災后修復造林運用探究范文

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本文作者：王雅飛1喻曉鋼2林琦3唐禮貴1楊敏4李偉1鄭文2作者單位：1綿竹市造林種苗和科學技術推廣站2德陽市林業科學技術推廣站3劍南春集團公司微生物研究所4四川九頂山省級自然保護區綿竹管理站

技術措施

1生物埂

以綿竹市林業局選育的九頂大粉葛兩年生葛苗作為營建生物埂的材料，選擇葛藤直徑粗5mm～8mm、葛塊根直徑粗15mm～20mm的葛苗進行試驗。試驗應用抗旱保水劑處理葛藤根系，栽植坑穴20cm×20cm，以株距50cm、行距100cm沿塌方區域下部順行栽植兩行，總長度400m。

2土袋

適宜在坡度較小、表層土松動的災毀地表層實施，目的是為了防止擋土工程背面回填土的移動，集中地表徑流和減小流水侵蝕，該工程措施適宜與木(竹)柵欄結合、交錯設置，即在擋土工程之間斜面長度大約2.0m的間隔放置土袋，防止砂土下滑，固土定坡，為植被的培育打下基礎。

3木竹柵欄

為了防止崩塌土砂下滑，分散地表徑流，減輕地表徑流對山體表面的侵蝕，穩固山體表面松動的土壤，改善植被恢復環境，在山坡面上相隔3m～5m配置木(竹)柵欄工程。木(竹)柵欄工程使用木樁、木材(整竹材)和鐵絲。木樁高度為1m，間隔樁距0.7m，地上0.5m，深入地下0.5m。工程做法是先沿等高線開挖60cm寬基槽，然后在基槽中部打樁，木材(整竹材)橫向扎排，再回填土砂壓實。

4擋土堡坎

抑制、固定河床內不穩定的泥沙以及坍塌地產生的大量泥沙，作為山坡工程的基礎，在坍塌地的垂直下部配置漿砌堡坎，防止泥沙流向下游區域。

5排水溝

應用于地表徑流形成的沖刷溝內實施，實施渠系工程是為了減輕地表徑流對沖刷溝連續造成侵蝕，以及過多的地表水滲透使土壤的強度降低而設置的排水工程。

6栽植工程

栽植工程目的是恢復災毀地植被，是治山的最終目的，其做法是在擋土工程、土袋階梯式工程背面進行植樹、播種等，符合《造林技術規程》(GB/T15776－2006)所述要求。

試驗設計

1試驗地點

項目試驗地位于綿竹市漢旺鎮牛鼻村中封頂，面積為33.34hm2。為5•12汶川大地震災毀林地。在試驗地內分別選擇災毀后泥石流沉積地、滑坡地和垮塌地做為試驗地類，根據立地條件分別采取人工造林、人工點撒播、封山育林等恢復措施并適地加以輔助治山工程措施，見表1。

2種苗

種苗均來自四川省綿竹市。選取頂芽飽滿、苗干通直、色澤正常、無損傷、無病蟲害的種苗。

3應用保水劑造林試驗研究

保水劑采用的是華光實業公司生產的AS型高效保水劑。造林樹種為1a生刺槐苗，平均高為80.2cm，平均地徑為0.8cm。保水劑不同施量試驗:每穴分別施量為0.5g、1.0g、2.5g、3.5g。每個處理660m2。分別于3月10日、4月10日、5月16日測定土壤含水量。測定時在每小區上下左右及中部各選1點，每點測定3個樹坑。在距樹干20cm處用小口徑取土鉆打孔取土，然后封堵取土孔，采用烘干法，測定20cm深土層的含水量，求平均值。

4造林存活率和保存率調查

在各樣地內隨機選擇10m×10m樣方，重復3次。調查因子包括造林成活率、地徑、高生長量，取其平均值。數據的調查時間除保存率外都為造林后4個月的同一個時間段，保存率的調查是在造林后的第2年春季進行的。

5植被恢復調查方法

1)植被總蓋度和林木郁閉度的觀測

草地用投影法觀察植被總蓋度，林地用目測法觀察郁閉度。植被樣方調查主要調查植被的種類、生長狀況和蓋度等，樣方大小草本為2m×2m，灌木為5m×5m，喬木為10m×10m。

2)生物多樣性測定方法

群落物種多樣性統一應用各個物種在該層(喬、灌、草)中的重要值V這一綜合指標來計算，各個物種的重要值計算公式(馬克平等，1995)如下:(1)重要值草本層的重要值:IV=(相對密度+相對頻度+相對蓋度)/3喬木和灌木層物種重要值:IV=(相對密度+相對頻度+相對優勢度)/3相對密度=一個種的密度/所有種的總密度×100%相對頻度=一個種的頻度/所有種的頻度×100%相對優勢度=一個種的優勢度/所有種的優勢度×100%。(2)物種多樣性指數是以各樣地物種重要值平均數為基礎，采用目前較為普遍使用的公式計，按生長型(喬木、灌木、草本)計算各物種多樣性指數。a．物種豐富度指數S=出現在樣地中的物種數。b．多樣性指數。d．均勻度指數。

3)地表徑流量的觀測

在試驗區域內有工程措施的坡面堡坎、竹竹木柵欄(土袋)、排水溝和未作處理的區域設置4個徑流場。徑流場寬5m(與等高線平行)，長10m(水平距)，水平投影面積50m2，徑流場下部設1m×1m×1m集水池，用來收集徑流。每次雨停后10min～30min觀測，記錄池內水深，然后將泥水攪拌均勻，用量杯分層取樣1000ml，經沉淀后，在105℃條件下烘干，將干物質用天平稱重。研究工程措施對水土流失治理的影響。徑流場一次降雨地表徑流量(m3)=1m×1m×水深(m)徑流場一次降雨侵蝕量(t)=地表徑流量(m3)×干物質(g)/1000

結果分析

1不同恢復模式的生長效果分析

1)高、徑生長量、存活率的比較

對災后植被的恢復工作，首先考慮生長量、成活率、保存率的大小。不同樹種的生長情況見表2。由表2可以看出，設計樹種均能有效的在災毀林地生長，都能作為植被恢復用樹種，考慮到在實際應用的實際中，植被恢復應為防護林，因此樹種首選還是應為刺槐、榿木等，調查顯示刺槐在泥石流沉積地區平均成活率達到68%，平均保存率可達到49%，可見其在惡劣環境的適應性非常強。桂花和柚的成活率和保存率達到90%以上，分析其原因為桂花和柚屬于經濟林木，栽植規格較大，同時人為管理水平高，導致成活率高，但是管護成本較高，因此在災毀林地的植被恢復實踐中建議還是以適應性強，管護成本低的苗木作為選擇對象。酸棗成活率和保存率相對較低，其原因為撒點播地點為坡度較大的滑坡區，土壤含水量較低，土壤結構性差導致發芽率低。

2保水劑施量對土壤含水率和生長量影響

從表3中可以看出，穴施2.5g、3.5g保水劑與其它處理在各指標上的差異均達極顯著，而這兩種處理之間則差異不大，可以確定在刺槐造林中，穴施2.5g、3.5g保水劑，可促進穴內土壤水分的保蓄，從而提高造林成活率，其保水持效時間可達3個月，這個時期正是本地干早少雨的時期，也是苗木萌動生長的關鍵時期。在這個關鍵時期造林施保水劑對林木成活起到了很大作用。考慮到經濟性，穴施2.5g效果最佳。對當年高、徑進行比較后，各施量之間可看出無顯著差異，說明施用保水劑對土壤水分的改善作用是有限的，僅能維持幼苗基本需水量，保證苗木成活，并不能提高苗木生長量。

3不同災害地點不同恢復方式植被恢復的調查

對不同災害類型及不同恢復方式總蓋度調查，得出不同方式植被恢復的最佳配置方案，見表4。從表4可以看出，在災毀林地中人工植苗恢復植被適合實施于泥石流沉積區域，調查顯示植苗后蓋度達到53.6%，在滑坡區域的人工恢復手段中，撒播為3.2%，點播為7.3%，人工植苗蓋度為8.2%，綜合在施工過程當中安全性和經濟性，可見點播是滑坡區域的最佳植被恢復方式。塌方區域由于坡度較大，操作困難，危險性高，因此自然恢復是最佳的選擇。在本次試驗的調查中，塌方區域的總蓋度為27.4%，主要種類為巴茅、茅草一類先鋒草本植物。同時自然恢復處理中，3種災毀地的總蓋度相差不大。因此，綜合各因素可以認定塌方區域的最佳恢復方式為自然恢復，滑坡區域可通過撒點播的方式恢復植被，而可操作性強的泥石流沉積區域最好用人工植苗的方式將最大限度的提高植被恢復水平。

4不同植被恢復模式的對生物多樣性保護分析

1)物種組成特性

自然恢復的灌草叢中，傳播能力強且耐旱極強的草本巴茅和馬桑迅速侵入，成為植物群落優勢植物，其重要值分別為84.5%和8.2%，占群落總重要值的92.7%，形成了巴茅+馬桑群落，處于破壞山體植被演替的初級階段。對于人工恢復的4種造林地中，草灌的物種數量增加，腎蕨、禾本雜草、蒿草、野菊花、野棉花等草本成為草本群落的優勢種，草本的物種組成變化較大，初期的一年生草本植物生長逐漸退化，大量多年生草本植物逐漸進入。主要灌木種類有馬桑、懸鉤子。調查中發現本土木本植物開始入侵，如樺木、棗樹、楠木等。隨著巖石的風化，環境條件有所改善，已初步具備耐旱性強的鄉土先鋒植物生長的條件。在桂花+柚子的混交林中，由于是經濟林有明顯人為干擾，試驗中不作統計。

2)多樣性分析

物種多樣性是指多種多樣的生物類型及種類，強調物種的變異性，代表著物種演化的空間范圍和對特定環境的生態適應性。物種多樣性是物種豐富度和分布均勻性的綜合反映，體現了群落結構類型、組織水平、發展階段、穩定程度和生境差異，反映了生物群落在組成、結構、功能和動態等方面的異質性，了解它的變化掌握群落演替的一般規律。物種多樣性變化是植被演替的重要標志之一，是分析群落穩定性、所屬演替階段的重要依據，是群落結構和生態功能復雜性的一個度量，可揭示不同植物群落在結構、組成及其功能動態方面的變化。一般情況下，物種多樣性指數與物種豐富度、均勻度呈正相關，與生態優勢度呈負相關。多樣性指數越高，生態優勢度越小:多樣性指數越大，豐富度、均勻度愈高。因此可以認為，在表征群落多樣性結構方面，物種均勻度與生態優勢度的變化趨勢是相反的:種群分布集中，群落均勻度指數低，生態優勢度就較高。反之，群落中種群分布均勻，群落均勻度指數高，則生態優勢度較低。由表6可知，不同植被恢復模式的Shannon-Weiner(H)的排序為刺槐+榿木＞撒點播＞刺槐林＞生物埂＞半封;物種豐富度為混交林＞純林＞自然恢復模式;Simpson(D)的排序半封＞生物埂＞撒點播＞刺槐林＞刺槐+榿木;Pielou(J)相差不大，說明在破壞山體初期恢復模式的均勻度相差不是很明顯。綜合分析后發現:由于植被恢復時間較短，各群落都還處于演替初級階段過程當中，封山育林中巴茅迅速成為優勢種，抑制了其他植物的定植，導致其豐富度和均勻度較低，巴茅在整個群落中的生態優勢度較高。生物埂中，由于實施的地點在塌方區下，整個措施被塌方掩埋，無法對其原來計劃的指標進行調查分析，因此，此處未做比較。而在其他3種人工造林方式中，其各項指標均差異不大，表明群落中各先鋒植物種群還處于競爭的過程中，需要一定時間的演替，最終才能形成穩定的群落。

5工程措施對植被恢復的影響

試驗記錄了2011年8月、9月4次降雨后的地表徑流量和降雨侵蝕量，取平均值。見表7。通過表7可以看出，在坡度較大的地方采用排水溝，能有效地減少地表徑流量，該實驗設置排水溝的區域地表徑流量為0.17m3，為對照的29.8%。對降雨侵蝕量得控制，每隔3m～5m設置的竹木柵欄或土袋的處理，侵蝕量最小為0.0142t，為對照的9.8%，能減少土壤的降水侵蝕量的90%。分析其原因，設置竹木柵欄或土袋降低了山體坡度，降水下泄過程中多次被緩沖，減輕了徑流對地表的沖刷，從而減少了降雨侵蝕量。可見在災毀山地植被恢復工作中，加以必要的輔助工程措施，能有效的保護好山體，改善植株生長的小環境，有利于植被恢復。在試驗觀察過程中發現，山體松動，坡度＞45°的塌方區域，植被恢復難度很大，下部實施的生物埂、堡坎等工程還無法有效地控制塌方的繼續發生。

結論

在塌方區域下部坡度介于30°～40°的區域采用每隔3m～5m斜坡距的土袋或木竹柵欄工程，能有效地控制降雨侵蝕量的發生，侵蝕量比對照減少91.2%;同時在泥石流區域上部實施排水溝、下部實施擋土堡坎工程等綜合治理措施，能有效的匯集地表徑流，減少侵蝕量，擋土堡坎能阻擋和沉降90%的泥土，從而有效的控制泥石流侵蝕面的擴大。而對于山體表面松動，坡度＞45°的塌方區域，下部實施的生物埂、堡坎等工程措無法有效遏制塌方發生，解決辦法尚有待研究。項目區山體表面經過治理，通過實施人工植苗、人工點播和撒播等人為植被恢復措施，結果表明:塌方、滑坡、泥石流及其過渡區域中治理后的泥石流區域最適合通過人為恢復植被，其平均蓋度可達到33.76%，最佳方式為人工植苗恢復，經調查蓋度達到了53.6%。塌方及滑坡區域由于立地條件差，操作危險性高，建議植被恢復方式為自然恢復，經調查自然恢復的蓋度達到30%左右，但主要以巴茅和禾草等先鋒草本為主，需要長時間的演替才能形成穩定的群落。最差的是塌方區域，人為恢復的覆蓋度僅為1.3%。通過選擇本地區已知的抗逆性較強的刺槐、榿木、酸棗和茅草等植物在治理后的山體表面實施人為森林植被恢復，結合植被自然修復后的植被種類調查結果表明:在泥石流及其沉積區域，最適的植被修復手段是人為恢復，最適的植被為刺槐，人工植苗刺槐苗木保存率為49%;在塌方至泥石流段的滑坡區域，自然恢復的效果較好，最適的植被是芭茅、茅草等草本自然恢復的芭茅和茅草等，總覆蓋度達到了30.96%。通過試驗可以初步判斷出刺槐是適宜災毀林地的優秀樹種，而穴施保水劑2.5g，可有效地提高刺槐的成活率。災后生態修復造林技術研究結果表明:災后植被恢復的工作中首先要根據需恢復區域的實際情況，結合施工地點的可操作性、經濟型和安全因子來綜合考慮所采取的修復措施及輔助措施，以達到綜合受益最大的原則。災毀林地的植被恢復達到穩定的演替階段是一個非常漫長的過程，在恢復的過程中很容易受到各個因素的干擾，需要持之以恒的辛勤工作。