鄉(xiāng)土植物在植被修復中的作用

王孜 任海彥

摘要：植被修復是生態(tài)建設(shè)的重要內(nèi)容之一，修復方式有多種，人工種植是一種快速方式，許多研究者和企業(yè)選用特殊的植物來修復一個地區(qū)的植被。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鄉(xiāng)土植物在當?shù)亟?jīng)歷了較為漫長的演化過程，最適應(yīng)當?shù)氐纳硹l件，具有較強的抗逆性，而且成本低、種類多、易栽培，在生態(tài)建設(shè)中具有其他植物不可替代的優(yōu)勢。通過對應(yīng)用鄉(xiāng)土植物進行植被修復的成功案例調(diào)查分析，表明鄉(xiāng)土植物在南北方草原生態(tài)修復、礦山植被修復、邊坡植被修復過程中具有廣闊的應(yīng)用前景，不僅具有極高的觀賞價值，而且在植被修復中體現(xiàn)出極強的適應(yīng)性、穩(wěn)定性與持久性。

關(guān)鍵詞：鄉(xiāng)土植物；植被修復；生態(tài)建設(shè)

中圖分類號：X171.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）10-0083-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.10.020

The Role of Native Plants in Vegetation Restoration

WANG Zi，REN Hai-yan

（College of Agro-Grassland Science，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China）

Abstract： Vegetation restoration is one of the important contents of ecological construction， there are variety ways of restoration， among which artificial planting a fast method. Special plants are often chose by the researchers and companies for the vegetation restoration. A series of surveys has found that native plants are the fittest to the local habitat conditions after long evolutionary process， as they have strong resistance， low cost， variety and are easy to cultivate， thus have incomparable advantages over other plants in the ecological construction. According to the successful application cases of native plants for vegetation restoration， it was suggested that native plants has broad application prospects in the grassland ecological restoration， mining vegetation restoration and slope vegetation restoration. They have high ornamental value as well as strong adaptability， stability and durability.

Key words： native plants； vegetation restoration； ecological remediation

根據(jù)第二次全國土地侵蝕遙感調(diào)查結(jié)果，中國水土流失面積為356萬km2，沙化土地174萬km2，每年流失的土壤總量達50億t，全國113 108座礦山中，采空區(qū)面積約為134.9萬hm2，采礦活動占用或破壞的土地面積為238.3萬hm2，造成植被破壞十分嚴重。所謂植被是指在地表覆蓋的植物群，通常指一片植物[1]，是一個地區(qū)植物群落的總體[2]。隨著氣候環(huán)境的不斷變化以及人為活動的嚴重干擾，中國的植被退化速度在逐年增長，而一個地區(qū)的植被覆蓋率嚴重影響著該地區(qū)的水土流失程度，影響著該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，所以說恢復植被是恢復一個地區(qū)生態(tài)環(huán)境的重要前提。對于某一地區(qū)的生態(tài)環(huán)境而言，生態(tài)修復主要指致力于那些在自然突變和人類活動影響下受到破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建工作[3]。修復內(nèi)容主要包括受損地再利用、廢棄地資源再開發(fā)和生態(tài)景觀建設(shè)等方面，可采用物理、化學、生物等技術(shù)手段，改善惡化地區(qū)的植被狀況。其中通過生物技術(shù)恢復受損植被，如引進動植物、微生物等是最為關(guān)鍵的。然而近年來，“生物入侵”危及國家經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)安全已成為世界各國廣泛關(guān)注的生態(tài)問題，因此利用鄉(xiāng)土植物進行生態(tài)修復越來越受到重視。

1 利用鄉(xiāng)土植物進行植被修復的案例分析

1.1 大青山前坡呼和塔拉草原修復工程

1.1.1 草原植被概況 中國的草地資源豐富，是發(fā)展畜牧業(yè)的重要經(jīng)濟資源，也是重要的生態(tài)保護屏障，草地主要分布在東北平原以西，沿內(nèi)蒙古高原南緣，經(jīng)黃土高原東側(cè)直至青藏高原東緣一線以西的廣大地區(qū)，這里也是中國干旱、半干旱和高寒地區(qū)，因氣候干旱少雨，土壤沙漠化嚴重，植被稀疏，生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱[4]，再加上長期的濫墾和采礦等人為破壞，造成草地嚴重退化、沙化和鹽堿化，并且植被難以恢復，重建生態(tài)刻不容緩。生態(tài)重建不是單純地種樹、種草，而是要實現(xiàn)整個生態(tài)鏈的恢復。而野生鄉(xiāng)土植物在千萬年的進化中，非常適應(yīng)當?shù)氐耐寥罈l件及氣候環(huán)境，與周圍的環(huán)境構(gòu)成了穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，對病蟲害有很強的抵御能力[5]，是植物多樣性的重要組成部分[6]，同時天然野生鄉(xiāng)土植物憑借其抗旱、耐寒、抗鹽堿和耐養(yǎng)分貧瘠的特點，在草原生態(tài)保護中扮演著重要角色。在生態(tài)恢復建設(shè)過程中，一方面要注意在水土保持上選擇具有保水效果的土壤替代化學保水劑涵養(yǎng)水源，不要為一時之綠而破壞植物的生長環(huán)境[7]，通過做“水土氣、人草畜、微生物”和諧發(fā)展的自然景觀，促進當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。另一方面也要針對土壤狀況種植喬、灌、草系列植物，優(yōu)先選擇當?shù)鼐哂锌鼓嫘缘泥l(xiāng)土植物，保護植物的多樣性，用林草并舉形成生物景觀的自然演替[8]維護當?shù)氐纳鷳B(tài)安全。

1.1.2 呼和塔拉草原的修復背景 大青山位于陰山山脈中段，橫貫呼和浩特市，東西長109 km，南北寬36 km，海拔1 100～2 771 m，山區(qū)總面積4 011.34 km2[9]，屬溫帶大陸型季風氣候，顯著特點是冬季長而寒冷，夏季短而炎熱，春季大風日多[10]。據(jù)調(diào)查資料顯示，大青山的野生植物有580余種，分別屬于77科301屬，以菊科和禾本科最多；藥用植物近200種，價值較高的有蒙古黃芪[Astragalus membranaceus（Fisch.） Bge. var. mongholicus（Bge.） Hsiao]、知母（Anemarrhena asphodeloides Bunge）、甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）、黃芩（Scutellaria baicalensis Georgi）、麻黃（Ephedra sinica Stapf）、柴胡（Bupleurum chinense DC.）、黃精（Polygonatum sibiricum Delar. ex Redoute）、秦艽（Gentiana macrophylla Pall.）、馬勃[Mycenastrum corium（Guers.）Desv.]、郁李仁（Prunus humilis Bunge）、防風[Saposhnikovia divaricata（Turcz.）Schischk.]、五味子[Schisandra chinensis（Turcz.）Baill、草烏頭（Aconitum kusnezoffii Reichb.）等[10]。位于大青山腳下的呼和塔拉（敕勒川）草原是一塊沖積扇區(qū)域，總占地面積1 000 hm2以上[11]，但由于草地開墾、雨水沖刷，使得植被退化、水土流失嚴重、地表砂石裸露[7]。2012年，按照呼和浩特市政府的要求，內(nèi)蒙古蒙草生態(tài)環(huán)境（集團）股份有限公司在此地開啟了“新城區(qū)大青山前坡生態(tài)保護綜合治理”工程。

1.1.3 修復呼和塔拉草原植被的具體措施 先是對當?shù)氐耐寥澜Y(jié)構(gòu)、退化狀態(tài)、原生物種、局地氣候、降雨量、肥力等進行全面的調(diào)查以及科學的論證，根據(jù)典型草原主要建群種和優(yōu)勢種植物，采用禾本科和豆科植物相結(jié)合，草本、灌木和花卉相搭配的原則[12]，選育原生性的鄉(xiāng)土植物，主要包含：蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）、羊草（Aneurotepidimu chinense L.）、野罌粟（Papaver nudicaule L.）等50多種，再采用人工撒播和機械噴播相結(jié)合的方法進行播種。經(jīng)過改良之后的這塊草原，干草產(chǎn)量和釋氧量是對照樣地的18倍，固碳量則接近10倍[7]。

1.1.4 鄉(xiāng)土植物特性分析 ①蒙古冰草，原名沙蘆草，是禾木科冰草屬多年生綠叢禾草[13]。經(jīng)多年引種馴化，1990年被全國牧草品種審定委員會定為野生栽培種[14]。蒙古冰草抗旱性強、產(chǎn)量高、草質(zhì)好，對干旱、大風等不良環(huán)境有極強的耐受性，其龐大的根系大量分布于鈣積層以上，部分根能深入到鈣積層中，分蘗節(jié)集中在地表下3～5 cm處。根系具沙套， 耐熱、吸水保水能力很強[15]，適宜種植在北方干旱、半干旱地區(qū)，是改良天然草場的優(yōu)良草種。同時蒙古冰草適口性好，具有較高的營養(yǎng)價值，其粗蛋白、粗脂肪、灰分及鈣、磷等的含量均很高[13]，能對天然草地飼料不足起到補充作用。蒙古冰草的競爭力也十分突出，其他雜草不易侵入。狼毒（Stellera chamaejasme L.）是中國草地主要的有毒植物，廣泛分布于中國干草原、沙質(zhì)草原和典型草原的退化草地上[16]，而蒙古冰草對狼毒的化感作用具有較強的抗性，可以逐步恢復草地的生產(chǎn)力[17]。②羊草，又稱堿草，是多年生根莖型植物[18]，耐寒冷、耐鹽堿、耐踐踏、耐放牧，因其多年生習性和具有極強的穿透能力，可有效治理風蝕沙化、水土流失地域。羊草還是一種優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的牧草，具有葉量多、營養(yǎng)豐富、適口性好等特性，家畜一年四季均喜食，有“牲口的細糧”之美譽，目前在發(fā)展人工草地、改良退化草原、發(fā)展草原畜牧業(yè)等方面占有重要的地位[19]。③野罌粟，俗稱山大煙、野大煙或山米殼，為罌粟科多年生草本植物[20]。野罌粟耐干旱，對土壤要求不嚴，適應(yīng)力很強，有極高的觀賞價值，可以應(yīng)用于草原的景觀建設(shè)。

1.1.5 修復效果 修復后的呼和塔拉草原已經(jīng)成為離呼和浩特市最近的集觀光、休閑、馬術(shù)、會議慶典于一體的自然生態(tài)草原旅游景區(qū)，是呼和浩特市民休閑放松的心靈牧場。在內(nèi)蒙古自治區(qū)成立70周年的大慶期間，呼和塔拉草原作為主會場，充分展示了草原文化的獨特魅力。

1.2 白云鄂博礦山生態(tài)修復

1.2.1 礦區(qū)植被概況 白云鄂博礦區(qū)有石灰石礦、煤礦等，山體以巖石為主，土層十分薄弱，易被雨水沖刷流失，植物不易生根發(fā)芽。隨著煤炭等礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，導致綠色植被破壞嚴重，還對礦山及其周邊環(huán)境造成了污染，因此，礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)修復是十分必要的。礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)修復除了實現(xiàn)對污染物的移除、固定外，更重要的是對植被的恢復。目前，大部分植物修復的方法是通過種植超富集植物來實現(xiàn)生態(tài)修復。常見的先鋒植物有狗牙草[Cynodon dactylon（L.） Pers.]、百喜草（Paspalum notatum Flugge）、狼尾草[Pennisetum alopecuroides（L.）Spreng.]等禾本科植物，以及苜蓿（Medicago sativa L.）、馬棘（Indigofera pseudotinctoria Mats.）、豇豆[Vigna unguiculata（L.）Walp]等固氮能力強的豆科植物，它們對移除污染物、保護表土、減少侵蝕和水土流失有重要作用[21]。

1.2.2 白云鄂博礦區(qū)修復的背景 白云鄂博礦區(qū)是舉世矚目的稀土工業(yè)基地，位于陰山之北的內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市境內(nèi)，地理位置為北緯41°39′-41°53′，東經(jīng)109°47′-110°04′，屬半干旱中溫帶大陸型季風氣候。由于過度采礦引起了礦區(qū)土地退化、植被破壞和生物量減少等生態(tài)問題[22]，使得白云鄂博礦區(qū)成為重點污染源[23，24]和生態(tài)環(huán)境破壞區(qū)域。

1.2.3 修復白云鄂博礦區(qū)的具體措施 在開展了場地環(huán)境污染調(diào)研之后，當?shù)刂参飳W、草原生態(tài)學等多領(lǐng)域?qū)＜也殚啿⒄{(diào)研場地及其周邊的歷史與現(xiàn)有鄉(xiāng)土植物信息，他們優(yōu)先選擇抗逆性強的鄉(xiāng)土植物，如草木樨（Melilotus officinalis L.）、蒙古韭（Allium mongolicum L.）等，通過植物的富集作用與群落的長期演替，逐步消除土壤潛在的污染問題[25]。當土壤條件得到明顯提升后，在后期輔以種植野生觀賞植物，如五彩石竹（Dianthus chinensis L.）等來改變植被。

1.2.4 鄉(xiāng)土植物特性分析 ①草木樨，俗名叫野苜蓿，為豆科木樨屬一年生或多年生草本植物。由于草木樨具有多種用途和植株抗逆性強、產(chǎn)量高的特點，被譽為“寶貝草”[26]。②蒙古韭，又名沙蔥、蒙名呼木樂，別名蒙古蔥，屬百合科蔥屬多年生鱗莖叢生草本植物，為旱生植物。蒙古韭不但具有耐風蝕、耐干旱、耐瘠薄的特點，而且營養(yǎng)價值和藥用價值極高，是一種生態(tài)價值和經(jīng)濟價值兼具的重要荒漠植物[27]。③五彩石竹，石竹科多年生草本，耐寒、耐旱、耐鹽。五彩石竹花色絢麗多彩，花期在春夏兩季，可用于花壇、花境、花臺或盆栽，也可用于巖石園和草坪邊緣點綴[28]。

1.2.5 修復效果 通過生態(tài)技術(shù)手段的運用，白云鄂博礦區(qū)成為集工業(yè)記憶、文化展示、休閑游憩、民族特色為一體的生態(tài)場所，并且最終實現(xiàn)了“節(jié)水、少維護”的生態(tài)型景觀綠地的理念。

1.3 鹽田區(qū)東信采石場邊坡修復

1.3.1 邊坡植被概況 隨著路橋、隧道等道路工程的大量建設(shè)，造成了越來越多的巖土裸露[29]，引發(fā)了當?shù)氐纳鷳B(tài)問題，加劇了水土流失[30]，導致了邊坡植被的嚴重破壞，因而很大程度上也促進了邊坡植被恢復工程技術(shù)的快速發(fā)展。有研究者[31，32]認為，利用本地植物可適地適樹恢復植被，有利于水土保持和自然景觀重建；因此，鄉(xiāng)土植物資源應(yīng)用于水土保持有著不可替代的優(yōu)勢，護坡植被可以涵養(yǎng)水源[8]，植物根系對土壤的固結(jié)和加筋作用可以穩(wěn)定巖土邊坡，防止生態(tài)系統(tǒng)功能進一步退化[33，34]。

1.3.2 采石場邊坡修復的背景 深圳市鹽田區(qū)大水坑東信采石場地理位置在北緯22°35′41.20″，東經(jīng)114°16'56.34″，屬于南亞熱帶海洋型氣候，該采石場邊坡大多為斷裂構(gòu)造花崗質(zhì)礫巖，并伴有褶皺，邊坡面朝鹽田港海岸，冬季北風大，坡上相對較冷[35]。多年的無序開采對石場區(qū)域的生態(tài)造成了嚴重的破壞，石場標高125 m以上的邊坡有稀疏的草木植被覆蓋，而以下部分處于裸露狀態(tài)，碎石遍地，一片荒涼，存在較嚴重的水土流失安全隱患，由于地勢低洼，每逢豐水期，這里甚至會蓄水成塘[36]。

1.3.3 修復采石場邊坡的具體措施 在華南地區(qū)自采車前草（Plantago asiatica L.）、白背楓（Buddleja asiatica Lour.）、木芙蓉（Hibiscus mutabilis L.）、蓖麻（Ricinus communis L.）、牡荊（Vitex negundo L.）等本土植物種子，根據(jù)灌草結(jié)合、深根系與淺根系草種結(jié)合來合理配置植物組合，最后進行客土噴播施工，噴播后每月需要定期觀測1次。經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，植被群落中，車前草、白背楓、牡荊、蓖麻和木芙蓉這5種鄉(xiāng)土植物分布較為廣泛。相比之下，車桑子[Dodonaea viscosa（L.）Jacq.]、銀合歡[Leucaena leucocephala（Lam.）de Wit]等外來種有不耐寒、易凍死的問題[32]，且外來種構(gòu)成的群落往往不夠穩(wěn)定，容易出現(xiàn)退化，導致邊坡的水土流失和再次裸露；同時，這些外來物種結(jié)種量巨大，容易逸生，嚴重者會造成生態(tài)入侵，如最早作為水土保持植物引進的銀合歡[37]、簕仔樹[Mimosa bimucronata（DC.）Kuntze]等。

1.3.4 修復采石場邊坡鄉(xiāng)土植物特性分析 ①車前草，是車前科車前屬多年生常綠草本植物，適應(yīng)性強，耐寒、耐旱，對土壤要求不嚴[38]。經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，車前草生長迅速，在3個月內(nèi)達到成苗冠幅，使坡面獲得較好的覆蓋度；須根根長平均可達 40～50 cm，固土能力強[39]； 車前草結(jié)種量大，結(jié)種周期短；當群落覆蓋效果欠佳時，車前草可持續(xù)自播繁殖，加速復綠，適合作為邊坡綠化的先鋒植物種。②白背楓，別名駁骨丹、狹葉醉魚草、山埔姜、七里香等，為馬錢科醉魚草屬直立灌木或小喬木，根系發(fā)達，適應(yīng)能力強[40，41]。土壤肥沃時，可在一二年內(nèi)生長成小喬木；土層較薄、土壤較貧瘠時，又可保持灌木株高。③牡荊，是馬鞭草科牡荊屬落葉灌木或小喬木，喜光，耐陰、耐寒，對土壤適應(yīng)性強。其果序可采，且結(jié)種量巨大，單位面積用量較小，可大面積推廣噴播于邊坡。④蓖麻，為大戟科蓖麻屬一年生或多年生草本植物，是中國重要的油料作物和能源作物，具有適應(yīng)性廣、抗逆性強的特點，可在鹽堿及貧瘠的土地上生長[42]。⑤木芙蓉，又名三變花、木蓮、拒霜花、七星花、霜降花等，屬錦葵科木槿屬落葉灌木或小喬木。木芙蓉喜光，稍耐陰，喜溫暖濕潤氣候，不耐寒，生長較快，萌蘗性強。木芙蓉不僅具有極高的觀賞價值，在防治水土流失的生態(tài)防護中也有十分顯著的作用，因其具有能向土壤內(nèi)部伸展的側(cè)根，使根系與土壤接觸的面積不斷增大，同時根系與土壤的固著強度也大大增加，從而有助于邊坡穩(wěn)定性的增強[43]。

1.3.5 修復效果 經(jīng)過巨額投入后，東信采石場邊坡實現(xiàn)了復綠，并且在原有基礎(chǔ)上打造成為了綠色、自然、生態(tài)的體育郊野公園。

2 小結(jié)與展望

鄉(xiāng)土植物在中國資源豐富，不僅具有綠化觀賞功能，而且對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境具有高度適應(yīng)性，是非常適合植被修復和生態(tài)建設(shè)的，并且是全國不同地域以及不同類型植被都具有普遍性，表現(xiàn)出品質(zhì)上的穩(wěn)定性以及時間上的持久性。上述案例表明，利用鄉(xiāng)土植物可以對草原、礦山、邊坡等退化植被進行有效修復，改良當?shù)氐纳鷳B(tài)狀況，這與外來物種相比具有不可替代的優(yōu)勢；同時，鄉(xiāng)土植物的應(yīng)用在不同緯度都具有普遍性，不論南方北方均可實行因地制宜的修復方法，發(fā)展當?shù)氐膬?yōu)勢種植物。

現(xiàn)在的環(huán)境問題已經(jīng)不容忽視，未來生態(tài)環(huán)境惡化對人類不良影響的表現(xiàn)將越來越明顯，加大生態(tài)環(huán)境建設(shè)投入以保護越來越脆弱的生態(tài)環(huán)境已刻不容緩。隨著人們對生態(tài)環(huán)境重視程度的加深，鄉(xiāng)土植物也逐漸引起人們的關(guān)注。在如何合理利用鄉(xiāng)土植物進行生態(tài)修復的問題上，從近幾年來眾多相關(guān)研究工作者及相關(guān)企業(yè)的工作成果中看到了較為合理滿意的答案。雖然生態(tài)修復建設(shè)艱難，研究和實踐工作任重道遠，而且目前對鄉(xiāng)土植物的重視和合理科學利用也只是生態(tài)修復工作中邁出的一小步，但這也是有著深遠意義和顯著作用的一步，今后還需要對鄉(xiāng)土植物的生育特性和對不良環(huán)境的抗性進行深入研究。

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