南方红壤山地植被恢复技术研究

南方红壤山地植被恢复技术研究

1南方水土流失管理的新理念1.1南方地区植被生态修复的必要性中国南方气候温暖，雨水丰富，植物种类丰富。这些优越的自然条件为南方水土流失区植被的生态恢复创造了非常有利的条件。根据多年的管理经验，以生物措施为主要采取生物措施，充分利用南方自然条件的优势，遵循客观植物群落变化规律。这是南方红平壤地区生态恢复的重要举措。1.2水土流失区林地植被演替规律的应用长汀县河田是全国著名的水土流失区之一,多年的强度流失,土壤有机质极度缺失,形成典型的侵蚀劣地(见图1).1982年福建省委、省政府提出“全省八大家联合治理长汀水土流失”的倡议后,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综合治理的大会战,各试验点、示范区釆用的治理措施各不相同,总结出“草灌乔”一起上,以草促树,快速绿化的成功治理经验.2000年对各示范区林地植被演替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(见图2).芒萁是亚热带地区湿热气候条件下酸性土壤的一种最主要的指示植物,它主要依靠孢子进行繁衍.通过水土流失区林地植被演替规律的调查分析表明,创造有利于马尾松林地芒萁孢子大量繁衍的生境条件,是加快水土流失区植被恢复的有效途径之一.1.3对优良的乡土草种的筛选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”往往很难持久.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,为芒萁等草、灌植物的侵入与快速繁洐创造有利条件.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草种.2关于芒外繁殖规律的研究2.1神经再生植物芒萁是极耐干旱、瘠薄的蕨类植物,靠孢子进行繁衍生长,在南方红壤山地,无处不见芒萁的踪迹.芒萁根系发达、密度大,地下茎具有无限分枝的特性,可交叉分枝、节节生根,庞大的根系组成一个密集的根网后,抗冲刷、固土能力特别强,可以促使地表迳流分散溢流,起到了很好的水土保持作用.2.2水土流失区植物对教育地位的影响芒萁孢子囊着生在叶片背面,孢子成熟时,囊壁破裂,将孢子散发到空气中.随风飘落的芒萁孢子,在适宜的土壤环境下,开始萌发.芒萁从孢子萌发到幼孢子体长成,需经历5~7个月的漫长生长过程,虽然芒萁孢子量非常巨大,但能长成幼孢子体的并不多.研究表明,制约芒萁孢子萌发、繁衍的主要因子是水份、土壤湿度、荫蔽与避风条件.在这一期间,如能为芒萁孢子的萌发、生存创造较好的生境条件,则可促进芒萁大量繁衍,加快水土流失区植被恢复.3芦苇是优良的保水草种，适用于南方的平壤山3.1栽植水土流失区植物类芦为多年生禾亚科草本植物,极耐干旱瘠薄;它的根兠分蘖力强,生物生长量大,在极强度水土流失区栽植类芦,仅1a时间就能长成2m多高的茂密植丛,不仅能快速覆盖地表,有效地防止土壤侵蚀,而且可快速改变水土流失区恶劣的生态环境,为芒萁及其它草、灌植物侵入创造有利条件,大大加快水土流失区绿化治理进程,提高治理效果(见图3).3.2在极强水土流失区甘蔗种植效果分析3.2.1地表东南角流试验试验地位于长汀县河田镇极强度水土流失区内,年降水1700~2000mm,年平均气温18.3℃,原有植被为少量马尾松、芒萁,覆盖率5%.迳流试验小区规格为5×20m,设置三级分流池,2000年4月种裁类芦70丛,6月份开始测定,连续观测3a.从迳流试验区调査数椐分析表明,种植类芦当年覆盖率可达80%,第二年覆盖率达95%,第三年覆盖率达100%;从地表迳流量看,种植类芦当年地表迳流减幅22.3%,第二年减幅31.2%,第三年减幅69.0%;从土壤侵蚀量看,种植类芦当年土壤侵蚀量减幅23.5%,第二年减幅78.4%,第三年减幅100%.3.2.2植被覆盖度调整栽植类芦3a后,治理区的生态环境发生了根本变化,调查分析表明,土壤的有机质提高了1.68%,林地的总持水量比对照提高2.4倍,夏季林内的日平均相对湿度比对照区提高12.3%,日平均温度比对照区降低2.0℃,地表温度则下降5.1℃.另外,植被总覆盖度从5%提高到96%,新增加草本、灌木品种14种.通过种栽类芦后,芒萁得以大量繁衍,并逐步成为主要的建群草本植物,为促进水土流失区生态修复找到了一条捷径(见图4).3.3甘蔗抗剂的研究3.3.1水分胁迫处理用营养袋培育类芦、香根草、百喜草、五节芒半年生苗各180株,移入温室定期浇水管理,保持袋内土壤水分的一致性.9月25日开始进行水分胁迫处理(中度胁迫与强度胁迫),重复试验3次,测定与苗木抗旱性有关的14项生理生化指标.胁迫处理达到预期标准后,每处理各取3盆作复水处理,观察其恢复程度,并采样分析.3.3.2类芦等草种抗旱性综合评价(1)类芦的抗旱水分生理生态特点.从试验结果看出,类芦的叶保水力,叶肉质化程度和束缚水含量依次较百喜草、香根草和五节芒高,而比叶面积和蒸腾速率则较百喜草、香根草和五节芒小,表现出较强的持水能力.类芦叶的气孔调节能力也依次比百喜草、香根草和五节芒要强,具有较强有力的节水能力.从吸水潜力来看,类芦的水分释放曲线斜率依次比百喜草、香根草和五节芒大,叶水势随土壤水势下降而迭降的幅度小,通过渗透调节和细胞弹性模量来保持膨压的能力也分别比百喜草、香根草和五节芒强.综上所述,以上4种草种的抗旱力以类芦为最强,百喜草和香根草居次,五节芒的抗旱力较弱.(2)类芦等草种的抗旱生产力比较.试验测定表明,在水分胁迫下,类芦的净光合速率、水分利用效率、叶绿素含量和叶绿素a荧光的P/O值依次比百喜草、香根草和五节芒高,质膜透性增大的幅度和膜脂过氧化程度较弱.因此,各草种的抗旱生产力以类芦为最高,百喜草和香根草次之,五节芒较低.这一结论与草本植物各草种抗旱力的排序相同,与草本植物在野外的实际表现也基本一致.(3)类芦的抗旱生理机制.试验表明,在水分中度胁迫与强度胁迫下,类芦的生长量虽有下降,胁迫解除后基本恢复原有的状态,这表明类芦对逆境的适应性强.在水分胁迫下,类芦可通过游离脯氨酸含量增加和可溶性蛋白质含量下降来进行渗透调节,维持一定的膨压,使细胞生长、气孔运动和光合作用等一系列生理过程能够正常进行,同时通过SOD和CAT等酶系激活来清除自由基对细胞膜的伤害,保持细胞膜系统的稳定性,这是逆境胁迫下类芦重要的抗性生理机制.通过对类芦等草种抗性机理的系统研究,揭示出类芦在逆境下的抗旱机理和优良特性,也为进一歩推广种植类芦这一优良水土保持草种提供了理论依椐.4在我国南方红平壤山种植甘蔗后，森林植被发生了变化规律4.1类芦覆盖率测定试验地位于长汀县三洲乡小溪头村极强度水土流失区内,总面积21hm2,林地原有植被有少量马尾松、芒萁、岗松,总覆盖率不足5%.2005年4月用类芦裸根苗种植,种植密度为4500丛/hm2.从2005年12月起对试验地内的类芦平均萌蘖丛数、覆盖率,芒萁的平均高度、覆盖率等情况进行连续8a的观察与调查.4.2农村集体土地的覆盖率2.从表1可看出:强度水土流失区山场,种植类芦的前三年,类芦长势茂盛、覆盖率在71%以上,而芒萁的覆盖率第一年仅有0.6%,第二年芒萁的覆盖率增加到12%,第三年芒萁的覆盖率却从12%提高到25%;到第四年芒萁的覆盖率从25%提高到51%,整个长势仍呈现快速上升趋势;到第五年,类芦的长势严重衰退,芒萁的覆盖率却从51%提高到72%,基本占椐了整个林间空地,初步形成以马尾松+芒萁为主要建群种的植被群落结构(见图5);到第八年林地已完全见不到类芦了(见图6).4.3类芦、驳岸植被群落结构成种植类芦的初期,高大、茂密的类芦植丛为芒萁孢子的大量萌发、生长创造了极为有利的生境条件,但当芒萁快速繁衍起来后,却抑制了类芦的生长,使类芦的数量不断减少,并最终被“淘汰出局”,形成以马尾松+芒萁为主要建群种的植被群落结构.在南方水土流失区以类芦为主栽草种的林地植被群落演替得这么快,主要原因为(1)芒萁大量根系都集中于土壤表层,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,类芦长势反而有所下降;(2)类芦、芒萁的生长促进了马尾松生长,但反过来马尾松郁闭度的提高却抑制了喜光照的类芦生长,而对需要一定荫蔽条件的芒萁来说则更加有利;(3)芒萁覆盖度相对提高,有利于芒萁孢子的萌发、生长,但对喜光照的类芦种子天然更新极不利,随着芒萁大量繁衍后,类芦的天然更新变得十分困难.5类芦抗寒性的措施南方红壤山地水土流失区,选择类芦为主栽草种的快速绿化办法,取得令人满意的结果.类芦1a即可长成2m多高的茂密植丛,当年可全面覆蓋地表,控制住土壤侵蚀,并改变强度水土流失区恶劣的生态环境,为