衡阳紫色土区自然环境特点与植被生态恢复

吴万刚，何飞飞，邹冬生*



衡阳紫色土区自然环境特点与植被生态恢复

吴万刚1，何飞飞2，邹冬生2*

(1 湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128；2 湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128)

衡阳地区是湖南省紫色土区的主要分布区之一，植被稀疏而贫乏。该紫色土区的自然环境主要有两大特点：年降水量虽大，但蒸发量更大；土壤瘠薄，基岩裸露，水土流失严重。基于此，提出应划分适宜的生态植被恢复区域，根据原生演替规律，选定适宜于紫色土区植被生态恢复模式和技术措施等对策，使紫色土区植被“短、平、快”地恢复。

紫色土区；自然环境；生态植被恢复；衡阳

紫色土是由紫色页岩为母基发育形成的土壤，其母岩显露、土层浅薄、土壤发育不完全、土地条件差，是山地造林绿化的“老大难”问题。湖南省紫色土主要分布在衡阳盆地的衡南、常宁、祁东、祁阳和湘西沅水河谷丘陵的沅江、辰溪、泸溪、麻阳、溆浦等地，湘中、湘西等地也有小面积分布，总面积为131.87万公顷，占全省总面积的6.22%左右[1]。紫色土区生态植被恢复研究是紫色土区土壤改造的一个重要环节，对改善其土壤结构、加快荒山绿化等方面有着重要的战略意义。长期以来，衡阳大多紫色土地区较为贫困，农民对土地资源的依赖性很强，忽视长远利益和生态效益，使得山体植被破坏越来越严重，植被越发稀疏和贫乏，山体滑坡、水源断流、工业“三废” 污染等现象非常严重。笔者拟对衡阳紫色土区自然环境进行分析，探索紫色土区植被发育的内在规律，为紫色土区的科学改良提供理论参考。

1 衡阳紫色土区自然环境特点

衡阳地区位于湖南省中南部，湘江中游，地处东径110°32′~113°16′，北纬26°07′~27°28′。属中亚热带季风性湿润气候区，地貌类型以岗丘为主，海拔高度60～90 m；土壤以红壤、紫色土和水稻土为主，其中，紫色土土壤面积全市有16.25万公顷；多年平均降水量为1 339.1 mm；多年平均温度为17.9℃，1月平均气温5.2℃，7月平均气温29.3℃，无霜期299 d，年侵蚀模数为7 500 t/km2 [2]。衡阳地区紫色土区主要有两大特点：年降水量虽大，但蒸发量更大；土壤瘠薄，基岩裸露，水土流失严重。

1.1 年降水量虽大，但蒸发量更大

衡阳市年平均降水量虽然为1 339.1 mm左右，但年蒸发量在2 100 mm以上，约为降水量的1.6倍，故有“十年九旱”、“湖南红色沙漠”之说。主要表现为：①降水时间分布和空间分布不均，每年春季降水量相对较少，而夏季降水占有率增加明显，主要集中在6~7月份，占全年降水量的60%~70%，导致该区域内水、热分布不均。②全市每年受强季风影响次数较多，影响程度较大，洪涝损失非常显著。

1.2 土壤瘠薄，基岩裸露，水土流失严重

由紫色页岩为母基发育形成的紫色土土壤，土层浅薄，土壤层多为30 cm以下，石砾含量大，母岩经常显露，有的区域几乎无土壤发育层。主要体现在：①紫色土的有效养分很低[3]，有机质含量较低，一般在1.78%，全N含量低，缺P严重，全P仅0.028%，速效P仅4×10-6，但全K与速效K含量较高，全K为2.09%，速效K约为100×10-6mg/kg。②紫色页岩风化迅速，崩解强烈，母质侵蚀突出。其物理风化迅速，风化崩解形成的岩屑成为径流夹带泥沙的来源，雨季初期降雨径流将春季风化的岩屑冲刷流走后，新风化的岩屑又为下一次降雨径流所冲走，如此风化一层，侵蚀一层，循环往复交替，使其水土流失愈来愈严重。③表面径流系数高，侵蚀坡耕地，通透性较差。紫色土土层大多浅薄，富含母质碎屑，有机质含量少，结构水稳性弱，易分散悬浮，抗蚀力和抗冲力均弱，容蓄水量少，此地区常年雨量集中，暴雨较多，以致紫色丘岗水土流失严重。

2 紫色土区生态植被恢复

生态植被恢复是以恢复适宜的顶级植被为目的，而顶级群落又是在没有人类干扰，以及不同的气候、母岩、土壤和湿度条件造就的相应的植被群落[4]。因此，对荒坡地进行生态植被恢复时，应考虑到所恢复地带的自然顶极植被类型，“尊重自然”与“改造自然”同等重要的辨证关系，这样才能形成适合当地环境的植被。笔者认为，应从集生态效益、经济效益和社会效益于一体入手，采用人工恢复与自然恢复相结合的方法，使紫色土土壤生态植被“短、平、快”地恢复。

2.1 划分适宜的生态植被恢复区域

由于衡阳地区内的紫色土土壤生态环境较脆弱，因此，应根据不同气候、水文条件和土地类型等因素因地制宜地进行科学地分区规划，按照乔、灌、草合理配置和农、林、牧相互结合原则，分阶段、分步骤、分类型地实施建立各生态植被恢复区。主要可分为：①退耕还林(草)区: 即在25度以上坡地上，有计划有步骤停止耕种，因地制宜地封山、造林、种草和荒坡禁牧，进行林草恢复建设；②防护林区：指已成形的森林、林木和灌木丛区；③用材林区：以生产木材为主要目的的森林和林木上用材林区；④经济林区：指以生产果品、食用油料、饮料、调料、工业原料和药材等为主要目的的林木区；⑤薪炭林区：是指以生产燃料为主要目的的林木区；⑥特种用途林区：是指以国防、环境保护、科学实验等为主要目的的林木区。

2.2 遵循原生演替规律，构建山区植被恢复模式

原生演替是指在无外力作用下进行的演替，一般可分为5个阶段[5]：裸岩→地衣→苔藓→草本→木本。根据衡阳地区紫色土壤的山地生境，植被群落正处于“草本→木本”的演替阶段。然而，有些地域是顺行演替，有些地域是逆行演替。故针对实际情况可采取以下四步骤植被恢复模式：一是种植先锋灌木、草。育灌适用于裸岩地及极端瘠薄的粗骨粒土地条件，在有土的地方，撒播生命力强的草本及灌木种子。严禁割草除灌、放火烧荒、开荒放牧等现象，实行全面封禁措施，使土壤立地条件逐步得到改善。由于先锋树种具有发芽迅速、幼苗生长快、耐日灼、耐霜冻等特性，能较快地适应环境条件并且迅速生长成林。当灌木或草本生长到一定阶段，即覆盖度达到40%以上，土壤的立地条件得到改善后，再种植先锋树，一般多选用刺槐、芦竹等耐旱、耐瘠、繁殖能力强的树种，以此来改良紫色土土壤结构，并为下阶段的乔木适宜生境创造条件。二是栽种亚热带针叶林。当先锋树成林后，紫色土土壤立地条件相对会得到改善，在郁闭度达到0.3以上后，就具有了乔木良好生长的生境条件，适宜针叶树种的正常生长发育。此时，应根据实际情况适时大面积栽种松柏、油松、松杉等耐旱、主根深且水分蒸发量较少的亚热带针叶树种，建立针叶林山体带，以此来改良紫色土土壤的结构和调节荒坡地的小气候条件。三是栽种水果型经济林木。水果型经济林木集生态效益、经济效益和社会效益于一体。当亚热带针叶树成林后，可在其行间栽种较耐庇荫的水果型经济林树种，如枣树、板栗、枇杷等，逐步形成针阔混交林。四是去除针叶树，留水果型经济林木。水果型经济林木树种与针叶林树种比较，有生长速度快、抗病虫害能力强、自然枯损现象较小及经济效益高等优势。基于此，可通过择伐去除针叶林树木的措施，用以保证顶级生态群落的良好生境条件，促使水果型经济林木的早日形成。

2.3 采用适宜的紫色土区生态植被恢复技术措施

适宜的紫色土区生态植被恢复技术措施主要包括以下三种：

一是施用土壤改良剂技术。为了提高造林成活率和保存率，应对紫色土土壤施用土壤改良剂。陈萌[6]等人试验结果表明，聚丙烯酰胺、聚乙烯醇树脂和腐殖酸钠能改良紫色旱地土壤结构等物理性状。由于聚乙烯醇树脂可降低土壤的相对蒸发强度，聚丙烯酰胺能有效地抑制土壤水分的蒸发，且在质地偏砂性土壤上的效果更好，蒸发量减少率达到34 %左右。这三种聚合物混合使用后，能促使分散的土粒形成微团聚体，并进一步团聚成大团聚体，增加土壤中水稳性团聚体的数量和质量，致使土壤总孔隙度、传导孔隙度和有效水贮存孔隙度大大增加，无效孔隙减少，从而提高植被恢复效率。

二是应用生根粉造林技术。生根粉能通过强化、调控植物内源激素的含量和重要酶的活性，促进生物大分子的合成，诱导植物不定根或不定芽的形成，调节植物代谢强度，达到提高育苗、造林成活率及作物产量、质量和抗性的目的。主要施用法为：①速蘸法：将幼苗浸于生根粉含量为500～200 mg/kg溶液中30 s后再移栽；②浸泡法：用3号生根粉，含量100 mg/kg，浸泡24 h，含量200 mg/kg浸泡4～8 h，再移栽；③粉剂处理法：移栽前先将幼苗基部蘸湿，再将生根粉涂于其基部，然后进行移栽；④叶面喷施法：将生根粉稀释成10 mg/kg或40 mg/kg药液后，直接喷洒在植物的叶面上。此法简便易行，在生产中使用十分广泛。

三是采用固体水造林技术。固体水[7]是一种集微生物和化学技术为一体的生态环保产品，为冻状胶体形式存在的束缚水，含水量为98%以上。当它与土壤中的微生物接触时，固体水就会以一定的速度分解为液体水，供植物根系吸收利用，供水时间可长达3个月之久，被植物的吸收率达95%以上。由于固体水本身具有无毒、无味、不挥发、100℃不融化、0℃不结冰、分解后无残留、不污染土壤、对人畜没有任何危害等特性，故有利于植树造林。栽植方法：将固体水香肠式包装的一头切开，切口朝向树根，倾斜植入树木根部，然后将树根和固体水一起覆土，浇一次正常的启动水，水渗透后封穴。坡地植树要将固体水从上坡处植入，多风地段要将固体水从来风方向植入，效果较好。

3 结 语

根据衡阳紫色土区自然环境特点和原生演替规律，提出了植被生态恢复模式和土壤改良技术。通过构建合理的植被恢复模式，提高紫色土区植被覆盖率、减轻水土流失、防止地力退化等措施，改良紫色土区植被生态恢复途径；通过选择先进的植被恢复技术措施，改良土壤结构、增强植被生根能力和提高水分利用率等方法，增强紫色土区植被生态恢复能力。该措施和方法简单易学、易行、易推广，且灵活多样可靠性强，利于南方紫色土区新农村经济建设的科技管理与规划。

[1] 《湖南森林》编辑委员会．湖南森林[M]．长沙：湖南科学技术出版社，1991．29-31．

[2] 衡阳市统计局．衡阳县农业区划[M]．北京：农业出版社，2000．

[3] 谢守红．衡阳紫色土的特性及其改良利用[J]．衡阳师专学报，1991，(3)：39-45．

[4] 张德全．生态演替螺旋式上升理论的研究[J]．防护林科技，2002，(1)：14-16．

[5] 许中旗，李文华．植被原生演替研究进展[J]．生态学报，2005，(12)：3383-3389．

[6] 陈萌，曾觉廷．高分子聚合物对紫色土结构状况的影响研究[J]．西南农业大学学报，1992，14(6)：481-491．

[7] 高优娜，包玉荣．固体水造林效果试验[J]．内蒙古环境科学，2008，20(1)：32-36．

责任编辑：李东辉

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

吴万刚(1975-)，男，湖南辰溪人，硕士，讲师，研究方向：生态经济。

通迅作者。

湖南省重大科技攻关项目(99KY202121)。