丹江流域生態(tài)修復(fù)中植物的生態(tài)配置

張家榮，劉建林，2

（1.商洛學(xué)院，陜西商洛726000;2.西安理工大學(xué)，陜西西安 710048）

陜西省秦嶺南麓是丹江的發(fā)源地，由于流域內(nèi)山高坡面陡峭，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，坡面土層較薄等原因，使得在降雨量大的季節(jié)里在重力作用下泥石流、山體滑坡等一系列自然災(zāi)害頻發(fā)，加之流域內(nèi)降水在時(shí)間空間上分布不均，人類不理智行為，造成區(qū)內(nèi)水土流失比較嚴(yán)重［1］。水土流失產(chǎn)生的大量泥沙在淹沒(méi)農(nóng)田的同時(shí)，將農(nóng)田里面的農(nóng)藥、化肥、農(nóng)田養(yǎng)分等帶入河道，不僅使得水體產(chǎn)生污染，也造成土壤肥力下降。地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性以及人類的不理智行為導(dǎo)致區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境不斷惡化、植被不斷減少、水源涵養(yǎng)能力大大減弱，對(duì)丹江的水質(zhì)水量產(chǎn)生很大影響。而丹江流域作為南水北調(diào)中線工程的水源，更需要保持優(yōu)良水質(zhì)。因此加快丹江流域生態(tài)修復(fù)的研究，對(duì)于改善丹江流域生態(tài)環(huán)境實(shí)現(xiàn)人水和諧，確?！耙唤逅┍本睉?zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的意義。

生態(tài)修復(fù)主要是以生態(tài)學(xué)的基本原理為指導(dǎo)，輔以物理、化學(xué)以及工程手段的應(yīng)用和優(yōu)化組合［2-3］，利用生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與自組織能力、各種人工，對(duì)產(chǎn)生破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)、修復(fù)、重建、維護(hù)和管理，促使已遭受破壞的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)功能不斷得到恢復(fù)并朝良性循環(huán)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性［4］。生態(tài)修復(fù)包括3個(gè)層次:①是生態(tài)恢復(fù)，生態(tài)修復(fù)是相對(duì)于生態(tài)破壞而言，第一要?jiǎng)?wù)則是要停止一切人類的不理性行為，把人為活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的不良干擾降至最低，與此同時(shí)利用生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與自組織能力實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的自我恢復(fù);②是生態(tài)修復(fù)，主要是通過(guò)各種手段恢復(fù)、保護(hù)植被，加快水土流失綜合防治進(jìn)度，以達(dá)到幫助和促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù);③是生態(tài)系統(tǒng)的重建，通過(guò)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)管理，利用生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的方式，依靠生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的自我修復(fù)和人類的良性干預(yù)，通過(guò)人與自然的和諧相處，通過(guò)不斷加強(qiáng)水土保持的綜合治理，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境朝良性循環(huán)，走可持續(xù)發(fā)展的路子［5-6］。

1 國(guó)內(nèi)外生態(tài)修復(fù)研究現(xiàn)狀

當(dāng)前國(guó)外對(duì)于生態(tài)修復(fù)的研究主要是以生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)而展開(kāi)的，主要研究流域、森林、水系、草地等生態(tài)系統(tǒng)在工程建設(shè)、自然災(zāi)難、工礦污染等干擾體系的干擾及影響和上述生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)機(jī)制［7］。研究包括植物種類、土壤類型、水文氣候、動(dòng)植物多樣性、地質(zhì)地貌等眾多領(lǐng)域，其研究的重點(diǎn)是土壤類型、野生動(dòng)植物多樣性，與我國(guó)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水和工礦區(qū)生態(tài)修復(fù)比較接近［8］。國(guó)外在生態(tài)修復(fù)的研究方面十分重視理論研究與試驗(yàn)相結(jié)合，從而積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，綜合性和連續(xù)型也很強(qiáng)，十分重視生態(tài)恢復(fù)過(guò)程及恢復(fù)機(jī)制的研究［9］。

目前我國(guó)生態(tài)修復(fù)研究的主要生態(tài)系統(tǒng)包括草地、林地、荒山荒坡、河流流域等綜合治理，通過(guò)工程措施和非工程措施以達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的，同時(shí)通過(guò)不斷減少人類不理性行為對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的干擾和影響，輔助生態(tài)環(huán)境由原先的逆行演替轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)展演替。我國(guó)生態(tài)修復(fù)無(wú)論在實(shí)踐上還是理論上都尚處在探索階段［10］?？梢?jiàn)，無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)對(duì)于生態(tài)修復(fù)中都少不了恢復(fù)、保護(hù)植被以達(dá)到生態(tài)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)水土流失綜合防治。

2 生態(tài)修復(fù)的布局原則

通常區(qū)域生態(tài)修復(fù)布局的確定有3個(gè)依據(jù)，其一是區(qū)間差異性;其二是區(qū)內(nèi)相似性;其三是社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，它們是制定生態(tài)修復(fù)規(guī)劃的基礎(chǔ)。生態(tài)修復(fù)主要是通過(guò)一系列工程的非工程的措施使遭受破壞的生態(tài)環(huán)境正向演化，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的良性可持續(xù)發(fā)展，關(guān)鍵是不斷促進(jìn)植被的正向演替和不斷增強(qiáng)生態(tài)環(huán)境自然恢復(fù)的潛力。生態(tài)修復(fù)不僅僅是治理生態(tài)環(huán)境實(shí)現(xiàn)水土保持的一項(xiàng)措施，其同時(shí)也是一項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，是人類一項(xiàng)有目的的行為。要比較好地實(shí)現(xiàn)其預(yù)定目標(biāo)，其布局就應(yīng)該遵循一定的原則，首先要重視區(qū)域內(nèi)土地利用的格局，此外生態(tài)修復(fù)還應(yīng)同該區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略和生態(tài)建設(shè)結(jié)合起來(lái)［11］。特別是對(duì)于一些水質(zhì)要求高(水源地)、水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境遭受重大破壞的地區(qū)，更應(yīng)與當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合，從建立該區(qū)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、食物安全體系和生態(tài)安全體系出發(fā)，以該區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的改善為最終目標(biāo)。

3 植物功能性狀與水土保持的關(guān)系

植物和環(huán)境之間存在著相互作用的關(guān)系。在漫長(zhǎng)的發(fā)展和進(jìn)化過(guò)程中，植物無(wú)論是在生理特征還是在外部形態(tài)上都在不斷地緩慢地發(fā)生變化，而形成了植物對(duì)環(huán)境獨(dú)特的應(yīng)對(duì)對(duì)策，這些應(yīng)對(duì)對(duì)策的作用是不斷減少環(huán)境對(duì)其生存的不利影響更好地使用環(huán)境，這些適應(yīng)環(huán)境的對(duì)策的表現(xiàn)我們稱之為植物性狀或植物屬性。植物屬性客觀地表達(dá)了植物對(duì)特定外部環(huán)境的適應(yīng)能力，某種植物數(shù)量的多寡和適應(yīng)環(huán)境的形狀是否存在同時(shí)也反映了該種植物所在的生態(tài)系統(tǒng)的一些功能特征，所以植物性狀也可稱之為植物功能性狀［12］。由此可見(jiàn)，對(duì)于需要進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的區(qū)域中植物性狀的分析與研究不僅有利于制定科學(xué)可行的生態(tài)修復(fù)方案，而且有利于明確治理區(qū)域生態(tài)環(huán)境的功能特征，還可以為預(yù)測(cè)區(qū)域環(huán)境影響因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響提供方法和依據(jù)。對(duì)于植物功能形狀的研究主要包括植物和土壤養(yǎng)分狀況、氣候(如降雨量、氣溫高低、光照等)、放牧程度(包含食草動(dòng)物的啃食)、地形與地貌(如坡向、海拔高低、起伏大小及地理空間梯度變異等)、土地利用狀況以及其他生物入侵等之間的關(guān)系。

水土保持是恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，要實(shí)現(xiàn)水土保持主要是在植物功能性狀研究的基礎(chǔ)上結(jié)合修復(fù)區(qū)實(shí)際的自然地理現(xiàn)狀，通過(guò)恢復(fù)、種植適宜的植物，依靠植物根系以達(dá)到減少水土流失的目的。事實(shí)證明，水土流失的程度受植物根系的密度、延伸長(zhǎng)度、根系伸展方式、伸展角度的不同而不同［13］。在水土流失嚴(yán)重的地區(qū)種植適宜的植物，可以改變土體的力學(xué)性質(zhì)，提高土體的抗腐蝕能力，增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性［14］，有利于防止水體流失實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的目的。

4 生態(tài)修復(fù)工程植物選擇原則及選擇方法

4.1 生態(tài)修復(fù)工程植物選擇原則

4.1.1 植物功能性狀適應(yīng)性原則。對(duì)于植物功能形態(tài)的研究有利于了解不同植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度及其生長(zhǎng)功能特征，從而選擇出適宜于修復(fù)區(qū)域的植物種類。從植物性狀方面來(lái)講，以陸生植物為例，要使其具有生態(tài)修復(fù)功能就應(yīng)該具有一些明顯的特征，如發(fā)達(dá)的根系、強(qiáng)的抗旱性、強(qiáng)的擴(kuò)展性、很好的適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻哪芰?、?qiáng)的耐瘠薄耐性、適合粗放式管理、強(qiáng)的抗風(fēng)沙性、強(qiáng)的耐鹽堿性等。

4.1.2 確保生態(tài)安全原則。在生態(tài)修復(fù)植物選擇方面，運(yùn)用生態(tài)適應(yīng)性原理［15］，加強(qiáng)對(duì)本土本鄉(xiāng)植物的利用，以當(dāng)?shù)刂参餅橹?，慎用外?lái)植物，盡量減少。其原因是外來(lái)植物運(yùn)用過(guò)多就很難顯現(xiàn)出地域特色，植物群落穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性上較本土植物差，從而引發(fā)病蟲(chóng)害，在防治、控制中難免使用農(nóng)藥從而造成環(huán)境的污染，鄉(xiāng)本植物情況就好的多。

4.1.3 植物種類多樣性原則。植物的多樣性有利于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的穩(wěn)定，有利于物種的增加，因此在生態(tài)修復(fù)中還要堅(jiān)持植物種類多樣性的原則。

4.1.4 效益兼顧的原則。植物選擇需兼顧生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，凸顯地方特色，發(fā)揮地方經(jīng)濟(jì)物種優(yōu)勢(shì)，在實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，如種植果樹(shù)、經(jīng)濟(jì)樹(shù)、藥材等［16］。

4.1.5 易獲取，成本低、見(jiàn)效快的原則。容易獲得植物幼苗，且成本盡可能低以減少投資費(fèi)用。同時(shí)結(jié)合植物性狀及修復(fù)區(qū)實(shí)際情況，所選物種要具有較快的生長(zhǎng)速度，以達(dá)到在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)目標(biāo)。

4.2 選擇方法及結(jié)果 在實(shí)地野外及區(qū)域植物現(xiàn)有資源調(diào)查的基礎(chǔ)上，借閱其他資料和文獻(xiàn)，通過(guò)對(duì)植物性狀的研究以及對(duì)修復(fù)區(qū)自然地理環(huán)境的把握，建立植物物種篩選指標(biāo)，選出丹江流域水土保持生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目中具有潛力的修復(fù)物種［17］。

在植物功能性狀分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)生態(tài)修復(fù)工程植物選擇原則，結(jié)合丹江流域氣候、自然地理環(huán)境，選擇出了環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，生長(zhǎng)潛力大的植物物種。適宜于營(yíng)造生態(tài)林的喬木有刺槐、馬尾松、白皮松、青岡樹(shù)、油松等;適宜于營(yíng)造經(jīng)濟(jì)林的樹(shù)種主要有核桃、板栗;另外商洛又是全國(guó)有名的“天然藥庫(kù)”，結(jié)合商洛實(shí)際在生態(tài)修復(fù)中可以在田間地頭種植如黨參、山藥、柴胡等適宜的藥材，既能達(dá)到恢復(fù)植被又可以實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。

5 丹江流域水土保持生態(tài)修復(fù)中植物的生態(tài)配置

丹江流域生態(tài)修復(fù)布局的確定同樣依據(jù)3個(gè)原則，其一是區(qū)間差異性;其二是區(qū)內(nèi)相似性;其三是社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，它們是制定生態(tài)修復(fù)規(guī)劃的基礎(chǔ)，同時(shí)還要考慮與當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合，以生態(tài)環(huán)境改善和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，確定出丹江流域水土保持生態(tài)修復(fù)的總體布局原則。結(jié)合丹江流域水土流失、地質(zhì)水文概況、生態(tài)修復(fù)植物選擇原則及方法，在總體布局原則的基礎(chǔ)上結(jié)合植物選擇原則、植物功能性，提出了丹江流域水土保持生態(tài)修復(fù)3種模式(退耕還林還草、灘地建設(shè)防護(hù)林)，并將植物的生態(tài)配置體現(xiàn)于其中［18-19］。

5.1 退耕還林模式 包括退耕地還林和荒山造林兩個(gè)方面，種植生態(tài)林或經(jīng)濟(jì)林，不但可以減少人為活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，而且可以達(dá)到增加植被保持水土的目的。結(jié)合丹江流域生態(tài)修復(fù)實(shí)際情況，綜合考慮海拔高度、坡度、氣候狀況、光照、降雨等，在對(duì)篩選植物性狀的研究的基礎(chǔ)上，對(duì)于丹江流域退耕還林模式下的生態(tài)林及經(jīng)濟(jì)林提出如下建議。

5.1.1 營(yíng)造生態(tài)林。丹江流域生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)，坡度＞25°、海拔高度＞1 200 m的山坡和集中連片的高遠(yuǎn)山區(qū)，實(shí)行封山禁牧集中管理，采取人工種植為輔飛機(jī)播種為主的方式恢復(fù)生態(tài)。篩選的植物種類有青岡樹(shù)、刺槐樹(shù)、白皮松樹(shù)、油松樹(shù)、白皮松樹(shù)等，形成集中連片的生態(tài)林，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。

5.1.2 營(yíng)造經(jīng)濟(jì)林。丹江流域生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)，坡度＞25°、海拔高度800～1 200 m的山坡，采取人工種植為主的方式恢復(fù)生態(tài)，形成經(jīng)濟(jì)林，篩選的植物種類有板栗樹(shù)、核桃樹(shù)、柿子樹(shù)，既能實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益同時(shí)也能兼顧經(jīng)濟(jì)效益。

在坡地上分段沿等高線建造的階梯式農(nóng)田，是治理坡耕地水土流失的有效措施。可以在田間地頭種植如黨參、山藥、柴胡等適宜的藥材。

5.2 灘地造林 灘地造林是依據(jù)生態(tài)工程以及生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理兩種方法，在長(zhǎng)期實(shí)踐過(guò)程中探索并逐漸建立起來(lái)的一種方法，以造林為主，以林農(nóng)牧漁和林農(nóng)為輔的一種生態(tài)修復(fù)模式，包括林農(nóng)牧漁和林農(nóng)兩種模式。

5.2.1 林農(nóng)模式。此種生態(tài)修復(fù)造林模式適用于丹江流域內(nèi)常年位于洪水線之上的河道灘地，并且要求地下水位不能過(guò)高。篩選的樹(shù)種以水杉和意楊等耐水物種為主，采用人工種植，并控制其行間距，可按每畝100株左右種植，并在林下田間種植農(nóng)作物。農(nóng)作物分為適于冬季和適于夏秋兩類，夏秋兩季以各種豆類為主，如花生、大豆等，冬季以油菜和麥類為主。采用這種模式還可以在積水低洼處種水稻等耐水農(nóng)作物。該種方法的優(yōu)點(diǎn)是能充分利用林下空間種植，在確保生態(tài)效益的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。

5.2.2 林農(nóng)牧漁模式。丹江沿江區(qū)不僅是吸血蟲(chóng)病易發(fā)的地區(qū)，而且也是釘螺滋生的地區(qū)?？梢圆扇K狀混交造林種植水杉和意楊等，林下空間種植麥類等，蓄水較深的低洼區(qū)域可進(jìn)行魚(yú)類等水產(chǎn)養(yǎng)殖，地勢(shì)較平坦的大片區(qū)域種植草皮養(yǎng)殖牛等，形成農(nóng)林牧漁有機(jī)結(jié)合的體系。此種方式的優(yōu)點(diǎn)在于不僅能夠合理有效利用灘地，有效抑制釘螺、吸血蟲(chóng)病的滋生，而且實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收，實(shí)現(xiàn)三大效益的統(tǒng)一和兼顧。

6 結(jié)語(yǔ)

研究不同條件、不同修復(fù)措施中植物的生態(tài)配置特點(diǎn)及其變化，對(duì)于了解流域生態(tài)修復(fù)特點(diǎn)，熟悉不同植物形狀，揭示生態(tài)系統(tǒng)演替規(guī)律，制定科學(xué)合理的生態(tài)修復(fù)規(guī)劃，改善生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)預(yù)期目標(biāo)，防治水土流失，豐富群落層次結(jié)構(gòu)，優(yōu)化群落生態(tài)功能［20］，節(jié)省修復(fù)成本，為生態(tài)修復(fù)提供理論支持以及促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展都具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

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