南方紅壤丘陵區(qū)規(guī)?；麍@開發(fā)主要生態(tài)問題及全生命周期治理技術(shù)

［關(guān)鍵詞］ 規(guī)?；_發(fā)；果園開發(fā)；全生命周期；生態(tài)問題；綜合治理；可持續(xù)發(fā)展；南方紅壤丘陵區(qū)

［摘 要］ 果園在推動南方紅壤丘陵區(qū)鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著中堅(jiān)作用，并呈現(xiàn)規(guī)?；焖侔l(fā)展趨勢。然而，果園開發(fā)過程中的系列生態(tài)問題成為其有序高效發(fā)展的重要障礙。為了緩解生態(tài)問題對果園開發(fā)造成的影響，促進(jìn)南方紅壤丘陵區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，以全局觀聚類分析國內(nèi)外研究進(jìn)展，總結(jié)出不合理開發(fā)、生物棲息地破碎化和營林不當(dāng)?shù)仍斐傻乃亮魇?、面源污染和低生物多樣性是紅壤丘陵區(qū)規(guī)?；麍@開發(fā)三大主要生態(tài)問題，且在果園不同經(jīng)營時期表現(xiàn)出的主次不同。基于全生命周期視角，將果園發(fā)展劃分為規(guī)劃建園期、幼林期、壯林期、老齡衰退期4個階段，提出了相應(yīng)的治理對策，包括合理留植育林、科學(xué)整地布施、優(yōu)化坡面徑流管理、快速植被覆蓋、適時林下復(fù)合經(jīng)營等，并配置了相關(guān)技術(shù)及參數(shù)。

［中圖分類號］ S157.2" [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.12.013

［引用格式］ 袁海群，賀紫娟，尹伊晨，等.南方紅壤丘陵區(qū)規(guī)模化果園開發(fā)主要生態(tài)問題及全生命周期治理技術(shù)[J].中國水土保持，2024（12）：42-48.

南方紅壤丘陵區(qū)面積118萬km²，約占全國面積的12.3％，水熱資源豐富，是我國經(jīng)濟(jì)林果的重要產(chǎn)區(qū)^[1]REF_Ref3972＼w＼h。近20 a，果林作為重要的水土資源開發(fā)性治理措施，社會、生態(tài)效益日益顯著，有效促進(jìn)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，增加了水土流失區(qū)群眾收入，成為當(dāng)前鄉(xiāng)村振興的重要產(chǎn)業(yè)依托^[2-3]REF_Ref30371＼r＼h。根據(jù)世界農(nóng)林?jǐn)?shù)據(jù)庫、中國農(nóng)林?jǐn)?shù)據(jù)庫和中國區(qū)域研究數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：自21世紀(jì)以來，我國南方紅壤丘陵區(qū)果園面積占全國比例及中國果園面積占世界比例變化不大，分別保持在33%、22%左右，年水果產(chǎn)量占比均顯著上升，分別上升約7%、4.5%；現(xiàn)今，世界3成水果產(chǎn)自中國，中國3成水果來自南方紅壤丘陵區(qū)。因此，我國南方紅壤丘陵區(qū)果園可持續(xù)發(fā)展對全國、世界而言具有日益重要的戰(zhàn)略地位。然而，南方紅壤丘陵區(qū)生態(tài)系統(tǒng)脆弱、土壤抗蝕性差^[2]REF_Ref25344＼r＼h，即使區(qū)域植被茂密，在多頻暴雨下仍易發(fā)生水蝕，造成土壤理化特性變化^[4-REF_Ref6546＼r＼h^5]REF_Ref7385＼r＼h。同時，藥肥不合理施用、單一化種植結(jié)構(gòu)等造成的面源污染、低生物多樣性，也是制約經(jīng)果林穩(wěn)定發(fā)展的主因^[6]REF_Ref773＼w＼h。大規(guī)模生態(tài)工程實(shí)施后，我國南方紅壤丘陵區(qū)系列生態(tài)問題得到了較好的治理，但水土資源利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水土流失防治與民生改善的矛盾依舊突出，生態(tài)治理與生態(tài)功能提升如何有機(jī)結(jié)合仍亟待解決^[7-REF_Ref6451＼w＼h^8]REF_Ref3587＼r＼h。基于此，本研究試圖從全生命周期視角看待果園開發(fā)中的生態(tài)問題，并提出相應(yīng)對策。

1 紅壤丘陵區(qū)規(guī)模化果園主要生態(tài)問題

國內(nèi)外學(xué)者圍繞果園進(jìn)行了大量研究工作，取得的多類方向（如地上、地表、地下）的多元觀點(diǎn)為果園健康有序發(fā)展提供了系列科學(xué)參考。筆者在相關(guān)研究基礎(chǔ)上，以全局觀聚類分析，總結(jié)出不合理開發(fā)、生物棲息地破碎化和營林不當(dāng)?shù)仍斐傻乃亮魇?、面源污染、低生物多樣性是紅壤丘陵區(qū)規(guī)?；麍@開發(fā)的主要生態(tài)問題。

1.1 水土流失

水土流失是在陸地表面由外營力引起的水土資源和土地生產(chǎn)力的損失和破壞，并伴隨著人類對水土資源不合理的利用而加劇^[9]REF_Ref9752＼w＼h。南方丘陵區(qū)紅壤及地表花崗巖在炎熱高溫作用下極易風(fēng)化破碎，在植被遭到破壞的淺山、丘陵崗地，水土流失相當(dāng)嚴(yán)重，且對地形和降雨響應(yīng)強(qiáng)烈^[10-REF_Ref6367＼w＼h^11]REF_Ref8717＼w＼h。南方紅壤丘陵區(qū)土壤侵蝕量與坡度呈極顯著對數(shù)正相關(guān)、與地表植被覆蓋率呈顯著負(fù)指數(shù)相關(guān)、與耕種方式密切相關(guān)，表現(xiàn)為：在8°～15°的坡地上，坡度每增加1°，年土壤侵蝕量約增加120 ^t/km2；植被覆蓋度每增加10%，土壤侵蝕量可遞減約50%，當(dāng)植被覆蓋度＞60%時，年土壤侵蝕量在200 ^t/km2以下；等高耕種的侵蝕量僅約為順坡耕種的1/6^[12]REF_Ref5357＼r＼h。

地表裸露階段是果園開發(fā)過程中水土流失的主要時期。果園開發(fā)時地表長期裸露，土壤孔隙度、土壤有機(jī)碳含量、土壤大團(tuán)聚體含量將明顯下降，不利于壤中流發(fā)育，加速土壤板結(jié)和水土流失等問題^[11，REF_Ref8717＼r＼h^13]REF_Ref29124＼w＼h。該階段，泥沙和養(yǎng)分將通過地表徑流被大量運(yùn)移，加劇土壤貧瘠化和面源污染，惡化營林造林條件^[14-15]REF_Ref9171＼r＼h。水土流失一旦嚴(yán)重，容易表現(xiàn)出惡性循環(huán)，即土壤水分越少，阻礙植物生長和土壤碳賦存的作用便越明顯，土壤碳含量越少則土壤保水能力越弱^[16]REF_Ref4989＼w＼h。此外，生草覆蓋能降低地面蒸發(fā)和果樹蒸騰，但不合理生草覆蓋同樣不利于果園土壤水賦存，其自身蒸騰作用或可增加約50%的果園整體耗水量^[17]REF_Ref12349＼r＼h。

1.2 面源污染

面源污染指固態(tài)或溶解性污染物通過降水及徑流的沖刷搬運(yùn)作用匯入受納區(qū)域進(jìn)而引發(fā)的土壤和水體污染^[18]REF_Ref1768＼w＼h，具有隨機(jī)、分散、監(jiān)督難度大、氮和磷含量高等特點(diǎn)^[19]REF_Ref31344＼w＼h。面源污染與水蝕強(qiáng)度、河網(wǎng)密度、土壤有機(jī)碳含量、黏土含量呈顯著正相關(guān)，與海拔、坡度、含沙量呈顯著負(fù)相關(guān)^[20]REF_Ref991＼w＼h。紅壤丘陵區(qū)果園面源污染主要成因有^[20-22]REF_Ref15212＼w＼h：①水果經(jīng)濟(jì)效益高于谷物糧食，果農(nóng)施用藥肥頻次高、總量大、流失重、效率低；②難以在短期內(nèi)根除農(nóng)用薄膜造成的白色污染；③畜禽廢物污染與獸用抗生素對環(huán)境的影響并存；④忽視對果園主導(dǎo)區(qū)域面源污染物的監(jiān)測和評估。

果樹生長期及盛果期是果園面源污染的主要時期。數(shù)據(jù)顯示，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮、磷、鉀肥利用率分別為30%～35%、10%～20%、35%～50%^[19]REF_Ref31344＼w＼h，常規(guī)施肥下果園約7.36%的氮和2.63%的磷通過徑流進(jìn)入地表水^[23]REF_Ref10595＼w＼h，清耕后多損失11%的堿解氮、27%的速效磷^[24]REF_Ref14932＼r＼h。盛果期農(nóng)藥總量的13%～14%作用于水果，利用效率僅30%，其中劇毒農(nóng)藥約占總量的67.0%^[25]REF_Ref31841＼w＼h。此外，藥、肥還會通過直接施用、外溢或隨被農(nóng)藥污染的植物進(jìn)入土壤和隨風(fēng)至地表水域^[19，25]REF_Ref31841＼w＼h，即藥、肥與土壤污染及河湖元素富集緊密關(guān)聯(lián)^[26]REF_Ref14200＼r＼h。因此，防控面源污染源、運(yùn)移途徑、匯集系統(tǒng)成為最棘手的問題^[21]REF_Ref18819＼w＼h。雖然近些年水肥一體化技術(shù)在有效提升果園藥、肥、水的利用率方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但普及率仍然不足^{[2 27]}REF_Ref15598＼r＼h。

1.3 低生物多樣性

生物多樣性是指一定時間和地區(qū)內(nèi)所有生物物種及其遺傳變異與生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性^[28]REF_Ref26672＼w＼h，是表征生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)^[29]REF_Ref31165＼w＼h。研究表明，生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力呈正相關(guān)關(guān)系：隨植物物種豐富度的增加，所有綠色和衰老葉片中的氮、磷濃度顯著降低，即植物對氮、磷等限制性營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率升高，同時生物多樣性高的群落植物在衰老期能吸收更多的營養(yǎng)物質(zhì)，將有益于來年的繁衍和營養(yǎng)再生^[30]REF_Ref2583＼w＼h。然而，規(guī)?；瘑我换麍@開發(fā)及粗放耕作、不合理農(nóng)用化學(xué)品投入等破壞植被資源，造成果園生態(tài)系統(tǒng)顯著低生物多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)韌性低，抵御自然災(zāi)害能力弱，對外來物種入侵敏感，病蟲害傳播迅速，加劇了水土流失和面源污染等^[31-33]REF_Ref12892＼w＼h。

建園期與營林期是果園生物多樣性低的主要時期。坡改梯是南方紅壤丘陵區(qū)主要的果園整地方式，然而在單一植被格局思想指導(dǎo)下，梯壁土壤大團(tuán)聚體比例、穩(wěn)定性，以及有機(jī)碳含量、總氮含量、碳磷比、氮磷比和養(yǎng)分含量明顯不足^[34]REF_Ref17877＼r＼h，且中后期梯面經(jīng)營容易忽視適應(yīng)性、收益性、互惠性三原則^[35]REF_Ref18289＼r＼h。例如原始順坡林地和坡改梯數(shù)年后以清耕為主的黃桃園，生物多樣性明顯下降，地表10 cm以下土壤孔隙度、土壤含水量、土壤生物量均顯著下降，土壤礦質(zhì)化嚴(yán)重等^[3]REF_Ref30371＼w＼h。不合理開發(fā)造成林下生境質(zhì)量降低，土壤物理性狀（土壤孔隙度、土壤緊實(shí)度）和土壤養(yǎng)分狀況（氮、磷、鉀等含量）等惡化，阻礙果樹生長，降低果園產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)^[36]REF_Ref19171＼r＼h。

綜上，水土流失、面源污染、低生物多樣性在紅壤丘陵區(qū)規(guī)模化果園開發(fā)過程中表現(xiàn)出破壞性、連續(xù)性、復(fù)雜性、隱藏性與交互性等特征，且貫穿果園發(fā)展始終。

2 全生命周期關(guān)鍵治理技術(shù)

紅壤丘陵區(qū)規(guī)模化果園開發(fā)的主要生態(tài)問題在果園不同經(jīng)營時期表現(xiàn)出的主次不同。為實(shí)現(xiàn)果園系統(tǒng)管理，本研究將果園發(fā)展劃分為規(guī)劃建園期、幼林期、壯林期、老齡衰退期4個階段，以開發(fā)過程中主要生態(tài)問題的演變規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，基于全生命周期視角，厘清各階段主要工作要點(diǎn)，并闡明相關(guān)策略。

2.1 規(guī)劃建園期

南方紅壤丘陵區(qū)規(guī)?；麍@開發(fā)規(guī)劃建園期關(guān)鍵治理技術(shù)主要包括合理留植育林、科學(xué)整地布施、優(yōu)化坡面徑流管理3個方面（見表1REF_Ref25020＼h）。整地作為人工林培育8項(xiàng)基本技術(shù)措施之一，能有效減少雜草和病蟲害，提高土壤肥力，改善造林地微環(huán)境，便于造林施工，提高造林質(zhì)量等^[37-38]REF_Ref8226＼w＼h。果園普遍怕澇，而南方紅壤丘陵區(qū)以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹?，年?nèi)干濕分明，降水集中，且整地?cái)_動后地表因植被覆蓋度下降多發(fā)育溝系，易誘發(fā)水土流失，因此果園成林前要注意排蓄水，避免園內(nèi)滯水或大旱^[39]REF_Ref21874＼r＼h。

山地果園開發(fā)應(yīng)遵循生態(tài)清潔小流域建設(shè)理念，參考水土保持“30%山頂戴帽、30%生態(tài)留林、40%果園開發(fā)”原則，充分權(quán)衡生態(tài)與生產(chǎn)^[3]REF_Ref30371＼w＼h。果園規(guī)劃應(yīng)定位果園性質(zhì)、功能和產(chǎn)品，內(nèi)容包括生產(chǎn)用地規(guī)劃與非生產(chǎn)用地規(guī)劃等，規(guī)劃設(shè)計(jì)基本原則^[8]REF_Ref3303＼r＼h為：①依托資源，綜合規(guī)劃；②因地制宜，適地適樹；③崇尚自然、富有美感；④突出特色，合理布局；⑤堅(jiān)持市場導(dǎo)向，為區(qū)域增收；⑥保護(hù)環(huán)境與保持生物多樣性。

2.2 幼林期

南方紅壤丘陵區(qū)規(guī)?；麍@開發(fā)幼林期關(guān)鍵治理技術(shù)主要包括快速植被覆蓋、水肥高效管理、適時林下復(fù)合經(jīng)營3個方面（見表2）。植被具有顯著的水土保持效益，科學(xué)的地表覆蓋能增加土壤養(yǎng)分含量，提升養(yǎng)分的有效性^{[39，46]}REF_Ref3585＼w＼h，有效調(diào)控地表徑流和壤中流的產(chǎn)流過程，改善水的滲透和存儲狀況等，對南方紅壤區(qū)充分利用雨洪資源有重要現(xiàn)實(shí)意義^[11]REF_Ref8717＼r＼h。果園規(guī)劃整地后地表生物多樣性顯著下降，需要構(gòu)建不低于60%的地表覆蓋體系來減輕果園水土流失^{[12，15]}REF_Ref9171＼r＼h。豐富園內(nèi)作物覆蓋多樣性有諸多效益^{[31，47]}REF_Ref23945＼r＼h：①產(chǎn)生信息素，迷惑對應(yīng)的害蟲，減少其在果園的時空交集；②改變寄主營養(yǎng)，降低害蟲寄生率；③改變微氣候，降低害蟲成活率；④轉(zhuǎn)移生存能力強(qiáng)的害蟲，抑制蟲害爆發(fā)；⑤增加害蟲天敵數(shù)，提升對節(jié)肢類害蟲的生物防治能力；⑥減少空氣中的懸浮固體顆粒物，減輕干旱脅迫；⑦有效提高人工植物群落的綜合能力。

土壤肥力是生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而果園在壯林期前經(jīng)濟(jì)效益差，果農(nóng)營林積極性低^[48]REF_Ref29369＼w＼h。通過植被覆蓋固土培肥后，可以堅(jiān)持“適地適養(yǎng)、生態(tài)保護(hù)優(yōu)先”原則，因地制宜、合理配置作物，充分利用林下空間進(jìn)行復(fù)合經(jīng)營（種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)），解決果農(nóng)收入問題，促進(jìn)生態(tài)功能協(xié)同經(jīng)濟(jì)功能綜合提升^[15，39]REF_Ref21874＼r＼h。

2.3 壯林期

南方紅壤丘陵區(qū)規(guī)?；麍@開發(fā)壯林期關(guān)鍵治理技術(shù)包括藥肥減施與綠色替代、病蟲生態(tài)防治2方面（見表3）。壯林期應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)果園管理模式，生產(chǎn)營養(yǎng)、安全、無污染的有機(jī)綠色果品。果樹施基肥、追肥堅(jiān)持測土配方，多用有機(jī)肥，少用甚至不用化肥^[3]REF_Ref30371＼w＼h。積極推廣生物有機(jī)肥、緩釋肥等能有效控制養(yǎng)分釋放量與速率的新型肥料，以提高肥料利用率、防止土壤板結(jié)、增加土壤透氣性、提高土壤肥力^[53]REF_Ref17260＼w＼h。同時，在果園套種綠肥作物是非粗放整地型果園培育肥沃耕作層、提高土壤肥力和生產(chǎn)力的有效途徑，可為果樹生存營造良好環(huán)境^[39]REF_Ref21874＼w＼h。

南方紅壤丘陵區(qū)果園常見病蟲害有^[54]REF_Ref2430＼w＼h：李園黑斑病、胴枯病、食心蟲等；梨園銹病、輪紋病、蚜蟲、天蛾等；棗園棗蛾等；枇杷園癌腫病、蚜蟲、象甲等；葡萄園黑豆病、炭疽病、虎天牛、卷葉蛾等；桃園縮葉病、蚜蟲、食心蟲等；楊梅園蓑蛾、卷葉蛾等；蘋果園斑點(diǎn)落葉病、赤星病、蝽、卷葉蛾、食心蟲等；柑橘園瘡痂病、黑星病、介殼蟲、鱗翅目害蟲等。傳統(tǒng)殺蟲方法在防控害蟲時亦對益蟲無益，依靠害蟲自然天敵進(jìn)行防治是果園生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一^[55]REF_Ref32628＼r＼h。為降低化學(xué)藥劑使用頻次與使用量，真正獲得綠色水果，應(yīng)盡量融合綠色防控技術(shù)，遵循“預(yù)防為主、綜合防治”原則^[56]REF_Ref29140＼w＼h。

2.4 老齡衰退期

老果園形成原因主要有^[60]REF_Ref30447＼w＼h：①果樹自然衰老；②果園郁閉加重，梯壁倒塌，管理難度增加；③管理不到位，投入不足（重栽輕管、管理粗放）。果園衰退期并非單指果樹衰老，還包括設(shè)施老化、土壤退化，以及果農(nóng)對傳統(tǒng)栽培模式的依賴、管理技術(shù)落后等，即果園整體效能呈下降態(tài)勢。進(jìn)入衰退期，果園品質(zhì)和產(chǎn)量下跌明顯。據(jù)調(diào)查，老果園年均產(chǎn)量較正常果園降低至少15 000 kg/hm²，優(yōu)果率下降20個百分點(diǎn)^[61]REF_Ref30058＼r＼h。因此，果園衰退趨勢一旦明確，就需要抉擇果園發(fā)展方向，而不同種類的果樹林在衰老后進(jìn)行改造的方法因果樹壽命不同而有所差異（見表4）。

3 結(jié)束語

在全球氣候變暖、發(fā)展綠色林果產(chǎn)業(yè)的必然趨勢下^[62]REF_Ref26938＼w＼h，我國紅壤丘陵區(qū)經(jīng)果林對全國、世界而言具有日益重要的戰(zhàn)略地位，但其綠色可持續(xù)開發(fā)受制于自然環(huán)境、人文因素、經(jīng)濟(jì)條件等，依然面臨諸多困難。本研究將規(guī)?；麍@發(fā)展階段化，圍繞水土流失、面源污染、低生物多樣性三大主要生態(tài)問題，以開發(fā)過程中主要生態(tài)問題的演變規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，基于全生命周期視角，厘清了各階段主要工作要點(diǎn)并闡明相關(guān)策略，以促進(jìn)紅壤丘陵區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，亦可為其他地區(qū)經(jīng)果林綠色發(fā)展提供參考。

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