全 文 :* 基金项目:国家自然科学基金“南方红壤侵蚀区芒萁散布的地学分析及其时空模拟”(41171232),水利部科技
推广计划项目(TG1307)。
收稿日期:2014 - 04 - 30 修回日期:2014 - 06 - 10
作者简介:岳 辉(1975 -),男,福建省长汀县人,高级工程师,主要研究方向:水土保持试验及监测。
芒萁入侵与侵蚀坡地生态重建*
岳 辉1 钟炳林2 陈志彪3 阮伏水4
(1.长汀县水土保持事业局 福建 长汀 366300;2.长汀县人民政府 福建 长汀 366300
3.福建师范大学 福建 福州 350007;4.福建省水利厅 福建 福州 350001)
摘 要 在探讨了侵蚀坡地芒萁的生长入侵规律后,提出芒萁作为南方红壤侵蚀区的地带性草被,在侵蚀坡地
的生态重建过程中具有不可替代的作用。在治理实践中,我们应该遵循植被分布的地带性规律,采用不同治理
模式,为芒萁的入侵与繁衍提供有利的条件,从而促进人工群落的顺向演替;同时在侵蚀坡地生态重建过程中,
可以通过乔灌品种的合理配置,最终构建具有良好生态功能的水土保持复合型森林植被,这对于今后的侵蚀坡
地生态恢复实践具有重要的指导意义。
关键词 芒萁;生长;侵蚀坡地;生态重建
[中图分类号]X171. 4 [文献标识码]B [文章编号]1002 - 2651(2014)04 - 0046 - 03
我国南方红壤区地处热带亚热带,地表植被遭
人为破坏后,在自然因素作用下,土壤侵蚀极其严重,
形成大面积的严重退化生态系统[1]。如何快速有效
地恢复近地表植被,控制水土流失,是重建侵蚀坡地
生态系统的重要内容。在南方侵蚀坡地,退化生态系
统的植被恢复演替进程,都与芒萁这一草被的入侵与
繁衍密切相关。
1 芒萁的生物学特征
芒萁(Dicranopteris dichotoma)为里白科,属多年
生草本植物,广泛生长在我国南方酸性岩类风化发育
的土壤上。其根系呈匍匐性,根系集中土壤表层,根
节生茎,须根多,能密集生长,主根横向向外延伸相互
交错生长[2]。芒箕常与马尾松、桃金娘等相伴生,为
侵蚀劣地先锋草种之一,具有良好的保持水土功能。
2 侵蚀坡地芒萁的生长分布规律
2. 1 不同侵蚀程度下的芒萁生长分布
由于不同侵蚀程度的坡地水肥条件差异极大,芒
萁的生长也存在着显著差异,在强度、极强度的侵蚀
坡地,这种蔓延生长要经历几十年甚至更长时间。例
如,在河田伯湖村的北坑极强度水土流失山场,2000
年开始采取封山措施,到 2010 年进行样地复查,经历
了 10 年的时间,也只形成了稀疏的芒萁草被。而在
条件较好的中、轻度侵蚀坡地,经过封山育林,一般只
要 2 ~ 3 年时间,芒萁就得以大量蔓延,形成茂密的芒
萁群落。这是由于芒萁地下茎的伸长有二个显著的
特征,一是趋湿性,它喜欢向较阴湿的地方生长;二是
趋肥性,养分比较好的地方,它也容易向前生长。中、
轻度侵蚀的坡地,一般植被盖度较好,可以形成较为
阴湿的环境,而且土壤只有部分 B 层受侵蚀,有的甚
至 A层也完好,可以提供有效的养分,芒萁也就很容
易大片生长。
2. 2 不同坡向坡度芒萁的生长分布
根据野外观测,阳坡上芒萁的长势略好于阴坡,
在微度侵蚀区阳坡芒萁生物量可达 11 320kg /hm2,而
阴坡为 9 850kg /hm2。在其他不同程度的侵蚀坡面,
也表现出同样的规律(见表 1)。这是由于阴坡虽然
水分条件稍好,但由于芒萁属偏阳性的植物,阴坡光
照不足会使其生长受到一定程度的抑制,这也是在林
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第 26 卷第 4 期 亚热带水土保持 Vol. 26 №4
2014 年 12 月 Subtropical Soil and Water Conservation Dec. 2014
分过于郁闭(郁闭度大于 0. 9)的人工林下,芒萁分布
稀少的重要原因。当然,在光照充足的条件下,适度
的遮荫可以增加土壤湿度,有利于芒萁孢子的萌发生
长,为芒萁的繁衍提供较好的条件,这也是在马尾松
疏林的避荫下,芒萁长得特别好的重要原因。
表 1 不同坡向的芒萁生物量调查 单位:kg /hm2
坡向 微度 轻度 中度 强度
阳坡 11 320 3 880 2 815 1 450
阴坡 9 850 3 120 2 340 1 235
坡度是影响土壤侵蚀的重要因素之一,是地表其
他形态存在的前提和条件,没有坡度,地形也就无所
谓坡长、坡形、坡向及其他。土壤侵蚀随着坡度的增
大而加剧,由于土壤侵蚀会导致土壤结构破坏、养分
流失,限制植被的生长,因此随着坡度的增大,通过封
禁使植被自然恢复的难度加大。
2. 3 不同坡位芒萁的生长分布
坡垃对芒萁的生长影响显著,在不同程度的侵蚀
坡地,自坡顶到坡中,再到坡底,芒萁分布逐渐增加,
生长也更为茂盛。以河田白沙岗的中度侵蚀坡地为
例,自坡顶到坡底,芒萁的平均覆盖度由 34%增加到
52%,平均株高从 16cm 增高到 47cm,平均生物量从
2 168 kg /hm2增加到 2 965 kg /hm2(见表 2),这与不
同坡位的水肥条件有关,通常上坡位置侵蚀较为强
烈,土壤干旱贫瘠,不利于芒萁生长发育,而在下坡位
置侵蚀程度有所减轻,水肥条件得到一定程度的改
善,芒萁生长发育较好。
表 2 不同坡位的芒萁生长调查
坡位
平均覆盖度
(%)
平均株高
(cm)
平均生物量
(kg /hm2)
上坡 34 16 2 168
中坡 42 33 2 430
下坡 52 47 2 965
2. 4 微地形与芒萁的分布
微地形会导致局部生态环境如水、肥条件的差
异,芒萁的生长发育差异很大。在强度侵蚀的坡地,
山脊或坡埂处芒萁生长稀疏矮小,高度仅 10 ~ 15cm,
而在坡面的低凹处或浅沟底部,由于土壤较为润湿、
肥沃,芒萁生长较好,高度可达 50 ~ 70cm。究其原
因,一方面是由于坡面冲刷下来的表层土壤停留在低
洼处,造成局部水、肥条件改善,另一方面低凹的微地
形也截留了芒萁的孢子,为芒萁生长入侵提供了种
源,这些孢子开始繁衍发育,最终成为强度侵蚀坡地
难得的一小块“绿洲”。
2. 5 其他影响因子
土壤的酸碱性。芒萁喜酸性,在土壤 pH 值 4. 5
~ 5. 0 的酸性条件下生长良好,也是南方酸性土或酸
性岩条件下的一种指示植物,所以适宜在酸性红壤坡
地生长,而在碱性土壤条件下生长受到抑制,无法入
侵生长。
土壤的水分条件:芒萁耐干旱瘠薄,但在温暖湿
润的环境条件下,其生长繁衍速度快,在强度侵蚀坡
面植被极为稀少,但在地势低凹、浅沟底部总有一些
芒萁生长分布,除了肥力以外,较为充足的水分条件
也是芒萁生长入侵的重要因素,这也是芒萁侵入侵蚀
坡地多从坡地浅切沟沟底开始的原因。
此外,光照条件也是影响芒萁生长的因子之一,
芒萁是偏阳性的草种,适度的光照条件可以促进其生
长繁衍,根据我们的野外观察,植被覆盖度在 0. 3 ~0. 8
的范围内,芒萁都可以生长良好,高于或低于这个区
间值都不利于芒萁的生长发育。
3 芒萁入侵与侵蚀坡地生态重建模式
从芒萁的生长习性可以知道,由于芒萁的耐酸性
及其纵横交错的地下茎及庞大而深扎土层的根系,它
是强度、极强度水土流失区治理的优良草本先锋植
物。但由于人工种植不易且技术上存在困难,因此,
我们在治理实践中,依靠种植其他的草灌品种来改善
环境条件,创造出一个比较适合芒萁繁衍的生活环
境,从而达到最终恢复芒萁植被的目的,从而有效地
根治水土流失。
3. 1 封禁
对中、轻度水土流失区采用封禁治理模式进行生
态的恢复与重建,经过 3 ~ 7 年的封育治理,芒萁的生
长情况都得到较好的改善,芒萁高度接近 50cm,盖度
都超过 60%,优势度指数都达到 0. 8 以上,说明芒萁
在很短的时间内就成为了优势种,很快就可以发挥芒
萁保持水土的作用,促使生态恢复向良性发展。
3. 2 老头松施肥改造
对生长不良的小老头松进行施肥改造,在促进老
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第 4 期 岳 辉,钟炳林,陈志彪,等:芒萁入侵与侵蚀坡地生态重建
头松生长的同时,也会促进芒萁的生长[3]。野外调查
表明,经过施肥改造后,芒萁的生长处在中等的水平,
经过 3 ~ 5 年时间,芒萁的盖度基本可以达到 74%,改
造后经过 7 ~ 9 年,草本层就只有芒萁了,这也说明芒
萁在土壤条件得到改良后,能较快地扩张覆盖。
3. 3 生态林草
3. 3. 1 小穴播草 小穴播草一般应用在陡坡的山
场,侵蚀情况较为严重,选用的草种多为宽叶雀稗。
在改良林地土壤的同时,可促进林木的生长和地表草
被的恢复,从而保护地表免受或减少侵蚀,有利于土
壤养分的积累,形成有利于植被生长和恢复的良好生
态环境。
3. 3. 2 补植乔灌 在一些侵蚀较轻的地方,原本已
有较高的植被盖度,土壤条件较为适宜,通过补植乔
木与灌木,可以形成种类组成和结构特点各异的先锋
植被。补植乔灌后,枫香、闽粤栲、胡枝子等生长较
好,随着林分郁闭度的提高,林内小气候得以改善,芒
萁也从补植乔灌的基肥中获得养分,生长得到改
善[4]。
3. 3. 3 等高草灌带 在强度侵蚀区布设坡面工程如
等高水平沟并种草灌,可截短坡长,削减径流冲刷力,
同时也能有效拦截坡面径流泥沙,促进水分入渗及有
机质等养分沉积,改善沟内土壤水分及养分状况,为
芒萁等植物生长创造有利条件,而沟内植物的生长反
过来能更好地保护坡面工程,促进径流泥沙的拦蓄沉
积,因而结合坡面工程营造水土保持林可以取得良好
的植被恢复与蓄水保土效果,是强度侵蚀区水土流失
治理的新思路[5]。
在上述各类不同人工治理模式的侵蚀坡地,由于
人为干扰破坏的消除以及草灌乔的生长,特别是枫
香、闽粤栲、马尾松、胡枝子等乔灌木的生长提供了遮
荫条件,地表干热化程度大大减轻,局部小环境得以
改善,将会大大促进芒萁的迅速生长,人工草种逐渐
被芒萁所替代,从而使人工群落更加稳定。目前,芒
萁的人工栽植和孢子繁殖技术并不成熟,我们在治理
实践中只能通过合理的群落配置,为芒萁的生长入侵
提供条件,充分发挥芒萁先锋草种的作用,加速植被
的自然演替进程,进而重建具有良好生态功能的侵蚀
坡地植被群落。
随着芒萁的入侵与繁衍,地表覆盖逐渐增加,水
土流失得到不同程度的减轻。作为群落演替过程来
说,建立以芒萁为主的近地表植被只是完成了侵蚀坡
地生态重建的第一阶段。从生态治理角度来讲,要最
终演替为稳定的地带性植被群落———亚热带常绿阔
叶林,还需要补植枫香、木荷、闽粤栲等阔叶树种,种
植胡枝子等灌木品种,通过乔灌品种的合理配置,构
建水土保持复合型森林植被,促进植被群落的顺向演
替,最终形成具有良好生态功能的亚热带常绿阔叶
林。
4 结论与建议
4. 1 侵蚀坡地生态重建的首要任务就是重建稳定的
草被层覆盖,以控制水土流失并为后续乔灌层的生长
恢复提供良好基础。芒萁作为侵蚀劣地的先锋草种,
具有抗逆性强、耐干旱瘠薄的特点,充分认识并利用
好芒萁在侵蚀坡地生态重建过程中的重要地位与作
用,对于今后类似地区的生态重建具有重大借鉴意
义。
4. 2 侵蚀坡地生态重建的实践中,应用不同治理措
施促进芒萁的入侵与覆盖,形成稳定的近地表层植
被,同时,应该对乔灌层进行科学的补植改造,最终构
建具有良好生态功能的水土保持复合型森林植被。
参考文献
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亚热带水土保持 第 26 卷