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长汀水蚀荒漠化山地栽植类芦、斑茅后林地植被演替规律探讨



全 文 :* 基金项目:福建省科技厅区域重大项目基金资助( 2011N3017)
收稿日期: 2014 - 04 - 04
作者简介:范小明( 1965 - ) ,男,福建省长汀县人,高级工程师,从事林业与水土保持研究。
长汀水蚀荒漠化山地栽植类芦、斑茅后林地
植被演替规律探讨*
范小明1 赵永建2 邓 恢2
(1.长汀县林业局 福建 长汀 366300 2.龙岩市林业科学研究所 福建 龙岩 364000 )
摘 要 福建长汀水蚀荒漠化山地,釆用栽植类芦、斑茅的办法,能快速覆盖地面,改善生态环境,促进芒萁的
快速繁衍,并最终形成以马尾松 +芒萁为主要建群种的植被群落。
关键词 水土流失区;栽植类芦; 植被演替
[中图分类号]S718. 54 + 1 [文献标识码]B [文章编号]1002 - 2651( 2014) 02 - 0021 - 04
1 栽植类芦、斑茅前的林地状况
水土流失是自然和人为因素综合作用的结果。
一旦成为水蚀荒漠化地带后,植被就很难恢复,即使
在没有人为继续破坏的情况下,要依靠大自然的自我
生态修复能力,让光秃的群山披上绿装,需要几十年
甚至上百年的时间。因长汀这类水蚀荒漠山地,成土
母岩为粗晶花岗岩,含沙量大、风化层厚,表土侵蚀殆
尽、母质层裸露,有机质含量极少,土壤肥力甚低,仅
有马尾松等一些极耐干旱、耐瘠薄的植物才能够在这
种生境条件下生长(见图 1)。
图 1 长汀河田治理前的水蚀荒漠化山地 图 2 栽植类芦 2 年后的水蚀荒漠化山地
福建长汀水蚀荒漠化山地,植被大多以“小老头
松”为主,在山坡中下部及侵蚀沟内有时有少量岗松、
赤楠、鹧鸪草、芭茅、芒萁等草本和灌木植物,但繁衍
生长速度非常缓慢,植被覆盖度几乎都在 5%以下。
由于南方降水量大,且相对集中,造成的水力侵蚀,又
往往使水土流失不断加剧,形成恶性循环,不采取一
定的治理措施,植被很难再度恢复。
2 栽植类芦、斑茅后林地生境条件的变化
类芦、斑茅不仅十分耐干旱、瘠薄,且根兜分蘖能
力强、生物生长量大,在水蚀荒漠化地区栽植,只要略
施些客土、垃圾等基肥,当年就能长成 2m 多高的植
丛,并能凭借其顽强的生命力不断繁衍扩大,在马尾
松“老头林”中,每亩套种 200 丛的类芦或斑茅,就能
在 2 年内快速形成以马尾松 +类芦(斑茅)为主要建
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第 26 卷第 2 期 亚热带水土保持 Vol. 26 №2
2014 年 6 月 Subtropical Soil and Water Conservation Jun. 2014
群种的茂密植被群落(见图 2)。类芦、斑茅植丛的形
成改变了水蚀荒漠化山地恶劣的生境条件,为其他草
种、灌木的侵入与生长创造了优良条件,表现为[1]:①
地表径流量减幅 32. 1% 以上,土壤蓄水能力提高
149. 5%,从而提高了土壤湿度;②植被覆盖率从 5%
提高到 95%,形成茂密的类芦、斑茅植丛后,夏季林
内的日平均相对湿度比对照区提高 12. 3%,地表温度
则下降了 5. 1℃以上;③通过种植类芦、垦覆施肥等
措施,土壤的有机质提高了 0. 68%,土壤总孔隙度增
加 14. 24%,土壤肥力与土壤理化状况得到改善。
3 芒萁逐渐成为一个重要的建群植被品种
芒萁是亚热带地区湿热气候条件下酸性红壤上
的一种最主要的指示植物,它主要依靠孢子进行繁
衍,在水、热条件优良的南方强度水土流失区,只要具
备阴湿条件的地方,基本上都可以看到芒萁的生长。
如果没有人为的破坏,这些芒萁也会逐渐向四周蔓延
生长,最终覆盖整个山场。但在水蚀荒漠化山场,芒
萁的这种蔓延生长要经历几十年甚至更漫长的时间。
芒萁极耐干旱、瘠薄,但喜荫蔽,尤其是芒萁孢子
的萌发生长必需具备一定的避风、荫蔽及水湿条
件[3],但水蚀荒漠地区恶劣的生境条件制约了芒萁孢
子的繁衍。采用栽植类芦、斑茅的措施后,第 2 年就
发现林地内已有大量的芒萁侵入(见图 3) ,在类芦、
斑茅的“庇护”下所有的侵蚀沟面几乎都长满了芒萁,
其侵入速度之快,出乎我们预料,甚至在类芦根蔸附近
也发现繁衍出大量芒萁,仅 4年时间,芒萁的覆盖率就逐
步超过了类芦,成为最重要的植被建群种(见图 4)。
图 3 2 年生的类芦林地,芒萁已大量侵入 图 4 2 年后芒萁覆盖率逐步超过了类芦
芒萁地下茎的生长长度每年一般可达 20 ~
30cm,侧枝生长也有 10cm 以上[3]。栽植类芦后,芒
萁根茎的生长速度大大加快,表现出明显的趋肥性与
趋湿性,由于土壤肥力与土壤理化状况的改善,芒萁
高生长也明显增加。类芦为深根性草种,在土质较疏
松地段,种植 1 年根系深度可以达到 2m以上,强大的
根系可充分利用土壤深层的水分,即使在十分干旱的
季节,类芦根蔸附近的土壤也较湿润,这一有利的条
件也被芒萁充分地利用,在类芦的根蔸边,芒萁长得
特别好,这其中除了水分原因外,还有一定的肥力原
因。
另外,在根系所起的固土作用上,类芦与芒萁正
好互补,因为类芦的快速繁衍主要靠根蔸的不断分
蘖,其根系生长主要是向下发展,而芒萁的根茎主要
是水平蔓延生长,根茎延伸到哪里,叶片就长到那里,
弥补了类芦的这一不足。
4 类芦与芒萁种间生长关系分析[4]
4. 1 耐干旱、瘠薄的一致性
类芦与芒萁两类草种都十分耐干旱、瘠薄,且分
布区域也大体一致。再加上这二种植物生理学特性
上都属于叶面革质层厚、蒸腾量小的“节水型”植被。
在对土壤酸碱性适应方面,芒萁适应于酸性或微酸性
土壤生长,而类芦的适应性更广,类芦不仅能适应酸
性土壤,而且也适应碱性土壤。
4. 2 根系生长的协调性
类芦根蔸分蘖繁殖,根系大多密集于根蔸周围,
垂直根系可达到 2 ~ 3m,水平生长的根系呈向下辐射
状,故在植丛间 0 ~ 20cm土壤表层的根系较少。而芒
萁正好相反,主要的须根集中于 0 ~ 20cm 土壤表层,
芒萁交叉分枝的地下茎集中于表土 2 ~ 3cm 深度,庞
大的地下根系,编织成密集的大网。由此可见类芦根
系与芒萁根系在土层空间分布上十分协调,芒萁的致
密根系正好填补了类芦植丛间的空当,并在固土保肥
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亚热带水土保持 第 26 卷
防止水土流失方面起来很好的互补作用。
4. 3 光能利用的兼容性
在较茂密的马尾松林冠下,类芦长得不好,而在
秃岭荒山上,类芦却长得郁郁葱葱,可见从光照要求
上看,类芦属强阳性草种。芒萁对光照的要求较类芦
低得多,属中性偏荫的草种植被,表现为在马尾松疏
林的庇荫下,芒萁长得特别好。另外,从芒萁孢子萌
发生长要求看,也需要适当庇荫条件。在类芦与芒萁
共同生长的林地上,类芦属上层草种,芒萁属下层草
种,这与它们对光照的要求正好一致,故在光能的利
用上能合理地做到兼容,同时也有效地提高了光能利
用率。
4. 4 土壤微生物生存的相互依赖性
芒萁根茎的水平蔓延生长,增加了类芦植丛间的
地表覆盖,芒萁羽叶一般 2 年就枯死,从根茎不定芽
能不断萌出新叶,加上其庞大的根系,对提高表土层
的肥力,改善表土层的土壤理化状况起到极大作用。
由于表土层枯枝落叶、残根等有机质的大量积累,土
壤中各种微生物大量增加,从而也为类芦 VA 菌根的
生长繁衍提供了较好条件。VA菌根能激活土壤中的
磷元素,提高类芦对氮、磷等的吸收能力,促进类芦的
生长,类芦的茂盛生长又加快了土壤有机质积累与土
壤微生物的增多,不断形成良性循环。
5 类芦逐渐被芒萁所替代
表 1 类芦与芒萁生长变化调查表
调查时间
类 芦 芒 萁
平均萌蘖
(株 /丛)
覆盖率
(%)
平均高度
(cm)
覆盖率
(%)
2005 年 12 月 18 75 12 0. 6
2006 年 12 月 27 84 21 12
2007 年 12 月 16 71 26 25
2008 年 12 月 13 48 27 51
2009 年 12 月 7 21 27 72
2010 年 12 月 0 8 28 83
2012 年 12 月
(第 8 年)
0 0 29 91
地点:长汀河田类芦治理试验地
从表 1 可看出:水蚀荒漠化山场,种植类芦当年,
类芦的覆盖率就达到 75%,而芒萁的覆盖率却只有
0. 6%;第 2 年类芦的覆盖率从 75%提高到 84%,增
加了 9%左右,而芒萁的覆盖率却增加了将近 20 倍;
从第 3 年生长情况看,类芦的长势略为衰退,平均萌
蘖株数与覆盖率都比第 2 年小,但芒萁的覆盖率从
12%提高到 25%,长势呈现上升趋势;第 4 年,类芦
的长势大幅度衰退,平均萌蘖株数下降到 13 株 /丛、
覆盖度下降到 48%,但芒萁的覆盖率却从 25%提高
到 51%,整个长势仍呈现快速上升趋势;到第 5 年,
类芦的长势严重衰退,芒萁的覆盖率却从 51%提高
到 72%,基本占据了整个林间空地,初步形成以马尾
松 +芒萁为主要建群植物的群落结构,此时类芦的长
势已严重衰退,并逐歩退出了林地;到第 8 年已完全
见不到类芦了,并最终形成以马尾松 +芒萁为主要建
群种的植被群落结构(见图 5、6)。
图 5 类芦、斑茅逐步被“淘汰出局”
图 6 形成马尾松 +芒萁的植被群落结构
在南方水土流失区以类芦、斑茅为主栽草种的
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、斑茅争不过芒萁,故随着芒萁的快速繁衍,类芦、
斑茅长势反而有所下降;②类芦(斑茅)、芒萁的生长
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第 2 期 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探讨
促进了马尾松的生长,但反过来马尾松郁闭度的提高
相对抑制了喜光照的类芦、斑茅生长,而对需要一定
耐荫条件的芒萁来说,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、斑茅的种子天然更新极为不利,随着芒萁大量
繁衍后,类芦、斑茅的天然更新变得十分困难,竞争的
结果是:随着芒萁的快速繁衍,类芦、斑茅的数量将不
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。
6 结语
6. 1 类芦、斑茅不仅十分耐干旱、瘠薄,且根兜分蘖
能力强、生物生长量大,在水蚀荒漠化地区栽植,只要
略施些客土、垃圾等基肥,当年就能长成 2m多高的植
丛,并能凭借其顽强的生命力不断繁衍扩大,在马尾
松“老头林”中,每亩套种 200 丛的类芦或斑茅,就能
在 2 年内快速形成马尾松 +类芦(斑茅)群落。茂密
的类芦、斑茅植丛形成,改变了水蚀荒漠化山区恶劣
的生境条件,为其他草种、灌木的侵入与生长创造了
优良条件。
6. 2 芒萁极耐干旱、瘠薄,但喜荫蔽,尤其是芒萁孢
子的萌发必需具备一定的避风、荫蔽及水湿条件,但
水蚀荒漠地区恶劣的生境条件制约了芒萁孢子的繁
衍。采用栽植类芦、斑茅的措施后,改变了水蚀荒漠
化地区恶劣的生境条件,消除了制约芒萁繁衍的几个
因素,使芒萁得以快速繁衍、生长,并成为水蚀荒漠化
地区最主要的建群植被之一。
6. 3 在栽植类芦、斑茅的头几年,类芦与芒萁种间生
长关系十分协调,随着芒萁的快速繁衍,类芦的数量
不断减少,林地植被群落最终演替为:以马尾松 +芒
萁为主要建群种的植被群落。
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55 ~ 57
( 上接第 3 页) 不是很完善和准确的。比如:调查区域
内局部植被覆盖率偏高;在进行外业小班调绘时,是
否严格按照以上 8 个评价因子来考虑的,等等。
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亚热带水土保持 第 26 卷