安順市西秀區(qū)喀斯特石漠化山體生態(tài)修復(fù)技術(shù)及效益評(píng)價(jià)

賴力 彭瑩 劉玉潔 幸宏偉

摘? ?要? ?生態(tài)修復(fù)是指在大自然的自我修復(fù)能力基礎(chǔ)之上，結(jié)合適當(dāng)?shù)娜斯ご胧?，遏制土壤侵蝕與水土流失，恢復(fù)水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)，維護(hù)生物多樣性生態(tài)功能，以改善生態(tài)環(huán)境和景觀格局。由于喀斯特荒漠化山體自然恢復(fù)過程非常漫長，因此需要輔以人工植被恢復(fù)。簡介對(duì)貴州省安順市西秀區(qū)喀斯特荒漠化山體實(shí)施的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，造林的撫育管理措施。對(duì)生態(tài)修復(fù)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(gè)方面進(jìn)行了生態(tài)效益評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞? ?喀斯特石漠化山體;生態(tài)修復(fù);技術(shù)措施;效益評(píng)價(jià);貴州省安順市西秀區(qū)

中圖分類號(hào)：S728? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(dāng)活動(dòng)與自然干擾，地表植被破壞、土壤流失、基巖大面積裸露，呈現(xiàn)出類似于荒漠化的景觀現(xiàn)象與過程。石漠化會(huì)引發(fā)一系列景觀生態(tài)問題，比如生物多樣性降低，珍稀動(dòng)植物資源喪失，抗干擾能力降低等。石漠化嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)修復(fù)一直是脆弱的喀斯特石漠化地區(qū)治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。生態(tài)修復(fù)是指在大自然的自我修復(fù)能力基礎(chǔ)之上，結(jié)合適當(dāng)?shù)娜斯ご胧糁仆寥狼治g與水土流失，恢復(fù)水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)，維護(hù)生物多樣性生態(tài)功能，以改善生態(tài)環(huán)境和景觀格局。由于自然恢復(fù)過程非常漫長，因此需要輔以人工植被恢復(fù)，比如通過植樹、種草、邊坡綠化、土地退耕還林還草等生態(tài)修復(fù)措施，加快植被恢復(fù)，使得喀斯特地區(qū)的生態(tài)環(huán)境盡快得到改善，解決石漠化問題。

1 植被修復(fù)技術(shù)

在石漠化生態(tài)修復(fù)過程中，植被修復(fù)是關(guān)鍵和核心，同時(shí)也是改善喀斯特石漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境和提高森林覆蓋率的重要手段之一。在實(shí)施植被修復(fù)時(shí)，除了因地制宜選擇易于成活的樹種外，也需要考慮植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)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(chuàng)造良好的造林條件，需對(duì)擬造林地進(jìn)行清理，清理擬造林地時(shí)應(yīng)保留林地上的苗木、幼樹。

1）清理方式

分為帶狀清理、團(tuán)塊狀清理和全面清理三種方式。因?yàn)槲餍銋^(qū)山體立地條件較差，石漠化程度嚴(yán)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(diǎn)為中心，對(duì)半徑50 cm范圍內(nèi)的雜草、灌木進(jìn)行清理。

2）清理方法

有刈割清理、堆積清理、化學(xué)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(fēng)蝕嚴(yán)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(qū)的陡坡地及需要蓄水保土的石質(zhì)山地的造林整地。

2）整地季節(jié)

整地四季均可進(jìn)行，比植樹時(shí)間提早1～2個(gè)季度為宜，即秋季造林植樹，應(yīng)在夏季或春季整地;春季造林植樹，應(yīng)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(yīng)選擇根系發(fā)達(dá)，有較多側(cè)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(zhì)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(jī)械損傷;針葉樹有發(fā)育正常而飽滿的頂芽。苗木在種植前要進(jìn)行枝葉修剪，以提高成活率。

2）苗木規(guī)格

喬木規(guī)格：地徑約5 cm以上，全冠帶土球?qū)嵣纭?/p>

灌木類：地徑約1 cm，苗高60 cm以上。

1.2.2 栽植技術(shù)

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(dāng)。填土一半后提苗踩實(shí)，最后覆上虛土（見圖2）。

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

1.3 植被恢復(fù)保水節(jié)水措施

1.3.1 保水抗旱措施

主要采用地表覆蓋造林技術(shù)。使用地膜覆蓋，既提高了地溫，有利土壤微生物活動(dòng)，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分釋放，從而有利于植物根系生長與吸收，營養(yǎng)物質(zhì)的合成與轉(zhuǎn)化，保證苗木存活和生長，又充分保持和利用了地表蒸發(fā)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(jié)水抗旱措施

主要選用保水劑、抗蒸騰劑和ABT生根粉技術(shù)。

1）使用保水劑

農(nóng)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(fā)、滲漏和流失掉的雨水或澆灌水吸收儲(chǔ)存起來，形成“微型水庫”，天旱時(shí)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(dòng)不滲失，抗外界物理壓力強(qiáng)，不會(huì)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(shí)吸水，土壤水分少時(shí)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(shí)候逐漸向外釋放水分，延長和提高向植物供水的時(shí)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(wèi)細(xì)胞，減少氣孔開度或關(guān)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(shí)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(duì)苗木進(jìn)行處理，誘導(dǎo)苗木生出一定數(shù)量的不定根;還可促進(jìn)植物受傷根系的恢復(fù)，較快長出新的吸收根。同時(shí)加速植物代謝，加速細(xì)胞分裂，促進(jìn)植物體內(nèi)氮、磷、鉀的吸收和轉(zhuǎn)化，提高植物自身的抗性。

1.4 植物種植點(diǎn)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(jìn)行種植點(diǎn)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(fēng)害嚴(yán)重地區(qū)造林，種植行宜與主風(fēng)向垂直。

1.4.3 配置方式

1）正方形配置：種植點(diǎn)位于正方形的頂點(diǎn)。此種配置方式適宜用材林、經(jīng)濟(jì)林。

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

3）“品”字形配置：相鄰兩行的各株相對(duì)位置錯(cuò)開排列成“品”字形或等腰三角形，種植點(diǎn)位于等腰三角形的頂點(diǎn)。此種配置適宜于生態(tài)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(diǎn)位于正三角形的頂點(diǎn)，這是“品”字形配置的特殊情形。此種配置方式適宜于經(jīng)濟(jì)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(nèi)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(tài)公益林。

6）自然配置：在造林地上隨機(jī)配置種植點(diǎn)，這種配置沒有規(guī)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(tài)公益林。

7）不規(guī)則配置：根據(jù)造林地的土壤分布條件或林間的情況，進(jìn)行不規(guī)則的種植點(diǎn)配置。此種配置適宜于石質(zhì)山地和林冠下造林。

上述配置方式應(yīng)根據(jù)山地現(xiàn)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(jìn)苗木生長的一項(xiàng)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(shí)澆水

造林時(shí)和造林后應(yīng)及時(shí)澆水。為確保新增林地灌溉，可根據(jù)施工條件建設(shè)水利設(shè)施情況，采用節(jié)水灌溉技術(shù)等。

2.2 合理施肥

2.2.1 施肥原則

按照樹種、生長季節(jié)和土壤養(yǎng)分條件，采用配方施肥，做到適時(shí)、適度、合理。

2.2.2 基肥使用

對(duì)于土壤貧瘠的地塊，可施用基肥?；室褂猛耆斓挠袡C(jī)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(fù)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(jié)合扶苗、除蔓及時(shí)進(jìn)行松土除草，對(duì)穴外生長影響幼樹發(fā)育的高密度雜草要及時(shí)清除。第一年松土除草在5—8月進(jìn)行2次，以后每年穴內(nèi)松土除草1次，造林3年后一般要求每年擴(kuò)穴除草1次。

2.4 防火和防治植物病蟲害

對(duì)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(tài)效益評(píng)價(jià)

生態(tài)效益評(píng)價(jià)要在穩(wěn)定的植物群落基礎(chǔ)上進(jìn)行。穩(wěn)定的植物群落對(duì)喀斯特石漠化地區(qū)環(huán)境改善和可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。植物群落的生態(tài)功能主要有兩方面：一方面來自構(gòu)成植物群落的植物材料本身生理生化特性所帶來的環(huán)境修復(fù)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(yǎng)分循環(huán)等;另一方面來自植物群落所構(gòu)建的綠地系統(tǒng)在緩解城市壓力所發(fā)揮的綜合生態(tài)效益，如抗污滯塵、涵養(yǎng)水源、增濕降溫、景觀綠化、防災(zāi)減災(zāi)等。本文對(duì)西秀區(qū)喀斯特荒漠化山體生態(tài)修復(fù)工程生態(tài)效益評(píng)價(jià)，選取四個(gè)山體，對(duì)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(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 群落特征

經(jīng)過資料查閱和實(shí)地調(diào)查，將施工山體生態(tài)修復(fù)之前的樹種和生態(tài)修復(fù)之后增加的樹種列于表1。

10#山體增加的樹種最多，達(dá)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(gè)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(tài)恢復(fù)，加快山體的植被恢復(fù)速度，遏制喀斯特地區(qū)石漠化繼續(xù)加深的程度。

3.1.1 多度

多度指調(diào)查樣地某物種的個(gè)體數(shù)目，是不同物種個(gè)體數(shù)目多少的一個(gè)相對(duì)指標(biāo)。物種多度的調(diào)查方法有兩種，一是直接計(jì)算法即記名計(jì)算法，二是目測估計(jì)法。對(duì)3#山體、10#山體、17#山體、21#山體四個(gè)山體每個(gè)山頭取2～4個(gè)25 m2（灌木）～100 m2（喬木）樣方調(diào)查后，用直接計(jì)算法進(jìn)行栽植喬、灌木后多度變化評(píng)估，結(jié)果見表2。

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

3.1.2 密度

根據(jù)眾多學(xué)者的研究，立地條件較差的地區(qū)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(gè)山體造林密度均在合理范圍。

3.2 植被覆蓋度

采用傳統(tǒng)目測法對(duì)3#山體、10#山體、17#山體、21#山體進(jìn)行了植被覆蓋度調(diào)查，結(jié)果見圖3。

從圖3可以看出，經(jīng)過修復(fù)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(tài)修復(fù)前植被的種類主要是較為低矮的抗逆性較強(qiáng)的灌木和草本植物，生態(tài)修復(fù)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(yōu)化了植物群落結(jié)構(gòu)，由低矮的灌、草結(jié)構(gòu)優(yōu)化成多種喬、灌、草結(jié)合的植物群落，經(jīng)近兩年的養(yǎng)護(hù)后林下植被得到較好的恢復(fù)，喬、灌、草結(jié)合的植物群落已經(jīng)趨于穩(wěn)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(yǎng)護(hù)條件下，水、養(yǎng)分得到較好的保障，發(fā)現(xiàn)有新的鄉(xiāng)土植物種類出現(xiàn)，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(fù)了良性進(jìn)程，取得了生態(tài)修復(fù)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(yīng)（見圖4～圖6）。

從圖4～圖6可以看出，經(jīng)過修復(fù)之后，原來的四個(gè)石漠化山體植被覆蓋度增加，改善了山體景觀。隨著時(shí)間的推移，植物逐漸生長，還能涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)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(shù)表示，Gleason多樣性指數(shù)越高表明物種的多樣性越好。

從圖7～圖8可以看出，四個(gè)山體經(jīng)過生態(tài)修復(fù)之后，Gleason多樣性指數(shù)均升高，喬木層的Gleason多樣性指數(shù)增加得很明顯，灌木層也有增加，喬木層增加較明顯是因?yàn)樗膫€(gè)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?？偟膩碚f，修復(fù)之后的四個(gè)山體物種的豐富度增加了。

3.4 造林成活率

對(duì)山體的造林成活率進(jìn)行調(diào)查，分別調(diào)查了3#山體、10#山體、17#山體、21#山體，按施工圖在每個(gè)山體內(nèi)選取具有代表性的4個(gè)樣點(diǎn)，調(diào)查成活樹并計(jì)算成活率，取所有樣點(diǎn)的平均成活率。調(diào)查結(jié)果見表4～表7。

從表4～表7可以看出，根據(jù)立地類型選擇合適的樹種及混交模式、種植技術(shù)，建設(shè)灌溉設(shè)施，應(yīng)用農(nóng)林保水劑、抗蒸騰劑等新材料、新技術(shù)，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(dá)到了93.3%，其次是17#山體，達(dá)到了91.8%。根據(jù)《造林技術(shù)規(guī)范》（GB/T15776-2006）要求，年均降水在400 mm以上的地區(qū)造林成活率要在85%以上（含85%）才算合格。可見整個(gè)生態(tài)修復(fù)工程在植樹成活率方面達(dá)到要求。

3.5 景觀效果

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求越來越高，不僅要求修復(fù)環(huán)境生態(tài)，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(duì)西秀區(qū)生態(tài)修復(fù)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(fù)之后的山體部分景觀效果見圖9。

通過上述技術(shù)措施，較好地修復(fù)了脆弱喀斯特荒漠化山體，改善了植物群落結(jié)構(gòu)，增加了物種多樣性，并逐漸恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能，有效遏制水土流失。隨著時(shí)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(jié)構(gòu)，增加土壤生物量，物種的多樣性還會(huì)逐漸增加。物種多樣性增加了，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性隨之增加，構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定，越有利于喀斯特荒漠化山體修復(fù)和生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)展。隨著季相的變化還能帶來視覺享受，愉悅?cè)说男那?。?yōu)美的山體景觀可大大促進(jìn)西秀區(qū)發(fā)展旅游業(yè)，實(shí)現(xiàn)地區(qū)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。