白龍江流域滑坡體生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究
——以隴南市武都區(qū)段河壩流域為例

張繼強，孟少童，薛 睿，趙亞萍，張亞軍，王子婷，孟秋菊

(1.甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730020；2.隴南市武都區(qū)林業(yè)局，甘肅 武都 746000)

生態(tài)修復(fù)是指遵循生態(tài)學(xué)規(guī)律，主要依靠生態(tài)系統(tǒng)的自我組織和自我調(diào)節(jié)能力，輔以科學(xué)的人工措施，對環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)本身進行修復(fù)，遏止生態(tài)系統(tǒng)的進一步退化[1]，使退化的生態(tài)系統(tǒng)盡快恢復(fù)到原有的結(jié)構(gòu)和功能[2]。目前國內(nèi)對生態(tài)修復(fù)技術(shù)和理論的研究主要集中在環(huán)境污染修復(fù)方面[3]，特別是對于濕地、湖泊及海水養(yǎng)殖等受損環(huán)境的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究較多[4-5]，而對地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境的生態(tài)修復(fù)研究則相對較少。

白龍江位于長江上游地區(qū)，屬嘉陵江的一級支流，是長江上游重要的水源補給區(qū)，也是長江上游生態(tài)屏障建設(shè)的重要組成部分。在“5·12”汶川大地震中，白龍江流域的生態(tài)環(huán)境遭到了嚴重破壞，受災(zāi)程度僅次于四川汶川，受災(zāi)面積達6.5萬km2，影響面積超過10萬km2。地震導(dǎo)致區(qū)內(nèi)滑坡、泥石流等山地自然災(zāi)害頻發(fā)，水土流失加劇，生態(tài)環(huán)境變得更為脆弱，對當?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)、國家重要基礎(chǔ)設(shè)施等構(gòu)成嚴重危害，也威脅到長江上游地區(qū)的生態(tài)安全。災(zāi)后生態(tài)恢復(fù)與重建是擺在國家和受災(zāi)地區(qū)各級政府面前的最緊迫任務(wù)之一，通過對滑坡體生態(tài)修復(fù)技術(shù)的研究，可以為該區(qū)災(zāi)后生態(tài)修復(fù)與重建提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省東南部的隴南市武都區(qū)段河壩流域，距隴南市城區(qū)12 km,地理坐標為東經(jīng)104°48′—104°49′、北緯33°23′—33°24′，流域面積2.68 km2；屬亞熱帶半濕潤氣候，年均氣溫14.7 ℃，極端最高氣溫40 ℃(1951年)，極端最低氣溫-9 ℃(1991年)，年日照時數(shù)1 911.3 h，年降水量474.6 mm，年蒸發(fā)量1 740 mm，無霜期210～240 d，海拔在1 000～1 500 m 之間，氣候呈立體分布，生態(tài)差異明顯；土壤類型主要為黃棕壤，成土母質(zhì)多為千枚巖、片麻巖、花崗巖和各種沉積巖的殘積物和坡積物[6]。

研究區(qū)內(nèi)滑坡體植被覆蓋率很低，絕大部分地區(qū)植被覆蓋率低于30%，植被類型主要為灌草叢，常見植物有馬桑(Coriarianepalensis)、酸棗(Ziziphusjujuba)、胡枝子(Lespedezabicolor)、蘆葦(Phragmitesaustralis)、馬唐(Digitariasanguinalis)、萎陵菜(Potentillaaiscolor)等。

2 生態(tài)修復(fù)物種的篩選

2.1 生態(tài)修復(fù)物種選擇的原則

研究區(qū)屬亞熱帶半干旱區(qū)，年降水量偏少且年內(nèi)分配不均，冬春兩季干旱少雨，降水主要集中在5—9月份，占全年降水量的75.8%[7]，且多以暴雨形式出現(xiàn)。由于研究區(qū)降水分配不均，水熱矛盾突出，植被恢復(fù)極為困難，因此選擇生態(tài)修復(fù)植物時要堅持適地適樹原則，以鄉(xiāng)土樹種為主，引進外來樹種為輔。所選樹種應(yīng)具備以下特征：

(1)樹種要具有較強的固持松散土體的功能，要求深根且根系發(fā)達，最好能夠穿透風(fēng)化層深達基巖，以達到能初步穩(wěn)定滑坡體的目的。

(2)松散巖土體表層土壤發(fā)育不良，有機質(zhì)匱乏，保水保肥性能差，因此要求生態(tài)修復(fù)樹種耐干旱瘠薄，能夠自然更新，有利于其他植物定居。

(3)生態(tài)修復(fù)樹種是先鋒樹種，也是植被演替的驅(qū)動物種，演替后期能夠自然退出群落，對植被演替具有最佳的驅(qū)動效能。

2.2 生態(tài)修復(fù)的植物種

武都區(qū)地處秦巴山系結(jié)合部，境內(nèi)山高溝深、溝壑縱橫、地形復(fù)雜，氣候垂直差異明顯，具有亞熱帶、暖溫帶、冷溫帶3種氣候特征。特殊的地理位置和氣候條件造就了豐富的植物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性，著名地質(zhì)學(xué)家李四光譽之為“寶貝的復(fù)雜地帶”[8]。據(jù)統(tǒng)計，白龍江上游種子植物有115科519屬1 528種[9]，是我國物種多樣性最為豐富的溫帶森林植物區(qū)系之一，這為災(zāi)后生態(tài)修復(fù)物種的選擇提供了較充足的種質(zhì)資源基礎(chǔ)。

根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，生態(tài)修復(fù)物種的選擇應(yīng)遵循植物種選擇的基本原則，除以區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)土植物為主、引進外來植物為輔外，還要兼顧植物種子、苗木來源和人工栽培性等實際因素。研究篩選出適宜本區(qū)滑坡體生態(tài)修復(fù)的植物種共29種，隸屬于12科27屬，其中喬木7種、灌木10種、草本10種、藤本2種，詳見表1。

表1 白龍江流域滑坡體生態(tài)修復(fù)主要適宜植物種類

3 生態(tài)修復(fù)技術(shù)

3.1 定植時間

圖1為研究區(qū)歷年各月平均降水量及氣溫變化情況。從圖1可知，研究區(qū)氣溫和降水具有明顯的季節(jié)性規(guī)律，都呈現(xiàn)先增加后降低的單峰趨勢：降水主要集中在5—9月份，占全年降水量的75.8%；冬春兩季降水量稀少。由于冬春兩季干旱少雨、蒸發(fā)量大，所以一般選擇在春季造林。從4月開始隨著雨季的來臨，降水逐漸增加，因此造林時間宜選擇在3月下旬或4月上旬。

圖1 研究區(qū)歷年各月平均降水量及氣溫變化

3.2 生態(tài)修復(fù)模式

研究區(qū)地形復(fù)雜、山高坡陡、溝壑縱橫，巖石裸露、風(fēng)化嚴重，地勢高差大，根據(jù)立地條件和生態(tài)修復(fù)物種的生物學(xué)特性及生態(tài)功能，將生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施概括為以下幾種。

(1)撒播或條播。在坡度<15°、水分條件較好、土層較厚的滑坡體上進行撒播或條播種草。在雨季來臨之際將草種混合好，然后擇機撒播或條播。選用的草種主要是禾本科和豆科的狗牙根(Cynodondactylon)、紅豆草(Onobrychisviciaefolia)等，詳見表1。

(2)水平臺造林。在坡度>30°、坡面較完整的滑坡體上進行水平臺造林。修筑水平臺可以縮短坡長、延長雨水匯流時間、減緩徑流流速、減輕雨洪徑流的沖刷，具有明顯的減水減沙作用[10]。要求沿等高線將坡面修筑成狹窄的臺階狀臺面，呈反坡狀。臺面寬因坡度而異，一般0.8～1.0 m，臺間距2～2.5 m。在水平臺上定植喬木或灌木，同時在水平臺上撒播草種，喬木株距2 m，灌木株距1 m。

(3)魚鱗坑造林。在坡度20°～30°、地形破碎、難以開挖水平臺的滑坡體上進行魚鱗坑造林。魚鱗坑攔蓄雨水效果雖較差，但在地形破碎的滑坡體上容易施工，是立地條件較差情況下造林選擇的主要措施之一[11]。魚鱗坑一般寬(橫)0.8～1.5 m，長(縱)0.6～1.0 m，坑距2.0～3.0 m，呈品字形排列。挖坑時先把表土堆放在坑的上方，把底層生土堆放在坑的下方，按要求規(guī)格挖好坑后，再把熟土回填至坑內(nèi)，在坑下沿用生土圍成高20～25 cm的半環(huán)狀土埂，在坑的上方左右兩角各斜開一道小溝，以便引蓄更多的雨水。在坑內(nèi)定植喬木或灌木，在坡面及坑內(nèi)撒播草種，喬木的株行距為2 m×3 m，灌木的株行距為1 m×2 m。

(4)帶狀穴植植物籬。在滑坡體、溝頭、道路及農(nóng)田帶狀穴植植物籬。植物籬對于位于小型滑坡體、溝頭及道路沿線等的不穩(wěn)定坡積物具有攔擋和穩(wěn)固的作用[12]，特別是在農(nóng)田地埂帶狀穴植植物籬，能有效攔截坡面徑流、減少水土流失，實現(xiàn)雨洪資源的就地利用，解決農(nóng)田作物缺水的問題，提高作物產(chǎn)量。研究區(qū)植物籬植物以紫穗槐、薔薇、山柳和香根草為主，實行帶狀穴植：紫穗槐帶、薔薇帶和山柳帶為2～3行，株行距為40 cm×30 cm，帶間距為2～3 m；香根草帶為4～5行，株行距為20 cm×30 cm，帶間距為1m。帶間種植紅三葉、黑麥草等覆蓋性能好、固氮改土能力強的抗旱性草種。一般在滑坡體及道路沿線種植紫穗槐，溝頭和坡積物荒坡地上種植香根草，在農(nóng)田地埂種植薔薇和山柳。

4 結(jié) 語

(1)在武都區(qū)段河壩流域滑坡體生態(tài)修復(fù)中，所選擇的生態(tài)修復(fù)物種既要符合適地適樹原則，又要發(fā)揮其固持土體和促進群落正向演替的功能，要具有發(fā)達的根系和促進其他植物定居的作用。

(2)生態(tài)修復(fù)植物的選擇是災(zāi)后生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，根據(jù)生態(tài)修復(fù)物種選擇原則，遵從生態(tài)學(xué)原理，篩選出適宜生態(tài)修復(fù)的植物29種，隸屬于12科27屬，其中喬木7種、灌木10種、草本10種、藤本2種，在所篩選的物種中以禾本科植物和豆科植物居多。

(3)根據(jù)立地條件和生態(tài)修復(fù)物種的生物學(xué)特性及生態(tài)功能，總結(jié)出了撒播或條播、水平臺造林、魚鱗坑造林和帶狀穴植植物籬等4種生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施，應(yīng)用中要因地制宜地選用。

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