李朝明，夏澤源，何冬梅，劉佩云，余興朝

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院營林分院，云南 昆明 650021)

云南省困難立地植被恢復技術(shù)

李朝明，夏澤源，何冬梅，劉佩云，余興朝

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院營林分院，云南 昆明 650021)

近些年造林綠化工程如火如荼進行，造林工作的重心已從宜林地和荒山造林轉(zhuǎn)移到困難立地植被恢復上。困難立地由于干旱、土壤貧瘠等原因，造林成活率和保存率低，是生態(tài)恢復的關(guān)鍵區(qū)域。文章在界定困難立地類型及生態(tài)特征的基礎上，對植被恢復應遵循植被演替理論和水分平衡理論的生態(tài)學理論進行探討，進一步闡述困難立地植被恢復技術(shù)中的適合植物種類篩選、育苗技術(shù)、造林技術(shù)和撫育管理技術(shù)。并提出提高單價投資，重視后期管理，先進技術(shù)成果應用等建議。

困難立地；植被恢復；植被演替；適地適樹；水分平衡；育苗技術(shù)；造林技術(shù)；撫育管理

成果說明：本文由李朝明和夏澤源共同完成，對文章的寫作有同等的貢獻，并列為第一作者.

困難立地指的是工程造林難以進行的立地類型，包括干熱(暖)河谷、石漠化山地、風沙侵蝕地、干旱貧瘠的石質(zhì)山地、鹽堿地、泥石流堆積地、受嚴重污染的土地、采礦跡地、尾礦堆積場地、高陡道路邊坡和棄渣場等類型[1]。這些立地植被覆蓋率低，風沙或雨水等侵蝕嚴重，是生態(tài)修復的關(guān)鍵區(qū)域，若不重視對這些生態(tài)脆弱區(qū)域的植被恢復，可能會進一步影響到生態(tài)安全。云南省作為西南生態(tài)安全屏障和生態(tài)文明建設的排頭兵，生態(tài)建設任重道遠。近些年，云南省造林綠化工作如火如荼開展，易于造林的地區(qū)基本上完成了造林任務，生態(tài)建設重點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到困難立地的植被恢復上。根據(jù)云南省森林資源連續(xù)清查第五次復查結(jié)果，云南現(xiàn)有宜林地和無立木林地面積為345.9萬 hm2，占全省林地面積的7.1%，其中困難立地的面積達73.36萬 hm2，占宜林地和無立木林地面積的21.2%，困難立地植被恢復是造林綠化工作的重難點，已面臨生態(tài)攻堅的關(guān)鍵階段。2009年，時任國家主席胡錦濤在聯(lián)合國氣候變化峰會上承諾，到2020年，中國的森林面積要在2005年基礎上增加 4 000 萬 hm2，蓄積量增加13億 m3，困難立地植被恢復是實現(xiàn)林業(yè)雙增目標的重要途徑之一。植被恢復是解決困難立地生態(tài)脆弱性的必要手段，從根本上改善惡化的生態(tài)環(huán)境。隨著中國對生態(tài)環(huán)境保護的重視，國內(nèi)許多專家學者都對云南困難立地植被恢復的問題進行了大量的研究，如：張平究對石林景區(qū)植被恢復不同階段土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及活性的變化研究[2]；趙琳對云南干熱河谷退化生態(tài)系統(tǒng)植被恢復影響因子的特征分析[3]；南嶺對元謀干熱河谷地區(qū)典型植被恢復模式的水土保持效應研究[4]；谷勇對云南熔巖地區(qū)石漠化生態(tài)治理與植被恢復的研究[5]。迄今為止植被恢復的方面尚未形成一套完整的理論體系，研究內(nèi)容主要集中在恢復過程中的植物生理學方面，植被恢復技術(shù)研究仍然處于起步階段。

目前，困難立地植被恢復的難點主要集中在成活率和保存率低。由于地形復雜、氣候變化、人為干擾等因素的影響，造成土壤有效含水量低，不足以保證苗木成活的需水量；水土流失帶走地表土壤，造成貧瘠，苗木生長的礦質(zhì)營養(yǎng)供應不足。文章通過對困難立地植被恢復技術(shù)相關(guān)文獻進行整理綜述，旨在為云南困難立地植被恢復研究提供參考。

1 困難立地主要類型及生態(tài)特征

云南省因復雜的地形地貌特征和多種氣候類型的影響，立地類型差異較大，且分布不均勻。目前困難立地主要集中分布在干熱河谷地區(qū)、石漠化地區(qū)和高寒山區(qū)。據(jù)2013年《云南省重點地區(qū)困難立地造林工程規(guī)劃》統(tǒng)計，三大類型困難立地面積為：干熱河谷區(qū)12.19萬 hm2，石漠化地區(qū)44.78萬 hm2，高寒山區(qū)7.13萬 hm2。

1)干熱河谷地區(qū)，海拔在 1 600 m以下，云南幾個大的干熱河谷地區(qū)海拔約為 1 000 m，最低點海拔僅267 m，與云貴高原面海拔差距在200～1 000 m[6]。海拔差異造成氣候的差異，年日照時間、年均溫都比附近非河谷地區(qū)要高；年降雨量較低，雨季降雨量550～650 mm，干季降雨量50～160 mm，蒸發(fā)強烈，相對濕度較小，干燥度1.5～2.5。干熱河谷土層較厚，但植被稀少，覆蓋率不足5%。

2)石漠化地區(qū)，由于人為干擾嚴重，地表植物破壞嚴重，土壤受到水流沖擊流失，立地生產(chǎn)能力減弱和衰退，地表巖石逐漸裸露。主要分布在海拔 2 000 m以下的喀斯特地貌區(qū)。

3)高寒山區(qū)，主要特點是海拔高、氣候比較涼、晝夜溫差大、降雨量小、積溫低、無霜期短，植物生長緩慢，天然更新困難。主要分布在海拔 3 000 m以上的高山和亞高山的陡坡、深谷。

2 植被恢復的生態(tài)學理論

多年來在困難立地造林的效果并不顯著，原因主要是造林地塊立地條件較差和未遵循植被恢復的生態(tài)學理論。困難立地植被恢復應遵循植被演替理論和水分平衡理論。

2.1 植被演替理論

困難立地由于受到人為干擾和自然因素的影響，植被群落的結(jié)構(gòu)由復雜逐漸變得單一，群落穩(wěn)定性下降，地表裸露，逆向發(fā)展，這個過程實際上是植被群落的逆向演替。遵循植被演替理論的基本規(guī)律，有助于植被群落的正向演替。按演替發(fā)生的時間長短，演替可分為快速演替、長期演替和世紀演替3大類，目前的困難立地現(xiàn)狀要求，短期演替是防止生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化的必要手段。

2.1.1 植被地帶性

植被地帶性即植被的類型隨地理位置的變化而變化。由于氣候受到經(jīng)度、緯度、海拔高低的影響，植物生長環(huán)境受到地理因素的制約。地表熱量受到緯度位置影響，隨低緯度往高緯度而降低；水分則受到離海洋距離遠近和大氣環(huán)流特點的影響；海拔高低也引起了熱量和水分的重新分配。植物為了適應生長環(huán)境，呈地帶性分布規(guī)律。困難立地植被恢復需根據(jù)立地所處的地理特征，尋找適合的地帶性植被。干熱河谷地區(qū)應選擇具有耐旱、耐高溫的灌木樹種；石漠化地區(qū)選擇具有耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿的樹種；高寒山區(qū)選擇具有耐寒、耐低溫的樹種。

2.1.2 適地適樹

適地適樹原則，即造林過程中使樹種的生態(tài)學特性和造林特性與立地條件(氣候和土壤條件)相適應，以利于成活成林，充分發(fā)揮立地的最大生產(chǎn)潛力，是造林的基本原則。適地適樹的方法主要是選擇，途徑是改造。選擇主要是根據(jù)樹種生長特性選擇相適應的造林地，或者根據(jù)造林地的立地條件選擇相適應的的樹種；改造途徑主要是改地適樹和改樹適地，根據(jù)樹種的生長需求改造立地條件或根據(jù)造林地的生態(tài)環(huán)境改變樹種的生長特性，使立地環(huán)境與樹種的生長特性相匹配。就目前的技術(shù)手段，改變樹種的特性可能性非常低，這方面的研究還處于環(huán)境脅迫研究的初級階段。選樹和改造立地是解決困難立地植被恢復的有效途徑。

2.1.3 最優(yōu)選擇

植被群落的恢復不能僅靠單一的物種，天然植被群落都具有優(yōu)勢種和伴生種，優(yōu)勢種是群落的主要組成部分，對地帶性生態(tài)環(huán)境適應能力強，生存和更新能力顯著，選擇生態(tài)適應性相對較強的樹種造林更容易成功。

2.2 水分平衡理論

水分是植物生長的必需物質(zhì)，是營養(yǎng)物質(zhì)的溶劑。充足的水分是植物生長的重要條件，缺乏水分，植物生長就會受到制約。充足的水分能夠保證植物細胞的膨壓，但缺乏水分時，細胞膨壓不足，植株生長停滯，表現(xiàn)為矮小。水分對植株根冠、光合作用、呼吸作用、蒸騰速率、礦質(zhì)元素的吸收和運輸都具有制約作用。植株生長的各個階段對水分的需求不同，幼苗幼樹階段植株的生理活動弱，需水量不多，只要保證適當?shù)乃志湍軌蚓S持生長；植株生長旺盛階段，光合作用、呼吸作用、蒸騰速率以及生殖分化對營養(yǎng)物質(zhì)和水分的需求較大。

云南干熱河谷雨季在6—10月，以2003年為例，6—8月降雨量占全年降雨量的77.1%，旱季降雨量極少，且零星降雨，地表蒸發(fā)快，無法被植被吸收利用，為無效降雨[7]。降雨是干熱河谷地表水的唯一來源，因此造林季節(jié)要選在雨季進行，這個階段能夠滿足植株幼苗期的水分需求，再加上其他固體水的應用，能夠確保造林成活率。不同石漠化階段土壤保水能力差異顯著，表層土壤由于粘粒數(shù)量、微毛管空隙數(shù)量較少，蓄水能力與底土無顯著差異，表現(xiàn)出較大的水分釋放能力[8]，常造成干旱現(xiàn)象。

土壤水分供應充足才能確保植株的正常生長發(fā)育，而土壤水分受到土壤結(jié)構(gòu)和季節(jié)變化的影響，通過人為調(diào)配水分的空間和時間的再分配，可以確保土壤水分的平衡。例如，集水造林、坐水反滲、固體水、吸水材料的應用等均可改善土壤水分，確保植株生長環(huán)境的水分平衡。

3 困難立地植被恢復技術(shù)

3.1 篩選適合的植物種類

生態(tài)系統(tǒng)的功能是由其結(jié)構(gòu)的復雜程度決定的，群落結(jié)構(gòu)越復雜，抗干擾能力就越強，穩(wěn)定性越好。困難立地造林應遵循植被演替規(guī)律，模擬天然植被群落組成，喬灌草相結(jié)合使群落穩(wěn)定性得到增強。大部分的人工林都是純林，林分結(jié)構(gòu)單一，地表覆蓋物稀少，枯枝落葉量少，水土保持作用十分有限。裸露的地表容易使土壤水分蒸發(fā)，降水利用率降低，且容易造成養(yǎng)分平衡失調(diào)。

1)干熱河谷氣候類型主要是由樊風效應形成，屬于非地帶性氣候，植被恢復引入地帶性樹種未必適合。特異性氣候環(huán)境下，可根據(jù)干熱河谷區(qū)域植被分布特征選擇相應的喬灌草結(jié)合植物進行群落修復。例如，喬木可選擇木棉、蝦子花、扭黃毛、牛角瓜，稀樹灌木干草叢、石質(zhì)山地可選擇仙人掌、霸王鞭等肉質(zhì)多刺灌叢作為先鋒樹種。

2)石漠化地區(qū)的主要問題是水土流失嚴重，土壤貧瘠且薄，地表巖石裸露，選擇耐干旱貧瘠的鄉(xiāng)土樹種進行植被恢復，例如，忍冬科金銀花具有耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿、耐貧瘠的特點[9]，對生境要求不高，是石漠化區(qū)域治理的首選先鋒樹種。

3)高寒山區(qū)應選擇具有耐寒、耐凍特性的樹種，例如干香柏、云南松、華山松等，在滇西北高山區(qū)要選擇高山松、云杉、冷杉、藏柏等，灌木可選擇高山櫟、沙棘、高山杜鵑、山茶等灌木樹種作為先鋒樹種。

3.2 育苗技術(shù)

苗木是造林的基礎，苗木質(zhì)量好壞影響著造林效果，困難立地造林苗木成活困難，選擇良種壯苗進行造林有助于提高造林成活率。根據(jù)造林的需要育苗技術(shù)選擇容器育苗為宜。

與傳統(tǒng)的裸根苗相比，容器苗具有發(fā)達的根系，運輸過程中不易損傷的特點，能夠提高造林成活率[10]。容器苗具有很多優(yōu)點：緩苗期短，苗木生長迅速，能滿足大規(guī)模的生產(chǎn)需求；另外因其根系在容器內(nèi)形成，具有完整的根團，起苗和運輸過程受到的損壞較少，移植后根系恢復較快，不會發(fā)生生長停滯現(xiàn)象，造林成活率比裸根苗高；集約化育苗，節(jié)約育苗場所和勞動力，精量播種，種子利用率高，有利于實現(xiàn)育苗機械化和工廠化。目前容器育苗技術(shù)應用已很廣泛，但也存在一些問題：主要體現(xiàn)在育苗容器的選擇和基質(zhì)的配制。國外學者認為容器苗基質(zhì)應以弱酸性、低肥、質(zhì)輕為好，體積不易受干濕變化影響，保水效果與通透性能良好，可根據(jù)育苗需要調(diào)整容重、平衡空隙，同時基質(zhì)不易滋生病蟲害[11]。在溫室內(nèi)進行培育的容器苗因高溫高濕，極易發(fā)生病害，如苗木立枯病、根腐病等，育種前要對基質(zhì)、種子等進行消毒處理?；|(zhì)的組成和比例應根據(jù)造林樹種選擇試驗，確定科學的配方，選擇目前市場上專為苗圃生產(chǎn)配制的基質(zhì)。

3.3 造林技術(shù)3.3.1 封山育林

封山育林主要是通過封禁措施，根據(jù)林木的天然更新能力和植被的自然演替規(guī)律，使植被稀少的林地和人工造林困難的區(qū)域自然成林。通過封山育林自然演替形成的植被群落結(jié)構(gòu)相對于人工林更為復雜、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性強，其次是封山育林投入成本低、見效快，投入產(chǎn)出比高，是恢復困難立地植被的經(jīng)濟效用措施。

對于巖石裸露程度高、土壤貧瘠的石漠化區(qū)域和降水稀少的干(暖)熱河谷地區(qū)，造林難度較大，通過封山育林措施可以有效地實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)植被的正向演替。困難立地人工造林的成本高，造林效果不顯著，尤其以大面積的人工造林最為困難。由于人工林的樹種單一，結(jié)構(gòu)層次簡單，森林穩(wěn)定性和抗逆性差，極易受到惡劣環(huán)境條件的影響，極端雨雪天氣、病蟲害、以及人畜活動對人工林的穩(wěn)定性影響比較大，而通過封山育林形成的植被群落生物多樣性和生態(tài)功能比人工林要豐富。高山陡坡、水土流失地、干旱半干旱地區(qū)，可以結(jié)合小流域綜合治理技術(shù)，與封山育林育草、更新造林、人工促進天然更新等手段緊密結(jié)合，實現(xiàn)植被群落的演替發(fā)展。在人畜活動頻繁的區(qū)域，采取次鐵絲、壕溝等措施設置圍欄，以免受到人為活動的影響。

3.3.2 集水造林

集水造林就是在干旱地區(qū)以林木生長的最佳水量平衡為基礎，通過合理的人工調(diào)控措施，對有限的降水資源進行時間和空間上的再分配，在干旱環(huán)境中為樹種的生長發(fā)育創(chuàng)造適宜的環(huán)境，并促使該地區(qū)較為豐富的光、熱、有機質(zhì)的生產(chǎn)潛力充分發(fā)揮，使林木生長發(fā)育在接近當?shù)厣鷳B(tài)條件下產(chǎn)生最大生產(chǎn)力[12]。王百田[13]對多種技術(shù)條件下土壤水環(huán)境的研究表明，集水技術(shù)不僅改善了土壤水分環(huán)境，還提高了林木對降水的利用率。李志友[14]通過對比研究表明，集水造林相對于魚鱗坑造林成活率、林木生長量都有顯著性提高，集水造林坑地膜覆蓋對林木的生長速率沒有顯著影響，但能夠有效提高造林成活率。景維杰[15]對不同間距水平階集水造林，對降雨前后土壤含水量、造林成活率、幼林生長效果等研究發(fā)現(xiàn)，水平階荒坡保水集水的效果明顯，集水效果、造林成活率以及幼林生長狀況皆隨著水平階距的增加而減弱。

3.3.3 吸水材料的應用

20世紀70年代，美國農(nóng)業(yè)部北部研究中心研發(fā)出了高分子吸水材料，得到很快推廣應用，80年代在日本和歐洲等國家推廣應用到蔬菜種植、花卉培育、植樹造林[16]。國內(nèi)對吸水劑的研究自80年開始，造林綠化工程中應用的也比較多，主要集中在吸水機處理苗木根系和土壤2個方面，從“七五”計劃開始中國就把超強吸水劑在農(nóng)業(yè)上應用與推廣定為重點科研項目,據(jù)統(tǒng)計, 自吸水劑實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)以來,90%用于工業(yè)領域, 在農(nóng)林業(yè)上的應用大約占 8%～10%[17]。吸水劑主要有拌土型和蘸根型2種：1)拌土型，使吸水劑充分吸水后與種植穴內(nèi)的土壤均勻攪拌，然后栽苗，覆土；2)蘸根型，吸水劑吸水后與稀泥混合，使用裸根苗蘸根造林。張明剛[18]認為，干旱季節(jié)造林時宜選擇拌土型吸水劑充分吸水后再與穴土混合種植，荒山造林采用蘸根型吸水劑。

吸水劑在中國林業(yè)上應用已有30多年，雖然局限性比較大、成本高，但是在干旱半干旱地區(qū)是提高造林成活率和保存率的有效手段之一。

3.3.4 地膜覆蓋造林

在干旱、高寒山區(qū)使用地膜覆蓋可以減少土壤水分的蒸發(fā)、保溫增溫，促進林木生長發(fā)育，在干旱和霜凍條件下能正常生長[19]。苗木根系的生長、對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收轉(zhuǎn)換都需要適宜水分、溫度，通過覆蓋地膜可改善土壤水分狀況和溫度。干旱造林地覆蓋地膜可阻止土壤水分在高溫環(huán)境下垂直蒸發(fā)，促進水分橫向移動，提高深層土壤水分利用率。干旱地區(qū)由于土壤含水量低，根系吸收的有效水分較少，造成根尖細胞濃度比胞外濃度低，細胞通過滲透壓失水，導致植株正常生長發(fā)育受到影響。江燕[20]研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋可有效減少土壤水分散失，促進甘薯光合產(chǎn)物的形成和根系的生長分化。覆蓋地膜減少了土壤熱量散失，有利于苗木在霜凍季節(jié)平安越冬，同時保護土層不受風雨侵蝕，減少水土流失。地膜的保溫增溫作用為微生物的生長提供了適宜的環(huán)境，有利于有機質(zhì)的降解，植株對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用增加，促進生長量的增加[21]。除地膜覆蓋外，秸稈和枯枝落葉覆蓋也能提高造林的成活率和保存率，是干旱立地條件下造林的有效措施之一。

3.4 撫育管護

困難立地造林的主要目的是防止脆弱生態(tài)環(huán)境進一步惡化、恢復生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，其生態(tài)效益須放在首位。困難立地造林存在的關(guān)鍵問題是造林成活率和保存率低，主要原因是造林質(zhì)量差和只造不管。造林初期苗木抗性較弱，對環(huán)境脅迫、病蟲害、人為干擾的適應性極差，造林后管護對成活率和保存率極為重要。造林后需要采取人為措施對苗木進行保護，例如施肥、澆水、設置圍欄、套膜防凍等手段，其最根本的是要把管護責任明確落實到個人。

4 建議

4.1 提高單價投資

困難立地造林成本極高，交通條件、苗木培育、整地、移植以及栽后管理等每個環(huán)節(jié)都需要投入大量的資金。國家對單位面積造林資金的投入相對較低，新一輪退耕還林政策補助為 22 500 元/hm2，實際上只有 4 500 元用于種苗補助，苗木質(zhì)量大大降低。這對于困難立地造林效果影響極大，農(nóng)民對造林的積極性不足，還需設置困難立地造林專項基金，增加成本投入，確保造林質(zhì)量合格。目前，干熱河谷的投資大約需要 27 150 元/hm2，石漠化區(qū)域需 31 350 元/hm2，高寒山區(qū)需 26 700 元/hm2。

4.2 重視后期管護

“三分造，七分管”，造林是否能夠成活、成林、成材，主要取決后期管護。困難立地造林工作推進多年，但成果甚微，除了造林技術(shù)不完善，還因為后期管護不足，只造不管或者管護不到位的現(xiàn)象比較普遍。就目前而言，急需從制度上明確后期的管護責任，把管護工作具體落實到個人。

4.3 先進技術(shù)成果應用

困難立地植被恢復是一項涉及多學科的復雜工程，要實現(xiàn)其保護生態(tài)安全的重要功能，就要確?，F(xiàn)有的科學技術(shù)成果在造林成果中得到廣泛應用與推廣。改善造林地立地條件，提高土壤水分、苗木質(zhì)量，吸水保水材料的應用，提高造林成活率，促進林分生長，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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Discussion on Vegetation Restoration Technology of Difficult Sites in Yunnan Province

LI Chaoming, XIA Zeyuan, HE Dongmei, LIU Peiyun, YU Xingchao

(Yinglin Branch, Yunnan Institute of Forest Inventory and Planning, Kunming 650021, China)

In recent years, afforestation projects have been a hot topic, and the focus of afforestation has been shifted from planting in forestation-suitable lands and barren mountains to vegetation restoration in difficult sites. Due to drought, soil sterility etc, the survival rates and preserving rates of the planted vegetation were low in difficult sites, which became key areas for ecological restoration. This paper explored ecological theory and technology of vegetation recovery, it also presented post-management measures regarding vegetation restoration in difficult sites such as plant species selected, seedling cultivation technique, afforestation techniques and tending management. Furthermore, this paper put forward suggestions to improve investment of per unit, attach importance to late management, and to apply advanced technology.

difficult site; vegetation restoration; vegetation succession; match species with the site; water balance; seedling culture techniques;

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.01.014

2016-11-26;

2017-01-10

李朝明( 1990-) 男(拉祜族)，云南耿馬人，碩士.研究方向:森林林培育.Email: leecming@ yeah. net 夏澤源(1974-)男，碩士，研究方向：林業(yè).Email:xia_zy1974@163.com

S728

A

1671-3168(2017)01-0063-05