生态退化多元生物防治技术探讨

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辽东山区包括抚顺、本溪、丹东、大连、铁岭、辽阳、营口七市及鞍山东部(除台安县外)的山地、丘陵区，总面积达7．08万km2，占辽宁省总面积的48．5%。辽东山区特有的温暖、多雨气候条件，使坡耕地粮食、经济林、中草药等得到广泛开发，形成了省内闻名的山区特色产业。在长期高强度资源开发的同时，受特殊的地貌、降雨和各种不合理的人为因素影响，该区存在着严重的水土流失，侵蚀形式以面蚀和沟蚀为主，沟壑密度达到1．4km/km2。严重的水土流失造成森林植被生态功能下降、河流水库淤积、旱涝灾害频繁等，同时引起水资源短缺、土地资源破坏及土地生产力下降，致使生态失调，区域生态系统严重退化，对当地生产发展带来了不利的影响。研究该区水土流失多元生物防治技术和途径，因地制宜、因害设防，治理与开发措施相结合，对位配置各项生物治理开发措施，建立水土保持生物措施对位配置模式，提高土地资源治理开发的质量与效益，对促进辽宁省五大农业优势产业区之一的辽东山区优势特色资源合理开发利用，保护生态环境，持久发挥对辽宁中部地区的绿色屏障作用，保障辽东地区经济可持续发展和社会和谐稳定意义重大。

1水土流失治理模式

1．1陡坡板栗经济林地生物治理模式。1．1．1板栗套(补)种红松治理模式。板栗是辽东山区特有的经济林，多年的经营使板栗园生态系统严重退化，缺株、树体老化越来越严重，生产力水平逐渐降低，水土流失剧烈，生态环境恶化。此种情况可通过补植红松提高植被覆盖度，并逐步更新成人工红松林。红松是辽东山区地带性经济林优势树种，不仅是水土保持、水源涵养的最佳树种，还是优良的用材树种和经济树种，一直是该区板栗经济林更新替代、套种和老板栗园改造的主要树种，深受当地政府和农民的欢迎。按株行距2．0m×2．0m补植红松，采取鱼鳞坑整地。鱼鳞坑断面为半圆形，断面尺寸根据径流量计算公式W=F•C•h(W为单位面积径流量，m3/m2;F为集雨面积，m2;C为径流系数;h为鱼鳞坑深度，m)确定，设计标准按照10年一遇最大3～6h暴雨标准设计，根据当地降雨特征值计算出鱼鳞坑短半径r=0．75m，深度h=0．5m。鱼鳞坑密度即为红松的造林密度，上下行品字形排列。鱼鳞坑具体规格见图1。1．1．2紫穗槐穿带生物治理模式。紫穗槐是多年生小灌木，根系发达，并有大量的根瘤菌，栽植当年即可形成茂密的生物带，起到拦蓄地表径流和控制泥沙下泄的作用，因此选择紫穗槐在板栗林中营造穿带植物篱。(1)带间距确定。坡地植物篱带间距需要根据植物种类的搭配及土层厚度、坡度、气候条件等来合理确定。假设植物篱全部拦蓄带间泥沙，仅考虑土层厚度和坡度因素，则不允许有基岩出露并且有最大田面宽度的带间距为L=4H/sin2α〔L为植物篱带间距，m;α为地面坡度，(°);H为土层厚度，m〕，由此计算出地面坡度为3．5°、5°、10°、15°时相应的植物篱带间距分别为29．4、21．0、10．5、7．0m。在实际应用中可以此为依据，考虑板栗树分布，对带间距理论值进行调整。(2)植物篱结构和株距。植物篱结构一般分单排植物篱和多排植物篱两种。单排植物篱省工省时，占地较少，但篱带的强度和密度不如多排结构，且篱带本身的经济效益不易提高;多排植物篱水土保持效果好，篱带本身效益也较高，但占田面宽度较大，对地力消耗较大。结合试验区坡地的坡度、水土流失情况及带间距，确定采用双排植物篱。株距的确定充分考虑所选植物的特性及拦截水土能力，保证植物正常生长，定为0．1m，双排品字形排列。(3)整地栽植。在板栗园中沿等高线筑高0．25m、宽0．25m的单行栽植埂，按品字形将紫穗槐苗栽在埂上，覆土踩实即可。坡地植物篱纵剖面见图2。1．2缓坡耕地植物地(护)埂治理模式。梯田埂植物带和地埂植物带能有效改善该系统的水热条件，抑制杂草生长，拦蓄沙土，加强降水入渗，减少地表径流，达到减少坡耕地土壤侵蚀的效果，在控制水土流失、改善生态环境等方面有良好的标本兼治的作用，因而被广泛应用。1．2．1紫穗槐护埂治理模式。辽东山区降雨量大，对裸露的土质埂冲刷强烈。根据我们的调查，新修土质埂梯田当年雨季后细沟侵蚀达1～2条/m2，第二年雨季后即有局部土质埂小面积塌落，春季常发生小面积的压苗现象，虽然有野生杂草的防护，但随着修筑时间的延长，土质埂田坎在雨水的冲刷下，坡度变缓，占地面积增加，防护效果降低。为延长土质埂水平梯田的使用年限，提高梯田质量，本研究设计采用在土质埂上栽植紫穗槐护埂(见图3)。具体做法是在已修筑的水平梯田土质埂上，撒播紫穗槐种子，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经济植物穿带技术。辽东山区坡耕地坡度陡、土层薄、地表支离破碎，很大一部分坡耕地不适宜修筑水平梯田，但这部分坡耕地既是生产潜力最大的土地资源，也是水土流失最严重的区域，一旦地表浅薄的土层被冲蚀，耕地将不复存在。多年来，人们探索出了坡耕地紫穗槐植物篱控制水土流失技术，以此稳定耕地面积，改善耕地环境，提高耕地肥力水平和综合生产能力。紫穗槐地埂植物带虽然对坡耕地水土流失防治起到了很好的作用，但由于埂带占用耕地，而且紫穗槐生长茂密、根蘖能力强，对埂带两侧农作物生长有一定的影响，加之紫穗槐没有经济效益，不受老百姓欢迎，因此无法大面积推广应用。本研究在注重控制坡耕地水土流失的同时，充分考虑农民的收入问题，根据当地气候、土壤条件和农民种植习惯，选择刺五加、楤木(刺嫩芽)营建植物埂带，具体设计见表1和图4。1．3沟道生态经济林植物封沟治理模式。辽东沟道类型主要是短促型，上游多直通山脊，沟底比降大，土层薄，支沟相对较少;中下游相对较平缓，土层较厚。沟道是水沙的汇集地，遇强降雨水土流失相当严重，导致脆弱的生态系统不断退化并呈现逐年加重的趋势。结合沟道上游修筑谷坊工程，在中下游采取特色经济林植物封沟措施，可在加速沟道生态系统修复与重建，恢复、提高生态系统功能的同时，获得经济效益，达到治理与开发利用相结合，生态、经济效益同步的目的。核桃是根系发达的深根性树种，根系垂直分布深，水平扩展范围大，肉质根粗大，有菌根，根际萌蘖力强，生长速度中等，喜温暖湿润气候，在深厚、疏松、排水良好、腐殖质丰富的沙壤土中生长良好、寿命长。野生山核桃主要生长在山区河谷两旁，适合在辽东山区沟道中下游栽植。为防止沟岸向外扩张和沟底下切，常在沟壁、沟底同时栽植山核桃恢复植被。根据辽东山区雨量大、土层薄的特点，采取穴状整地，整地规格为0．3m×0．3m×0．3m，雨季前栽植。详见表2。1．4小河道植物护岸(堤)绿堤治理模式。随着我国城市化进程的快速推进，河道治理日益受到重视，但往往片面考虑河岸的实用耐久性，多采用硬化措施护岸，河岸带植物群落的生态功能及其生态作用被忽视，常造成河流的自净能力降低、水质污染加剧。辽东山区小河道多，断面不规则，河道比降大，流速快，汇流时间短，洪峰峰值大，洪水暴涨暴落，水流摆动性大。工程防洪标准低，一般有堤河段为5～20年一遇防洪标准，无堤河段低于5年一遇防洪标准，洪水破坏性大。为控制洪水，恢复河道生态功能和景观，充分利用当地乔木树种枫杨耐淹、主根明显、侧根发达、生长快、根蘖强、固土防风能力强的特点，植物护岸措施采取以枫杨为主，工程措施与植物措施相结合的方法，加快山区中小河道整治。1．4．1自然原型河道枫杨护岸治理模式。自然原型护岸是指单纯种植枫杨保护河岸，利用枫杨的根、茎、叶来固持河道，保持自然河岸特性，有效促进林下植被复层结构的形成，以充分利用空间和营养，增加河岸的生物多样性。枫杨固坡护岸，有助于水陆过渡带的生态功能和生物多样性的恢复。此护岸类型主要应用于小河道的中、下游河段，此类河段一般地势较平坦，河床两侧地势较高，下切河床较稳定，河流流速较缓。为防止河流在大洪水时改道，在河道两侧栽枫杨2～4行，株行距一般设计为1．0m×1．0m或0．5m×1．0m。1．4．2石砌河堤枫杨护脚治理模式。在传统河道工程措施治理模式中，土堤以干砌石或浆砌石护堤为主，但工程投资大、维护费用高，经年累月后，冲刷严重部位堤脚被淘空，堤坝损毁严重。同时，工程措施是硬性覆盖，与周围环境不相协调，不利于生态环境的保护。为提高工程措施效果，提高石砌堤坝的耐久性，采取工程措施与生物措施相结合的办法，在堤脚栽植1～2行枫杨，株行距1．0m×1．0m，可达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的，增加土体的抗剪强度，减小孔隙水压力和土体自重力，大幅度提高岸坡的稳定性和抗冲刷能力。1．4．3土筑河堤枫杨绿堤治理模式。在无护坡措施的土筑河道堤坝坡面采取枫杨绿堤措施，既以生物措施保护堤坝，又能提高河道生态景观功能，实现固堤、美堤的目标。栽植分两种形式:一是坡面栽枫杨，株行距为1．0m×1．0m或0．5m×1．0m;二是堤脚、坡面同时栽植枫杨，株行距为1．0m×1．0m或0．5m×1．0m。

2治理效果

2．1山地板栗园植物穿带、红松镶嵌补植模式效果。本研究通过对老板栗园采取板栗套(补)种红松防治技术、中幼板栗园紫穗槐穿带生物防治技术进行育补结合的生态修复，快速恢复了植被，建立了中幼板栗园“带式”、老板栗园“镶嵌式”退化生态系统修复模式，有效提高了板栗园的生物多样性和水文功能，改善了土壤理化性质，土壤侵蚀量减少50%以上，板栗园生态系统功能得到改善和提高，生态系统向良性循环转变。2．2坡耕地刺五加、楤木(刺嫩芽)特色植物资源穿带护埂模式效果。针对坡耕地水土流失严重的特点，采取紫穗槐生物护埂和刺五加、刺嫩芽经济植物穿带技术，建立“宽带式”水平梯田生物护埂模式和“窄条式”特色经济植物穿带模式，植物地埂绿期可以达到180天左右，覆盖率达90%以上，0～40cm土层植物根系密集，有效阻滞、拦蓄地表径流，拦截泥沙，每年形成7～11cm高的土坎，地面坡度降低0．5°～1°，减缓了地表径流流速，控制了土壤侵蚀，改善了农作物立地环境，提高了作物产量，坡耕地生态系统逆向发展得到遏制。2．3沟道山核桃特色经济林全方位治理开发模式效果。辽东山区沟壑密度较大，侵蚀剧烈。本项目在沟道上游工程措施治理基础上，从沟头到沟口，从毛沟到干沟，从沟坡到沟底，全方位布设山核桃经济林治理开发措施，组成一个上下纵横、多层次、多防线、多功能、立体型特色经济林综合治理开发体系，山核桃经济林形成规模，林下植被群落基本稳定，土壤结构逐步改善，土壤抗冲性增强，防止了沟岸扩张和沟底下切，有效地控制了沟道侵蚀的发展，为山核桃生长提供了良好的立地条件，促进了山核桃和林下植物的生长，形成了良性循环的沟道生态系统。2．4小河道“枫杨护岸锁龙”式综合防护体系效果通过对小河道中下游河段采取自然原型河道枫杨护岸技术、上游石砌堤坝段枫杨护脚技术、土质堤坝枫杨绿堤技术，充分利用枫杨耐淹、主根明显侧根发达、生长快、根蘖强、固土防风能力强的特点，修建枫杨防洪护岸工程2474km，形成了较完整的植物护岸防洪体系，体现了生态治理河道的科学理念，促进了河道动植物生态平衡，恢复和美化了河道生态景观，实现了人与自然和谐持续发展。

3结论

针对辽东山区水土流失严重、生态系统功能退化等突出问题，依据本区地形、地貌特点和特色生物资源特点，采取典型试验与大面积推广相结合的方法，有针对性地开展系统研究，并取得了预期效果，从而为加快全区水土流失防治步伐、改善生态环境、促进辽东山区美丽乡村建设、实现人与自然和谐发展提供了科学依据和技术支撑。

作者:吕晶 单位:丹东市水务服务中心