给石漠化土地带来绿色希望

在2017年第32届全国青少年科技创新大赛上，记者的目光被一个展板的内容吸引住了：利用植物的协同作用对贵州石漠化治理新途径的研究。石漠化，是指因受人为活动干扰，地表植被遭受破坏，土壤严重流失，基岩大面积裸露或砾石堆积的土地退化现象。贵州有3万多平方千米的石漠化土地，生态环境恶劣，严重影响了当地的生产生活水平。伍梦雪、卢一鸣、周安凌婧等同学组成了一个研究小组，针对这个问题进行了研究。

研 究 缘 起

在一次对贵州本地植物的考察活动中，伍梦雪等三位同学来到了贵州省关岭县普利乡马马崖村。这里土地的岩石裸露率高达80%以上，石漠化问题严重，居民的经济状况很差，让从小生长在贵阳市的他们感到十分震惊。回去后，他们查阅资料，寻找问题根源，发现贵州的喀斯特地貌是由特殊的地质条件和气候条件形成的，生态环境十分脆弱。贵州的碳酸盐岩成土过程缓慢，每形成1cm厚的风化土层需要4千余年，慢者需要8千多年；而且年降水量大，集中在6、7月，很容易造成严重的水土流失。加上人类活动对环境的破坏，导致了那里的喀斯特石漠化。现在的治理措施主要有自然恢复、封山育林、坡改梯工程以及环境移民等，但投入大，周期长，可持续性差。

研 究 思 路

研究小组在马马崖村的采石场中发现了一个特别有意思的“深坑集土”现象：在裸露岩石的横截面上，有许多长20—210cm的石缝，这些石缝中填满了泥土。他们考察了这些泥土，认为它们能够让植物生长。那么，这些石缝是不是可以利用起来呢？

接下来，他们对贵州的植物资源进行了调研，找到了两种可能有用的植物：一种是贵州特有的灌木——刺梨，它适应性强，较耐寒，对土壤要求不高，果实很有营养价值；一种是葡萄科植物葛藟，它根系发达，生长速度快，适应性强，其根、茎、果实均可药用，果实还可食用。

研究小组的这三位同学都学过生物课中的“群落的空间结构原理”。在生物群落中，不同的生物各自占据自己的生态位，在空间中分层生存。葛藟横向生长，刺梨纵向生长，这两种植物是可以共同生存的。研究团队便想到，如果在石漠化的土地上，利用裸露岩石石缝中的“深坑集土”，让这两种植物生长，固定土壤，减小岩石裸露率，同时开发它们的经济用途，实现资源的可持续利用，是不是可以解决这个问题呢？

研 究 实 验

1. 植被环境适应性研究

对岩石裂缝、溶槽、岩沟、土坎边以及落叶林下的土壤等不同生境中的刺梨、葛藟进行实地调查。

2. 土壤持水实验

在不同地点设置0.2m×0.2m的小样方，清除样方内的枯枝落叶，挖约20cm深的土壤剖面，用刀取0—10cm层土样，带回实验室，测定土壤持水量。

3. 刺梨、葛藟的生长试验

采集1年生、2年生、3年生葛藟和刺梨植株的枝条，记录其长度。同时在1m2样方内，用直接目测法计算其覆盖率。

4. 刺梨、葛藟的深加工实验

（1）果实的产量

采用田間测产法：摘取6m2样方内的葛藟、刺梨果实称重，计算每亩（1亩≈667m2）的产量。

（2）葛藟的加工

取20kg葛藟果实，清除不成熟及破损的果实后，洗净、晾干、除梗、破碎，倒入发酵罐中，加入冰糖1kg，密闭，每天搅拌2次。在21—30℃的温度下，发酵20天，取出，抽滤，将滤液密封保存，即得葛藟酒。将酒糟倒入另一发酵罐中，加入适量酵母，在25—32℃的温度下再次发酵20天，取出，蒸馏，即得燃料乙醇。将二次发酵的酒糟烘干，得到有机饲料。

（3）刺梨的加工（略）

（4）产品测定（略）

注：部分实验和结果省略。

研究结果与讨论

葛藟生态适应性强，可在仅有少量土壤的岩石缝隙中生长，年平均生长速度达110cm，覆盖面积达15.6m2。在此基础上再种植刺梨，可使植被覆盖率增加16%，雨水对土壤的冲刷率减少18%。这两种植物构成的群落，可改善土壤的性质，增加其持水量。而且，它们的协同作用减少水土流失的效果明显优于单独一种植物所产生的效果。

葛藟、刺梨的开发是可持续、高效的。如用葛藟果实加工成的葛藟酒，具有较高的营养价值，它含有人体必需的7种氨基酸，其含量比葡萄酒高6倍。同时种植刺梨和葛藟，产值可达到1.94万元/亩，远高于贵州传统经济作物烟草的5000元/亩和水稻的1370元/亩。

因此，因地制宜地利用喀斯特地区的特殊地形地貌和本地特有物种（葛藟、刺梨），既能减少水土流失，治理喀斯特地区的石漠化，又可进行资源的可持续开发和利用，增加当地居民的收入，避免人为活动对生态环境的破坏，实现生态与经济建设协调发展。

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