喀斯特石漠化区植被恢复研究综述

周 玮，高渐飞

（1.贵州工业职业技术学院，贵州 贵阳 550008；2.贵州科学院山地资源研究所，贵州 贵阳 550001）

1 引言

喀斯特石漠化代表了世界上一个比较独特的荒漠类型，即湿润区石质荒漠化。在中国主要分布在贵州、云南和广西3省区，是全球三大喀斯特集中分布区中连片裸露碳酸盐岩面积最大，也是青藏高原隆起在南亚大陆亚热带气候区形成的一个海拔梯度大、地势格局复杂、生态脆弱的独特环境单元[1～4]。喀斯特地区脆弱的生态环境，加上长期以来人为因素的影响，导致森林植被严重破坏，水土流失加剧，土地严重退化，基岩大面积裸露，最终形成的石漠化面积达46.3×104km2，涉及429个县，总人口约1.3亿人[5～6]。石漠化导致自然灾害频发，生存环境不断恶化，是西部生态建设中面临的十分突出的地域环境问题和实现可持续发展的主要障碍之一。为了加快推进岩溶地区石漠化综合治理，国家在“十一五”和“十二五”期间安排专项资金，通过以小流域为单元的综合治理，摸索石漠化治理模式和不同条件的治理方式，林草植被的保护与建设是国家专项资金综合治理石漠化的第一大工程。经过多年的实验与研究，已取得大量的研究成果。本文在总结国内外喀斯特生态恢复研究的基础上，重点综述喀斯特石漠化植被恢复环境、过程、技术等方面的进展，为今后进一步的研究石漠化综合治理提供参考。

2 喀斯特植被生境研究

2.1 生境的严酷性与生态系统的脆弱性

碳酸盐岩以强烈的溶蚀风化作用为主，由于这种特殊的地理、地质背景，喀斯特地区表现出一种先天脆弱性，使得群落顺向演替难，逆向演替易。主要特征是环境生态系统变异敏感度高，环境容量低，灾变承受阈值弹性小[7]；土壤总量少，地表土层浅薄、零星，水分、养分供给能力和贮存能力差，而土壤水分亏缺是人工造林、植被恢复的主要障碍因子[8]。所以植物常因水养严重不足，土地生产力低下而生长困难甚至大量死亡。即使存活的植物，亦生长缓慢，绝对生长量低，且有严格的选择性。只有喜钙性、耐旱性和石生性的植物，才能在土层薄、含钙质很高，易旱的石灰土上生长发育，这也导致群落结构简单，自我调控能力弱。

2.2 生境多样与异质性

由于基岩出露面积较大，且起伏多变，形成了石面、石台、石缝、石沟、石槽、石坑以及石洞等十分复杂的喀斯特微地貌。这些复杂的岩石形态组合的微地形组成了各种小生境，所形成的环境条件也不一样。如石面、石芽、石台环境因岩石裸露面积大，气温变化剧烈、形成了不利于林草植被生长的干旱环境；石沟、石缝等土层相对深厚、土壤营养元素丰富、有机质含量高、气温变幅较小、形成有利于林草植被生长的肥沃生境[9～11]。因此，不同的生境条件对林草植被的分布、生长的制约程度不同，其治理与恢复过程也不同。

2.3 环境利弊兼容性

从总体上看，南方喀斯特地区温暖湿润，雨量充沛，主要集中在每年的5～8月，虽水热同季，但分配不均，常出现蒸发量大于降水量的干燥期；地下水丰富但埋藏深，不能直接补给土壤，植物难以利用；土壤有机质含量高、但土层浅薄，石砾含量高，土体不连续，保水力差，极易造成土壤干旱[8]；虽然树种资源丰富，植被类型多样，但是人类不合理的干扰活动导致植被破坏严重，群落逆向演替形成的草坡、藤刺灌丛较多，甚至发展不同程度的石漠化。

3 立地类型及区划研究

立地是在一定地段上所有能决定林草植被发展方向的物理和生物因素的总和，其研究是林业生产的应用基础[12]。喀斯特地理环境复杂，立地类型多样，所适应树种和生产力差异很大，进行立地类型研究，对林业生产合理布局、分类指导具有重要意义。朱守谦等[13]在研究乌江流域喀斯特区环境特征，以人工造林障碍因子水分为核心，选取岩性、水热、温度、降水、湿度及日照5个指标，用多元分析方法将造林区划分为最困难区、中度困难区、一般困难区。周应书等[14]以贵州毕节地区为研究区，从基础的立地条件因子和乔灌草植物调查着手，对喀斯特山地的生态学特性与乔灌草植物分布的相关性进行多元回归分析，在确定地貌、海拔、基岩岩性、基岩裸露率与坡度5个主导因子的基础上，确定立地小区、立地类型组和立地类型，并结合立地类型组、立地类型划分依据，建立喀斯特山地植被恢复立地类型划分系统。

植被恢复的基础工作就是建立科学、实用的喀斯特山地植被恢复立地类型划分系统[14]，但对喀斯特石漠化区植被恢复立地类型的研究很少，且多以贵州境内的研究为主。由于喀斯特地貌的复杂性，这些立地类型分区并不能应用到所有的喀斯特地区，而且这些立地类型的分区只是从大的范围上进行的划分，对于小范围上的划分还应该将石漠化等级这个指标融入进去。

4 植被恢复潜力研究

喻理飞，朱守谦等[15～16]以贵州茂兰国家级自然保护区退化喀斯特森林为研究对象，提出了群落自然恢复对策的变化是由早期更新对策向中期结构调整对策至后期结构功能协调完善对策更替。在洼地可采用自然成林，或选用既能耐短期水湿、水渍、水淹又能耐干旱瘠薄的阔叶树种人工造林；纯质石灰岩、白云岩组成的峰林、峰丛宜采取全面封山、人工补播树种促进育林措施，局部地区可采用种子保湿方法播种；纯质石灰岩、白云岩缓坡山地、坟丘的植被恢复模式主要是以人工造林为主，辅以封山育林；白云岩组成的砂质丘陵石漠化区应选择耐干旱树种，并保护萌生形成的灌丛、乔木；碳酸盐类岩层与非碳酸盐类岩层（碎屑岩、玄武岩等）互层、间层石漠化区，以人工造林为主[17]。

5 植被恢复过程与途径研究

石漠化过程实际上是植被、生境逆向演替的过程[18]。石漠化林草植被恢复工作就是通过人为作用，使这种逆向演替转变为顺向演替，使植被群落得意恢复，最后使生态系统向良性循环的方向发展[19]，然而这是一项极为复杂的生态学过程，喀斯特特殊生境条件使植被恢复过程中小气候、土壤理化特征、土壤微生物特征发生变化，导致的喀斯特石漠化区立地类型及其亚型为植被恢复所提供的潜力不同，影响植被群落的配置。因此，研究植被恢复过程对石漠化治理有重要意义。通过研究发现在灌草阶段，以适应当地气候条件草本植物和灌木为主，且多为阳性植物，物种相对较贫乏，郁闭度较低，土壤较为干燥；灌木灌丛阶段，草本和灌木植物在种类上有所增加，随着阳性草本的逐渐退出，耐阴植物种类比例开始提高，藤刺种类大幅增加，郁闭度明显增大，土壤湿度得到提高，多样性指数达到最大值；乔木阶段，以乔木树种为主，土壤湿润，郁闭度达到合理水平；顶级阶段，阳性乔木树种相继退出群落，代之以中性和耐荫的树种[20－23]。对于立地条件优越的地方植被要恢复到顶极群落，只需经历草丛→常绿落叶阔叶林→顶极群落。而立地条件较差的地方，特别是石漠化地区则需要一个漫长而缓慢的过程[24，25]。退化喀斯特群落通过自然恢复总是向结构更复杂、更完善的方面发展，体现于群落的多样性指数增加，郁闭度得到提高，郁闭度达到合理水平，土壤保水能力提高。

尽管已有大量文献探讨了植被恢复途径，但是，大多是以生态环境良好的自然保护区为研究区，对于喀斯特石漠化这一脆弱生态区为研究对象的并不多，且对不同等级的石漠化研究更是少之又少，特别是在针对某一等级石漠化方面没有进行过专门的研究，而不同等级石漠化的生境有很大的差异，因此，其林草植被恢复的途径与对策也应不同。

6 植被恢复技术研究

6.1 封山育林

封山育林育草是按照自然规律，以封禁为手段，在排除或减少人畜活动的影响下，利用林草植被天然更新能力，在自然条件适宜的山区，通过植物群落自然演替[26，27]。封山育林得以成功的首要条件是选择有一定数量种子或无性繁殖体或附近有种源的地段，并进行封育类型划分，针对不同封育类型在自然恢复过程中种类组成、结构、生长等的变化特点，采取相应的人工促进措施提高成效[28]。通过长期实践发现，在具备自然封育条件的石山和半石山地区，采取全封育措施5年以上，郁闭度可恢复到40%～50%；对具有一定恢复能力的石山、半石山，采取人促进封山育林，8年后郁闭度可达50%以上[29]，物种的丰富度、物种多样性指数、生态优势度和群落均匀度均有很大的提高，水湿条件有所改善，群落稳定性增强[29，30]。所以，封山育林育草是喀斯特石漠化区最切实可行、最经济的途径。

6.2 生态重建

对于林草植被退化严重的石漠化地区，植被自然恢复相当困难，经相当长时期的自然恢复仍然为稀草、石漠化状态[31]，林草植被自然恢复过程艰难而漫长，通过人工造林等措施可加快植被恢复速率。人工造林是实现喀斯特地区退化生态系统植被恢复与重建的重要途径，也是实施该地区石漠化治理工程的主要手段。

造林整地[32～35]：由于石灰岩地区土壤的特殊性，石漠化区造林也必须采取特殊的方式。首先，在缺水少土的石漠化地区，造林整地不能全面的砍山、炼山，一般采用局部征地，要尽可能的保留原生植被。其次要充分利用石缝、石沟、石坑、石槽等小生境。第三，整地时汇集表土，克服土层浅薄对苗木生长的影响。主要采用穴状整地和鱼鳞坑整地，坡度较大地段尤以大鱼鳞坑整地为宜，可起到保持水土、蓄水保墒的作用。

造林密度[36～38]：以“因地制宜、见缝插针、适当密植”为原则，综合考虑造林目的、树种特性（包括种类、生长速度、冠幅大小等）、造林地立地条件、林分结构等方面的因素，合理确定造林密度。如营造用材林，其树种生长快、冠幅大、立地条件较好，且为复层混交林，造林密度宜小，反之宜大；经济林，尤其是混农作业，宜稀植，一般为390～1100株／hm2；用材林的密度，针叶树种一般为4500～10000株／hm2，阔叶树种为2500～4500株／hm2。

苗木处理[39－42]：造林苗木类型及苗木处理对石灰岩地区造林成活率有重大影响，容器育苗能明显提高造林成活率，尽快发挥保持水土、恢复植被的作用；保水剂、生根剂和植树穴覆盖是困难立地造林关键辅助技术措施。应用ABT生根粉处理苗木根系，可以促进苗木根系发育，缩短生根时间，增强抗逆能力，提高成活率。

各界学者针对喀斯特石漠化地区的造林配置模式和造林技术进行了大量研究，但普遍采用封山育林、人工造林、种草等地表生物工程手段，未将地球化学背景与生物的适宜性紧密结合，导致造林成活率不高，常常是“种树不见树，造林不见林”或形成“小老头树”的现象；出现人工造林的树种较单一，生物多样性低，数十年的封育仍无法形成森林的问题。在今后的研究中，需要针对小区域尺度或不同流域生态系统类型，研究其植物群落配置、生物多样性恢复与保护技术。

7 结语

随着国家和学术界对石漠化的高度关注，尤其是国家实施石漠化综合治理工程以来，各界学者针对喀斯特石漠化地区的喀斯特石漠化区林草植被恢复进行了大量研究，主要集中在植被恢复中的阻碍因素以及如何克服这些阻碍因素两方面，虽人工造林技术在采用生根粉、保水剂处理等方面取得突破性的进展，但这些研究多以单个省、区为对象，缺乏大尺度的研究，且多以生态环境较好的自然保护区为研究区域；对于不同人为干扰、不同等级石漠化区的植被恢复对策研究较少。现在喀斯特地区进行封山育林、人工造林参考的标准主要是国家颁布的造林技术等方面的规程规范，由于喀斯特地区特殊的地质、地貌及生态条件，使得国家通用的标准只具有一般性的作用，喀斯特地区性的规程应用的还比较少。尽管在2009年颁布了《喀斯特石漠化地区植被恢复技术规程》（LY／T 1840－2009），但是其中的一些技术多参考国家标准，亦没有体现不同等级石漠化区植被恢复技术的差别，缺乏针对性。目前，迫切需要一套完整的、系统的，针对不同等级石漠化造林的参考技术。

石漠化不是纯自然的过程，多是以人类活动为主导因素引起的[3]。因此，石漠化治理亦不仅是一个自然生态过程，也需要经济投入、产出与管理的经济、社会过程。建议今后对石漠化地区林草植被恢复的研究应多集中在：1）以提高林草植被覆盖度为目标，发展地方社会经济发展，带领当地脱贫等关键问题。2）如何将产业链与生态链进行有机整合，建立可持续的地方生态产业，实现生态产业化，产业生态化，将是喀斯特石漠化区植被恢复重建的另一个重要发展方向。3）全球气候变化引起异常气候灾害的频繁发生，如2008年的南方雪灾，2009～2010年的百年难遇的特大干旱，造成喀斯特地区原生态植被和初步恢复的植被严重受损。因此，应着手研究遴选出极度耐旱抗凝冻植物，并展开初步恢复生态系统维护技术的相关研究工作。另外，石漠化环境增汇、生物能源适生植物选育与种植方面亦需进一步的试验与示范。

[1]袁道先.我国西南岩溶石山的环境地质问题[J].世界科技研究与发，1997，19（5）：43～47.

[2]杨明德.喀斯特流域水文地貌系统[M].北京：地质出版社，1998.

[3]王世杰，李阳兵.喀斯特石漠化研究存在的问题与发展趋势[J].地球科学进展，2007，22（6）：574～581.

[4]熊康宁，盈斌，罗娅，等.喀斯特石漠化演变趋势与综合治理——以贵州省为例[J].世界林业研究，2009（22）：18～23.

[5]Yuan Daoxian，Zhu Dehao，Liu Zhihong，et al.Karst of China[M].Beijing：Geological Publishing House，1991.

[6]Yuan Daoxian.Rock desertification in the subtropical karst of south China[J].Z Geomorph N F，1997（108）：81～90.

[7]杨明德.论喀斯特环境的脆弱性[J].云南地理环境研究，1990，2（1）：21～29.

[8]朱守谦，祝小科，喻理飞.贵州喀斯特区植被恢复的理论和实践[J].贵州环保科技，2000，6（1）：31～35，41.

[9]周游游，黎树式，黄天放.我国喀斯特森林生态系统的特性及其保护利用－以西南地区茂兰、木论、弄岗典型喀斯特森林区为例[J].广西师范学院学报：自然科学版，2003，20（3）：1～7.

[10]俞筱押，李玉辉，马遵平.云南石林喀斯特小生境木本植物多样性特征[J].山地学报，2007，25（4）：438～447.

[11]吴克华，熊康宁，李 坡，等.不同等级石漠化综合治理的小气候效益——以贵州花江峡谷为例[J].地球与环境，2009，37（4）：4112418.

[12]孙时轩主编.造林学[M].2版.北京：中国林业出版社，1996，224.

[13]朱守谦，何纪星，祝小科.乌江流域喀斯特区造林困难程度评价及分区[J].山地农业生物学报，1998，17（3）：129～134.

[14]周应书，何兴辉，谢永贵，等.毕节喀斯特山地植被恢复立地类型划分[J].林业科学，2008，44（12）：123～128.

[15]喻理飞，朱守谦，叶镜中，等.退化喀斯特森林自然恢复评价研究[J].林业科学，2000，36（6）：12～19

[16]喻理飞，朱守谦，祝小科，等.退化喀斯特森林恢复评价和修复技术[J].贵州林业科技，2002，20（1）：7～13.

[17]周政贤，毛志忠，喻理飞，等.贵州石漠化退化土地及植被恢复模式[J].贵州科学，2002，20（1）：1～6.

[18]蓝安军，熊康宁.喀斯特石漠化过程、演化特征与人地矛盾分析[J].贵州师范大学学报：自然科学版，2002，20（1）：40～45.

[19]李先琨，何成新.西部开发与热带亚热带岩溶脆弱生态系统恢复重建[J].农业系统科学与综合研究，2002，18（1）：13～16.

[20]喻理飞，朱守谦，魏鲁明，等.退化喀斯特群落自然恢复过程研究－自然恢复演替系列[J].山地农业生物学报，1998，17（2）：71～77，86.

[21]王 进，丁访军，任朝辉，等.黔中喀斯特石漠化地形区森林植被恢复途径研究[J].贵州林业科技，2006，34（2）：1～5.

[22]司 彬，姚小华，任华东，等.桂西喀斯特植被恢复演替过程中物种多样性变化[J].西南大学学报：自然科学版，2008，30（3）：113～118.

[23]穆 彪，杨立美，张 莉.喀斯特植被恢复过程的群落演替特征[J].西南大学学报：自然科学版，2008，30（6）：91～95.

[24]曾馥平，彭晚霞，宋同清，等.桂西北喀斯特人为干扰区植被自然恢复22年后群落特征[J].生态学报，2007，27（12）：5110～5119.

[25]宋同清，曾馥平，彭晚霞，等.桂西北喀斯特人为干扰区植被的演替规律与更新策略[J].山地学报，2008，26（5）：597～604.

[26]李宗辉，陈 波，潘乐明.关于完善贵州省封山育林技术规定的思考[J].贵州林业科技，2008，36（4）：46～48.

[27]徐 舜，张学良.浅谈封山育林在生态环境建设中的地位和作用[J].植树造林，2009（7）：31～32.

[28]祝小科，朱守谦.喀斯特石质山地封山育林效果分析[J].林业科技，2001，26（6）：1～4.

[29]张显松，方升佐，杨德超，等.喀斯特地区植被恢复模式与应用[J].林业科技开发，2008，22（2）：71～74.

[30]李品荣，陈 强，常恩福，等.滇东南石漠化地区封山育林前后群落生态学特征比较[J].西北林学院学报，2006，21（5）：7～10.

[31]李阳兵，侯建筠，谢德体.中国西南岩溶生态研究进展[J].地理科学，2002，22（3）：365～370.

[32]喻理飞，朱守谦，叶镜中，等.退化喀斯特森林自然恢复过程中群落动态研究[J].林业科学，2002，38（1）：1～7.

[33]蔡道雄，卢立华.浅谈石漠化治理的对策及造林技术措施[J].世界林业研究，2002，5（2）：76～80.

[34]杨忠光.试谈岩溶石漠化地区植树造林构想－爆破造隙蓄水凿岩挖坑培土植树造林法[J].中国岩溶，2010，29（1）：32～34.

[35]王德炉，喻理飞，熊康宁.喀斯特石漠化综合治理效果的初步评价——以花江为例[J].山地农业生物学报，2005，24（3）：233～238.

[36]祝小科，朱守谦.乌江流域喀斯特石质山地人工造林配套技术[J].贵州林业科技，1995，27（1）：12～15，5.

[37]祝小科，朱守谦，刘济明，等.乌江流域喀斯特石质山地人工造林技术试验[J].山地农业生物学报，1999，18（3）：138～143.

[38]杨 瑞，喻理飞，祝小科.贵州喀斯特山地近自然人工造林技术[J].林业实用技术，2009（2）：16～17.

[39]李洪惠.石灰岩地区容器育苗造林[J].河北林业科技，1982（1）：29.

[40]李久东，同国利.石灰岩干旱山地容器育苗造林技术总结[J].河北林业科技，1993.（2）：36～37.

[41]安 敏.石漠化工程造林对苗木的要求[J].现代农业科技，2009（2）：181，193.

[42]冯爱民，申进生，李建军.石灰岩地区侧柏容器育苗造林技术[J].中国水土保持，1997（4）：33～35.