衡陽紫色土區自然環境特點與植被生態恢復

吳萬剛，何飛飛，鄒冬生*

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衡陽紫色土區自然環境特點與植被生態恢復

吳萬剛1，何飛飛2，鄒冬生2*

(1 湖南農業大學東方科技學院，長沙 410128；2 湖南農業大學生物科學技術學院，長沙 410128)

衡陽地區是湖南省紫色土區的主要分布區之一，植被稀疏而貧乏。該紫色土區的自然環境主要有兩大特點：年降水量雖大，但蒸發量更大；土壤瘠薄，基巖裸露，水土流失嚴重。基于此，提出應劃分適宜的生態植被恢復區域，根據原生演替規律，選定適宜于紫色土區植被生態恢復模式和技術措施等對策，使紫色土區植被“短、平、快”地恢復。

紫色土區；自然環境；生態植被恢復；衡陽

紫色土是由紫色頁巖為母基發育形成的土壤，其母巖顯露、土層淺薄、土壤發育不完全、土地條件差，是山地造林綠化的“老大難”問題。湖南省紫色土主要分布在衡陽盆地的衡南、常寧、祁東、祁陽和湘西沅水河谷丘陵的沅江、辰溪、瀘溪、麻陽、溆浦等地，湘中、湘西等地也有小面積分布，總面積為131.87萬公頃，占全省總面積的6.22%左右[1]。紫色土區生態植被恢復研究是紫色土區土壤改造的一個重要環節，對改善其土壤結構、加快荒山綠化等方面有著重要的戰略意義。長期以來，衡陽大多紫色土地區較為貧困，農民對土地資源的依賴性很強，忽視長遠利益和生態效益，使得山體植被破壞越來越嚴重，植被越發稀疏和貧乏，山體滑坡、水源斷流、工業“三廢” 污染等現象非常嚴重。筆者擬對衡陽紫色土區自然環境進行分析，探索紫色土區植被發育的內在規律，為紫色土區的科學改良提供理論參考。

1 衡陽紫色土區自然環境特點

衡陽地區位于湖南省中南部，湘江中游，地處東徑110°32′~113°16′，北緯26°07′~27°28′。屬中亞熱帶季風性濕潤氣候區，地貌類型以崗丘為主，海拔高度60～90 m；土壤以紅壤、紫色土和水稻土為主，其中，紫色土土壤面積全市有16.25萬公頃；多年平均降水量為1 339.1 mm；多年平均溫度為17.9℃，1月平均氣溫5.2℃，7月平均氣溫29.3℃，無霜期299 d，年侵蝕模數為7 500 t/km2 [2]。衡陽地區紫色土區主要有兩大特點：年降水量雖大，但蒸發量更大；土壤瘠薄，基巖裸露，水土流失嚴重。

1.1 年降水量雖大，但蒸發量更大

衡陽市年平均降水量雖然為1 339.1 mm左右，但年蒸發量在2 100 mm以上，約為降水量的1.6倍，故有“十年九旱”、“湖南紅色沙漠”之說。主要表現為：①降水時間分布和空間分布不均，每年春季降水量相對較少，而夏季降水占有率增加明顯，主要集中在6~7月份，占全年降水量的60%~70%，導致該區域內水、熱分布不均。②全市每年受強季風影響次數較多，影響程度較大，洪澇損失非常顯著。

1.2 土壤瘠薄，基巖裸露，水土流失嚴重

由紫色頁巖為母基發育形成的紫色土土壤，土層淺薄，土壤層多為30 cm以下，石礫含量大，母巖經常顯露，有的區域幾乎無土壤發育層。主要體現在：①紫色土的有效養分很低[3]，有機質含量較低，一般在1.78%，全N含量低，缺P嚴重，全P僅0.028%，速效P僅4×10-6，但全K與速效K含量較高，全K為2.09%，速效K約為100×10-6mg/kg。②紫色頁巖風化迅速，崩解強烈，母質侵蝕突出。其物理風化迅速，風化崩解形成的巖屑成為徑流夾帶泥沙的來源，雨季初期降雨徑流將春季風化的巖屑沖刷流走后，新風化的巖屑又為下一次降雨徑流所沖走，如此風化一層，侵蝕一層，循環往復交替，使其水土流失愈來愈嚴重。③表面徑流系數高，侵蝕坡耕地，通透性較差。紫色土土層大多淺薄，富含母質碎屑，有機質含量少，結構水穩性弱，易分散懸浮，抗蝕力和抗沖力均弱，容蓄水量少，此地區常年雨量集中，暴雨較多，以致紫色丘崗水土流失嚴重。

2 紫色土區生態植被恢復

生態植被恢復是以恢復適宜的頂級植被為目的，而頂級群落又是在沒有人類干擾，以及不同的氣候、母巖、土壤和濕度條件造就的相應的植被群落[4]。因此，對荒坡地進行生態植被恢復時，應考慮到所恢復地帶的自然頂極植被類型，“尊重自然”與“改造自然”同等重要的辨證關系，這樣才能形成適合當地環境的植被。筆者認為，應從集生態效益、經濟效益和社會效益于一體入手，采用人工恢復與自然恢復相結合的方法，使紫色土土壤生態植被“短、平、快”地恢復。

2.1 劃分適宜的生態植被恢復區域

由于衡陽地區內的紫色土土壤生態環境較脆弱，因此，應根據不同氣候、水文條件和土地類型等因素因地制宜地進行科學地分區規劃，按照喬、灌、草合理配置和農、林、牧相互結合原則，分階段、分步驟、分類型地實施建立各生態植被恢復區。主要可分為：①退耕還林(草)區: 即在25度以上坡地上，有計劃有步驟停止耕種，因地制宜地封山、造林、種草和荒坡禁牧，進行林草恢復建設；②防護林區：指已成形的森林、林木和灌木叢區；③用材林區：以生產木材為主要目的的森林和林木上用材林區；④經濟林區：指以生產果品、食用油料、飲料、調料、工業原料和藥材等為主要目的的林木區；⑤薪炭林區：是指以生產燃料為主要目的的林木區；⑥特種用途林區：是指以國防、環境保護、科學實驗等為主要目的的林木區。

2.2 遵循原生演替規律，構建山區植被恢復模式

原生演替是指在無外力作用下進行的演替，一般可分為5個階段[5]：裸巖→地衣→苔蘚→草本→木本。根據衡陽地區紫色土壤的山地生境，植被群落正處于“草本→木本”的演替階段。然而，有些地域是順行演替，有些地域是逆行演替。故針對實際情況可采取以下四步驟植被恢復模式：一是種植先鋒灌木、草。育灌適用于裸巖地及極端瘠薄的粗骨粒土地條件，在有土的地方，撒播生命力強的草本及灌木種子。嚴禁割草除灌、放火燒荒、開荒放牧等現象，實行全面封禁措施，使土壤立地條件逐步得到改善。由于先鋒樹種具有發芽迅速、幼苗生長快、耐日灼、耐霜凍等特性，能較快地適應環境條件并且迅速生長成林。當灌木或草本生長到一定階段，即覆蓋度達到40%以上，土壤的立地條件得到改善后，再種植先鋒樹，一般多選用刺槐、蘆竹等耐旱、耐瘠、繁殖能力強的樹種，以此來改良紫色土土壤結構，并為下階段的喬木適宜生境創造條件。二是栽種亞熱帶針葉林。當先鋒樹成林后，紫色土土壤立地條件相對會得到改善，在郁閉度達到0.3以上后，就具有了喬木良好生長的生境條件，適宜針葉樹種的正常生長發育。此時，應根據實際情況適時大面積栽種松柏、油松、松杉等耐旱、主根深且水分蒸發量較少的亞熱帶針葉樹種，建立針葉林山體帶，以此來改良紫色土土壤的結構和調節荒坡地的小氣候條件。三是栽種水果型經濟林木。水果型經濟林木集生態效益、經濟效益和社會效益于一體。當亞熱帶針葉樹成林后，可在其行間栽種較耐庇蔭的水果型經濟林樹種，如棗樹、板栗、枇杷等，逐步形成針闊混交林。四是去除針葉樹，留水果型經濟林木。水果型經濟林木樹種與針葉林樹種比較，有生長速度快、抗病蟲害能力強、自然枯損現象較小及經濟效益高等優勢。基于此，可通過擇伐去除針葉林樹木的措施，用以保證頂級生態群落的良好生境條件，促使水果型經濟林木的早日形成。

2.3 采用適宜的紫色土區生態植被恢復技術措施

適宜的紫色土區生態植被恢復技術措施主要包括以下三種：

一是施用土壤改良劑技術。為了提高造林成活率和保存率，應對紫色土土壤施用土壤改良劑。陳萌[6]等人試驗結果表明，聚丙烯酰胺、聚乙烯醇樹脂和腐殖酸鈉能改良紫色旱地土壤結構等物理性狀。由于聚乙烯醇樹脂可降低土壤的相對蒸發強度，聚丙烯酰胺能有效地抑制土壤水分的蒸發，且在質地偏砂性土壤上的效果更好，蒸發量減少率達到34 %左右。這三種聚合物混合使用后，能促使分散的土粒形成微團聚體，并進一步團聚成大團聚體，增加土壤中水穩性團聚體的數量和質量，致使土壤總孔隙度、傳導孔隙度和有效水貯存孔隙度大大增加，無效孔隙減少，從而提高植被恢復效率。

二是應用生根粉造林技術。生根粉能通過強化、調控植物內源激素的含量和重要酶的活性，促進生物大分子的合成，誘導植物不定根或不定芽的形成，調節植物代謝強度，達到提高育苗、造林成活率及作物產量、質量和抗性的目的。主要施用法為：①速蘸法：將幼苗浸于生根粉含量為500～200 mg/kg溶液中30 s后再移栽；②浸泡法：用3號生根粉，含量100 mg/kg，浸泡24 h，含量200 mg/kg浸泡4～8 h，再移栽；③粉劑處理法：移栽前先將幼苗基部蘸濕，再將生根粉涂于其基部，然后進行移栽；④葉面噴施法：將生根粉稀釋成10 mg/kg或40 mg/kg藥液后，直接噴灑在植物的葉面上。此法簡便易行，在生產中使用十分廣泛。

三是采用固體水造林技術。固體水[7]是一種集微生物和化學技術為一體的生態環保產品，為凍狀膠體形式存在的束縛水，含水量為98%以上。當它與土壤中的微生物接觸時，固體水就會以一定的速度分解為液體水，供植物根系吸收利用，供水時間可長達3個月之久，被植物的吸收率達95%以上。由于固體水本身具有無毒、無味、不揮發、100℃不融化、0℃不結冰、分解后無殘留、不污染土壤、對人畜沒有任何危害等特性，故有利于植樹造林。栽植方法：將固體水香腸式包裝的一頭切開，切口朝向樹根，傾斜植入樹木根部，然后將樹根和固體水一起覆土，澆一次正常的啟動水，水滲透后封穴。坡地植樹要將固體水從上坡處植入，多風地段要將固體水從來風方向植入，效果較好。

3 結 語

根據衡陽紫色土區自然環境特點和原生演替規律，提出了植被生態恢復模式和土壤改良技術。通過構建合理的植被恢復模式，提高紫色土區植被覆蓋率、減輕水土流失、防止地力退化等措施，改良紫色土區植被生態恢復途徑；通過選擇先進的植被恢復技術措施，改良土壤結構、增強植被生根能力和提高水分利用率等方法，增強紫色土區植被生態恢復能力。該措施和方法簡單易學、易行、易推廣，且靈活多樣可靠性強，利于南方紫色土區新農村經濟建設的科技管理與規劃。

[1] 《湖南森林》編輯委員會．湖南森林[M]．長沙：湖南科學技術出版社，1991．29-31．

[2] 衡陽市統計局．衡陽縣農業區劃[M]．北京：農業出版社，2000．

[3] 謝守紅．衡陽紫色土的特性及其改良利用[J]．衡陽師專學報，1991，(3)：39-45．

[4] 張德全．生態演替螺旋式上升理論的研究[J]．防護林科技，2002，(1)：14-16．

[5] 許中旗，李文華．植被原生演替研究進展[J]．生態學報，2005，(12)：3383-3389．

[6] 陳萌，曾覺廷．高分子聚合物對紫色土結構狀況的影響研究[J]．西南農業大學學報，1992，14(6)：481-491．

[7] 高優娜，包玉榮．固體水造林效果試驗[J]．內蒙古環境科學，2008，20(1)：32-36．

責任編輯：李東輝

Natural Environment Characteristics and Ecological Vegetation Rehabilitation of the Purple Soil in Hengyang Area

WU Wan-gang1, HE Fei-fei2, ZOU Dong-sheng2*

(1 College of Oriental Science and Technology Hunan Agricultural University Changsha, Hunan 410128 China; 2 College of Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China)

Hengyangarea is one of the main distributive regions of the purple soil in Hunan province, Based on the investigation,this paper makesresearch on it natural environment characteristics. Furthermore it analyzes that the vegetation is sparse and difficult problems in the exploitation. Finally, this paper raises some suggestion such as selecting itsecological vegetation rehabilitation models and conservation technical measures so as to make the purple soil vegetation restore peacefully and quickly in a short period.

Purple soil; Natural environment; Ecological vegetation rehabilitation;Hengyang

X37

A

1001-5280(2011)04-0591-03

10.3969/j.issn.1001-5280.2011.06.17

2011-09-08

吳萬剛(1975-)，男，湖南辰溪人，碩士，講師，研究方向：生態經濟。

通迅作者。

湖南省重大科技攻關項目(99KY202121)。