干热河谷植被恢复技术_李昆孙永玉主编.pdf

干热河谷植被恢复技术主编:李昆孙永玉云南出版集团公司云 南 科 技 出 版 社昆明图书在版编目(C I P)数据干热河谷植被恢复技术/李昆，孙永玉主编.昆明:云南科技出版社，2011.7ISBN 978 7 5416 4619 5.干.李.孙.园林设计 研究 云南省.TU986.627.4中国版本图书馆 CIP 数据核字(2011)第 081528 号云南出版集团公司云南科技出版社出版发行(昆明市环城西 609 号云南新闻出版大楼邮政编码:650034)昆明理工大学印务包装有限公司印刷全国新华书店经销开本:889mm 1194mm1/16印张:字数:千字2011 年 7 月第 1 版2011 年 7 月第 1 次印刷印数:1 1000定价:100.00 元编 写 委 员 会主编李昆孙永玉副主编刘方炎张春华唐国勇编委李昆孙永玉刘方炎张春华唐国勇崔永忠罗长维马姜明张昌顺崔凯陈艳彬彭辉李立彭兴民廖声煕杨振寅统稿李昆孙永玉前言干热河谷主要分布于我国西南的金沙江、红河、怒江、澜沧江等流域的部分地段，海拔一般在 1600m 以下的河谷地区。另外，在云南省文山壮族自治州境内的南盘江流域，四川省境内的雅砻江、安宁河、龙川江、岷江、大渡河等河流的中下游，贵州省南、北盘江和红水河流域等，也有一定面积的干热河谷分布，海南省西部的局部地区也有少量类似干热河谷的生态环境存在。概略计算，我国干热河谷分布面积约 3.0 万 km2。干热河热量资源丰富，大气和土壤干旱严重，自然植被中乔木层发育差，多为禾本科植物扭黄茅(Heteropogon contortus)，间有坡柳(Dodonaea viscosa)等灌木树种的单优植物群落。土壤贫瘠，地表板结，变性土分布面积大，保水性能弱，山坡陡峭，加之植被稀少，干季凋落物难以分解，雨季随地表水流水，使土壤腐殖层发育差，地表物质易被搬运且移动快，只需中等程度的外部干扰，山坡的稳定性即遭破坏。所以，该地区的生态系统极度退化，植被稀疏，森林萎缩，结构与功能濒临崩溃，水土流失十分严重。其中，金沙江干热河谷水土流失面积达 46.6%以上，流域水土流失面积占长江上游地区总流失面积的 36.4%，年输沙量占宜昌站年输沙量的 45.3%，与干热河谷日益严重的植被退化和自然灾害频发密切相关，如云南省东川已成为世界泥石流“博物馆”。给流域区内国家和人民群众的生命财产带来了极大威胁，严重阻碍了当地和中、下游地区经济社会的可持续发展，可能影响国与国之间的关系(红河、澜沧江、怒江等属涉外河流)。目前，我国林地面积不足，森林质量低下，生态产品严重短缺，生态安全已成为影响和阻碍我国经济社会可持续发展的一个严重问题。干热河谷的植被恢复与生态治理，在我国西南几大江河流域，尤其在长江上游的生态环境保护与治理中占有十分重要的位置。该地区良好的植被状况和生态环境，对于整个流域的水土保持和生态治理，构建国土安全体系，保证国家西部大开发战略的顺利实施和西南水利水电资源的开发利用，改善和促进国与国之间的关系(红河、澜沧江、怒江等属涉外河流)，为当地和长江中下游地区经济社会的可持续发展提供良好的生态安全屏障，均具有十分重要的意义。从 20 世纪 90 年代起，我国在长江、珠江等大江大河流域启动了“长防”、“长治”、“珠防”等多项以水土保持和生态治理为主要建设内容的林业生态工程，中国林业科学研究院资源昆虫研究所也于此时深入金沙江流域的元谋干热河谷，围绕植被恢复和水土流失治理开展了系统的较大规模试验研究，营造了近万亩试验示范林，持续进行恢复过程及其效应研究，取得了一批阶段性科学实用的科研成果，总结提出“树种选择、容器育苗、提前预整地、适当密植和雨季初期造林”的干热河谷配套造林技术，大大提高了该地区造林成活率和保存率。在此基础上，通过“十五”、“十一五”两个科技攻关(支撑)计划，进一步对干热河谷植被恢复与生态治理的相关应用基础、技术集成与创新、试验示范等进行了深入研究，在金沙江干热河谷典型地区 元谋盆地建立了“国家林业局云南元谋荒漠生态系统定位研究站”，编制了干热河谷生态恢复监测技术规程及其指标体系，逐步建立起与退化生境分类和立地区划相匹配的分类恢复、定向培育的技术途径等，取得了一系列丰硕研究成果。因此，迫切需要对以往的试验研究及其成果进行系统梳理，总结其 10 年来干热河谷植被恢复与生态治理研究和试验示范的经验教训，站在新的历史起点上，承前启后，继往开来。巩固“八五”以来的植被恢复与生态治理成果，为“十二五”期间长江防护林体系建设提供科技支撑，并为彻底遏制干热河谷生态环境退化和构建起长江流域绿色生态安全屏障奠定坚实的技术基础。本书主要收录科技部公益性项目“干热河谷区生态综合整治技术研究及示范”(2000DIB50164)、“十一五”科技支撑专题“干旱干热河谷过渡区植被恢复技术”(2006BAD03A0304)和“干热河谷植被恢复抗逆植物材料筛选与快繁技术研究”(2006BAD03A0101)，以及中国林业科学研究院院所长基金项目“试验站长期定位观测与干热河谷山合欢沃岛效应研究”(Riricaf200803Z)的部分研究成果，其工作主要在国家林业局云南元谋荒漠生态系统定位研究站完成。内容主要包括干热河谷性质特征及其研究现状与趋势，适宜树种引进与选择的生理生态学基础，树种繁殖与营造林技术，人工植被的群落结构、功能与效益，植被恢复与森林资源培育及利用、病虫害及昆虫多样性等六大方面。需要特别说明的是，干热河谷植被恢复、生态治理研究和元谋生态站建设，得到国家科技部、国家林业局、中国林业科学研究院以及资源昆虫研究所的大力支持，本书才得以编辑出版。在本书成稿出版之际，所有编(作)者对此表示衷心的感谢。由于篇幅有限，有些科技人员和研究生的成果未予纳入，但本书的研究成果凝聚了你们许多的辛劳和汗水，在此一并致谢。由于编者水平所限，错误和疏漏在所难免，敬请广大读者批评指正。编者2011 年 2 月2干热河谷植被恢复技术第一章干热河谷综合研究General Review西南干热河谷植被恢复研究现状与发展趋势李昆1，2，刘方炎1，2，3，孙永玉1，2(1.中国林业科学研究院资源昆虫研究所，昆明 650224;2.国家林业局云南元谋荒漠生态定位研究站元谋 6513002;3.北京林业大学生物科学与技术学院，北京 100083)摘要:干热河谷主要分布于长江、红河、怒江和澜沧江等流域中、上游地区。该区域气候干热、植被稀少、土壤干旱瘠薄、水土流失严重，是我国西南地区典型的生态脆弱区，也是我国植被恢复和生态治理极为困难的区域。本文通过回顾其植被恢复历程，对现有植被演变过程、植被恢复的途径与方法、植物逆境适应保护机制研究、及其适宜树种筛选与引种，植被恢复与特色资源培育利用等，进行系统比较分析，总结数十年来植被恢复研究与实践的成功经验和失败教训，明确干热河谷植被恢复的现状与发展趋势，承前启后，继往开来，加速构建长江上游绿色生态安全屏障，为干热河谷地区及其所在江河流域的经济社会可持续发展，实现西南地区森林“双增”目标做出应有的贡献。关键词:干热河谷;植被恢复;现状;趋势干热河谷热量资源丰富，大气和土壤干旱严重，自然植被中乔木林发育差，多为禾本科植物扭黄茅(Heteropogon contortus)，间有坡柳(Dodonaea viscosa)等灌木树种及草本植物组成的单优植物群落。土壤贫瘠，地表板结，变性土分布面积大，保水性能弱，山坡陡峭，地表物质易被搬运且移动快(何毓蓉 and 黄成敏，1995)。干热河谷所谓的“干热”，就是水分条件与热量条件的配合，“河谷”指的是地形因素(金振洲 and 欧晓昆，2000)。该区域年平均气温 20.0，最冷月平均气温14.0(1 月)，10的年平均积温 7500;年平均降雨量 600 700mm，年平均干燥度 1.5(张荣祖，1992)。干热河谷植被曾被称为“热带稀树草原植被(Savan-na)”，即萨王纳植被(吴征镒 et al.，1980)，以后金振洲将其称为“半萨王纳植被(Semi Sa-vanna)”(欧晓昆 and 金振洲，1987)。1998 年将元江、金沙江、怒江和澜沧江四大江河干热河谷植被定名为“河谷型萨王纳植被(Savanna of valley type)”(金振洲 and 欧晓昆，2000)。干热河谷主要分布于长江、红河、怒江和澜沧江中、上游地区，植被恢复和生态治理在整个流域的水土保持，构建生态安全屏障中占有十分重要的位置。同时，对于保证国家西部大开发战略的顺利实施和西南水利水电资源的合理开发利用，改善和促进国与国之间的关系(红河、澜沧江、怒江等属涉外河流)，促进当地和中下游地区经济社会可持续发展，均具有十分重要的意义。1干热河谷植被恢复研究简单回顾根据对干热河谷的认识，以及逐步进行植被恢复实践的过程，大概可分为缺乏认识的盲目恢复、模仿自然的试验探索、系统研究与试验示范、多目标可持续发展 4 个阶段。第一阶段历时 20 世纪 50 60 年代。单纯从发展林业的角度考虑，试图通过较为简单经济的技术途径，在恢复干热河谷植被的同时培育大量森林资源。如采用飞机播种或人工撒播的方式，营造云南松和思茅松，开始干热河谷的植被恢复实践。第二阶段历时 20 世纪 70 80 年代中。仿照当地的自然植被状况以灌木为主，选择坡柳、黄荆(Vtex negundo)、苦刺(Sophora vicifolia)等乡土植物进行植被恢复，并初步试验造林效果，认为灌草结合是最佳造林模式(魏汉功 and 叶厚源，1991)。第三阶段历时 20 世纪 80 年代中到 90 年代末。开始气候、土壤、植被和植物区系、树种引2种驯化、造林技术等诸多方面的系统研究，筛选出 10 余种适宜造林树种，提出了“树种筛选、容器育苗、提前预整地和雨季初期造林”的综合配套技术。干热河谷植被恢复与生态建设进入真正认识、了解和有目的规模化实践的新时期。第四阶段是从 21 世纪初以来至今。以多目标恢复植被为目的，将植被恢复与资源培育和利用相结合，与退化土地改良及保护利用相结合，与乡土树种和传统景观恢复相结合，综合考虑生态、经济和社会三大效益，推动地方经济发展和群众增收致富。最显著的标志，就是高价值、多用途树种的引进和培育，依靠自然力的可持续恢复技术，针对环境退化差异的分类恢复、定向培育技术，节水灌溉等高效水资源利用与土地集约经营技术、以往研究成果的普适性试验研究等。2干热河谷植被恢复研究现状2.1现有植被演变过程研究植被学研究表明，西南干热河谷现存的具稀树草原性质的植被，其出现时间不会早于距今150 万年前的更新世中期(欧晓昆，1988)。元谋盆地是金沙江干热河谷的典型地段。元谋湾堡土林考古研究结果，在第四纪早更新世时期(距今 200 万年前)，元谋盆地为浅水湖泊、周围平地及丘陵山地生长着温暖湿润气候条件下的榆科(Ulmaceae)、桦木科(Betulaceae)、杨柳科(Salicaceae)等植物组成的落叶阔叶林。当时的气候四季分明，温暖湿润(周跃 and 金振洲，1987;魏汉功 and 叶厚源，1991;吴佩珠 and钱方，1991)。元谋古人类生活时期(距今 130 万 170 万年前)的植物孢粉组合显示，松属(Pinus)占 43.2%，桤木属(Alnus)占 9.0%，栲属(Castanopsis)占 1.2%，其他植物还有柏科(Cupressaceae)、桦木科(Betulaceae)、榆科(Ulmaceae)和壳斗科的青冈属(Cyclobalanop-sis)和栎属(Quercus)等植物。也有少量热带、亚热带植物种属存在，植被主要为常绿针阔混交林。到中更新世时期(距今 60 80 万年前)，河谷坝区植被为南亚热带常绿阔叶林及草地(张建平 et al.，2000)。晚更新世(距今 10 万年前)，木本、草本和蕨类植物各占 1/3。木本主要是松类植物，有少量胡桃科(Juglandaceae)、云杉属(Picea)、铁杉属(Tsuga)、栎属等植物;草本优势种为蒿属(Artem