南方紅壤山地水土流失區(qū)快速修復(fù)的植被選擇,農(nóng)業(yè)工程論文

南方紅壤山地水土流失區(qū)快速修復(fù)的植被選擇,農(nóng)業(yè)工程論文我們國家南方地區(qū)氣候暖和、雨量充沛、植物種類繁多，這些優(yōu)越的自然條件為南方水土流失區(qū)植被的生態(tài)修復(fù)創(chuàng)造了極有利的條件．根據(jù)多年的治理經(jīng)歷體驗(yàn)，以生物措施為主，充分利用南方地區(qū)這種自然條件優(yōu)勢，遵循客觀的植物生態(tài)群落演替規(guī)律，是南方紅壤侵蝕區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的重要措施．1．2加快植被恢復(fù)的有效途徑創(chuàng)造有利于林地芒萁大衍的生境條件長汀縣河田是全國著名的水土流失區(qū)之一，多年的強(qiáng)度流失，土壤有機(jī)質(zhì)極度缺失，構(gòu)成典型的侵蝕劣地(見圖1)．1982年福建省委、省提出全省八大家聯(lián)合治理長汀水土流失的建議后，水土保持戰(zhàn)線的科技工作者們云集長汀，拉開了一場水土流失綜合治理的大會戰(zhàn)，各試驗(yàn)點(diǎn)、示范區(qū)釆用的治理措施各不一樣，總結(jié)出草灌喬一起上，以草促樹，快速綠化的成功治理經(jīng)歷體驗(yàn)．2000年對各示范區(qū)林地植被演替情況進(jìn)行了全面調(diào)查，發(fā)現(xiàn)長汀極強(qiáng)度水土流失區(qū)不管當(dāng)初采用什么樣的生物治理措施，最終成功保存下來的地方都是構(gòu)成以馬尾松+芒萁為主的植被群落(見圖2)．芒萁是亞熱帶地區(qū)濕熱氣候條件下酸性土壤的一種最主要的指示植物，它主要依靠孢子進(jìn)行繁衍．通過水土流失區(qū)林地植被演替規(guī)律的調(diào)查分析表示清楚，創(chuàng)造有利于馬尾松林地芒萁孢子大量繁衍的生境條件，是加快水土流失區(qū)植被恢復(fù)的有效途徑之一．1．3水土流失治理最關(guān)鍵的一環(huán)主栽草種的選擇強(qiáng)度水土流失區(qū)采用施肥種草措施，能在短短幾個月內(nèi)快速覆蓋地表，控制住土壤侵蝕．但由于土壤過于干旱、瘠薄，種草的這種快速綠化效應(yīng)往往很難持久．要解決這一矛盾，只能依靠對優(yōu)良的鄉(xiāng)土草種的進(jìn)一步挑選，即要求選出的主栽草種不但能耐干旱、瘠薄，而且生長快、生物生長量大、且有一定的高度，使其在快速覆蓋地表的同時，也能有效地改善水土流失區(qū)惡劣的生態(tài)環(huán)境，為芒萁等草、灌植物的侵入與快速繁洐創(chuàng)造有利條件．經(jīng)多年的探尋求索與研究發(fā)現(xiàn)，鄉(xiāng)土草種類蘆正是能夠起到這種綜合治理效果的最佳草種．2芒萁繁衍規(guī)律研究2．1芒萁在水土保持中的作用芒萁是極耐干旱、瘠薄的蕨類植物，靠孢子進(jìn)行繁衍生長，在南方紅壤山地，無處不見芒萁的蹤跡．芒萁根系發(fā)達(dá)、密度大，地下莖具有無限分枝的特性，可穿插分枝、節(jié)節(jié)生根，龐大的根系組成一個密集的根網(wǎng)后，抗沖刷、固土能力十分強(qiáng)，能夠促使地表逕流分散溢流，起到了很好的水土保持作用．2．2芒萁孢子的繁衍規(guī)律芒萁孢子囊著生在葉片反面，孢子成熟時，囊壁破裂，將孢子散發(fā)到空氣中．隨風(fēng)飄落的芒萁孢子，在適宜的土壤環(huán)境下，開場萌發(fā)．芒萁從孢子萌發(fā)到幼孢子體長成，需經(jīng)歷5～7個月的漫長生長經(jīng)過，固然芒萁孢子量非常宏大，但能長成幼孢子體的并不多．研究表示清楚，制約芒萁孢子萌發(fā)、繁衍的主要因子是水份、土壤濕度、隱蔽與避風(fēng)條件．在這一期間，如能為芒萁孢子的萌發(fā)、生存創(chuàng)造較好的生境條件，則可促進(jìn)芒萁大量繁衍，加快水土流失區(qū)植被恢復(fù)．3類蘆是最合適南方紅壤山地栽植的優(yōu)良水土保持草種3．1類蘆生物學(xué)特性分析類蘆為多年生禾亞科草本植物，極耐干旱瘠薄;它的根兠分蘗力強(qiáng)，生物生長量大，在極強(qiáng)度水土流失區(qū)栽植類蘆，僅1a時間就能長成2m多高的茂密植叢，不僅能快速覆蓋地表，有效地防止土壤侵蝕，而且可快速改變水土流失區(qū)惡劣的生態(tài)環(huán)境，為芒萁及其它草、灌植物侵入創(chuàng)造有利條件，大大加快水土流失區(qū)綠化治理進(jìn)程，提高治理效果(見圖3)．3．2極強(qiáng)度水土流失區(qū)種植類蘆的效果分析3．2．1逕流試驗(yàn)分析試驗(yàn)地位于長汀縣河田鎮(zhèn)極強(qiáng)度水土流失區(qū)內(nèi)，年降水1700～2000mm，年平均氣溫18．3℃，原有植被為少量馬尾松、芒萁，覆蓋率5%．逕流試驗(yàn)小區(qū)規(guī)格為520m，設(shè)置三級分流池，2000年4月種裁類蘆70叢，6月份開場測定，連續(xù)觀測3a．從逕流試驗(yàn)區(qū)調(diào)査數(shù)椐分析表示清楚，種植類蘆當(dāng)年覆蓋率可達(dá)80%，第二年覆蓋率達(dá)95%，第三年覆蓋率達(dá)100%;從地表逕流量看，種植類蘆當(dāng)年地表逕流減幅22．3%，第二年減幅31．2%，第三年減幅69．0%;從土壤侵蝕量看，種植類蘆當(dāng)年土壤侵蝕量減幅23．5%，第二年減幅78．4%，第三年減幅100%．3．2．2治理區(qū)生態(tài)環(huán)境的變化與物種多樣性栽植類蘆3a后，治理區(qū)的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了根本變化，調(diào)查分析表示清楚，土壤的有機(jī)質(zhì)提高了1．68%，林地的總持水量比對照提高2．4倍，夏季林內(nèi)的日平均相對濕度比對照區(qū)提高12．3%，日平均溫度比對照區(qū)降低2．0℃，地表溫度則下降5．1℃．另外，植被總覆蓋度從5%提高到96%，新增加草本、灌木品種14種．通過種栽類蘆后，芒萁得以大量繁衍，并逐步成為主要的建群草本植物，為促進(jìn)水土流失區(qū)生態(tài)修復(fù)找到了一條捷徑(見圖4)．3．3類蘆抗性機(jī)理研究3．3．1材料與方式方法用營養(yǎng)袋培育類蘆、香根草、百喜草、五節(jié)芒半年生苗各180株，移入溫室定期澆水管理，保持袋內(nèi)土壤水分的一致性．9月25日開場進(jìn)行水分脅迫處理(中度脅迫與強(qiáng)度脅迫)，重復(fù)試驗(yàn)3次，測定與苗木抗旱性有關(guān)的14項(xiàng)生理生化指標(biāo)．脅迫處理到達(dá)預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)后，每處理各取3盆作復(fù)水處理，觀察其恢復(fù)程度，并采樣分析．3．3．2結(jié)果與分析(1)類蘆的抗旱水分生理生態(tài)特點(diǎn)．從試驗(yàn)結(jié)果看出，類蘆的葉保水力，葉肉質(zhì)化程度和束縛水含量依次較百喜草、香根草和五節(jié)芒高，而比葉面積和蒸騰速率則較百喜草、香根草和五節(jié)芒小，表現(xiàn)出較強(qiáng)的持水能力．類蘆葉的氣孔調(diào)節(jié)能力也依次比百喜草、香根草和五節(jié)芒要強(qiáng)，具有較強(qiáng)有力的節(jié)水能力．從吸水潛力來看，類蘆的水分釋放曲線斜率依次比百喜草、香根草和五節(jié)芒大，葉水勢隨土壤水勢下降而迭降的幅度小，通過浸透調(diào)節(jié)和細(xì)胞彈性模量來保持膨壓的能力也分別比百喜草、香根草和五節(jié)芒強(qiáng)．綜上所述，以上4種草種的抗旱力以類蘆為最強(qiáng)，百喜草和香根草居次，五節(jié)芒的抗旱力較弱．(2)類蘆等草種的抗旱生產(chǎn)力比擬．試驗(yàn)測定表示清楚，在水分脅迫下，類蘆的凈光合速率、水分利用效率、葉綠素含量和葉綠素a熒光的P/O值依次比百喜草、香根草和五節(jié)芒高，質(zhì)膜透性增大的幅度和膜脂過氧化程度較弱．因而，各草種的抗旱生產(chǎn)力以類蘆為最高，百喜草和香根草次之，五節(jié)芒較低．這一結(jié)論與草本植物各草種抗旱力的排序一樣，與草本植物在野外的實(shí)際表現(xiàn)也基本一致．(3)類蘆的抗旱生理機(jī)制．試驗(yàn)表示清楚，在水分中度脅迫與強(qiáng)度脅迫下，類蘆的生長量雖有下降，脅迫解除后基本恢復(fù)原有的狀態(tài)，這表示清楚類蘆對逆境的適應(yīng)性強(qiáng)．在水分脅迫下，類蘆可通過游離脯氨酸含量增加和可溶性蛋白質(zhì)含量下降來進(jìn)行浸透調(diào)節(jié)，維持一定的膨壓，使細(xì)胞生長、氣孔運(yùn)動和光合作用等一系列生理經(jīng)過能夠正常進(jìn)行，同時通過SOD和CAT等酶系激活來去除自由基對細(xì)胞膜的傷害，保持細(xì)胞膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這是逆境脅迫下類蘆重要的抗性生理機(jī)制．通過對類蘆等草種抗性機(jī)理的系統(tǒng)研究，揭示出類蘆在逆境下的抗旱機(jī)理和優(yōu)良特性，也為進(jìn)一歩推廣種植類蘆這一優(yōu)良水土保持草種提供了理論依椐．4南方紅壤山地栽植類蘆后林地植被演替規(guī)律研究4．1試驗(yàn)地槪況試驗(yàn)地位于長汀縣三洲鄉(xiāng)小溪頭村極強(qiáng)度水土流失區(qū)內(nèi)，總面積21hm2，林地原有植被有少量馬尾松、芒萁、崗松，總覆蓋率缺乏5%．2005年4月用類蘆裸根苗種植，種植密度為4500叢/hm2．從2005年12月起對試驗(yàn)地內(nèi)的類蘆平均萌蘗叢數(shù)、覆蓋率，芒萁的平均高度、覆蓋率等情況進(jìn)行連續(xù)8a的觀察與調(diào)查．4．2試驗(yàn)地內(nèi)類蘆與芒萁生長變化情況從表1可看出:強(qiáng)度水土流失區(qū)山場，種植類蘆的前三年，類蘆長勢茂盛、覆蓋率在71%以上，而芒萁的覆蓋率第一年僅有0．6%，第二年芒萁的覆蓋率增加到12%，第三年芒萁的覆蓋率卻從12%提高到25%;到第四年芒萁的覆蓋率從25%提高到51%，整個長勢仍呈現(xiàn)快速上升趨勢;到第五年，類蘆的長勢嚴(yán)重衰退，芒萁的覆蓋率卻從51%提高到72%，基本占椐了整個林間空地，初步構(gòu)成以馬尾松+芒萁為主要建群種的植被群落構(gòu)造(見圖5);到第八年林地已完全見不到類蘆了(見圖6)．【表1】4．3林地植被演替規(guī)律分析種植類蘆的初期，高大、茂密的類蘆植叢為芒萁孢子的大量萌發(fā)、生長創(chuàng)造了極為有利的生境條件，但當(dāng)芒萁快速繁衍起來后，卻抑制了類蘆的生長，使類蘆的數(shù)量不斷減少，并最終被淘汰出局，構(gòu)成以馬尾松+芒萁為主要建群種的植被群落構(gòu)造．在南方水土流失區(qū)以類蘆為主栽草種的林地植被群落演替得這么快，主要原由于①芒萁大量根系都集中于土壤表層，在地表肥力的競爭中，類蘆爭不過芒萁，故隨著芒萁的快速繁衍，類蘆長勢反而有所下降;②類蘆、芒萁的生長促進(jìn)了馬尾松生長，但反過來馬尾松郁閉度的提高卻抑制了喜光照的類蘆生長，而對需要一定隱蔽條件的芒萁來講則愈加有利;③芒萁覆蓋度相對提高，有利于芒萁孢子的萌發(fā)、生長，但對喜光照的類蘆種子天然更新極不利，隨著芒萁大量繁衍后，類蘆的天然更新變得特別困難．5結(jié)束語南方紅壤山地水土流失區(qū)，選擇類蘆為主栽草種的快速綠化辦法，獲得令人滿意的結(jié)果．類蘆1a即可長成2m多高的茂密植叢，當(dāng)年可全面覆蓋地表，控制住土壤侵蝕，并改變強(qiáng)度水土流失區(qū)惡劣的生態(tài)環(huán)境，為芒萁孢子的侵入與快速繁衍創(chuàng)造極有利的條件，進(jìn)而加快水土流失治理進(jìn)程．當(dāng)芒萁全面入侵類蘆群落并快速繁衍后，類蘆的生境也發(fā)生了變化，若干年后，類蘆遵循植物生態(tài)群落演替規(guī)律也逐步消退以致消失，此后構(gòu)成的馬尾松+芒萁為主的植被群落按照它們的演替規(guī)律不斷改善土壤狀況，完成生態(tài)修復(fù)任務(wù)．多年試驗(yàn)表示清楚，這也是水熱條件優(yōu)越的南方水土流失區(qū)侵蝕劣地充分利用自然條件優(yōu)勢，加快水土流失區(qū)生態(tài)修復(fù)最有效的辦法之一．以下為參考文獻(xiàn):［1］劉震．發(fā)揮生態(tài)的自我修復(fù)能力加快水土流失防