重庆市石漠化山地生态恢复与重建中的造林技术探讨

摘要：中国西南喀斯特石漠化地区是中国严重的生态脆弱区之一，开展对石漠化的治理是西南喀斯特石漠化地区环境保护的当务之急。试验以重庆市岩溶石漠化山地为研究对象，依据石漠化生态环境脆弱的特点，结合石漠化生态恢复治理中环境造林的原则与要求，选择生物学特性表现为适应性强、阳性速生、耐旱、耐贫瘠、适合在喀斯特石漠化山地生态恢复治理中种植的先锋植物山桐子为造林树种，具体介绍了山桐子在石漠化治理中的造林技术，从而为岩溶石漠化山地的植被恢复及生态重建提供造林经验及技术支撑。

关键词：石漠化；生态恢复与重建；山桐子；造林技术；重庆市

中图分类号：Ｐ９３１．５；Ｘ１７１．４；Ｑ９４９．７５９．３（２７１９） 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）04－0770-06

喀斯特（Ｋｒａｓｔ）一词源自前南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原的名称，当地称为岩石的地方，因近代喀斯特研究发轫于该地而得名。其以溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀、潜蚀以及坍陷等机械侵蚀过程，这种作用及其产生的现象统称为喀斯特。中国的喀斯特地貌分布广、面积大，主要分布在碳酸盐岩露出地区，面积约１００万ｋｍ２。其中以广西、贵州、云南、四川、重庆、青海等省（市、自治区）所占的面积最多，是世界上最大的喀斯特区域之一。石漠化（Ｒｏｃｋｙ ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）是在喀斯特脆弱生态环境下，由于人类不合理的社会经济活动而造成的人地矛盾突出、植被破坏、水土流失、土地生产能力衰退或丧失、地表呈现类似荒漠景观的逐渐的演变过程［１］，亦指在热带、亚热带湿润、半湿润气候环境和岩溶及其发育的自然背景下，受人为活动干扰，使地表植被遭受破坏，导致土壤严重流失，基岩大面积或砾石堆积造成的土地退化现象，也是岩溶地区土地退化的极端形式。中国西南地区岩溶石漠化地区作为中国六大脆弱生态系统之一，灾害承受能力低，环境容量小，生态环境严重失衡，并且还导致生态经济的恶性循环，已成为制约和束缚中国西南地区社会经济可持续发展的重要障碍。对于石漠化问题，党的十七大报告明确提出，要加强荒漠化石漠化治理，促进生态修复。在国务院批复的《岩溶地区石漠化综合治理规划大纲（２００６－２０１５）》中提出，中国将用十年的时间，通过加强植树造林、封山育林等措施，恢复改善岩溶地区的生态环境。目前，喀斯特地区已采取了多种多样的石漠化治理模式和措施，既有林农复合、封山育林、植树造林等生物措施，也有坡改梯等工程措施，且有些模式和措施在局部地区取得了一定的明显成效［２－５］；但是，石漠化的治理是长期而艰巨的任务，这就要求各级政府和有关部门要有长期的思想准备，不断推出新的治理措施与技术方案。试验在总结前人研究成果的基础上，介绍了岩溶石漠化地区生态恢复与重建治理中的造林方法，并以乡土生态经济树种山桐子（Ｉｄｅｓｉａ ｐｏｌｙｃａｒｐａ Ｍａｘｉｍ）为例，具体介绍了山桐子的造林技术，以期为岩溶石漠化地区的植被恢复及生态重建提供一定的治理经验和技术参考。

１重庆市岩溶石漠化概况

据重庆市林业局２００５年的遥感调查数据显示，重庆市的碳酸盐岩分布在３７个县（区），总面积达３２ ７２１．８５ ｋｍ２，占重庆市土地面积的３９．７１％，主要集中于渝东南及渝东北。其中，碳酸盐岩面积占土地面积５０％以上的县域有万盛、南川、武隆、彭水、黔江、酉阳、秀山、巫溪、城口等县（区），占３０％以上的县域有丰都、奉节、巫山等县（区），涪陵县和石柱县分别为２８．１％和２８．５％。重庆市的石漠化土地总面积为９ ２５６．５7 ｋｍ２，石漠化比率（石漠化面积遥感调查工作区面积）为１１．２３％，石漠化的发生率（石漠化面积碳酸盐岩面积）为２８．２９％，其中，极强度石漠化的土地面积为１４０．２２ ｋｍ２，占重庆市石漠化土地面积的１．５１％，强度石漠化的土地面积为１ １３７．２１ ｋｍ２，占重庆市石漠化土地面积的１２．２９％，中度石漠化的土地面积为５ ２６９．３０ ｋｍ２，占重庆市石漠化土地面积的５６．９3％，轻度石漠化的土地面积为２ ７０９．８６ ｋｍ２，占重庆市石漠化土地面积的２９．２７％［６］。由于人类经济活动的影响，再加上岩溶区现有陡坡耕地的比率偏大，且为顺坡耕作，使重庆市的岩溶地区土地石漠化现象日益加剧，石漠化土地面积不断扩大。

重庆市岩溶地貌类型主要有岩溶山地、岩溶洼地、岩溶谷地、岩溶丘陵４种，具体见表１。其中岩溶山地面积有１３ ６８９．２０ ｋｍ２，占全市碳酸盐岩总面积的４１．８４％；其中石漠化土地面积有６ ８７７．６９ ｋｍ２，占岩溶山地总面积的５０．２４ ％；占全市石漠化土地总面积的７４．３０ ％，是重庆市最多的岩溶地貌类型。岩溶丘陵面积为９２９．５７ ｋｍ２，占全市碳酸盐岩总面积的２．８４％，其中石漠化土地面积为４６３．７７ ｋｍ２，占岩溶丘陵面积的４９．８９％，占全市石漠化土地总面积的５．０１％，是重庆市最少的岩溶地貌类型。

２石漠化地区生态恢复与重建途径

一般而言，退化土地若能退出高强度的利用，经过一定时间的休养生息后，能够逐渐地恢复起来；但岩溶地区生态环境脆弱，尤其在人口增长和经济发展的压力下，让退化的土地自然恢复就相当困难。喀斯特石漠化地区生态环境极为脆弱，一方面是指生态系统抗干扰能力差，另一方面是指一旦受到强烈的人为破坏，岩溶生态系统修复的难度非常大［７］。岩溶山地由于土少石多，土层浅薄、干燥，因此，土壤肥力极差，适于其生存繁衍的植物种类非常少，而且许多植物都难以生长或者生长缓慢，植物群落尤其是森林群落的形成需要漫长的时间，植被自然恢复相当困难。但是，有研究［８，９］表明，其土壤种子库相当丰富；此外，即使是石漠化严重的区域也有一定种类、数量的植物留存，具备了植被自然恢复的基础，可以通过采取相应的措施实现其生态恢复与重建。

迄今为止，对于石漠化脆弱生态系统的重建与恢复而言，人工干预仍然是最重要的、也是最有效的途径。其中人工造林是迅速恢复生态系统的捷径，其核心问题是如何尽可能快地恢复石漠化地区的森林植被，特别是要根据岩溶山地的气候和立地条件，选择适宜的造林树种和造林方法，构建乔木先锋树种，通过采取“封、造、管、改”的综合措施来恢复森林植被、修复森林生态系统［１０］，以促进现有植被的正向演替［１１］。

３石漠化山地地区造林的生态环境背景

３．１人地矛盾突出，贫困与环境脆弱恶性循环

重庆市石漠化地区人口数量多、且以农业人口为主，是重庆市的主要贫困区，并且耕地面积少，耕地呈现分散、零星和不足的典型特点；以２００７年为例，重庆市耕地面积仅有２２４．２０万ｈｍ２，人均耕地０．０６８ ｈｍ２，远低于全国平均０．０９６ ｈｍ２的水平。更为严重的是，不仅耕地少，而且耕地质量差，坡耕地占耕地总面积的７５％左右，加之土壤瘠薄，单位面积的产量低，使食物链的金字塔规模小；同时非耕地开发利用的难度大，产出率低。岩溶山区“山高坡陡、石多土少”的地表生境，使非耕地开发利用的难度更加突出［６］。由于人口膨胀对资源的需求以及经济利益的驱使，又因为当地人民生活贫困落后、文化素质低，再加上土壤浅薄，耕地少且质量差，粮食的缺口非常大，因而扩垦坡耕地的现象屡禁不止，致使在已超负荷承载的土地上普遍出现“越穷越垦，越垦越穷”的恶性循环局面。

另一方面，不合理的土地利用方式、耕作方式以及化肥农药的大量使用，使土壤的许多理化性质发生很大变化，引起土壤质量降低，土壤退化趋势明显，从而对本地区的自然生态系统破坏极大。这固然与当地农民的素质和环境意识低下密切相关，但更主要的是人口增长超过了土地的承载能力，使这些地区陷入了人口增加过度垦殖生态环境恶化经济落后生活贫困文化教育水平低环境意识和计划生育意识淡薄人口增长的恶性循环中［１２］。

３．２土层薄，土壤黏重瘠薄，保水蓄水性差

岩溶山地地形破碎，在形成土壤的碳酸盐岩基质中，处于偏碱性的典型钙生环境，所含元素是Ｃａ、Ｍｇ等富钙亲石元素系列，母岩的矿物质结构简单，转移到土壤中的营养元素Ｎ、Ｐ、Ｋ等相对缺乏，养分含量变化大，导致土壤自然肥力低，对植物需求的营养元素供应不足［１３］，如重庆市岩溶山地表层土的有机质含量为１２．７～３３．２ ｇ／ｋｇ，速效磷在０～１８．８ ｍｇ／ｋｇ，速效钾为５２．６～１４９．６ ｍｇ／ｋｇ，碱解氮为８２．３～１３４．７ ｍｇ／ｋｇ，土壤黏粒含量在３０％以上，凋萎系数在２０％左右，这样的土壤不耐涝、不耐旱，土性偏冷，易板结［１４］。

重庆市岩溶地区土壤类型以黄壤石灰土和黄棕壤为主，土质以黏、瘦、富钙和偏碱性为主要特征，并且岩溶成土速率慢［１５］、土层浅薄、环境容量小。岩溶发育后地表起伏度大，山高坡陡土薄（表２），土壤与母岩间缺乏Ｃ层联系，土石粘合力差，土壤黏粒多，孔隙度小，加上暴雨冲刷严重，地表土层的稳定性较差，土壤的淋溶作用强烈，土壤的保水性和蓄水能力较差；虽然雨季降水较多，但仍形成经常性的地表干旱。植物不仅要忍受长达半年多的干旱缺水状况，在雨季也常处于间隙性干旱状态。

３．３生态结构和生态过程脆弱，适生树种少，植被退化明显

岩溶石漠化地区脆弱且特殊的生境对植物具有强烈的选择性，致使本地区的植被表现为石生性、旱生性和喜钙性；在能量利用和积累方面，岩溶环境中的植物生长速率缓慢，生物生产力与生物量均比全国其他湿热的亚热带地区明显偏低（表３）［１３］。另一方面，人为毁林开荒扩地，造成大面积的原生植被受到不同程度地破坏，引起植被―土壤―环境连续体间生态平衡失调，致使区域生态环境恶化［６］。同时，植被系统的退化加剧了其生长基质――土壤系统的退化，进而导致植物生长不良，使土壤系统失去植被的保护，加重水土流失，整个土壤生态系统进入恶性循环中［１６］。

３．３．１植被逆向演替重庆市石灰岩植被次生性比较突出，这是由于人类活动干扰（如乱砍滥伐、开垦及不合理经营等）或自然因素（如火灾、虫灾及大面积的塌方等）造成的，使原始森林系统遭到破坏，从而使其发生了逆向于演替方向发展的过程，一般表现为森林毁林开荒耕地丢荒地荒山自然演替地面灌丛灌木林采樵坡或石漠或灌丛草坡采石石山。

３．３．２土壤种子库退化由于生态系统的退化使生态组成系统的种类发生变化，从而影响到土壤种子库也发生了一定程度的改变；而土壤环境及小气候的恶化又不利于原系统中土壤种子的发芽及生长；因此，造成原有森林生态系统的更新和抚育困难。以重庆市石灰岩植被保存较好的金佛山常绿阔叶林林地为例，其地表植被中有乔木类９种、灌木类１０种、草本类１７种，但土壤种子库试验结果，只萌发了１种乔木、２种灌木、５种草本，仅从土壤种子库角度就已说明当地生态系统的植物关键种和建群种已处于退化状态［１７］。

３．４生态系统变异敏感度高，造林困难

喀斯特是一种具有特殊的物质、能量、结构和功能的生态系统，其特征是生态敏感度高、环境容量低［１８］。其抗干扰能力弱，稳定性差；在森林植被遭受破坏后，极易造成水土流失、基岩、旱涝灾害频繁等不良后果。岩溶地形的基础是易溶性碳酸盐岩，其母质的自然造土能力进程缓慢，如果人工干扰或自然流失，则成土历程会更长，因此岩溶构成了极为脆弱的环境区。由于岩溶发育造成山地深切，导致地形破碎、岩石、土壤分布不连续、土层浅薄、保水保肥力差、耕地零碎、抗灾力弱，常使植物发生生理干旱，对植物选择严格、环境容量低、生态系统变异敏感度高，一旦植被遭受破坏，水土流失就格外剧烈，生态系统正向演替过程速率慢且易中断，而恶性逆向演替过程速度甚快，恢复困难。因此，石漠化山区生态治理的难度相当大，属于造林困难的地区。

４石漠化治理中造林树种选择的原则与要求

４．１造林树种选择原则

４．１．１适地适树原则适地适树原则是造林的首要技术要求，根据当地的气候、土壤等环境条件选择适宜的树种，再充分认识所选树种的生态学适应特性，是否适应本地区的气候、土壤等环境条件。由于石漠化山地的土被不连续、土层浅薄、肥力差、保水性差、水土流失量较大，而且山地、无阴蔽、日照强、水分蒸发量大、临时性干旱严重，还易受冷空气袭击产生冻害；所以，应该选用阳性、耐旱、耐低温、耐贫瘠而又有经济效益的树种。

４．１．２乡土树种优先的原则外来树种与乡土树种在经济效益相当的情况下，应该优先选用乡土树种。作为乡土树种而言，其对于所在地理分布区域内的土壤、气候、水分等因素具有非常强的适应性和生命力，因为这是根据植物进化体系和演替历程而产生的树种；此外，乡土树种在本地区经历过常年性和偶发性的灾害天气考验，种活可靠性大。所以，乡土树种在本地区树种选择上具有优先性和代表性，这有利于在比较短的时间内大面积造林，而不会因为树种使用不当造成投入上的失误。对于优良的外来树种，必须在本地区经过一定时间的引种试验，在成功后才能大面积推广栽培［１９］。

４．１．３经济效益与生态效益统一的原则石漠化综合治理的客观效果就是既要有经济效益，又要维护国家对石漠化治理所要求的生态效益。选择适当的树种，通过利用植物的芽、枝叶、花、果实、种子产生经济效益，而不是通过伐木或挖根获得经济效益。芽、枝叶、花、果实、种子可年年产生，经过合理经营、科学管护、适当采收，能使林木生长旺盛，产量年年提高，经济效益年年增长，生态效益也将越来越好［１８］。

４．２造林树种选择要求

石漠化地区立地条件差，造林营林难度大，选择适合在石漠化地区种植的树种是开展石漠化生态修复的前提。综合前人的研究成果［１８，２０］，在石漠化地区造林，树种的选择要考虑以下几点要求。①能忍耐土壤周期性干旱和热量变幅的胁迫。尤其在幼苗期间，既能在土壤潮湿环境下生长，亦能抵抗土壤临时性干旱的影响；既能在温差小的环境下生长，亦能在夏日炎热、天气昼夜温差较大的条件下不致受到灼伤或死亡。同时，在高温、干旱综合胁迫影响作用下，亦能照常进行生理活动。②要求根系发达，能穿越岩隙缝间，趋水趋肥性强。③易成活，生长迅速，能在短期内郁闭成林或显著增加地表盖度。④适宜于中性偏碱性和富钙质土壤生长。

５以乡土树种山桐子为例的造林技术

５．１山桐子及其地理分布

山桐子属大风子科（Ｆｌａｃｏｕｒｔｉａｃｅａｅ）山桐子属（Ｉdesia Ｍａｘｉｍ）落叶乔木， 该属植物在全球仅有１种。山桐子是高大落叶乔木，树高８～１５ ｍ，树冠呈圆锥状塔型；树皮淡灰色，不裂；小枝圆柱型，细而脆，黄棕色，有明显的皮孔，冬日呈侧枝长于顶枝的状态，枝条平展，近轮生，当年生枝条紫绿色，有淡黄色的长毛。冬芽有淡褐色的毛，具４～６片锥状鳞片；叶片大、薄，革质或厚纸质，卵形或卵状心形，或为宽心形，长８～１６ ｃｍ，稀达２０ ｃｍ，宽７～１４ ｃｍ，先端渐尖或尾状，基部通常心形，边缘有粗齿，齿尖有腺体，上面深绿色，光滑无毛，叶背面被白粉，沿叶脉有疏柔毛，叶脉腋有丛毛，基部叶脉腋更多，通常５基出脉，第二对叶脉斜升到叶片的３／５处；叶柄长６～１２ ｃｍ，或更长，圆柱状，无毛，下部有２～４个紫色、扁平的腺体，基部稍膨大。花单性，雌雄异株或杂性，花黄绿色，有芳香，花瓣缺，排列为顶生下垂的圆锥花序，花序梗有疏柔毛，梗长１０～２０ ｃｍ，稀疏的可为３０～８０ ｃｍ，有的花序梗极为粗壮；雄花比雌花稍大，直径约１２ ｍｍ；萼片３～６片，通常６片，覆瓦状排列，长卵形，长约６ ｍｍ，宽约３ ｍｍ，被密毛；花丝丝状，被软毛，花药椭圆型，基部着生，侧裂，有退化子房；雌花比雄花稍小，直径约９ ｍｍ；萼片３～６片，通常６片，卵形，长约４ ｍｍ，宽约２．５ ｍｍ，外面有密毛，内面有疏毛；子房上位，圆球型，无毛，花柱５或６枚，向外平展，柱头倒卵圆型。浆果成熟期紫红色，扁圆型，高３～５ ｍｍ，直径５～７ ｍｍ，宽过于长，果梗细小，长６～２０ ｍｍ；种子红棕色，圆型。花期５～６月，果熟期９～１０月。

山桐子原产于中国，主要分布于华北、华中、西南、西北等地区，如甘肃省南部、陕西省南部、山西省南部、河南省南部、台湾省北部等１７个省（市、自治区），地处北亚热带落叶、常绿阔叶混交林区和亚热带常绿、落叶阔叶林区，主要生长于海拔４００～２ ５００ ｍ的低山、中山区山坡、山洼等落叶阔叶林和针叶阔叶混交林中，通常集中连片分布于海拔９００ ｍ（秦岭以南地区）至海拔１ ４００ ｍ（西南地区）的山地。日本、朝鲜、俄罗斯远东地区亦有分布［２１，２２］。重庆市有山桐子的自然资源，主要呈零星分布。

山桐子木材松软，工业上可作为建筑、家具行业用材，也是制作木质器具的上好材料；林业上为山地营造速生混交林和经济林的优良树种；农业上因其花多芳香、有蜜腺，是养蜂业的蜜源资源植物；并且树型优美、果实长穗，果色朱红、形似珍珠，每到秋季硕果累累、风吹袅袅，为山地自然风景区、城市园林优良的观赏树种；同时果实、种子均含油脂，具有潜在的开发价值。

５．２生态适生环境

山桐子是阳性速生树种，适应性强，耐旱，耐瘠薄，喜温暖气候和肥沃土壤，自然界多生于海拔５００～３ ０００ ｍ的杂木林中；适宜的土壤ｐＨ为６．５～７．５，在微酸性、中性和微碱性沙质土壤里亦能正常生长；在地势向阳、土质疏松、排水良好的地方生长快、结果多、产量高。对气候条件要求不严，能耐低温（－１４ ℃）、高热（４０ ℃），年降雨量在８００～２ ０００ ｍｍ的地域都能正常生长。

根据相关研究以及在石漠化地区的引种实践，山桐子作为乡土树种适合在岩溶石漠化地区生态恢复与重建治理中作为先锋树种引种。适合栽植的区域包括石山地、半石山地等石漠化地区；另外，也可以在荒山、荒坡、荒沟等处成片种植；还可以在房前屋后、田边地坎、沟渠两旁等小块地方零星种植。

５．３造林技术

５．３．１整地为了保证造林质量，提高造林成活率，造林前要提前整地。对石山地、半石山地等石漠化地区可实行见缝插针式的块状整地方式，整地后的栽植穴规格至少达到５０ ｃｍ × ５０ ｃｍ ×３０ ｃｍ。荒山、荒坡、荒沟等处的缓坡地可采用水平沟整地方式，２５°以上的坡度可用大鱼鳞坑整地方式，沟底或沟坡可采用水平台式整地方式，后３种整地方式的栽植穴规格为４０～６０ ｃｍ × ４０～６０ ｃｍ × 3０～４０ ｃｍ。相关研究［１５］表明，岩溶地区成土速度非常慢，形成１ ｃｍ厚的土层平均约需４ ０００年。因此在造林整地过程中要保留原有植被，不要将造林地上的杂草、灌木砍伐殆尽，而只是将定植点的杂灌木进行小面积的局部清理即可，以避免土壤养分、水分的流失。

５．３．２苗木及造林密度石漠化山地因其土壤贫瘠和地上、地下呈双层结构，造成土壤的蓄水能力差，所以，为了提高山桐子苗木的成活率，采用二年生的苗木为宜，并且在起苗时要做到“一挖二起三修剪”，尽量保持根系完整，适当保留植株下部的侧枝，切忌截取主干造林。对于造林密度的要求应区别于非石漠化地区，由于造林中实行见缝插针的方法，因此要根据实际情况灵活掌握，可适当密植，使林木尽早郁闭，株行距宜１．５ ｍ×２．０ ｍ，密度约为２ ２５０～４ ５００株／ｈｍ２。

５．３．３造林时间与方法在造林时间的确定上，要充分了解天气预报信息，及时做好苗木的调运工作。栽植季节宜安排在２月下旬至３月中旬，栽植时间宜选择阴雨天、阴天，在晴天或天旱土干时不宜栽植。裸根苗栽植前要做好苗木浆根工作，有条件的话，每个栽植穴施１００～２００ ｇ的复合肥或钙镁磷肥，先与表土混合均匀后再回填入栽植穴中，还可以使用ＡＢＴ生根粉来提高成活率。总的要求是苗正、根舒、栽紧、适当深栽、不窝根。栽植深度为根际以上２～４ ｃｍ为准，大苗可深些，小苗浅些。填表土及湿土埋苗根，当填到栽植穴深度２／３左右时，把苗木向上轻提，使苗根舒展，苗木正直，再埋土使苗木达到栽植所要求的深度。踩实后回填心土及干土，分层压实。当填土到穴满时，再踩实，最后覆细土，并使栽植穴地面呈“馒头状”，当地群众把其总结为“三埋两踩一提苗”栽植技术。

５．３．４抚育管理刚栽植的幼苗生长缓慢，应加强抚育管理，以促进生长。①要及时松土除草，松土除草时间在春、夏季节进行，雨后天晴或烈日下及时除草的效果较好。秋季除草应在草本、灌木植物结子之前进行，以减少来年草本、灌木植物的数量。除草主要是在植苗周围局部去除影响目的树种生长的灌木和杂草，尽量保持林地中的植被，以形成多树种的复层混交林，提高林分的生态功能。松土除草应持续到山桐子幼林全面郁闭时，时间大约需要３～５年［２３］。②要注意排水，避免积水造成幼树浸泡，导致幼树死亡或高温伤害发生。③对造林成活率低的区域应进行小块状抚育，时间应选择在当年１２月底及翌年３月前，及时用壮苗补植。④搞好管护工作，主要是通过对幼林进行干预，改善其生长条件，以保证人工林的稳定性。对于山桐子人工林来说，主要工作是进行修剪，在造林后２～３年为宜，修剪强度在郁闭前后为全树高度的１／３～２／３，随着树龄的增长，修剪强度可达２／３，修剪时间一般为晚秋和早春［２４］。此外，还要严禁在新造林地内放牧砍柴，防止人畜损坏。

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