安顺市西秀区喀斯特石漠化山体生态修复技术及效益评价

赖力 彭莹 刘玉洁 幸宏伟

摘   要   生态修复是指在大自然的自我修复能力基础之上，结合适当的人工措施，遏制土壤侵蚀与水土流失，恢复水源涵养、气候调节，维护生物多样性生态功能，以改善生态环境和景观格局。由于喀斯特荒漠化山体自然恢复过程非常漫长，因此需要辅以人工植被恢复。简介对贵州省安顺市西秀区喀斯特荒漠化山体实施的生态修复技术，造林的抚育管理措施。对生态修复工程从山体群落特征、植被覆盖度、物种多样性、造林存活率、景观效果5个方面进行了生态效益评价。

关键词   喀斯特石漠化山体;生态修复;技术措施;效益评价;贵州省安顺市西秀区

中图分类号：S728    文献标志码：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，受到人类不当活动与自然干扰，地表植被破坏、土壤流失、基岩大面积裸露，呈现出类似于荒漠化的景观现象与过程。石漠化会引发一系列景观生态问题，比如生物多样性降低，珍稀动植物资源丧失，抗干扰能力降低等。石漠化严重制约了当地经济和社会可持续发展。生态修复一直是脆弱的喀斯特石漠化地区治理的重点和难点。生态修复是指在大自然的自我修复能力基础之上，结合适当的人工措施，遏制土壤侵蚀与水土流失，恢复水源涵养、气候调节，维护生物多样性生态功能，以改善生态环境和景观格局。由于自然恢复过程非常漫长，因此需要辅以人工植被恢复，比如通过植树、种草、边坡绿化、土地退耕还林还草等生態修复措施，加快植被恢复，使得喀斯特地区的生态环境尽快得到改善，解决石漠化问题。

1 植被修复技术

在石漠化生态修复过程中，植被修复是关键和核心，同时也是改善喀斯特石漠化地区生态环境和提高森林覆盖率的重要手段之一。在实施植被修复时，除了因地制宜选择易于成活的树种外，也需要考虑植物对环境的适应力和耐旱保水能力。

1.1 造林地清理和整地

1.1.1 造林地清理

由于施工地杂草较多，不利于造林，为消除障碍，创造良好的造林条件，需对拟造林地进行清理，清理拟造林地时应保留林地上的苗木、幼树。

1）清理方式

分为带状清理、团块状清理和全面清理三种方式。因为西秀区山体立地条件较差，石漠化程度严重，岩石裸露率高，山体坡度在45°～85°，我们主要选择块状清理，即以栽植点为中心，对半径50 cm范围内的杂草、灌木进行清理。

2）清理方法

有刈割清理、堆积清理、化学药剂清理。本工程主要选择使用刈割清理，即在夏末秋初刈割除去地表杂草、灌木茎叶。

1.1.2 整地

1）整地方式

因施工地坡度较陡，故采用局部整地方式翻垦造林地土壤。该方式投资不大，可以局部改善土壤立地条件，最大限度保留原有植被，避免或减少水土流失。整地方式主要为穴状整地和鱼鳞坑整地（见图1）。

穴状整地：挖掘圆形或方形坑穴，大小因树种和立地条件而异。穴状整地适用范围较广，无太多要求，适用于较平缓的山地、水蚀和风蚀严重地带的造林整地。

鱼鳞坑整地：挖掘近似半月形的坑穴。适用于干旱、半干旱地区的陡坡地及需要蓄水保土的石质山地的造林整地。

2）整地季节

整地四季均可进行，比植树时间提早1～2个季度为宜，即秋季造林植树，应在夏季或春季整地;春季造林植树，应在前一年夏季或秋季整地。

1.2 植物栽植

1.2.1 植物选择

1）植物要求

植物应选择根系发达，有较多侧根和须根，根系有一定长度;苗干粗而直，有与粗度相称的高度，枝条充分木质化，枝叶繁茂，色泽正常，上下均匀;植物茎根/高径比值较小，重心较低，无病虫害和机械损伤;针叶树有发育正常而饱满的顶芽。苗木在种植前要进行枝叶修剪，以提高成活率。

2）苗木规格

乔木规格：地径约5 cm以上，全冠带土球实生苗。

灌木类：地径约1 cm，苗高60 cm以上。

1.2.2 栽植技术

采取穴植，穴径要大于土球或裸根苗根系展幅40～60 cm，穴深为穴径的0.75～0.80倍。苗干竖直，根系舒展，深浅适当。填土一半后提苗踩实，最后覆上虚土（见图2）。

植物栽植时间多在苗木地上部分已经停止生长，根系接近停止生长的深秋季节;或苗木地上部分尚未生长，根系即将开始生长的初春季节。带土球植物可不受季节限制，但以雨季造林为佳。

1.3 植被恢复保水节水措施

1.3.1 保水抗旱措施

主要采用地表覆盖造林技术。使用地膜覆盖，既提高了地温，有利土壤微生物活动，促进有机质分解和养分释放，从而有利于植物根系生长与吸收，营养物质的合成与转化，保证苗木存活和生长，又充分保持和利用了地表蒸发的水分，提供了苗木成活后生长所需水分，防止苗木因干旱造成生理缺水而死亡。

1.3.2 节水抗旱措施

主要选用保水剂、抗蒸腾剂和ABT生根粉技术。

1）使用保水剂

农林保水剂能迅速吸住自身体积400～500倍的纯水，其与土壤以1%的比例混合作用于苗木根部，可把以往蒸发、渗漏和流失掉的雨水或浇灌水吸收储存起来，形成“微型水库”，天旱时释放出来供植物利用。因其保水力为13～14 kg·cm-2，保住的水不流动不渗失，抗外界物理压力强，不会被一般的物理方法挤压出来;而一般植物根系的吸水力为16～17 kg·cm-2，所以能被植物根系轻易吸收利用。

保水剂在土壤水分多时吸水，土壤水分少时释放水分，能增加土壤蓄水和保水性能，提高土壤水分的利用率，减少土壤水分散失，使土壤在干旱的时候逐渐向外释放水分，延长和提高向植物供水的时间和能力，从而提高植物成活率。

2）使用抗蒸腾剂

S-诱抗素（S-ABA）又名脱落酸，是一种气孔抑制剂，作用于气孔保卫细胞，减少气孔开度或关闭气孔，增大气孔蒸腾阻力，从而降低水分蒸腾量。其使用方法为：新植树浇好定根水后，将本品用水稀释1 500倍，叶面喷施;用药间隔期15～20 d再喷施1次，施药时注意要充分喷洒至叶背面。

3）使用ABT生根粉

使用ABT生根粉对苗木进行处理，诱导苗木生出一定数量的不定根;还可促进植物受伤根系的恢复，较快长出新的吸收根。同时加速植物代谢，加速细胞分裂，促进植物体内氮、磷、钾的吸收和转化，提高植物自身的抗性。

1.4 植物种植点配置

1.4.1 配置原则

按照植物种类、立地条件、造林密度等进行种植点植物配置。

1.4.2 种植行的走向

在平地造林，种植行宜南北走向;在坡地造林，种植行宜选择沿等高线走向;在风害严重地区造林，种植行宜与主风向垂直。

1.4.3 配置方式

1）正方形配置：种植点位于正方形的顶点。此种配置方式适宜用材林、经济林。

2）长方形配置：通常行距大于株距，有利于间种和机械化作业。此种配置方式适宜于平原地区造林及机械化造林。

3）“品”字形配置：相邻两行的各株相对位置错开排列成“品”字形或等腰三角形，种植点位于等腰三角形的顶点。此种配置适宜于生态公益林。

4）正三角形配置：由于相邻植株的距离都相等，行距小于株距，种植点位于正三角形的顶点，这是“品”字形配置的特殊情形。此种配置方式适宜于经济林。

5）群状配置：植株在造林地上呈不均匀的群丛状分布，群内植株密集（3～20株），群间距离较大。此种配置方式适宜于次生林改造或立地条件较差的地方营造生态公益林。

6）自然配置：在造林地上随机配置种植点，这种配置没有规整的株行距，似天然林中的林木分布。此种配置方式适宜于生态公益林。

7）不规则配置：根据造林地的土壤分布条件或林间的情况，进行不规则的种植点配置。此种配置适宜于石质山地和林冠下造林。

上述配置方式应根据山地现场立地条件灵活选择。

2 抚育管理措施

抚育管理是提高苗木成活率、促进苗木生长的一项必不可少的措施。主要包括浇水、施肥、松土、除草、防火和病虫害防治等。

2.1 适时浇水

造林时和造林后应及时浇水。为确保新增林地灌溉，可根据施工条件建设水利设施情况，采用节水灌溉技术等。

2.2 合理施肥

2.2.1 施肥原则

按照树种、生长季节和土壤养分条件，采用配方施肥，做到适时、适度、合理。

2.2.2 基肥使用

对于土壤贫瘠的地块，可施用基肥。基肥要使用完全腐熟的有机肥。种植前将基肥施用于坑穴底部。

2.2.3 追肥使用

追肥宜采用复合肥。追肥一般在栽植后1～3年施用。

2.3 松土除草

植树造林后，结合扶苗、除蔓及时进行松土除草，对穴外生长影响幼树发育的高密度杂草要及时清除。第一年松土除草在5—8月进行2次，以后每年穴内松土除草1次，造林3年后一般要求每年扩穴除草1次。

2.4 防火和防治植物病虫害

对新造林山地防火和植物病虫害防治工作要十分重视。植物病虫害防治以生物防治为主，综合使用各种防治措施，提高森林抵御病虫害的能力。

3 生态效益评价

生态效益评价要在稳定的植物群落基础上进行。稳定的植物群落对喀斯特石漠化地区环境改善和可持续发展具有重要作用。植物群落的生态功能主要有两方面：一方面来自构成植物群落的植物材料本身生理生化特性所带来的环境修复作用，如固碳释氧、净化有害气体、杀菌、防辐射、吸热蒸腾降温、土壤活化和养分循环等;另一方面来自植物群落所构建的绿地系统在缓解城市压力所发挥的综合生态效益，如抗污滞尘、涵养水源、增湿降温、景观绿化、防灾减灾等。本文对西秀区喀斯特荒漠化山体生态修复工程生态效益评价，选取四个山体，对其群落特征、植被覆盖度、物种多样性、造林存活率、景观效果5个方面进行评价。

3.1 群落特征

经过资料查阅和实地调查，将施工山体生态修复之前的树种和生态修复之后增加的树种列于表1。

10#山体增加的树种最多，达到6种，其次是21#山体增加了4种，然后是17#山体，增加了3种，最后是3#山体，增加了2种。四个山体的物种都有所增加，植物种类的增加有利于山体的生态恢复，加快山体的植被恢复速度，遏制喀斯特地区石漠化继续加深的程度。

3.1.1 多度

多度指调查样地某物种的个體数目，是不同物种个体数目多少的一个相对指标。物种多度的调查方法有两种，一是直接计算法即记名计算法，二是目测估计法。对3#山体、10#山体、17#山体、21#山体四个山体每个山头取2～4个25 m2（灌木）～100 m2（乔木）样方调查后，用直接计算法进行栽植乔、灌木后多度变化评估，结果见表2。

从表2中可以直接看出，四个山体通过生态修复之后，植物的多度有所增加，即表明植被恢复和植物群落改善的效果较好。

3.1.2 密度

根据众多学者的研究，立地条件较差的地区造林乔木密度在166～220株/667 m2较为合适。从表3可以看出，四个山体造林密度均在合理范围。

3.2 植被覆盖度

采用传统目测法对3#山体、10#山体、17#山体、21#山体进行了植被覆盖度调查，结果见图3。

从图3可以看出，经过修复之后山体的植被覆盖度有明显增加，其中10#山体增加得最多，然后是21#、3#、17#山体。

生态修复前植被的种类主要是较为低矮的抗逆性较强的灌木和草本植物，生态修复的主要手段是在尽可能少破坏原有植被的前提下种植乔木、灌木，改善和优化了植物群落结构，由低矮的灌、草结构优化成多种乔、灌、草结合的植物群落，经近两年的养护后林下植被得到较好的恢复，乔、灌、草结合的植物群落已经趋于稳定，乔木枯枝、落叶与刈割的杂草茎、叶形成死覆盖层，有效遏制了土壤侵蚀和水土流失，在人工养护条件下，水、养分得到较好的保障，发现有新的乡土植物种类出现，由此可见生物多样性有增加的趋势，使植被演替和土壤积累恢复了良性进程，取得了生态修复的阶段性成果。种植的乔木多为园林绿化树种，有色叶和季相变化，有效提升了景观效应（见图4～图6）。

从图4～图6可以看出，经过修复之后，原来的四个石漠化山体植被覆盖度增加，改善了山体景观。随着时间的推移，植物逐渐生长，还能涵养水源、调节小气候、固碳释氧、防止水土流失、改善土壤条件等。

3.3 物种多样性

物种多样性用Gleason多样性指数表示，Gleason多样性指数越高表明物种的多样性越好。

从图7～图8可以看出，四个山体经过生态修复之后，Gleason多样性指数均升高，乔木层的Gleason多样性指数增加得很明显，灌木层也有增加，乔木层增加较明显是因为四个山体乔木种植较多。3#山体乔木层升高了0.434 3，灌木层升高了0.232 9;10#山体乔木层升高了0.597 2，灌木层升高了0.193 2;17#山体乔木层增加了0.462 0，灌木层并没有增加;21#山体乔木层增加了0.352 5，灌木层增加了0.155 3。总的来说，修复之后的四个山体物种的丰富度增加了。

3.4 造林成活率

对山体的造林成活率进行调查，分别调查了3#山体、10#山体、17#山体、21#山体，按施工图在每个山体内选取具有代表性的4个样点，调查成活树并计算成活率，取所有样点的平均成活率。调查结果见表4～表7。

从表4～表7可以看出，根据立地类型选择合适的树种及混交模式、种植技术，建设灌溉设施，应用农林保水剂、抗蒸腾剂等新材料、新技术，3#山体、10#山体、17#山体、21#山体的植被平均存活率都较高，都在87%以上，其中3#山体的存活率最高，达到了93.3%，其次是17#山体，达到了91.8%。根据《造林技术规范》（GB/T15776-2006）要求，年均降水在400 mm以上的地区造林成活率要在85%以上（含85%）才算合格。可见整个生态修复工程在植树成活率方面达到要求。

3.5 景观效果

随着经济发展和人民生活水平的提高，人们对环境的要求越来越高，不仅要求修复环境生态，还要求有一定观赏性，植物群落有季相变化，植物层次和种类丰富。对西秀区生态修复我们不仅选择合适的树种，还综合考虑了植物的观赏特性，修復之后的山体部分景观效果见图9。

通过上述技术措施，较好地修复了脆弱喀斯特荒漠化山体，改善了植物群落结构，增加了物种多样性，并逐渐恢复生态系统功能，有效遏制水土流失。随着时间推移，落叶树种的枯落物及植物根系都可以改善土壤物理结构，增加土壤生物量，物种的多样性还会逐渐增加。物种多样性增加了，生态系统的稳定性随之增加，构建的生态系统越稳定，越有利于喀斯特荒漠化山体修复和生态环境的良好发展。随着季相的变化还能带来视觉享受，愉悦人的心情。优美的山体景观可大大促进西秀区发展旅游业，实现地区生态和经济的可持续发展。