石漠化山区生态修复树种综述

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石漠化山区生态修复树种综述

作者:钱善勤 单位:柳州师范高等专科学校

石漠化是石质土地荒漠化的简称,指在热带、亚热带湿润、半湿润地区岩溶发育典型的情况下,由于人类不合理的社会经济活动而导致的植被减少,水土流失,基岩大面积裸露的土地退化现象,石漠化是岩溶地区生态恶化的顶级形态[1]。广西地处我国西南边陲,素有“八山一水一分田”之称,境内岩溶分布面积广,石漠化严重程度仅次于贵州和云南,位列全国第3位[2]。石漠化已成为广西生态环境面临的头号问题,制约着整个广西经济社会的发展与进步,石漠化引起的生态恶化使得大石山区的贫困问题进一步加剧,阻碍了广西经济长期有效的可持续发展[3]。石漠化的危害主要表现为地表植被破坏严重,水土流失严重,生态环境恶化,使得土地生产能力衰退或丧失,人们生活生产的基本条件日益丧失。干旱时节人们生产生活受到严重影响,2010年西南大旱给广西部分地区人民的生产生活造成很大的影响,给社会经济发展带来巨大的损失,而一旦大雨来临,内涝又会导致粮食减产,经济受损,人民群众生命安全受到严重威胁[3-4]。生态修复已经成为改变广西石漠化山地生态环境的有效途径,目前广西采用的生态修复树种主要包括肥牛树[Ce-phomappasinensis(ChunetHow)Koster]、任豆树(ZeniaInsig-nischun)、构树(BroussonetiapapyriferaL.Vent)和大叶速生槐[5-8]。因此,笔者主要就这几个树种的生长特性以及在生物饲料、木材、造纸等方面的经济效益进行综述

1生长特性

1.1肥牛树肥牛树为大戟科肥牛树属速生阔叶常绿乔木,有大叶型和小叶型之分,为广西特有树种,我国特有珍稀植物之一,属国家3级保护植物。肥牛树主要天然分布在广西西南部中越边境一带的石灰岩山地,垂直生长在海拔300~500m的山区[9]。肥牛树每年3~4月份开花,腋生穗状花序,雌雄同株,无花瓣,6~7月果实成熟,朔果略似球形。肥牛树的树高一般可达20m左右,胸径40cm左右,枝叶茂密,树冠广阔。成年肥牛树树皮片状剥落,小枝呈现蜿蜒状生长,叶片肥厚、互生、革质,两面光滑、叶片呈倒卵形,边缘钝锯齿状,叶具短柄[10]。肥牛树偏好夏凉冬温,年温差较小,日温差较大,年降雨量在1000~1500mm的岩溶山区气候。肥牛树具有一定的耐寒能力,能耐-4℃的低温,同时也具备较强的耐旱能力,肥牛树在湿润肥沃的土壤上生长良好,在干旱的石灰岩山区也能旺盛生长。肥牛树根系粗壮,穿插力极强,具有分解利用石灰岩的能力,能够在高陡岩缝间破石延伸,亦能攀生悬崖隙缝中进行茂密生长,因此是石漠化地区生态修复的良好树种[8]。

1.2任豆树任豆树为苏木科翅荚木属落叶乔木,是南亚区系树种,华南石灰岩区特有珍稀树种,属于国家2级保护植物。任豆树群落在广西境内主要分布于左、右江两岸的石灰石地区[11]。任豆树花为红色,呈辐射对称状,花期为4~5月,顶生聚伞状圆锥花序;荚果为红棕色、长圆形,不开裂;种子为扁圆形、棕褐色。叶芽呈纺锤状椭圆形,一回奇数羽状复叶,互生,小叶19~27枚,互生,长圆状披针形。成年任豆树可高达20~30m,胸径可达1m;幼树皮灰绿色,老树皮棕褐色,树冠呈伞状,枝条展开[12]。任豆树的顶芽、腋芽和不定芽均具有很强的萌生能力,在采伐或截顶后能迅速萌发新枝并形成新的树冠。任豆树有较强的环境适应能力,天然分布区平均气温18.3~23.0℃,冬温夏凉,极端低温-7.3℃,年降水量约1500mm;主要生长在黑色石灰岩土以及石灰岩发育的黄壤上,同时也能够适应砂页岩发育的黄壤或砖红壤性红壤。任豆树根系发达,浅根性,根部有固氮根瘤,侧根粗壮发达,具有极强的穿透能力,任豆树根系在高度裸露的石灰岩山地间隙中穿透数米[13]。

1.3构树构树为桑科构树属落叶乔木,构树属全世界共有5种,主要分布于亚洲东部和太平洋岛屿。我国有3种,包括构树、小构树、藤构,分布于我国除东北北部、西北北部以外的大部分地区,大部分为野生。构树是我国“神舟六号”飞船搭载的5种太空种苗之一[14]。构树为阳性树种,株高可达20m左右,树皮平滑,浅灰色;叶阔卵形,边缘有粗齿,叶片两面有厚柔毛。花雌雄异株;聚花果球形。花期5~6月,果熟期为9月[15]。构树具有很强的环境适应力,既耐干旱、贫瘠、盐碱,又耐干冷湿热气候,在酸性、中性或石灰质土、山石坡积、石缝及峭壁和水边、低湿地都能良好生长[16]。构树根系萌生力强,年年砍,连年发,老根在砍伐后生长愈来愈旺盛。构树根系浅,侧根发达呈水平分布,当年生侧根可达2m以上,有较好的保持水土、防止水土流失、阻止土地沙化的功能[17-18]。

1.4大叶速生槐大叶速生槐为豆科刺槐属落叶乔木,是从韩国引进的新型饲料树种。大叶速生槐叶片阔大,叶片长宽分别为普通刺槐的2~3倍,叶质肥厚,单叶干重为普通刺槐的4~6倍。叶片为奇数羽状复叶,互生、全缘。小叶为7~19枚,椭圆或卵圆形,两面光滑无毛。大叶速生槐为单性花,紫红色,总状花序,无雄蕊,不结种子,主要采用种根进行繁殖[19]。大叶速生槐为广生态幅植物,具有较强的耐旱、耐寒、耐土壤贫瘠的能力,适生于年平均气温6~9℃,年降水500~1200mm的气候区。在年降水200~400mm的西北干旱、半干旱地区也正常生长,具有极强的耐土壤贫瘠能力,无论沙土、荒坡瘠薄地、退化草场、河滩地、轻酸性土和轻盐碱地,甚至多年矿渣堆及风化的沙石砾上都能生长[20]。大叶速生槐根系庞大,具根瘤,固氮能力很强,可有效改良土壤,增进地力。大叶速生槐的分蘖和再生能力极强,刈割后便墩状丛生,平均每墩萌生10~20个枝条,最多可达40个枝条,而且大叶速生槐在植株被砍伐后,残留在土壤里的残断根系也能快速萌芽生长[21-22]。笔者从2009年底起开始着手大叶速生槐的研究,目前在广西来宾市合山市的废弃矿区从事废弃矿区生态修复试验。研究发现,种植大叶速生槐后,矿区土壤中的氮素含量显著增加,土壤有机质含量增加,植被覆盖增加,土壤微生物数量及种类也呈现显著增加的趋势。图1为大叶速生槐在不同废弃矿区生长的照片。

2经济效益

这些树种在对广西石漠化山地修复过程中发挥了很大的作用,对改良土壤、水土保持起到很大的作用;同时,使用这些树种不仅创造了良好的生态效益,而且在动物饲料、木材、造纸等方面还收获了经济效益。

2.1饲料应用价值肥牛树、构树、任豆树、大叶速生槐有一个共同的特征,就是它们的枝叶均具有很丰富的营养,可作为良好的动物饲料。肥牛树因其叶和嫩枝含有较丰富的营养物质,能促进牛快速长膘,是当地百姓喂养耕牛的主要植物,故此而得名“肥牛树”。肥牛树的干叶中含有粗脂肪8.9%~21.97%、粗蛋白质7.4%~13.23%、粗纤维24.9%、氨基酸5.8%,此外还含有钙、磷、钾、铁、钠、镁等多种营养物质,其中蛋白质和脂肪的含量比稻草和玉米秆要高得多。每100kg鲜叶含粗蛋白3.92%,相当于150kg稻草;含粗脂肪1.67%,相当于120kg稻草[8-9]。任豆树俗称砍头树,当地百姓在任豆树生长1年之后,在距离地面1.5m左右的地方截断其顶端枝叶,促使其萌芽,待萌条长到1.0m左右时进行收获,其树叶作为猪、羊、牛等家畜的饲料,每隔2~3个月砍伐利用1次,每年可采收3~4次。鲜嫩树叶产量15~30t/hm2。任豆叶粗蛋白质含量达24.57%,含量是大米、玉米的3倍,小麦的2倍,是上等的畜禽饲料。在广西平果等地,任豆树叶是牛羊的主要饲料[11-12,23]。构树是罕见的高蛋白植物,又称为奶树、谷浆树、鹿仔树等,是一种优质的饲料原料,在我国农村长期以来就有用构树树叶喂猪的习惯,可替代20%左右的米糠和麦麸,有较好的饲料效益和经济效益。构树叶粉中粗蛋白含量较高,并且赖氨酸、蛋氨酸、粗纤维含量也较高,构叶干物质粗蛋白含量达24%,远高于苜蓿的14%,氨基酸是大米的4.5倍,玉米的2.5倍,黄豆的1.8倍,维生素和微量元素的含量是大多数水果蔬菜的百倍,是一种优质的饲料原料[14,24-25]。大叶速生槐有“叶饲料之王”之称,大叶速生槐干叶中含粗蛋白约21%~25%,2kg槐叶粉相当于1kg豆饼类粗蛋白含量。含粗脂肪4.0%~5.5%,粗纤维11.0%~15.0%。富含多种维生素、微量元素和多种氨基酸,属高能饲料。大叶速生槐茎叶鲜嫩,质地细软,适口性好,消化率高,牛、羊等各类畜禽均喜食,并可显著地促进畜禽的生长发育,对畜禽无毒副作用[19-20]。#p#分页标题#e#

2.2木材应用价值除了枝叶可作为良好的动物饲料之外,这些树种均具有较高的出材率,木材在建筑、家具、农具以、地板以及人造板等方面均具有很好的应用价值。肥牛树木材为散孔材,材质坚硬致密,纹理略斜,密度高,可作为建筑、机械工业、家具、农具以及细木工艺等用材[8]。任豆树具有树干通直、树皮薄、出材率高的特性。材质坚硬且比重低,纹理直,易加工,木材经水泡阴干后,能避虫蛀,不翘不裂,是制造家具和建筑用的良好材料[12]。任豆树木材纤维性能好,纤维素含量高达50.11%,属于高含量范畴,是制造人造板的理想材料[11]。侯伦灯等在分析任豆树木材的显微构造、化学组分和物理特性后,经试验压制阻燃刨花板,发现其物理力学性能和阻燃性能等多项指标均符合国家和行业相关标准[26-27]。构树木材结构中等,纹理略斜,材质松软且轻,可作人造板、家具以及薪柴用[17]。大叶速生槐树干通直,木材硬重,材质坚韧,纹理细密均匀,木材抗压、抗弯及抗拉能力均较强,心材较宽且抗腐能力强,适宜用作家具、地板、人造板以及农用建材等[21]。

2.3造纸应用价值除了肥牛树,任豆树、构树和大叶速生槐在造纸方面均有研究,且构树和大叶速生槐的具有明显的优势。发展现代造纸工业,必须大力发展木浆造纸产业,加快原料基地建设,走林浆纸一体化发展道路。构树在造纸方面的优势最大,构树韧皮纤维含量高,具有较好的化学稳定性,耐腐蚀性好,品质优良,纤维细长,色泽洁白,具有天然丝质外观,手感柔软,具有丝和棉的感觉,是生产制造高级用纸(打字蜡纸、引线纱纸、新闻纸、宣纸、造币纸)和人造棉以及高级混纺等产品的优质原材料。构树木质部呈黄白色,质轻而软,可用来生产文化用纸、纸板和卫生纸等[18,28]。大叶速生槐树干通直,木质细密均匀且无空心黑心现象,从边材到心材色度洁白,木材得浆率高。同时大叶速生槐根系具有萌生能力极强的特点,短期轮伐之后能够自然萌条成材,采伐后勿需栽植,一次投资永久受益,大大降低劳动力投资,从而可以提升制浆造纸产业的效益[29]。任豆树木材纤维属于典型阔叶材纤维,纤维平均长度为1.01mm,纤维宽度为19.60μm,长宽比达到52,根据木材解剖学会规定,阔叶木纤维长度为900~1600μm,可见任豆树属于中长纤维之列,且纤维长宽比的大小是影响纸张质量的重要因素,一般纤维长宽比值越大,对纸张的撕裂强度有利,凡比值小于35时,就不适宜用作造纸原料,而且任豆树生长迅速、材色洁白、材质松软,因此是一种值得发展纸浆原料林的好树种[11-12]。

3推广种植

广西日益严重的山地石漠化现象已经给大石山区的人们造成很严重的贫困问题,同时也对广西社会经济的可持续发展构成了阻碍,因此开展山地石漠化生态修复已迫在眉睫,目前广西在这些树种的开发利用上均已经开展了很好的工作。广西在很早之前就开展了肥牛树的推广种植工作,但肥牛树传统的繁殖方法周期长,成活率低。从1996年开始,我国西南扶贫世行贷款项目广西办公室专门立项开展研究,针对肥牛树难生根的特点,用1~2年生枝条经过特殊处理,经扦插生根后装入营养袋育苗,获得成功,且这种新方法简单易行,不受时间和季节的限制,只需3~4个月的时间,从而解决了肥牛树育苗难的问题,使得肥牛树这一广西本土树种能够为日益严重的石漠化现象得到改善,同时也作为动物饲料为当地的畜牧养殖业作贡献[9]。任豆树的饲用价值和其对畜牧、生态等的综台效益,在近年来已逐渐引起人们注视,认识日益深化,任豆树在有的县市已经被选作石山草场绿化,从根本上改善岩溶干旱地区生态的优良树种。2001年广西全区石漠化治理试点工作会议上,自治区政协提出“在广西全区推广种植任豆树”的提案。针对该提案,自治区人民政府对广西石漠化治理试点工作进行了专门部署,明确了平果县等13个试点县的治理任务,并拿出2500万元,对石漠化治理试点工程建设的植树造林和封山育林给予补助,计划通过连续5年的综合治理,至2005年,使13个试点县的沿路及居民点四周石山林木覆盖率达成50%以上。

构树是一种开发前景广阔的经济树种,既可以作为山地石漠化的修复树种,同时也是优良的纸浆材、饲料原料林树种,而且构树的枝叶、树皮、果实、叶片乳液以及根皮都具有重要的药用价值。2004年,广西大自然生物技术工程有限公司投入9000万元开展构树的工业化生产,计划3年内建立13.33hm2的构树种苗基地和3333.33hm2构树人工种植示范林,同时建成年产30万t构树生物饲料加工厂。此外,贵港、来宾、百色、河池等多个市已经开始建立大型构树产业基地,构建以生产构树生物饲料为主,其他产品为辅的集团化经营模式[14,24]。大叶速生槐是从韩国引进的一种饲料树种,属高能饲料,2005年由广西南宁劲能农业科技公司引入广西,广西自治区政府及各级政府也对大叶速生槐的种植给予大力的支持,南宁市科学技术局拨款5万元支持“大叶速生槐引种试验”课题,广西区科学技术厅拨款15万元支持“大叶速生槐引种栽培试验”课题,柳州市和鹿寨县人民政府共拨款30万元建设鹿寨县寨沙镇大叶速生槐种植基地等等。截止2010年底,在自治区及有关政府部门的重视支持下,已在鹿寨县、资源县、马山县、来宾市、融水县、象州县等61个县(区、市)开展种植。自治区人民政府原副主席龙川同志曾指出,大叶速生槐在广西区的推广,将使全区的畜牧业引起革命性的变化。特别是大石山区荒山将迅速得到绿化,畜牧业将得到飞速发展,生态环境将迅速得到改善,农民收入将得到大幅度提高。

4展望

从目前广西自治区对肥牛树、任豆树、构树和大叶速生槐的推广种植工作,可见自治区政府对广西石漠化山地治理的重视程度,这四种树种不仅在岩溶干旱区的生态修复过程中发挥了巨大作用,同时也带动了当地林业、畜牧养殖业、饲料加工业等产业的发展,形成良性循环的产业链。由此可见,这些树种的进一步推广与应用将会使得广西大石山区的贫困问题得到改善,同时有利于广西社会经济的长期可持续发展。