龍漢利，覃志剛，劉福云，魏宗華，干少雄，蒲春林，尤繼勇

(四川林業(yè)科學研究院 四川 成都 610081)

前言

四川干旱河谷地區(qū)是我省長江上游生態(tài)屏障建設的關鍵地區(qū)，對四川林業(yè)的發(fā)展和區(qū)域內民族經濟的建設具有重要的影響。據(jù)最新遙感調查，四川擁有干旱河谷面積950 885.3 hm2，分布在其西部地區(qū)，涉及金沙江、雅礱江、安寧河、大渡河、岷江、白龍江的干流及部分支流，涵蓋攀枝花市、涼山州、甘孜州、阿壩州、雅安市的40個縣(市、區(qū))［1］。長期以來，該區(qū)域內的植被恢復一直是四川林業(yè)生態(tài)建設和地方經濟發(fā)展的“攔路虎”和“硬骨頭”，受到各級部門和社會的廣泛關注。從20 世紀50年代起，為了防治水土流失和改善生態(tài)環(huán)境，不少研究機構在干旱河谷的部分區(qū)域進行了不同層次的植被恢復實踐。取得了許多寶貴的經驗和研究成果，但其中仍存在著許多亟待解決的問題。因此，對干旱河谷所進行的植被恢復研究進行系統(tǒng)的總結和分析，找出本區(qū)內植被恢復研究中存在的問題，對今后干旱河谷植被恢復研究的方向和內容具有重要的現(xiàn)實意義。

1 概念及定義

本文提及的干旱河谷地區(qū)并非世界統(tǒng)一劃分的三大類干旱地區(qū)中的任意一種，而是亞熱帶橫斷山脈深切河谷所形成的特殊地貌和氣候類型［2］，屬于局部的干旱生境［3］。其明確定義引用中國科學院青藏高原綜合考察隊在1981年～1984年對橫斷山山區(qū)河谷綜合考察后提出的定義，考察隊將干旱河谷地區(qū)分為3種類型。即干熱、干暖和干溫3種亞類型。其中干熱河谷為最冷月的平均氣溫＞12℃、最暖月的平均氣溫28℃～24℃、日均溫≥10℃的天數(shù)＞350 d 范圍內的區(qū)域;干暖河谷為最冷月的平均氣溫12℃～5℃、最暖月的平均氣溫為24℃～22℃、日均溫≥10℃的天數(shù)350 d～251 d 的區(qū)域;干溫河谷為最冷月的平均氣溫5℃～0℃、最暖月的平均氣溫為22℃～16℃、日均溫≥10℃的天數(shù)250 d～151 d 的區(qū)域［4］。

2 干旱河谷的成因

地理上講，從第4 紀以來印度洋板塊向歐亞大陸俯沖，導致青藏高原與該區(qū)域急劇抬升達1 000 m～3 000 m，劇烈的造山運動伴隨著一系列的斷裂發(fā)生，形成了金沙江、雅礱江、大渡河岷江等深切割河流及南北走向的橫斷山。這些深切割的河流形成干旱河谷的外型骨架風貌，高大山體阻擋了來自東南太平洋和西南印度洋的兩股季風氣流，使水分和熱量從南向北不斷降低，在背風面的峽谷中氣流下沉、絕熱增溫，形成“焚風”效應，導致河谷地區(qū)持久干旱，形成獨特的干旱河谷氣候特征。干擾上講，長期的人為活動則是構成干旱河谷外表色塊變化的主因，加上自然災害的頻繁發(fā)生，構成其外表面貌的多姿多彩。綜合兩者則表明:特定的自然地理因素是形成干旱河谷的主要原因，人為因素加速了干旱河谷的形成以及隨后的生態(tài)環(huán)境退化。

3 植被恢復研究進展

四川西部干旱河谷地區(qū)的植被恢復主要以造林為主，重點區(qū)域發(fā)生在岷江干旱河谷和金沙江干熱河谷的部分地區(qū)。20 世紀50年代在岷江干旱河谷，林業(yè)部門在汶川縣開展造林試驗，除在沙窩子等地有柳樹、刺槐等樹種成活外，其余地點都均告失?。?］。同時代在金沙江干熱河谷，開始以松類撒播、點播為主的植被恢復工作，但因方法不當和環(huán)境不適而年年種樹不見樹［6］。20 世紀60年代在岷江干旱河谷，改用開溝引水上山灌溉技術，在汶川縣桑坪山上栽種刺槐，現(xiàn)已高達6 m～7 m，平均胸徑5 cm，最大13 cm。然而，每年仍需灌溉2次～3次，否則難以度過旱季。同年代在金沙江干熱河谷，則加快了植被恢復力度，重視植被恢復的數(shù)量，但保存率極低，取得的效果也不大。如攀枝花市1966年～1968年飛播云南松、思茅松約7萬hm2，因播種正值雨季，發(fā)芽出土極好，但因旱季大量死亡而保存率僅有1%。20 世紀70年代在岷江干旱河谷，茂縣林業(yè)局林場采取水平溝整地，選用刺槐、榆、新疆核桃等耐旱樹種，溝底植樹，每年引水灌溉3次～5次，成活率80%以上，但難成林。在金沙江干熱河谷，仍堅持以松類為主的植樹工作，但明顯加快了其它樹種的試驗，如小桐子、攀枝花、木麻黃等喬木樹種。20 世紀80年代初期，四川省營林調查隊和阿壩州林科所等單位在汶川縣進行了人工撒播試驗，撒播松樹。結果成苗極差，成林更困難，特別是在海拔1 500 m 左右的特困地段尤為明顯。20 世紀80年代中期，何與容［7］等開始了干旱河谷區(qū)造林試驗的立地類型劃分。在金沙江干熱河谷則大力發(fā)展經濟果木，注意引進和篩選適合河谷區(qū)生長、同時具有生態(tài)效益和經濟效益的植物，取得了較好成果。20 世紀90年代，四川大學的學者唐亞［5］等在寧南縣內的金沙江干熱河谷坡耕地上開展固氮菌樹種植物籬技術的研究試驗和示范，開啟了干旱河谷土壤改良試驗的先例，取得了良好的成果。同時，四川省林業(yè)研究院研究員費世明［8］等在金沙江干熱河谷開展了能源植物和徑流場觀測等內容的研究，同樣開啟了干旱河谷植被恢復水文效驗的評估先河，為生態(tài)效益的監(jiān)測打下了最原始的基礎。

進入本世紀以來，干旱河谷的研究范圍擴大到干溫河谷類型，開始了大渡河和白龍江流域的部分河谷地區(qū)的植被恢復試驗。如郭星［9］等在白龍江干旱河谷開始了ABT 生根粉和保水劑新產品在刺槐、花椒、側柏、狼牙刺等種苗的造林對比應用試驗以及左英強等在白水江開展的荒山造林試驗。謝學強［10］等開展了甘孜州干旱河谷野生草本藥用植物資源研究，從而豐富了干溫河谷草本層植被恢復的種植材料。除此之外，干旱河谷的研究內容更加豐富，植被恢復的研究更加細致和深入。具體來講，體現(xiàn)在以下4個方面。

3.1 理論研究

從認識干旱河谷的形成原因和退化的限制因素出發(fā)，不同學者對植被恢復的理論提出了不同的見解。郭曉鳴［11］認為自然因素成因是一個長期累積的自然過程，短期內缺乏遏制自然因素影響的前提下，他提出:對干旱河谷地區(qū)的植被恢復，更關鍵和更有現(xiàn)實意義的是重視對人為因素的深入研究，改變以破壞森林植被為代價的不合理開發(fā)行為，是實現(xiàn)植被恢復的根本保障。從自然因素出發(fā)，紀中華［12］等根據(jù)水是主要制約因素的基礎上，將金沙江脆弱生態(tài)系統(tǒng)分為3種小系統(tǒng)，即:雨養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)、集水補灌系統(tǒng)、適水灌溉系統(tǒng)。并針對不同系統(tǒng)的水分條件，加以細化，并由此進行不同植被恢復模式研究。費世民［8］等在認同主要限制因素是水分的前提下，提出了干熱河谷植被恢復過程中的“適度”原則，并從生態(tài)、經濟和生態(tài)經濟角度，討論了“適度”造林的恢復應用模式。鐘祥浩［13］則從生態(tài)系統(tǒng)退化的角度，將干熱河谷劃分為極強度退化、強度退化、重度退化、中度強度和輕強度退化5種主要類型，提出退化生存系統(tǒng)恢復與重建的關鍵在于土壤水分條件的改善，根據(jù)現(xiàn)有土壤和母質的殘存情況，提出自然恢復、重建和改建等生態(tài)系統(tǒng)植被恢復途徑。陳利頂［14］等從可持續(xù)發(fā)展的角度，分析了干旱河谷區(qū)的生態(tài)環(huán)境特征，闡述了制約可持續(xù)發(fā)展的主要限制因子，即氣候干旱、水資源分配不均、自然災害發(fā)生頻繁、水土流失嚴重、土壤性質差與土地退化嚴重等幾個方面。結合區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特征和資源優(yōu)勢，他提出了金沙江干熱河谷區(qū)經濟發(fā)展方向和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。駱宗詩［15］等根據(jù)干旱河谷微生境特征，將岷江干旱河谷汶川縣映秀鎮(zhèn)老虎嘴山體劃分為啐石坡面、巨石坡面、啐石地、洼地、溝槽地等5種類型，以此細化開展微生境植被恢復技術研究，值得關注。另外，陳安全［16］等從景觀建設的角度，提出了岷江干旱河谷汶川堡子關植被恢復方案，思路新穎，較有創(chuàng)意。

3.2 種植材料研究

在種植材料方面，除繼續(xù)推廣前期篩選出的適應性好的樹草種外，加大了抗逆性和多用途品種的研究，同時，擴大了鄉(xiāng)土樹草種的試驗示范。

例如，2006年黎燕瓊［17］在岷江干旱河谷開展了岷江柏(Cupressu schengiana)、臭椿(Ailanthu saltissima)、榆 樹(Ulmu spumila L.)、刺 槐(Robinia pseudoacacia)、輻射松(Pinus radiata)等5個喬木樹種以及白刺花(Sophora davidiana)、馬鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)、刺旋花(Convol vulus tragacanthoides)、鐵桿蒿(Artemisia gmelinii)4種灌木樹種的6 項抗旱性生理指標在生長季節(jié)的動態(tài)變化觀測。最后采用加權評分法對其抗旱性指標進行綜合評價，結果表明:①陰坡喬木樹種的抗旱性高低排序為:岷江柏(0.549)＞榆樹(0.487)＞刺槐(0.467)＞臭椿(0.444)＞輻射松(0.366);②陽坡喬木樹種的抗旱性高低排序為:岷江柏(0.513)＞刺槐(0.476)＞榆樹(0.467)＞臭椿(0.450)＞輻射松(0.390);③陰坡灌木的抗旱性高低排序為:馬鞍羊蹄甲(0.592)＞白刺花(0.586)＞刺旋花(0.437)＞鐵桿蒿(0.339)。2007年李芳蘭［18］也在岷江干旱河谷開展了，白刺花(Sophora davidii)、小馬鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)和小雀花(Campylotropics polyantha)三種鄉(xiāng)土豆科灌木幼苗在人工控制條件下的干旱脅迫試驗。分別測試了灌木生長、繁殖、生物量積累、葉片結構對干旱脅迫的響應和適應。結果表明:生長速率較慢的物種抗旱能力較強，因而更適合作為干旱地區(qū)的植被恢復材料。在多用途品種研究方面，2002年袁遠亮［19］、樊榮［20］等在金沙江干旱河谷分別開展了黑荊樹和印度楝的引種試驗。

在鄉(xiāng)土樹種方面，2009年李芳［21］蘭等在岷江干旱河谷開展了白刺花(Sophora davidi (Franch.)Skeels.)、小馬鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)、岷谷木藍(Indigofera lenticallata Craib)、落芒草(Oryzopsis munroi Stapf)和川芒(Miscamthus szechuanesis Keng)5個鄉(xiāng)土樹種的苗期生長觀測試驗。在草種方面，四川省畜牧科學研究院的夏先玖［22］推薦了7個當?shù)夭莘N和8個人工牧草品種。即菊科蒿屬的黃花蒿(Artemisia annua L.)、青蒿(A.apiacea Hance.)、臭蒿(A.hedinii)，禾草科的茅葉藎草(Arthraxon prionodes)、粗野青茅(Deyeuxia scabrescens)、狗尾草(Setaria viridis)和芨芨草(Achnatherum Beauv.)。紫花苜蓿(Medecago sativa L.)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、紅豆草(Onobrychis viciaefolia)、小冠花(Coronilla varia)、披堿草(Elyonus duricus)、羊草(Aneurolepidium chinese)、黑麥草(Lolium perenne)和鴨茅(Dactylis glomerata)等人工牧草。

3.3 恢復技術研究

技術路線上，石承蒼［23］等認為，干旱河谷現(xiàn)存的植被類型是一種由原生植被經人為活動破壞后形成的次生類型，即喬一灌一草的逆向演替，甚至向半荒漠蛻變。植被恢復應按照自然植被正常的演替規(guī)律，走草一灌一喬的演替的技術路線。這一認識在所有文獻中基本得到大家的共識，取得一致意見。

然而，針對不同流域和具體地段的穩(wěn)定性、水分供給和養(yǎng)分缺乏問題，植被恢復技術在研究層面主要集中在工程技術措施、集水抗旱措施和保肥增肥技術等方面。在工程技術方面，主要采用疏、截、攔、固技術，引導水石活體流向，減少自然災害;截留地表徑流，增加土壤水分;攔砌林地土體，方便作業(yè)地塊，固定地段坡面，增強植被附粘。如陳安全［16］等近年來在岷江干旱河谷汶川縣堡子關植被恢復試驗所采取的工程技術措施。在集水抗旱技術方面，主要研究集中在植穴的土壤水分和苗木根系的活力維護上。如‘徑流林業(yè)’技術，地表覆蓋保墑技術，保水劑應用技術等。2011年，申學圣［24］等開展了不同保墑措施對岷江柏生長的試驗，分別使用了覆草、覆膜、覆草皮、設擋水墻和對照5種不同保墑措施，結果表明:幾種處理保墑處理均有效地提高了0～30 cm 土層土壤含水量，但保墑效果以覆草、覆草皮最佳。2001年王春明［25］等在岷江干旱河谷開展了SK-4 型保水劑在造林中的試驗研究，結果表明:保水劑質量分數(shù)在5×10－4～1×10－2范圍內，其持水和供水能力隨著濃度的增加而增強，過高過低效果不明顯，理想濃度為5×10－3。

在保肥增肥技術方面，除繼續(xù)采用營養(yǎng)袋育苗技術外，增加了土壤保水養(yǎng)肥措施的試驗和生根產品的應用。如2012年吳宗興［26］等開展了岷江柏幼林地綠肥種植試驗，結果表明:種植綠肥壓青，土壤有機質增加，有效氮增加，有效磷含量增加。尤以種植紅豆對岷江柏木幼樹生長最好，其高、徑生長為對照的1.7 倍和1.6 倍。此外，2008年，郭星［9］等在白龍江干旱河谷開展了ABT 生根粉和保水劑新產品在刺槐、花椒、側柏、狼牙刺等種苗的造林對比試驗，取得了階段性成果。

3.4 恢復模式及效益評價

近幾年來，對干旱河谷植被恢復模式和效益評估的論文發(fā)表極少。推其原因，一是試驗林建立時間短，結論性成果未出來;二是評價指標宏觀，難以測量。尤以生態(tài)指標復雜，難以衡量。因此，對不同模式(或者林分)的生態(tài)效益和社會效益的評估并未達成一個較統(tǒng)一的標準，難以評估。僅有零星的文獻顯示在金沙江干熱河谷的部分研究中，幾種經濟林模式的經濟效益和生態(tài)效益說是十分顯著。如何璐［27］等通過對金沙江干熱河谷龍眼生態(tài)經濟林的三種典型復合種植模式對比，發(fā)現(xiàn)龍眼+臺灣青棗模式和龍眼+香葉天竺葵模式比龍眼單作模式的經濟產投比高，值得大力推廣。2005年方海東［28］等對金沙江干熱河谷銀合歡人工林植被恢復區(qū)的生態(tài)經濟價值進行了量化評估，結果表明生態(tài)服務功能價值已超過3 280.56萬元人民幣，其中直接使用價值為264.34萬元，占總生態(tài)經濟價值的8.06%，間接使用價值為3 016.23萬元，占總生態(tài)經濟價值的91.94%。2003年紀中華［29］等對高效復合的酸角一龍眼一咖啡一蘆薈的喬灌草模式和酸角一芒果一牧草的高效植被恢復模式等進行了評價，在生態(tài)效益上增大了森林覆蓋率、郁閉度，提高土壤持水量，減少土壤容重，增大孔隙度，控制水土流失;在經濟效益上，效果更是顯而易見，治理第6年創(chuàng)純收入16.09萬元。

在評價方法上，取得明顯進步的是開始采用遙感技術對干旱河谷地區(qū)的面積和植被恢復狀況進行監(jiān)測。例如房世波［30］等采用“3S”技術對川西干旱河谷退耕還林(草)工程開展監(jiān)測，取得相當好的成績，蔡凡隆［1］等對四川干旱河谷的分布與面積進行了調查。

4 存在問題

六十余年來，在國家和地方政府的大力支持以及科研人員的積極參與下，干旱河谷的植被恢復研究取得了較大進展，特別是近20年來，多樹草種的試驗、示范和定點觀測工作取得了比較明顯的階段性成果，值得今后大力推廣和深入完善。但仍存在諸多新的問題和不完善的方面需要進一步探索和解決，簡要歸納起來，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1 未細分干旱河谷的自然過程和人為過程

盡管所有的專家和學者都認同干旱河谷地區(qū)生態(tài)環(huán)境是自然因素和人為因素共同作用的結果，但是都未系統(tǒng)地細化自然因素和人為因素的過程。概述性劃類多，如干旱河谷地區(qū)地處高山峽谷，巖石松軟，抗蝕力弱，風蝕現(xiàn)象嚴重，滑坡、崩塌、泥石流等自然現(xiàn)象，以及開墾、過度樵采、過度放牧等人為因素?；煜烁珊岛庸鹊母珊祷透珊岛庸鹊纳鷳B(tài)環(huán)境退化。盡管二者有密切的關聯(lián)，但二者是不同的概念和過程。因此在干旱河谷植被恢復中，分清哪些是自然過程?哪些是人為過程?以及發(fā)育程度。在此基礎上，進一步分清楚哪些部分是可逆的?哪些部分是不可逆的?對可逆部分開展階段性治理和全面恢復，對不可逆部分保存自然景觀。從而“適度”開展植被恢復工作。治理的重點應當是人為引起的退化生境和次生干旱化生境，而不是全部干旱河谷，因為自然過程難以人為干預，或者干預成本太高而失去意義。

4.2 種植材料的系統(tǒng)性研究不完整

六十余年來，從現(xiàn)有文獻看，很少找到有全面記錄的任何一種植物在人工培育下的完整生命周期，那怕是草種，只能看到記錄名稱，而無人工栽培條件下的生命記錄周期、生理變化和干旱適應過程。僅有岷江柏、輻射松等少數(shù)幾個喬木樹種的資料比較完整。

除此之外，對藤草植物和鄉(xiāng)土樹種的研究不夠系統(tǒng)。過去主要重視對木本植物的研究，特別是喬木樹種的研究，對灌木、藤本、草本的研究較少。干旱河谷的植被恢復是以植樹造林為主，忽視了灌木、草本的作用。在干旱河谷最為典型的岷江河谷茂縣至汶川段所開展的植被恢復工作成功的并不多見，而現(xiàn)有的生態(tài)恢復重建的研究、試驗和示范項目，主要在岷江上游一些半干旱甚至半濕潤的支流小流域進行的，其研究和示范成果對干旱河谷生態(tài)恢復重建指導意義不大。為了保證所栽樹木的成活率，維持樹木成活，甚至采用從河里提水的辦法，而一旦保水措施停止，樹木的成活就失去保障，所栽樹木不能成活，即使成活也成為小老頭樹。

4.3 忽視小環(huán)境的差異

干旱河谷地形類型復雜多樣，既有河流的上、中、下游，又有對應山體的上部、中部、下部之分以及同一山體的陽坡、陰坡之別，同一坡面也有起伏、高低、臺地的不同。不僅如此，還有土壤類型、水分、養(yǎng)分的差別，特別是人群的集中程度和活動程度的差異。至今仍未建立起這種差異相對應微生境標準數(shù)據(jù)信息庫，盲目造林的現(xiàn)象屢屢發(fā)生。

4.4 缺乏對土壤的深入研究和長期定位觀測

植被恢復在物理空間上是與特定的土壤相匹配的。六十余年來，在文獻記錄上對干旱河谷的土壤研究是不完善的，僅限于幾次調查和臨時性的取樣得到的數(shù)據(jù)來分析和描述干旱河谷的土壤特征，沒有長期系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)來全面解釋和指導植被恢復的土壤需求，客觀上造就了立地土壤與種植材料的配位不科學，形成植被恢復的實際難點。

5 對策和展望

5.1 對策

5.1.1 加強四川干旱河谷自然過程和人為過程的細分研究

在原有研究數(shù)據(jù)的基礎上，加強干旱河谷自然過程和認為過程的細分研究，找準干旱河谷的自然演替過程和人為干擾過程，細分演替和干擾過程的主要因子，建立理性治理鏈，反復論證，最終找到遏止干旱河谷的退化機制和干旱河谷植被恢復的演替途徑，為植被恢復提供理論基礎。

5.1.2 加快鄉(xiāng)土植被材料的研究，特別是本地草、灌類種植材料的研究

在種植材料上，應加快鄉(xiāng)土植被材料的研究，特別是本地草、灌類種植材料的研究，尤以耐旱的菊科、禾本科等觀賞植物為主，開展科技攻關，選擇抗逆性為植被恢復提供種植材料。

5.1.3 重視小生境的差異，加強微生境標準數(shù)據(jù)信息庫的建立

干旱河谷微生境的差異對植被恢復有現(xiàn)實而直接的影響。雖然四川干旱河谷處于同一植被地帶和西南高山峽谷自然保護及水源涵養(yǎng)功能區(qū)［31］，其所反映的生態(tài)條件或小環(huán)境差異卻很大。因此，必須按照不同的微生境分別栽植不同的草灌喬種類，營造不同的水源涵養(yǎng)林、自然保護林、生態(tài)旅游林等類型。要達到這一目的，需重視小生境的差異，加強微生境標準數(shù)據(jù)信息庫的建立，以確保操作層面的順利開展。

5.1.4 系統(tǒng)開展干旱河谷土壤研究和長期定位觀測

系統(tǒng)開展各子流域土壤研究和定位觀測，為植被恢復提供科學的土壤匹配和土壤養(yǎng)護技術措施。

5.2 展望

隨著四川省加快建設長江上游生態(tài)屏障的腳步，建設美麗富裕和諧中國夢四川篇章的開起，四川干旱河谷植被恢復的研究必將迎來大發(fā)展的機遇。我們認為今后的研究重點有以下兩個方面:一是加強鄉(xiāng)土種植材料中的草、灌、藤物種的適應性研究;二是加強微觀尺度的干擾因素細分研究。

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