藤本植物在石漠化治理中的应用刘 伟 王昊琼 但新球等（78）

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　　摘要 石漠化是我国岩溶地区面临的重大生态问题，与北方沙漠化、黄土高原的水土流失并称我国的三大生态危害。缺水少土是石漠化地区植物种群发展面临的首要胁迫因子;藤本植物作为近几年石漠化荒山治理的先锋物种选择，在石漠化治理中表现出的显著成效，得到越来越广泛的关注。重点讨论了藤本植物在石漠化治理中的优势及物种选择和应用途径，以期为我国岩溶地区石漠化治理提供新的思路和方向。
　　关键词 藤本植物;石漠化;治理
　　中图分类号 X171.4文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2019）13-0078-04
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.13.025
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Application of Vines on Rocky Desertification Control
　　Abstract Rocky desertification is the major ecological problem in karst areas of China. Desertification， rocky desertification and soil erosion are called the three major ecological hazards in China. Water shortage and less soil is the primary stress factor in the reconstruction of vegetation community in rocky desertification areas. As a pioneer species， vines is used for rocky desertification control in recent years. And the remarkable results make vines attracted more and more attention in rocky desertification control. We mainly discussed the advantages of vines on rocky desertification control， the choice of species and the way of application. So as to provide new ideas and directions for the treatment of rocky desertification in karst areas in China.
　　Key words Vines;Rocky desertification;Treatment
　　石漠化是我国西南8省面临的首要生态问题，严重制约着区域社会经济的发展。石漠化分布区域是珠江的源头、长江的重要水源补给区，对珠江、长江中下游的生态安全有着重要影响，也是长江经济带的重要水源涵养区与生态屏障，亦是西电东输、南水北调、三峡水库等国家重大工程所在地，生态区位十分重要[1]。
　　为此，党中央和国务院高度重视石漠化防治工作。国家林业局分别于2005、2011、2016年完成了3期石漠化监测工作，摸清了我国石漠化现状及动态变化状况，为岩溶地区石漠化综合治理规划大纲及岩溶地区石漠化综合治理工程“十三五”建设规划提供了数据支撑。党的十八大把建设生态文明纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局，将石漠化综合治理列为国家重大生态修复工程。
　　藤本植物是一类自身不能直立生长，必须依附他物向上攀缘的植物。藤本植物属于群落结构中的层间植物，在热带、亚热带森林生态系统中分布较多[2-3]。藤本植物由于其较强的适应性和较快的生长速度，加上抵抗病虫害的能力较强，可作为先锋植物进行生态脆弱区植被恢復和生态修复。近年来，利用藤本植物可以快速增加植被覆盖率的优势，已逐渐应用于石漠化治理和水土保持项目中[4]。藤本植物具有发达的根系和较高的生物量，适应性强，固土护坡及绿化效果好，不容易退化，以其独特的优势在石漠化治理中越来越受到重视[5]。
　　1 我国石漠化土地现状及主要特征
　　1.1 我国石漠化土地现状
　　据国家林业局岩溶地区第三次石漠化监测[6]结果显示，截至2016年底，我国岩溶地区石漠化土地总面积为1 007万hm2，占岩溶土地面积的22.3%，占岩溶地区国土总面积的9.4%。石漠化分布广泛，涉及湖北、湖南、广东、广西、重庆、四川、贵州和云南8个省（区、市）465个县5 909个乡。同时石漠化分布又相对集中在黔、滇、桂3省（自治区），从空间分布看黔、滇、桂3省（自治区）石漠化面积占监测区石漠化总面积63.1%，且该区域石漠化土地主要分布在贵州高原周边、滇西北川西南高山峡谷区及秦巴山区三大片区。
　　喀斯特地区石漠化土地以轻、中度为主，占石漠化土地面积的81.8%。而潜在石漠化土地如遇不合理人为活动干扰极可能变为石漠化土地。截至2016年底，监测区有潜在石漠化土地面积1 466.9万hm2，占岩溶土地总面积的324%。这些潜在石漠化系基岩为碳酸盐类，裸露度（或砾石含量）在30%以上，目前已有较好的植被覆盖（植被综合盖度50%以上）或已经梯土化。
　　1.2 石漠化土地的危害
　　石漠化是特殊的喀斯特作用过程叠加垦荒、砍树、烧山、放牧等人类活动而造成的，是自然因素与人为因素共同作用的结果[7-8]。石漠化地区土地生产能力低下，是区域贫困的主要原因，该区域景观高度破碎化，生态系统生物多样性丰富但较脆弱，另外石漠化地区生态系统自我恢复能力低下，影响区域生态恢复的进程;并且石漠化土地更易发生水土流失，影响区域人民群众的生存空间，甚至威胁区域生态安全。 　　2 我国藤本植物资源概况及在石漠化治理中的优势
　　2.1 我国藤本植物资源概况
　　我国藤本植物种类丰富，共计有85科409属3 073种，其中草质藤本898种，木质藤本2 175种[9]。据野外调查，我国南方石漠化地区分布的藤本植物占全国50%以上[10-12]，说明石漠化地区的生境条件适宜藤本植物生长，增加了石漠化治理中藤本植物种类的选择性。
　　2.2 藤本植物在石漠化治理中优势
　　2.2.1 藤本植物的生态适应性强。藤本植物由于其生长速度快，生活周期长，对土壤、水分等环境条件要求不高，具有较强的适应性和抗逆性，易于在荒山荒地快速形成植被覆盖景观。另外石漠化地区具有缺水少土的生态特征，一般植被群落结构简单，层间空间较大，藤本植物可以有效利用石漠化地区水热条件和群落空间，是石漠化地区植被恢复的理想植物[13]。
　　藤本植物可以极大地减少水土流失。藤本植物多数生长迅速、生物量大、根系固土保水作用明显，在降雨量较丰富的情况下可有效减少土壤流失量 [14]。我国近几年在边坡水土保持工程中大量应用藤本植物，解决了多年来边坡生态治理及水土保持工程中出现的许多难题;地锦（Parthenocissus tricuspidata）、葛藤（Pueraria lobata）、栝楼（Trichosanthes kirilowii）、杠柳（Periploca sepium）、蝙蝠葛（Menispermum dauricum）5种攀缘植物在水土保持生态修复中的应用价值较大[15];有些藤本植物如爬山虎、络石、常春藤（Hedera nepalensis var.sinensis）等根系较发达，有的具有气生根或者吸盘，能有效固定土壤，另外浓密的枝叶可减轻雨水对土壤的侵蚀，具有较好的水土保持作用。
　　2.2.3 藤本植物可以有效地固土护坡。黄启堂等[16]对福建省多种藤本植物在省内高速公路边坡绿化适应性进行了研究，使用层次分析法的选择体系筛选出适用的藤本植物，结果表明在科学管护下，藤本植物短期內可将迅速提高边坡植被覆盖率，固土护坡的效果非常明显[5]。
　　2.2.4 藤本植物可以用于石漠化治理。吴易雄等[17]通过试验和观测证明，利用藤本植物进行石漠化治理是可行的。与其他类别的植物相比，藤本植物对水、肥的需求较草本植物更少，适应性强，具有根系发达、枝叶丰厚、生长迅速、生物量大，地面覆盖率较大，易于环境统一的特点，是石漠化治理的首选植物[18]。
　　3 喀斯特地区藤本植物的生态学特性及石漠化治理中的物种选择
　　3.1 喀斯特地区藤本植物生态学特征
　　藤本植物由于生长过程受到攀附木和空间的限制，其生长方向和占用空间具有不确定性。藤本植物的生态特性与乔灌木不同，它自身不能构成群落，必须攀附其他林木而生，因此群落结构中藤本植物具有独特的生态学特性[19]。影响藤本植物的生物多样性的众多环境因素中，温度和降水是最关键的非生物因子[2，20-21]。藤本植物的导管比较宽大，其水分运输易受低温和干旱胁迫的影响，因而比较适宜热量丰富、雨量充沛的气候条件[22]，季节性干旱显著的热带森林往往具有非常高的藤本植物丰富度[20，23]。同时，藤本植物通常能够利用比树木更深层的土壤水，避开旱季的干旱压力，而且具有更高的水分利用效率[24]，我国石漠化土地主要分布在西南8省，具有热量丰富、降水量大的气候特征，这就为石漠化治理提供了新的思路。
　　石漠化地区一般季节性干旱比较明显[25]，而藤本植物的环境因子利用策略在喀斯特地区缺水少土的资源条件下适应性较好，充分显示了藤本植物在喀斯特植被中的普遍性和重要性。
　　3.2 石漠化治理中藤本植物种类选择
　　在石漠化植被的恢复中，植物种类选择非常关键，应突出生态适应性强、生态效益结合经济效益、区域乡土种类这3个原则[26]。在程度较重（重度和极重度）、坡度较大（陡坡、急坡和险坡）、生态极其脆弱的土地上，应优先考虑生态适应性强的物种。
　　王平等[27]认为在治理（极）强度石漠化时，应主要选择攀沿植物和耐干旱的灌木作为植被恢复优先选择物种。陈文峰[28]认为治理（极）重度石漠化应选用耐干旱瘠薄、喜钙、岩生、速生、适应范围广、经济价值较高的树种、灌木、藤本和草种。在石漠化治理中，可以选择观赏性高的岩生攀援植物（如桑科的薜荔以及苦苣苔科或兰科的一些植物），也可用一些岩生藤本植物用于岩溶地区园林绿化（如用茜草或钮子瓜从岩石上垂下来）。
　　在较干旱的石灰岩地区，地果（Ficus tikoua）和薜荔在裸露岩石上生长最好，耐旱性最强。在水、热条件较好地区，天南星科的藤本植物石柑子（Pothos chinensis）在红色砂岩上生长最好。这3种藤本植物在岩石上蔓延的过程中，可以长出不定根，牢牢地吸附在岩石上。有些一级岩生种子植物虽然岩生能力强，但在野外调查中发现这些植物分布区域狭窄且数量少[如萝藦科的香花球兰（Hoya lyi））或生境特殊（如兰科的镰翅羊耳蒜（Liparis bootanensis），在岩石上常和苔藓共生]，目前还不宜作为石漠化治理植物进行大规模推广[29]。
　　吴迪等[30]通过试验发现，西番莲（Passiflora caerulea）、栝楼、葛藤扦插苗在土壤肥力不高的石灰土中均能正常生长，在干旱胁迫下，幼苗的叶片含水量比正常供水情况下要低，而渗透调节物质则显著增加，它们均能通过自身调节来抵抗干旱带来的伤害。说明这3种藤本植物在喀斯特石漠化区具有较强的抗旱能力，且通过对比分析发现，这3种藤本植物中，西番莲的抗旱性最强，栝楼最弱。
　　4 藤本植物在石漠化治理中应用途径探讨
　　4.1 广泛开展喀斯特地区藤本植物多样性调查，确认其在区域石漠化治理中的可行性
　　通过地形对桂西南喀斯特森林地表植物多样性及分布格局的影响研究表明，海拔、坡向、坡度等地形因子对藤本植物种类的分布有重要影响[31]。不同生活型的藤本在不同喀斯特地貌部位的种数分布有所差异，草质藤本较多分布在峰丛洼地，藤状灌木和木质藤本较多分布在喀斯特山地的坡地。由此可以说明石漠化地区地貌地形与藤本植物多样性有很好的相关性。石漠化地区地形地貌复杂，有岩溶槽谷、溶丘洼地、峰丛洼地、岩溶峡谷、断陷盆地等多种地貌类型，因此具有生境破碎、生态因子时空变化大、异质性高的特点[32-33]，这些多样的生境条件为不同生态适应性的植物提供各自需求的生存条件[34]，形成多样的群落结构[35-36]，使得石漠化地区藤本植物多样性十分丰富。 　　由于气候、土壤等因素的差异，各地区藤本植物在喀斯特土地中的分布类别也有所差异，在喀斯特地区常见的藤本植物有葛藤、西番莲、栝楼等[34]藤本植物。不同种类藤本植物，由于其生理特性，不同藤本植物在不同岩性石漠化治理中效果有所差异，葛藤喜生于温暖潮湿多雨向阳地方，在花岗岩砾土、砂砾土及中性泥沙土、紫色土均生长良好[37]。有研究发现忍冬（Lonicera japonica）的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、水分利用效率（WUE）和羧化效率（CE）等光合参数均高于五叶地锦和地锦等其他几种木质藤本植物，说明在相同环境条件下，忍冬的光合能力和对环境的适应能力较强，在石漠化程度较重地区，乔木植被覆度较低，藤本植物光照资源优于同纬度下乔木植被盖度较高的地区，在这种环境下选用木本藤本植物忍冬可用提高光照利用率，加快石漠化地区植被恢复速度[38]。
　　4.2 开展藤本植物与喀斯特地区植物的共生机制研究，提高喀斯特生态系统稳定性
　　当前对喀斯特地区生态系的研究多集中于单一森林结构水平上，当前仍缺少喀斯特木本、灌木（藤本）、草本植物共生机制的研究。落叶植物采取避旱策略，通过落叶减少旱季蒸腾和水分消耗。喀斯特山地大部分植物具有很深的根系，藤本植物根系更深，旱季能利用地下深层岩石和缝隙水。有些植物如木棉（Bombax ceiba）、董棕（Caryota obtusa）利用树干储存水以保证旱季必要的生理代谢。喀斯特山地木本植物叶片和枝条木质部结构和生理功能的密切关联对于适应水分胁迫起重要作用。不管是喀斯特木本植物还是藤本植物，建立地表、地面、地下立体植被群落，才能保证各植物群系之间互利共生，增加强整个喀斯特生态系统的稳定性是当前石漠化治理过程中需要解决的难点。
　　4.3 藤本植物石漠化治理中成效研究
　　研究表明，大多數藤本植物具有较强的气孔调控能力，并且能水分和强光利用效率高，是石漠化地区生态重建的理想植物[13]。例如在石漠化地区种植忍冬不仅可以取得良好的生态效益[39-40]，并且能产生较好经济效益。近年研究发现藤本植物星油藤（Plukenetia volubilis Linneo），正作为石漠化地区生态重建的重要物种进行推广[41]。分布于热带亚热带石漠化地区的兰科植物和苦苣苔科植物能进行景天酸光合代谢[42-43]，耐旱性强，并且大多具有重要的药用和观赏价值[44-45]，可以作为石漠化地区小生境生态重建的先锋物种。
　　但用藤本植物治理石漠化，成效出现时间往往较长，需要经过先锋草本向藤本缓慢过渡的阶段。吴易雄等[17]认为利用藤本植物进行石漠化治理是一个长期的过程，藤本植物覆盖石山大约需要3年的时间。1年生长量最长的达5.3 m，可以覆盖60%以上的裸岩，2～3年可达到石漠化生态修复的治理效果[46-47]。据研究，爬山虎在石漠化地区无植被覆盖的条件下天然成活率达到9成以上，且不到1年时间种植区域植被覆盖度可达50%以上[15]，用来治理荒山石漠化效果明显。
　　5 结论
　　天然条件下，石漠化严重地区生长较快的是过山枫（Celastrus aculeatus）、凌霄（Campsis grandiflora）、常春藤、扶芳藤和爬山虎等藤本植物。凌霄由于是落叶种类，在秋冬季没有明显优势。从依附石壁能力来看，在石山上能占据优势的是扶芳藤。以1年多生长情况与优势度来看，常春藤与扶芳藤能够较好地在石漠化地区生长，发挥治理作用。在恢复早期阶段，群落组成以喜光先锋植物占优势，群落高度低、盖度小，先锋植物的种实小、重量轻，易到达退化群落中，并能适应早期群落环境，迅速萌芽生长，恢复潜力高。自然恢复过程中，藤本植物能较充分地利用喀斯特生境中各类小生境资源，如石面、石缝、石沟等，而这往往又是人工造林所不能及的，反映出自然恢复在对资源利用上更合理、充分。利用藤本植物进行石漠化治理，能有效地覆盖石面石缝，使得石漠化山地资源利用最大化。
　　近年来随着国家对石漠化治理的投入力度逐步加大和藤本植物研究的深入，石漠化治理措施逐渐多样化，利用藤本植物治理石漠化将成为其中重要措施之一。地果、薜荔、石柑子、西番莲、栝楼、葛藤、忍冬、过山枫、凌霄、常春藤、扶芳藤和爬山虎等藤本植物由于根系发达、对环境要求低，具有生命力强和生态价值高的特性，所以可以用来提高石漠化地区的水土保持、水源涵养等生态效益，藤本植物具有的这些生态价值可以作为岩溶地区石漠化治理的先锋植物加以研究和推广[37]。
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