南方水土流失侵蚀劣地植被快速修复技术分析

摘要 南方水土流失侵蚀劣地釆用以类芦（Neyraudia reynediana）促进芒萁（Dicranopteris dichotoma）快速繁衍的生态修复治理方法，种植类芦第2年林地就有大量的芒萁侵入，第3年类芦植丛间的裸露地几乎全被芒萁占满，初步形成以马尾松+芒萁为主的植被群落。该治理方法充分利用了南方气候温暖、雨量充沛、红壤山地芒萁孢子量大等优势，遵循植物生态群落演替规律，仅用3年时间就完美实现了南方水土流失侵蚀劣地快速绿化的目标。

关键词 水土流失；侵蚀劣地；类芦；芒萁；生态修复；南方地区

中图分类号 S157 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）04-0229-04

Abstract In soil erosion area of southern China，rapid ecological restoration reproduction method of promoting Dicranopteris dichotoma with Neyraudia reynaudiana was adopted. In the second year，plenty of Dicranopteris dichotoma invaded in Neyraudia reynaudiana forest land. In the third year，the bare land in Neyraudia reynaudiana forest was mostly occupied with Dicranopteris dichotoma，and the vegetation community of Pinus massoniana+Dicranopteris dichotoma was initially formed.The approach made full use of the advantages in southern China，such as warm climate，abundant rainfall，the large amount of Dicranopteris dichotoma spores in red soil hilly area，followed the rules of plant ecological community succession，perfectly achieved fast greening targets of soil erosion area in only three years.

Key words soil and water loss；erosion；Neyraudia reynaudiana；Dicranopteris dichotoma；ecological restoration；southern China

長汀县河田镇是全国闻名的水土流失区之一，也是南方典型红壤水土流失区（图1）。早在解放前河田就建立了水土保持站，虽历经了几十年断断续续的治理，但成效一直不显著。1982年，时任福建省委书记的项南同志视察长汀河田时提出“全省八大家联合治理长汀水土流失”的倡议后，长汀水土流失治理工作步入一个新的历程。2000年，福建省委、省政府再次将“长汀县水土流失治理”列入全省为民办实事项目，每年拨款1 000万元，专项用于长汀县的水土流失治理工作，随后水土保持战线的科技工作者们云集长汀，拉开了一场水土流失治理的大会战。经过近30年来的连续治理，取得了卓越成效，昔日“满目疮痍”的水土流失区已初现“绿色山川”美景。

2010年，项目组对长汀县极强度水土流失区早期治理过的林地植被情况进行了全面调查，发现长汀极强度水土流失区不管当初采用何种生物治理措施，经历了30年后，最终成功保留下来的地方都是形成以马尾松+芒萁为主的植被群落（图2）。这一现象引发了人们对芒萁这一蕨类植物的高度关注，并进而对芒萁生物学特性、繁洐规律等进行了较深入的研究。

1 芒萁是促进南方水土流失区侵蚀劣地植被快速修恢最理想的植物品种

1.1 芒萁是最适应南方水土流失区侵蚀劣地上生长的植物种类之一

芒萁是蕨类植物门白科植物，广布于我国长江以南各省区，越南、印度、日本、朝鲜南部也有分布。芒萁靠孢子进行繁洐，喜微酸性土壤，在南方红壤山地随处可见芒萁的踪影。芒萁极耐干旱、瘠薄，在没有腐植质且土壤中有效氮、磷、钾几乎为零的极强度水土流失区，只要有一小块阴湿条件的地方（比如水土流失区的侵蚀沟内）常可以看到它的生长。如果无人为破坏，它将逐渐向四周蔓延生长，直至最后占领整个山场，可以说芒萁是最适应南方水土流失区侵蚀劣地上生长的一种植物[1]。

1.2 在水土流失区侵蚀劣地各种植物的生存竞争中，芒萁具有绝对优势

芒萁的茎是埋生于土壤中的根状茎，在离地表1～5 cm的土层内匍匐生长，芒萁根状茎具有无限分枝的特性，可交叉分枝、节节生根，在表土层快速漫延生长；芒萁地下茎长出不定根（分为初生不定根和次生不定根），初生不定根是地下茎延伸过程中分生出的，较稀疏，而次生不定根是幼叶萌动生长时，从幼叶下的地下茎周围分生出的不定根，其数量多、密度大、根系长；另外，芒萁的根茎在不断向前延伸过程中，还能形成一部分向土壤深层生长的根系，可深达2～3 m，在极端干旱季节，这些根系可吸收利用深层土壤的水分。芒萁的地下茎与密集的地下根系，共同组成一个庞大的根网后，抗冲刷、固土能力特别强，有益于地表径流分散溢流，起到很好的水土保持作用；芒萁极耐干旱、瘠薄的特性加上它异常庞大的地下根系与旺盛的茎叶生长量，使其在红壤侵蚀劣地与各种植物的生存竞争中，始终处于绝对的优势。

1.3 芒萁孢子数量巨大，适当改善生境条件即可生长

芒萁地下茎每延伸一小段距离，就会长出一片芒萁新叶，在夏秋季节，芒萁羽叶的背面能够发育形成孢子囊群，孢子囊群成熟后，孢子囊破裂，将孢子散发到空气中；每年的6—12月[2]都有大量成熟的芒萁孢子随风飘落到水土流失地各个角落，遇上适合的土壤环境，就能长出新的芒萁植株（这是水土流失侵蚀劣地上的一种宝贵的天然资源）。南方气候温暖、雨量充沛，红壤山地芒萁孢子数量巨大，只需稍加人为干预，适当改善一点水土流失地生境条件，就能使芒萁满山遍野地长起来。

2 创建有利于芒萁繁衍的生境条件，可加快水土流失侵蚀劣地生态修复进程

2.1 通过种草为芒萁孢子萌发和生长创造较好的荫蔽与水湿条件

芒萁孢子囊内的孢子成熟以后，孢子囊壁破裂，将成熟的孢子散发到空气中。随风飘落的芒萁孢子，在适宜的环境条件下，就会开始萌发形成薄片状原叶体。原叶体的背面生有许多假根，精子器和頸卵器也都着生在原叶体的背面。颈卵器内的卵子成熟时，颈卵器会形成颈沟，精子从开口的颈沟游入，精子要能够游入颈卵器与卵细胞结合，必须有水，缺水就无法完成受精作用（在卵子成熟的7 d内，只需下一场小阵雨即可）。芒萁原叶体上的精子与卵子结合后即成合子，这前后需要逾2个月的时间。合子深藏在原叶体的组织内，不断发育、成熟，经过4～6周后萌生出芒萁幼孢子体。

芒萁从孢子萌发长出叶原体到芒萁幼孢子体形成，需经历3～4个月的生长过程，这一期间叶原体生命力十分脆弱，荫蔽与水湿条件成为制约其生长的关键因素。因为南方降雨量大且相对较均匀，在确保较好的荫蔽条件下，水湿条件一般可满足需求，所以荫蔽条件成为最关键的因素。南方红壤侵蚀劣地，可釆用人工施肥种草的方法，栽植一些植丛高大、茂密、耐干旱瘠薄的禾本科草种，为芒萁孢子萌发、生长创造较好的荫蔽与水湿条件[3]。

2.2 类芦是促进芒萁快速繁衍最理想的伴生草种

长汀县极强度水土流失区采用施肥种草措施，能在短短几个月内快速覆盖地表，控制住土壤侵蚀。但由于土壤过于干旱、瘠薄，种草的这种“快速绿化效应”往往难以持久。要解决这一矛盾，只能依靠对优良的乡土草种的进一步筛选，即要求选出的主栽草种不但能耐干旱、瘠薄，而且生长快、生物生长量大且有一定的高度，使其在快速覆盖地表的同时，也能有效地改善水土流失区恶劣的生态环境，为芒萁的侵入与快速繁洐创造有利条件[4]。

经多年的探索与研究发现：乡土草种“类芦” 正是能够起到这种综合治理效果的最佳伴生草种：其一，类芦是C4植物，叶片对光能利用率高、生物生长量大、对各类恶劣环境的适应性强，在长汀县极强度水土流失区釆用科学的种植技术，当年就能长成逾2 m高的茂密植丛（图3），可为芒萁孢子萌发、生长创造极好的荫蔽与水湿条件（图4）；其二，类芦根系发达、根蔸分蘖能力强、茎叶生长量大，当年就能全面覆盖地表、有效控制住水土流失，从迳流试验区调査数椐分析表明：种植类芦当年土壤侵蚀量可减幅23.5%，第2年减幅78.4%，第3年减幅100%[5]；其三，项目组还对类芦、香根草等几个优良水土保持草种的抗性机理进行了深入研究[6]：类芦、香根草、百喜草、五节芒苗木在水分胁迫处理下叶水势和PV曲线、水分饱和亏缺及相对含水量、叶保水力、蒸腾速率和气孔导度、光合速率、叶绿素a荧光、叶绿素含量、质膜透性、丙二醛含量、O2-产生速率、SOD活性、CAT活性等15项生理生化指标的测定、分析，表明类芦耐旱性及抗旱生产力远比香根草、百喜草强（香根草、百喜草为世界公认的优良水土保持草种）。

在对类芦的研究中还发现：VA菌根菌很容易侵入类芦根系，并与类芦根系形成一种和谐的共生体系，所以栽植类芦时选择垃圾土或菜园土作基肥、适当接种一些VA菌根土、增施少量磷肥，能促进类芦早期快速生长；另外，由于强度水土流失区土壤过于贫瘠，在栽植类芦头2年应追施些尿素（50 g/丛），以使类芦能始终保持茂密植丛。

3 “以类芦促进芒萁快速繁衍”新型生态修复方法成效分析

3.1 类芦栽植技术

3.1.1 苗木选择。类芦是我国南方地区随处可见的禾本科乡土草种，一般采用挖取茎秆较粗壮、根茎芽眼饱满的野生类芦苗木进行分蔸栽植（每蔸保留3～5根茎秆），栽植前将类芦苗的梢部截断（保留30～40 cm高的茎秆），并及时运往种植地栽植。

3.1.2 挖穴规格。挖穴规格为30 cm（面宽）×20 cm（底宽）×20 cm（穴深），栽植密度为300～400穴/hm2，每穴施放过磷酸钙0.05 kg、腐熟垃圾肥4 kg或有机肥2.5 kg。

3.1.3 种植。种植时间一般安排在3—4月（选择阴雨天气种植最佳），先在种植山场挖一小坑，选用黏性较强的黄泥土混合5%钙镁磷肥后打成泥浆，类芦苗栽植前根茎部应先打上泥浆；放入栽植穴后再覆土踩紧，如遇晴天种植，最好浇定根水，以提高类芦成活率。

3.1.4 抚育管理。类芦栽植成活后（约2个月），每穴应施尿素0.05 kg（最好选择阴雨天气），8月上旬再施1次肥料（每穴施尿素0.05 kg），种植类芦后第2年的4—5月间，再追施化肥1次（每穴施尿素0.05 kg、过磷酸钙0.05 kg）。

3.2 新型生态修复治理方法的成效

2011年，项目组在长汀县河田镇窑下村极强度水土流失区内建立了一块试验地，总面积21 hm2，林地原有植被仅有少量马尾松、芒萁、岗松，总覆盖率不足5%。2011年4月种了类芦，种植密度为4 500丛/hm2。从2011年12月起对试验地内的类芦平均萌蘖数、类芦覆盖率、芒萁的平均高度、芒萁覆盖率情况分别进行连续4年的观察与调查（类芦高度超过2 m，芒萁高度不足0.3 m，植被覆盖率相互交叉，故分别进行调查），调查结果见表1。

可以看出：极强度水土流失区山场，类芦种植当年就能长成逾2 m高的茂密植丛，覆盖率达到76%，而芒萁的覆盖率却只有0.6%；第2年类芦的覆盖率从76%提高到80%，而芒萁的覆盖率却从0.6%提高到31%，提高了将近51倍；从第3年生长情况看，类芦的长势快速衰退，平均萌蘖株数与覆盖率都比第2年大幅度降低，而芒萁基本占椐了整个林间空地，初步形成以马尾松+芒萁为主要建群植物的群落结构。

从图5可以看出，种植类芦第2年林地已有大量的芒萁侵入，第3年类芦植丛间的裸露地几乎全被芒萁占满（图6），到第4年已基本见不到类芦（图7）。

在极强度水土流失区釆用以类芦为主栽草种的林地植被群落演替得这么快，主要原因：①类芦种植当年就能长成2 m多高的茂密植丛，有效改善了水土流失区恶劣的生态环境，为芒萁孢子萌发、生长创造较好的荫蔽与水湿条件，使芒萁得以快速繁洐，第2年的覆盖率就达到31%，第3年的覆盖率达到66%，此时芒萁的根茎也快速向周边及土壤深层拓展，成为不可抗拒的趋势；②芒萁根系发达，大量根系集中于土壤表层，在地表肥力的竞争中，类芦争不过芒萁，故随着芒萁的快速繁衍，类芦长势反而下降；③类芦、芒萁的生长促进了马尾松的生长，但马尾松郁闭度的提高相对抑制了喜光照的类芦生长，而对需要一定耐阴条件的芒萁来说，则更加有利；④栽植类芦的头2年，在栽植穴内施入客土、化肥，类芦得以茂盛地生长，但第3年土壤未再施肥，類芦长势下降，在与芒萁的生存竞争中逐渐被“淘汰”。

3.3 新型生态修复治理方法的创新性

芒萁是我国南方原始植被破坏后，次生植被中首先侵入和恢复发展形成植物群落的建群植物，形成以马尾松+芒萁为主的植被群落后，在一段相当长时间内，该植被群落十分稳定。长汀县极强度水土流失区的土壤十分贫瘠，经过连续、多次的治理，林地植被最终演替形成以马尾松+芒萁为主的植被群落，前后历经了近30年的时间。

釆用以类芦促进芒萁快速繁衍的新型生态修复治理方法，种植类芦第2年林地就有大量的芒萁侵入，并实现了红壤侵蚀劣地植被全覆盖，第3年类芦植丛间的裸露地几乎全被芒萁占满，仅用3年时间就初步形成以马尾松+芒萁为主的植被群落。该治理方法充分利用了南方气候温暖、雨量充沛、红壤山地芒萁孢子量大等优势，遵循植物生态群落演替规律，采用了最简单、最科学的方法，仅用3年时间就实现了南方红壤侵蚀劣地快速绿化的目标，大幅度加快南方侵蚀劣地植被生态修复进度、提升地被物生态修复质量、节约了大量的治理经费，产生的经济效益与社会效益是巨大的。“以类芦促进芒萁快速繁衍”新型生态修复治理方法为课题组首创。

芒萁、类芦是广布于我国长江以南各省区的乡土草种、蕨类植物（东南亚也有大量分布），“以类芦促进芒萁快速繁衍”生态修复治理技术可广泛应用到这些地区，对加快南方红壤山地水土流失治理有积极的意义[7-8]。

3.4 “以类芦促进芒萁快速繁衍”治理方法可应用到崩岗治理中

崩岗是我国南方地区最严重的土壤侵蚀类型，一方面由于崩岗坡壁陡峭、高差大、植物栽种困难，另一方面南方地区降雨量大、降雨集中，给崩岗的治理带来一定难度。

项目组将“以类芦促进芒萁快速繁衍”的治理方法应用到崩岗区植被恢复治理中，促进了崩岗区芒萁的快速繁衍，有效地稳定了崩岗壁，从而取得突岀的治理效果（图8）。

4 结语

（1）芒萁是最适应南方水土流失红壤山地上生长的一种植物品种，在红壤侵蚀劣地各种植物的生存竞争中，芒萁处于绝对的优势；芒萁靠孢子繁洐、且孢子数量巨大，南方气候温暖、雨量充沛，只需稍加人为干预，改善一点红壤侵蚀劣地的生境条件，就能使芒萁快速生长繁殖。

（2）长汀县极强度水土流失区治理后的林地植被演替变化规律表明：在水热条件优越的南方地区，不管采用什么样的生物治理措施，最终成功保留下来的地方都是形成以马尾松+芒萁为主的植被群落，故而创建有利于马尾松林地芒萁大量繁衍的生境条件，有望大幅度加快水土流失区生态修复进程。

（3）通过芒萁孢子世代生活史研究发现：制约芒萁孢子萌发、生长的主要因素是荫蔽与水湿条件。因此，在极强度水土流失区，可通过栽植一些植丛高大、茂密，而又较耐干旱、瘠薄的禾本科草种，为芒萁孢子萌发、生长创造较好的荫蔽与水湿条件，可促使芒萁在极强度水土流失区快速繁洐。

（4）经大量的调查和试验，发现类芦是促进芒萁快速繁衍最理想的一个伴生草种：釆用科学的种植技术，类芦当年就能长成高2 m以上的茂密植丛，为芒萁孢子快速繁衍创造优越的荫蔽与水湿条件；另外，类芦根系发达、茎叶生长量大，当年就能全面覆盖地表，有效控制水土流失。

（5）釆用“以类芦促进芒萁快速繁衍”新型生态修复治理方法，种植类芦第2年林地就有大量的芒萁侵入，并实现了红壤侵蚀劣地植被全覆盖；第3年类芦植丛间的裸露地几乎全被芒萁占满，即初步形成以马尾松+芒萁为主的植被群落。

（6）该治理方法充分利用了南方气候温暖、雨量充沛、红壤山地芒萁孢子量大等优势，遵循植物生态群落演替规律，采用了最简单、最科学的方法，仅用3年时间就完美实现了南方红壤侵蚀劣地快速绿化目标；大幅度加快南方侵蚀劣地植被生态修复进度、提升地被物生态修复质量、节约了大量的治理经费，产生的经济效益与社会效益是巨大的。

（7）芒萁、类芦是广布于我国长江以南各省区的乡土草种、蕨类植物（东南亚也有大量分布），以类芦促进芒萁快速繁衍的生态修复治理技术可广泛应用到这些地区，对加快南方红壤山地水土流失治理有积极的意义。

5 参考文献

[1] 邓恢，林沁文，滕华卿，等.强度水土流失区芒萁生长规律分析[J].福建林学院学报，2004，24（3）：262-264.

[2] 吴远彬.芒萁人工培育技术研究初报[J].亚热带水土保持，2016，28（2）：8-11.

[3] 范小明，赵永建，邓恢.长汀水蚀荒漠化山地栽植类芦、斑茅后林地植被演替规律研究[J].亚热带水土保持，2014，26（2）：21-24.

[4] 林红强.优良的水土保持草种：类芦[J].龙岩学院学报，2005（3）：89-90.

[5] 吴远彬.水蚀荒漠化山地栽植类芦后地表迳流变化和土壤侵蚀规律研究[J].现代农业科技，2016，（2）：206-209.

[6] 范小明.南方红壤严重水土流失区植被快速恢复技术研究[J].南昌工程学院学报，2014，33（4）：81-84.

[7] 孙发政.类芦的固土护坡性状及其生产应用价值[J].草原与草坪，2004（1）：66-69.

[8] 李小飞，陈志彪，陈志强，等.南方红壤侵蚀区芒萁生长特征及其对环境因子的响应[J].水土保持通报，2013（3）：33-37.