(5) 经济效益评价。短期迅速的经济效益也是选择水土保持生物钟的一个重要衡量指标,并且是顺利进行水土保持生物防护的有力保障。但往往适宜生长的乡土种没有良好的经济效益,而通过人为选择、引进的外来种却具备比较好的经济效益,这也是在水土保持生物措施研究中引进外来种最主要的考虑方面[24]。红壤地区,在中、轻度水土流失的坡地上可以种植绿竹(Dendrocalamopsis oldhami)、麻竹(Dendrocalamus latiflorus)和毛竹(Phyllostachys heterocyclacv. Pubescens)等经济植物;而低缓坡可以尝试龙眼(Euphoria longan)、荔枝(Lichi chinensis)、橄榄(Canavium album)、蜜柚(Citrus spp.)、柑橘(Citrus reticulata)、杨梅(Myrica rubra)、双华李(Prunus spp.)、余柑(Citrus spp.)等果树;而草被类植物百喜草(Palspalum notatum)、宽叶雀稗(Palspalum wettsteini)、香根草(Vetiveria zizanioiaes)等可作为果园的覆盖植被予以推广[25]。许多优良的水土保持物种同时也是优良的牧草饲料,药用植物,其他经济产品的原料等,在水土保持物种的选择时应重点考虑[26] [27] [28][29][30]。
3 栽培措施
采用植被恢复是治理水土流失最有效的办法,也是根本的措施。但对于不同侵蚀类型、侵蚀坡位、地力特征、水湿条件和植被物种,所选择的相应栽培措施也不尽相同,水土保持的效果也有很大差异。常用的植被恢复造林方法有播种造林、植苗造林和分殖造林等三种,近年来国内外在造林困难的地区尝试采用了营养钵造林的方法。该方法的优点在于苗木生长在较肥沃的土壤上,生长健壮,在造林后能很快适应林地条件,根系很快可突破容器扎入沙土中,苗木成活率高,是目前新兴常用的植被恢复幼苗栽培方式[31]。
针对侵蚀坡地的肥力条件低下、保持水分能力差等特点,在植被恢复过程中应以坡面的保水保肥为出发点,重点解决地表快速覆盖和有效控制坡面侵蚀[32] [33]。在强度侵蚀坡面,应采取工程措施与植被恢复措施相结合、“草- 灌- 乔”组合的方式,即在工程拦沙蓄水改善植物立地条件的基础上再行植被恢复[31]。应采用截短坡面坡长等工程措施来控制坡面的水土流失并快速建植草本植物,在沟内移栽香根草(Vetiveria zizanioides),沟面上种植百喜草(Palspalum notatum)等优良适应的草本植物,回填园土,保持原坡面,保证基肥和后续追肥[33]。或者建立草灌木复合群落,建议先沿等高线挖小水平沟,植苗播种前下好基肥,一般用生物有机肥900 kg/hm2,均匀撒施于沟底,然后从沟上方挖表土复至沟深2/3论文参考文献格式,将土和肥料充分拌匀。沟内种植水土保持林草,灌乔苗木截杆高20~30 cm后定植,栽植深度比原圃地根颈略深3~5 cm,踩实,按乔、灌一定比例混交,灌、乔苗木定植后,在沟埂上开浅沟深5 cm以上,用宽叶雀稗(Palspalum wettsteini)种籽105 kg/hm2 (或百喜草Palspalum notatum 45 kg/hm2),拌生物有机肥、稻田土均匀撒在埂上浅沟内,植苗、播草后注意苗、草的抚育[19]。在某些侵蚀坡地,研究人员选择栽培乔木混交林,成活率比较重要,建议选择采用穴植方法,用容器苗造林,注重后续的肥力保证,能有效的提高苗木的成活率和植物的生长速率,最终有效地削减坡面径流泥沙,控制水土流失,促进植被快速生长覆盖地表,从而使退化生态系统得到很好的恢复[34]。
在中、轻度水土流失的坡地上,为了提高当地的经济效益,一般可种植竹类等经济植物,而低缓坡则可以发展果树为主。这种情况下一般采取修建梯田、台地或小平台,挖大穴种植,施基肥的方法;草类主要种植在梯田面和斜坡面,起到护坎保土的作用[25]。某些非经济类植物如马尾松(Pinus massoniana)等则可通过飞播或人工撒播,并辅以封禁等手段,实现自然修复;并通过人工补植并辅以飞播阔叶树和豆科灌木等乡土植物,实现多层植被覆盖。
在贵州喀斯特山区农耕地、公路边坡治理、苗圃建设等方面的栽培时,王文华等建议应用新型抗旱保水剂和高效缓释肥料,提高所选草种的种植成活率和坡面覆盖率[21] [35] [36]。而某些根系发达的草种如Ⅱ系狼尾草(Pennisetum alopecuroides)则建议采取等高整畦法论文参考文献格式,一般在种植前一年冬季垦地冻垡,松垦深30 cm,确保土壤疏松,次年三月份碎土整地,依山形沿等高线做畦,便于耕作及排水。由于红壤侵蚀荒坡地普遍土壤贫瘠,种植前需施入农家肥15 t/hm2 或750 kg/hm2 复合肥,同时施用过磷酸钙15~20 kg,翻入土中作基肥,并注意在快速生长期追加氮肥。
为了使种植的植被保持较高的成活率,水保研究工作者对植被的建造技术作了系统地研究,也提出了系统的建议:
(1) 时间的选定。为了取得比较好的播种栽植效果,播种栽植必须限制在某个特定的季节。无论栽植还是播种,要注意时间的选择,最好在当地雨季前后,不能太前也不能太后。因为植被种子的萌发以及所栽幼苗的扎根生长,都需要水分,而这时水分是生长的主要限制因子,很容易出现水分亏缺,从而导致不萌发或者死亡。
(2) 种子和幼苗的技术性处理。在播种中可推广应用保水剂、微量元素,增加种子的抗逆性。还可以应用激素,促进种子的发芽率。有些时候,为了防止种子被暴雨冲走,还可以运用丸子种子,用长效肥、保水剂、填充剂、微量元素、激素以及优选搭配好的灌木草本种子,滚成鸡蛋大小(重约50 g) 的种子丸。然后,挖浅沟,播种下种子丸,从而防止径流冲走。
(3) 与工程措施相结合。工程措施促进了植被措施的实施, 比如地形比较陡峭的地方,由于水土流失严重论文参考文献格式,而致使植被难于生长,采用工程措施修筑水平阶、水平沟以及鱼鳞坑拦蓄径流、土壤,而在上面种植植被,发展集流植被。
(4) 新兴植被建造技术。比如水力喷草技术、人工防蚀草膜等,这些综合技术综合了多方面的知识,包括生物、机械、水力以及化学等等。这些技术是专门针对那些土质复杂、松软以及地形陡峭的、不容易实施生物措施和工程措施的特殊区域[24] [37] [38]。
通常在以往很多水土流失治理实践中,采取的工程与植物措施是相互分离的,即为拦蓄径流而布设坡面工程,为增加地表覆盖而植树种草,导致有林无沟、有沟无林的弊端。根据坡面径流调控理论,将二者有机结合起来既能节省工时又能强化治理效果。在强度侵蚀区由于植被稀少而地表裸露,坡面径流冲刷强烈,通过布设坡面工程如等高水平沟可以截短坡长,削减径流冲刷力,同时能有效拦截坡面径流泥沙,促进水分入渗及有机质等养分沉积,改善沟内土壤水分及养分状况,为植物生长创造有利条件。而沟内植物的生长反过来能更好地保护坡面工程,促进径流泥沙的拦蓄沉积,因而结合坡面工程营造水土保持林可以取得良好的植被恢复与蓄水保土效果,是强度侵蚀区水土流失治理的一个不错的方法[19]。不论是水保工程措施还是水保生物措施都应该根据实际情况配套进行,才可以收到良好的效益,达到预期的效果。
4 侵蚀劣地和退化林植被恢复
在红壤侵蚀劣地上,生态系统植物多样性一般极低,生态环境极为恶劣,土壤物理性质极端恶劣,土壤保水供水能力极差,降雨时土壤水分很快即达饱和,易发生严重水土流失。由于贮水能力相当低,干旱时土壤供水能力差,植被生长所需的最低水分无法得到满足论文参考文献格式,植被更加难以生长[39]。
马尾松(Pinus massoniana)本是我国南方的主要用材树种,具有适应性强、主根明显、用途广、速生丰产等特点。然而,随着马尾松(Pinus massoniana)造林面积的迅速扩大,单一针叶纯林的弱点逐渐暴露出来。地力衰退日益明显,松毛虫危害严重,火灾频率增加,林分产量低[40]。红壤地区的马尾松(Pinus massoniana)林地目前已是典型侵蚀劣地,其水土流失严重,植被覆盖率低,马尾松(Pinus massoniana)生长缓慢,加之马尾松(Pinus massoniana)分布区人工群落树种单一,林种、树种结构不合理,人为破坏等因素,这种大面积“小老头树”针叶林地土壤侵蚀与土壤退化形势在短时间内难以逆转,恢复的难度极大。
对于马尾松(Pinus massoniana)林的治理,研究人员也开展了很多尝试,林开旺通过对福建省宁化禾口严重侵蚀紫色土采取粗放治理、强化治理、封禁治理等三种不同治理措施及对照群落的生物量和能量进行研究[41]。粗放治理,即带状整地后,简单的挖穴施肥栽种灌木;强化治理,即台状整地与侵蚀沟结合,草灌木结合,强化人工管理。研究表明,采取强化治理后,马尾松(Pinus massoniana)的生长得到促进,群落的干物质和能量积累能力得到提高,从而有利于增加植被盖度,迅速覆盖地表,控制水土流失;并且增强了群落植物对光能的截获,减少了日光对地表的直射,从而降低地表温度,缩小夏季昼夜温差论文参考文献格式,避免旱季土壤水分的过度损失,改善了治理地的水热条件,反过来有利于植物的生长。然而,强化治理的群落生物量和能量现存量仍低于20 世纪60 年代中期在原马尾松(Pinus massoniana)疏林地采取的封禁治理,表明处于严重退化阶段的紫色土生态恢复和重建具有长期性的特点;同时说明侵蚀退化紫色土的治理应根据其所处的不同退化阶段而采取相应的治理措施,才能收到最佳的治理效果。另外王巧珍和刘春华在30年生马尾松(Pinus massoniana)林下进行分别套种拉氏栲(Castanopsis lamontii)、青栲(Cyclobalanopsismyrsinaefolia)、格氏栲(Castanopsis kawakamii)和苦槠(Castanopsis sclerophylla),形成针阔混交异龄林模式,在林下套种合适的阔叶树种就能充分利用地上与地下的能量和空间,增加生物量,增加森林生态系统中生物类群的多样性、多层性,有利于提高林下物种丰富度,维持地力、改善土壤、预防病虫害,从而推动林业的可持续发展[41] [42]。
如果在侵蚀严重的花岗岩和红黏土劣地上直接植树种草,成活率极低,而且生长速度缓慢。需要首先种植先锋植物才能收到好的治理效果。南方红壤区对侵蚀劣地的快速绿化模式有以下两类:(1)“客土”治理模式,将堆沤腐熟的桐籽枯饼肥与田土按1∶10拌匀后,种植湿地松(Pinus elliottii)、木荷(Schima superba)、枫香(Liquidambar formosana)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、百喜草(Palspalum notatum)等,提高肥力且节约成本。(2)“类芦(Neyraudia reynaudiana)”治理模式。类芦(Neyraudia reynaudiana)在南方红壤区广泛分布,其适应性强、生长快、生物产量高,具有多种效能和综合利用价值,而且由于类芦在长期进化中的自然选择分布,仅限于较恶劣生境条件的地方,所以,在侵蚀劣地选择类芦为主栽草种不但不会造成“生态污染”和“生物入侵”,反而能促进其他植物生长和增加植物群落的生物多样性,是优良的多年生乡土水保绿化植物,具有良好的生态效应,在南方一些地区的侵蚀劣地治理中已收到显著成效[43] [44][45][46]。林夏馨在福建长汀迳流小区以类芦为主栽草种进行快速绿化,测定其水土流失治理的效果。研究显示栽植类芦后,植被覆盖率迅速提高,地表枯枝落叶增多加厚,增加了保水保湿能力,明显地改变了侵蚀劣地的土地条件论文参考文献格式,为其他乡土植物的生长和侵入创造了优越的条件[43]。种植后两年,林地内一些指示性的植被和物种已在山坡下部和水湿条件较好的地段出现,如灌木类的细齿叶柃(Eurya nitida)、梅叶冬青(Ilex spp.),草本类的石松(Lycopodium japonicum)和蕨类的狗脊(Woodwardia japonica),乌毛蕨(Blechnum orientale),芒萁(Dicranoptcris dichotoma)。种群的多样性已达到和超过当地封山育林达15年以上的马尾松(Pinus massoniana)林内植被的状况,实验区的植被覆盖率高达80%-100%。
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