因此，應(yīng)根據(jù)不同氣候、水文條件和土地類型等因素因地制宜地進(jìn)行科學(xué)地分區(qū)規(guī)劃，按照喬、灌、草合理配置和農(nóng)、林、牧相互結(jié)合原則，分階段、分步驟、分類型地實(shí)施建立各生態(tài)植被恢復(fù)區(qū)。主要可分為：①退耕還林(草)區(qū): 即在25度以上坡地上，有計(jì)劃有步驟停止耕種，因地制宜地封山、造林、種草和荒坡禁牧，進(jìn)行林草恢復(fù)建設(shè)；②防護(hù)林區(qū)：指已成形的森林、林木和灌木叢區(qū)；③用材林區(qū)：以生產(chǎn)木材為主要目的的森林和林木上用材林區(qū)；④經(jīng)濟(jì)林區(qū)：指以生產(chǎn)果品、食用油料、飲料、調(diào)料、工業(yè)原料和藥材等為主要目的的林木區(qū)；⑤薪炭林區(qū)：是指以生產(chǎn)燃料為主要目的的林木區(qū)；⑥特種用途林區(qū)：是指以國(guó)防、環(huán)境保護(hù)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等為主要目的的林木區(qū)。

2.2 遵循原生演替規(guī)律，構(gòu)建山區(qū)植被恢復(fù)模式

原生演替是指在無(wú)外力作用下進(jìn)行的演替，一般可分為5個(gè)階段[5]：裸巖→地衣→苔蘚→草本→木本。根據(jù)衡陽(yáng)地區(qū)紫色土壤的山地生境，植被群落正處于“草本→木本”的演替階段。然而，有些地域是順行演替，有些地域是逆行演替。故針對(duì)實(shí)際情況可采取以下四步驟植被恢復(fù)模式：一是種植先鋒灌木、草。育灌適用于裸巖地及極端瘠薄的粗骨粒土地條件，在有土的地方，撒播生命力強(qiáng)的草本及灌木種子。嚴(yán)禁割草除灌、放火燒荒、開荒放牧等現(xiàn)象，實(shí)行全面封禁措施，使土壤立地條件逐步得到改善。由于先鋒樹種具有發(fā)芽迅速、幼苗生長(zhǎng)快、耐日灼、耐霜凍等特性，能較快地適應(yīng)環(huán)境條件并且迅速生長(zhǎng)成林。當(dāng)灌木或草本生長(zhǎng)到一定階段，即覆蓋度達(dá)到40%以上，土壤的立地條件得到改善后，再種植先鋒樹，一般多選用刺槐、蘆竹等耐旱、耐瘠、繁殖能力強(qiáng)的樹種，以此來改良紫色土土壤結(jié)構(gòu)，并為下階段的喬木適宜生境創(chuàng)造條件。二是栽種亞熱帶針葉林。當(dāng)先鋒樹成林后，紫色土土壤立地條件相對(duì)會(huì)得到改善，在郁閉度達(dá)到0.3以上后，就具有了喬木良好生長(zhǎng)的生境條件，適宜針葉樹種的正常生長(zhǎng)發(fā)育。此時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適時(shí)大面積栽種松柏、油松、松杉等耐旱、主根深且水分蒸發(fā)量較少的亞熱帶針葉樹種，建立針葉林山體帶，以此來改良紫色土土壤的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)荒坡地的小氣候條件。三是栽種水果型經(jīng)濟(jì)林木。水果型經(jīng)濟(jì)林木集生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益于一體。當(dāng)亞熱帶針葉樹成林后，可在其行間栽種較耐庇蔭的水果型經(jīng)濟(jì)林樹種，如棗樹、板栗、枇杷等，逐步形成針闊混交林。四是去除針葉樹，留水果型經(jīng)濟(jì)林木。水果型經(jīng)濟(jì)林木樹種與針葉林樹種比較，有生長(zhǎng)速度快、抗病蟲害能力強(qiáng)、自然枯損現(xiàn)象較小及經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì)?；诖?，可通過擇伐去除針葉林樹木的措施，用以保證頂級(jí)生態(tài)群落的良好生境條件，促使水果型經(jīng)濟(jì)林木的早日形成。

2.3 采用適宜的紫色土區(qū)生態(tài)植被恢復(fù)技術(shù)措施

適宜的紫色土區(qū)生態(tài)植被恢復(fù)技術(shù)措施主要包括以下三種：

一是施用土壤改良劑技術(shù)。為了提高造林成活率和保存率，應(yīng)對(duì)紫色土土壤施用土壤改良劑。陳萌[6]等人試驗(yàn)結(jié)果表明，聚丙烯酰胺、聚乙烯醇樹脂和腐殖酸鈉能改良紫色旱地土壤結(jié)構(gòu)等物理性狀。由于聚乙烯醇樹脂可降低土壤的相對(duì)蒸發(fā)強(qiáng)度，聚丙烯酰胺能有效地抑制土壤水分的蒸發(fā)，且在質(zhì)地偏砂性土壤上的效果更好，蒸發(fā)量減少率達(dá)到34 %左右。這三種聚合物混合使用后，能促使分散的土粒形成微團(tuán)聚體，并進(jìn)一步團(tuán)聚成大團(tuán)聚體，增加土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量和質(zhì)量，致使土壤總孔隙度、傳導(dǎo)孔隙度和有效水貯存孔隙度大大增加，無(wú)效孔隙減少，從而提高植被恢復(fù)效率。

二是應(yīng)用生根粉造林技術(shù)。生根粉能通過強(qiáng)化、調(diào)控植物內(nèi)源激素的含量和重要酶的活性，促進(jìn)生物大分子的合成，誘導(dǎo)植物不定根或不定芽的形成，調(diào)節(jié)植物代謝強(qiáng)度，達(dá)到提高育苗、造林成活率及作物產(chǎn)量、質(zhì)量和抗性的目的。主要施用法為：①速蘸法：將幼苗浸于生根粉含量為500～200 mg/kg溶液中30 s后再移栽；②浸泡法：用3號(hào)生根粉，含量100 mg/kg，浸泡24 h，含量200 mg/kg浸泡4～8 h，再移栽；③粉劑處理法：移栽前先將幼苗基部蘸濕，再將生根粉涂于其基部，然后進(jìn)行移栽；④葉面噴施法：將生根粉稀釋成10 mg/kg或40 mg/kg藥液后，直接噴灑在植物的葉面上。此法簡(jiǎn)便易行，在生產(chǎn)中使用十分廣泛。

三是采用固體水造林技術(shù)。固體水[7]是一種集微生物和化學(xué)技術(shù)為一體的生態(tài)環(huán)保產(chǎn)品，為凍狀膠體形式存在的束縛水，含水量為98%以上。當(dāng)它與土壤中的微生物接觸時(shí)，固體水就會(huì)以一定的速度分解為液體水，供植物根系吸收利用，供水時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月之久，被植物的吸收率達(dá)95%以上。由于固體水本身具有無(wú)毒、無(wú)味、不揮發(fā)、100℃不融化、0℃不結(jié)冰、分解后無(wú)殘留、不污染土壤、對(duì)人畜沒有任何危害等特性，故有利于植樹造林。栽植方法：將固體水香腸式包裝的一頭切開，切口朝向樹根，傾斜植入樹木根部，然后將樹根和固體水一起覆土，澆一次正常的啟動(dòng)水，水滲透后封穴。坡地植樹要將固體水從上坡處植入，多風(fēng)地段要將固體水從來風(fēng)方向植入，效果較好。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)衡陽(yáng)紫色土區(qū)自然環(huán)境特點(diǎn)和原生演替規(guī)律，提出了植被生態(tài)恢復(fù)模式和土壤改良技術(shù)。通過構(gòu)建合理的植被恢復(fù)模式，提高紫色土區(qū)植被覆蓋率、減輕水土流失、防止地力退化等措施，改良紫色土區(qū)植被生態(tài)恢復(fù)途徑；通過選擇先進(jìn)的植被恢復(fù)技術(shù)措施，改良土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)植被生根能力和提高水分利用率等方法，增強(qiáng)紫色土區(qū)植被生態(tài)恢復(fù)能力。該措施和方法簡(jiǎn)單易學(xué)、易行、易推廣，且靈活多樣可靠性強(qiáng)，利于南方紫色土區(qū)新農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)的科技管理與規(guī)劃。

[1] 《湖南森林》編輯委員會(huì)．湖南森林[M]．長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1991．29-31．

[2] 衡陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)局．衡陽(yáng)縣農(nóng)業(yè)區(qū)劃[M]．北京：農(nóng)業(yè)出版社，2000．

[3] 謝守紅．衡陽(yáng)紫色土的特性及其改良利用[J]．衡陽(yáng)師專學(xué)報(bào)，1991，(3)：39-45．

[4] 張德全．生態(tài)演替螺旋式上升理論的研究[J]．防護(hù)林科技，2002，(1)：14-16．

[5] 許中旗，李文華．植被原生演替研究進(jìn)展[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，(12)：3383-3389．

[6] 陳萌，曾覺廷．高分子聚合物對(duì)紫色土結(jié)構(gòu)狀況的影響研究[J]．西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，14(6)：481-491．

[7] 高優(yōu)娜，包玉榮．固體水造林效果試驗(yàn)[J]．內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué)，2008，20(1)：32-36．

責(zé)任編輯：李東輝

Natural Environment Characteristics and Ecological Vegetation Rehabilitation of the Purple Soil in Hengyang Area

WU Wan-gang1, HE Fei-fei2, ZOU Dong-sheng2*

(1 College of Oriental Science and Technology Hunan Agricultural University Changsha, Hunan 410128 China; 2 College of Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China)

Hengyangarea is one of the main distributive regions of the purple soil in Hunan province, Based on the investigation,this paper makesresearch on it natural environment characteristics. Furthermore it analyzes that the vegetation is sparse and difficult problems in the exploitation. Finally, this paper raises some suggestion such as selecting itsecological vegetation rehabilitation models and conservation technical measures so as to make the purple soil vegetation restore peacefully and quickly in a short period.

Purple soil; Natural environment; Ecological vegetation rehabilitation;Hengyang

X37

A

1001-5280(2011)04-0591-03

10.3969/j.issn.1001-5280.2011.06.17

2011-09-08

吳萬(wàn)剛(1975-)，男，湖南辰溪人，碩士，講師，研究方向：生態(tài)經(jīng)濟(jì)。

通迅作者。

湖南省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目(99KY202121)。