生態退化多元生物防治技術探討

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遼東山區包括撫順、本溪、丹東、大連、鐵嶺、遼陽、營口七市及鞍山東部(除臺安縣外)的山地、丘陵區，總面積達7．08萬km2，占遼寧省總面積的48．5%。遼東山區特有的溫暖、多雨氣候條件，使坡耕地糧食、經濟林、中草藥等得到廣泛開發，形成了省內聞名的山區特色產業。在長期高強度資源開發的同時，受特殊的地貌、降雨和各種不合理的人為因素影響，該區存在著嚴重的水土流失，侵蝕形式以面蝕和溝蝕為主，溝壑密度達到1．4km/km2。嚴重的水土流失造成森林植被生態功能下降、河流水庫淤積、旱澇災害頻繁等，同時引起水資源短缺、土地資源破壞及土地生產力下降，致使生態失調，區域生態系統嚴重退化，對當地生產發展帶來了不利的影響。研究該區水土流失多元生物防治技術和途徑，因地制宜、因害設防，治理與開發措施相結合，對位配置各項生物治理開發措施，建立水土保持生物措施對位配置模式，提高土地資源治理開發的質量與效益，對促進遼寧省五大農業優勢產業區之一的遼東山區優勢特色資源合理開發利用，保護生態環境，持久發揮對遼寧中部地區的綠色屏障作用，保障遼東地區經濟可持續發展和社會和諧穩定意義重大。

1水土流失治理模式

1．1陡坡板栗經濟林地生物治理模式。1．1．1板栗套(補)種紅松治理模式。板栗是遼東山區特有的經濟林，多年的經營使板栗園生態系統嚴重退化，缺株、樹體老化越來越嚴重，生產力水平逐漸降低，水土流失劇烈，生態環境惡化。此種情況可通過補植紅松提高植被覆蓋度，并逐步更新成人工紅松林。紅松是遼東山區地帶性經濟林優勢樹種，不僅是水土保持、水源涵養的最佳樹種，還是優良的用材樹種和經濟樹種，一直是該區板栗經濟林更新替代、套種和老板栗園改造的主要樹種，深受當地政府和農民的歡迎。按株行距2．0m×2．0m補植紅松，采取魚鱗坑整地。魚鱗坑斷面為半圓形，斷面尺寸根據徑流量計算公式W=F•C•h(W為單位面積徑流量，m3/m2;F為集雨面積，m2;C為徑流系數;h為魚鱗坑深度，m)確定，設計標準按照10年一遇最大3～6h暴雨標準設計，根據當地降雨特征值計算出魚鱗坑短半徑r=0．75m，深度h=0．5m。魚鱗坑密度即為紅松的造林密度，上下行品字形排列。魚鱗坑具體規格見圖1。1．1．2紫穗槐穿帶生物治理模式。紫穗槐是多年生小灌木，根系發達，并有大量的根瘤菌，栽植當年即可形成茂密的生物帶，起到攔蓄地表徑流和控制泥沙下泄的作用，因此選擇紫穗槐在板栗林中營造穿帶植物籬。(1)帶間距確定。坡地植物籬帶間距需要根據植物種類的搭配及土層厚度、坡度、氣候條件等來合理確定。假設植物籬全部攔蓄帶間泥沙，僅考慮土層厚度和坡度因素，則不允許有基巖出露并且有最大田面寬度的帶間距為L=4H/sin2α〔L為植物籬帶間距，m;α為地面坡度，(°);H為土層厚度，m〕，由此計算出地面坡度為3．5°、5°、10°、15°時相應的植物籬帶間距分別為29．4、21．0、10．5、7．0m。在實際應用中可以此為依據，考慮板栗樹分布，對帶間距理論值進行調整。(2)植物籬結構和株距。植物籬結構一般分單排植物籬和多排植物籬兩種。單排植物籬省工省時，占地較少，但籬帶的強度和密度不如多排結構，且籬帶本身的經濟效益不易提高;多排植物籬水土保持效果好，籬帶本身效益也較高，但占田面寬度較大，對地力消耗較大。結合試驗區坡地的坡度、水土流失情況及帶間距，確定采用雙排植物籬。株距的確定充分考慮所選植物的特性及攔截水土能力，保證植物正常生長，定為0．1m，雙排品字形排列。(3)整地栽植。在板栗園中沿等高線筑高0．25m、寬0．25m的單行栽植埂，按品字形將紫穗槐苗栽在埂上，覆土踩實即可。坡地植物籬縱剖面見圖2。1．2緩坡耕地植物地(護)埂治理模式。梯田埂植物帶和地埂植物帶能有效改善該系統的水熱條件，抑制雜草生長，攔蓄沙土，加強降水入滲，減少地表徑流，達到減少坡耕地土壤侵蝕的效果，在控制水土流失、改善生態環境等方面有良好的標本兼治的作用，因而被廣泛應用。1．2．1紫穗槐護埂治理模式。遼東山區降雨量大，對裸露的土質埂沖刷強烈。根據我們的調查，新修土質埂梯田當年雨季后細溝侵蝕達1～2條/m2，第二年雨季后即有局部土質埂小面積塌落，春季常發生小面積的壓苗現象，雖然有野生雜草的防護，但隨著修筑時間的延長，土質埂田坎在雨水的沖刷下，坡度變緩，占地面積增加，防護效果降低。為延長土質埂水平梯田的使用年限，提高梯田質量，本研究設計采用在土質埂上栽植紫穗槐護埂(見圖3)。具體做法是在已修筑的水平梯田土質埂上，撒播紫穗槐種子，覆土厚度3～5cm，或栽植2年生紫穗槐苗，株行距0．5m×0．5m。紫穗槐每年平茬2次。1．2．2經濟植物穿帶技術。遼東山區坡耕地坡度陡、土層薄、地表支離破碎，很大一部分坡耕地不適宜修筑水平梯田，但這部分坡耕地既是生產潛力最大的土地資源，也是水土流失最嚴重的區域，一旦地表淺薄的土層被沖蝕，耕地將不復存在。多年來，人們探索出了坡耕地紫穗槐植物籬控制水土流失技術，以此穩定耕地面積，改善耕地環境，提高耕地肥力水平和綜合生產能力。紫穗槐地埂植物帶雖然對坡耕地水土流失防治起到了很好的作用，但由于埂帶占用耕地，而且紫穗槐生長茂密、根蘗能力強，對埂帶兩側農作物生長有一定的影響，加之紫穗槐沒有經濟效益，不受老百姓歡迎，因此無法大面積推廣應用。本研究在注重控制坡耕地水土流失的同時，充分考慮農民的收入問題，根據當地氣候、土壤條件和農民種植習慣，選擇刺五加、楤木(刺嫩芽)營建植物埂帶，具體設計見表1和圖4。1．3溝道生態經濟林植物封溝治理模式。遼東溝道類型主要是短促型，上游多直通山脊，溝底比降大，土層薄，支溝相對較少;中下游相對較平緩，土層較厚。溝道是水沙的匯集地，遇強降雨水土流失相當嚴重，導致脆弱的生態系統不斷退化并呈現逐年加重的趨勢。結合溝道上游修筑谷坊工程，在中下游采取特色經濟林植物封溝措施，可在加速溝道生態系統修復與重建，恢復、提高生態系統功能的同時，獲得經濟效益，達到治理與開發利用相結合，生態、經濟效益同步的目的。核桃是根系發達的深根性樹種，根系垂直分布深，水平擴展范圍大，肉質根粗大，有菌根，根際萌蘗力強，生長速度中等，喜溫暖濕潤氣候，在深厚、疏松、排水良好、腐殖質豐富的沙壤土中生長良好、壽命長。野生山核桃主要生長在山區河谷兩旁，適合在遼東山區溝道中下游栽植。為防止溝岸向外擴張和溝底下切，常在溝壁、溝底同時栽植山核桃恢復植被。根據遼東山區雨量大、土層薄的特點，采取穴狀整地，整地規格為0．3m×0．3m×0．3m，雨季前栽植。詳見表2。1．4小河道植物護岸(堤)綠堤治理模式。隨著我國城市化進程的快速推進，河道治理日益受到重視，但往往片面考慮河岸的實用耐久性，多采用硬化措施護岸，河岸帶植物群落的生態功能及其生態作用被忽視，常造成河流的自凈能力降低、水質污染加劇。遼東山區小河道多，斷面不規則，河道比降大，流速快，匯流時間短，洪峰峰值大，洪水暴漲暴落，水流擺動性大。工程防洪標準低，一般有堤河段為5～20年一遇防洪標準，無堤河段低于5年一遇防洪標準，洪水破壞性大。為控制洪水，恢復河道生態功能和景觀，充分利用當地喬木樹種楓楊耐淹、主根明顯、側根發達、生長快、根蘗強、固土防風能力強的特點，植物護岸措施采取以楓楊為主，工程措施與植物措施相結合的方法，加快山區中小河道整治。1．4．1自然原型河道楓楊護岸治理模式。自然原型護岸是指單純種植楓楊保護河岸，利用楓楊的根、莖、葉來固持河道，保持自然河岸特性，有效促進林下植被復層結構的形成，以充分利用空間和營養，增加河岸的生物多樣性。楓楊固坡護岸，有助于水陸過渡帶的生態功能和生物多樣性的恢復。此護岸類型主要應用于小河道的中、下游河段，此類河段一般地勢較平坦，河床兩側地勢較高，下切河床較穩定，河流流速較緩。為防止河流在大洪水時改道，在河道兩側栽楓楊2～4行，株行距一般設計為1．0m×1．0m或0．5m×1．0m。1．4．2石砌河堤楓楊護腳治理模式。在傳統河道工程措施治理模式中，土堤以干砌石或漿砌石護堤為主，但工程投資大、維護費用高，經年累月后，沖刷嚴重部位堤腳被淘空，堤壩損毀嚴重。同時，工程措施是硬性覆蓋，與周圍環境不相協調，不利于生態環境的保護。為提高工程措施效果，提高石砌堤壩的耐久性，采取工程措施與生物措施相結合的辦法，在堤腳栽植1～2行楓楊，株行距1．0m×1．0m，可達到根系加筋、莖葉防沖蝕的目的，增加土體的抗剪強度，減小孔隙水壓力和土體自重力，大幅度提高岸坡的穩定性和抗沖刷能力。1．4．3土筑河堤楓楊綠堤治理模式。在無護坡措施的土筑河道堤壩坡面采取楓楊綠堤措施，既以生物措施保護堤壩，又能提高河道生態景觀功能，實現固堤、美堤的目標。栽植分兩種形式:一是坡面栽楓楊，株行距為1．0m×1．0m或0．5m×1．0m;二是堤腳、坡面同時栽植楓楊，株行距為1．0m×1．0m或0．5m×1．0m。

2治理效果

2．1山地板栗園植物穿帶、紅松鑲嵌補植模式效果。本研究通過對老板栗園采取板栗套(補)種紅松防治技術、中幼板栗園紫穗槐穿帶生物防治技術進行育補結合的生態修復，快速恢復了植被，建立了中幼板栗園“帶式”、老板栗園“鑲嵌式”退化生態系統修復模式，有效提高了板栗園的生物多樣性和水文功能，改善了土壤理化性質，土壤侵蝕量減少50%以上，板栗園生態系統功能得到改善和提高，生態系統向良性循環轉變。2．2坡耕地刺五加、楤木(刺嫩芽)特色植物資源穿帶護埂模式效果。針對坡耕地水土流失嚴重的特點，采取紫穗槐生物護埂和刺五加、刺嫩芽經濟植物穿帶技術，建立“寬帶式”水平梯田生物護埂模式和“窄條式”特色經濟植物穿帶模式，植物地埂綠期可以達到180天左右，覆蓋率達90%以上，0～40cm土層植物根系密集，有效阻滯、攔蓄地表徑流，攔截泥沙，每年形成7～11cm高的土坎，地面坡度降低0．5°～1°，減緩了地表徑流流速，控制了土壤侵蝕，改善了農作物立地環境，提高了作物產量，坡耕地生態系統逆向發展得到遏制。2．3溝道山核桃特色經濟林全方位治理開發模式效果。遼東山區溝壑密度較大，侵蝕劇烈。本項目在溝道上游工程措施治理基礎上，從溝頭到溝口，從毛溝到干溝，從溝坡到溝底，全方位布設山核桃經濟林治理開發措施，組成一個上下縱橫、多層次、多防線、多功能、立體型特色經濟林綜合治理開發體系，山核桃經濟林形成規模，林下植被群落基本穩定，土壤結構逐步改善，土壤抗沖性增強，防止了溝岸擴張和溝底下切，有效地控制了溝道侵蝕的發展，為山核桃生長提供了良好的立地條件，促進了山核桃和林下植物的生長，形成了良性循環的溝道生態系統。2．4小河道“楓楊護岸鎖龍”式綜合防護體系效果通過對小河道中下游河段采取自然原型河道楓楊護岸技術、上游石砌堤壩段楓楊護腳技術、土質堤壩楓楊綠堤技術，充分利用楓楊耐淹、主根明顯側根發達、生長快、根蘗強、固土防風能力強的特點，修建楓楊防洪護岸工程2474km，形成了較完整的植物護岸防洪體系，體現了生態治理河道的科學理念，促進了河道動植物生態平衡，恢復和美化了河道生態景觀，實現了人與自然和諧持續發展。

3結論

針對遼東山區水土流失嚴重、生態系統功能退化等突出問題，依據本區地形、地貌特點和特色生物資源特點，采取典型試驗與大面積推廣相結合的方法，有針對性地開展系統研究，并取得了預期效果，從而為加快全區水土流失防治步伐、改善生態環境、促進遼東山區美麗鄉村建設、實現人與自然和諧發展提供了科學依據和技術支撐。

作者:呂晶 單位:丹東市水務服務中心