南水北調(diào)西線工程區(qū)植被恢復(fù)途徑與方法研究

王 晶 聶學(xué)軍 楊偉超

(1.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南鄭州 450003;2.國家發(fā)展和改革委員會國家投資項目評審中心，北京 100036;3.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京 100083）

南水北調(diào)西線工程是從長江上游通天河、長江支流雅礱江和大渡河上游筑壩建庫，采用引水隧洞穿過長江與黃河的分水嶺巴顏喀拉山調(diào)水入黃河上游的跨流域調(diào)水的重大工程，是補充黃河水資源不足，解決我國西北地區(qū)干旱缺水的重大戰(zhàn)略工程。植被恢復(fù)是南水北調(diào)西線工程建設(shè)的制約因素之一，高海拔工程破壞區(qū)植被恢復(fù)與重建的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究缺乏。本文針對西線地區(qū)特殊的氣候、植被和土壤條件，提出南水北調(diào)西線工程區(qū)植被恢復(fù)途徑和方法。

1 制約西線植被恢復(fù)因素分析

1.1 氣候條件

高海拔惡劣的氣候條件是植被恢復(fù)重建的關(guān)鍵制約因素。南水北調(diào)西線工程區(qū)位于青藏高原東南部，屬北亞熱帶地區(qū)，受冬夏海陸季風(fēng)的交替作用，以及青藏高原特殊地理環(huán)境的影響，干濕季分明，具有過渡性季風(fēng)氣候特征。該區(qū)太陽輻射強，日照時間長;年平均氣溫在5.6℃以下，日平均氣溫在0℃以下的時間長達4個月以上;濕度低，蒸發(fā)量大;干、雨季分明，雨日多，降雨強度小，降雪日數(shù)多、雪量大;氣壓低，氧氣稀薄;風(fēng)速大，風(fēng)壓小;霜凍、雪災(zāi)、冰雹、雷暴等災(zāi)害性天氣發(fā)生較頻繁。高寒，干旱，缺氧，大風(fēng)氣候，環(huán)境的自我恢復(fù)能力較低，生物的生存環(huán)境條件十分惡劣，生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換過程緩慢，長期的低溫和短暫的生長季節(jié)使植被一旦破壞，恢復(fù)周期漫長。

1.2 地形地貌

西線南水北調(diào)工程項目區(qū)地處山區(qū)，河源區(qū)屬高原丘陵地貌，地勢平坦，分布有起伏不大的渾圓形山包，相對高差小，河谷寬淺。河源區(qū)至壩址處，逐步向山塬地貌過渡，河谷束窄，嶺、谷高差加大。區(qū)內(nèi)片狀、島狀多年凍土和季節(jié)性凍土并存。

由于地形對光、熱、水等生態(tài)因子起著再分配的作用，引起溫度和濕度的變化從而影響植被類型的改變，從而對水土流失的影響也隨之發(fā)生改變。地形起伏的山區(qū)丘嶺區(qū)，不同的坡向、坡位，接受光照的時間和強度、風(fēng)力強弱、水分狀況等都有明顯的變化。陽坡光照充足、干燥溫暖;陰坡光照較差、陰濕寒冷，陰坡的土壤含水量比陽坡高2% －4%，按坡向從北坡－東北坡－西北坡－東坡－西坡－東南坡－西南坡－南坡，土壤含水量逐漸減少。

1.3 土壤

土壤是植被生長的載體，植被生長所需養(yǎng)分來源于土壤，土壤水分、養(yǎng)分、土層厚度及其理化性質(zhì)是影響植被生長的重要條件。西線調(diào)水輸水路線較長，涉及的范圍較廣，在眾多因素的影響下，不同區(qū)域成土條件差異較大，因此形成的土壤類型也較多樣，但調(diào)水區(qū)3 400 m以上，分布的主要類型有高山草甸土、高山灌叢草甸土、亞高山灌叢草甸土、高山寒漠土、沼澤土壤類型。土壤的基本特征是有明顯的草根盤結(jié)層，通透性較差，質(zhì)地為壤土;一般呈酸性反應(yīng)，加之氣溫較低，廣泛發(fā)育著中生性的高山草甸與高山灌叢;其次則為山地棕壤、山地灰棕壤、山地棕褐土與山地灰化土，有機質(zhì)含量較高。由于氣溫低，土壤速效

養(yǎng)

分含量不高，土壤供肥能力低下，粘性低，一旦受到干擾易于發(fā)生流失。

1.4 植被

受特殊而復(fù)雜的地形地貌和環(huán)境條件的影響，區(qū)內(nèi)植被分布具有較明顯的地帶性特點。根據(jù)《中國植被》的植被區(qū)劃系統(tǒng)，本區(qū)屬于Ⅷ青藏高原高寒植被區(qū)域。區(qū)內(nèi)植被類型多，植物種屬豐富，植物區(qū)系成分復(fù)雜，種類豐富，是中國植物區(qū)系較為豐富的地區(qū)之一。主要植被類型包括亞高山森林、高寒灌叢、山地灌叢、河谷灌叢、高山草甸、亞高山草甸、高寒沼澤及墊狀植被、高山流石坡稀疏植被等。森林主要有川西云杉林、紫果云杉林、鱗皮冷杉林、落葉松林、大果圓柏林、塔枝圓柏林、密枝圓柏林、紅樺優(yōu)勢混交林、糙皮樺優(yōu)勢混交林等類型;灌叢主要有杜鵑灌叢、高山柳灌叢、沙棘灌叢、金露梅灌叢、錦雞兒灌叢、鮮卑花灌叢、高山櫟灌叢、小檗灌叢、懸鉤子灌叢、白刺花灌叢等類型;草甸主要有嵩草草甸、雜類草草甸、嵩草沼澤化草甸等類型;沼澤植被主要有莎草沼澤、嵩草沼澤、木里苔草和藏嵩草為優(yōu)勢種的沼澤等類型;另外還有墊狀植被和高山流石坡稀疏植被類型。

2 南水北調(diào)西線工程區(qū)植被恢復(fù)途徑

植被恢復(fù)就是通過工程和生物措施將破壞或退化植被生態(tài)系統(tǒng)帶回到相似于先前的狀態(tài)，但并不是原始狀態(tài)。近年來雖有大量的植被恢復(fù)重建研究，并取得了一系列成果，但有關(guān)高海拔工程破壞區(qū)植被恢復(fù)與重建的關(guān)鍵技術(shù)等方面的研究是缺乏的。雖有一些植被恢復(fù)重建技術(shù)，但恢復(fù)條件與西線工程區(qū)植被恢復(fù)與重建實際要求相距較大，這使得西線調(diào)水工程區(qū)植被恢復(fù)面臨著的技術(shù)和措施的巨大挑戰(zhàn)。盡管有諸多制約因素，但如果能在對生態(tài)環(huán)境理性認識基礎(chǔ)上確定合理的目標，遵循生態(tài)經(jīng)濟原理，通過借鑒、引用、創(chuàng)新發(fā)展出有效的能夠適應(yīng)西線區(qū)的恢復(fù)技術(shù)和方法，有計劃有步驟的實施，高寒區(qū)植被恢復(fù)重建與生態(tài)恢復(fù)是可以成功的。采取措施恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)時，必須符合生態(tài)學(xué)規(guī)律，從生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，高寒區(qū)植被恢復(fù)要遵循植被恢復(fù)的有關(guān)理論，研究高寒區(qū)植被的演替規(guī)律，并在現(xiàn)有的技術(shù)經(jīng)濟條件下確定規(guī)劃設(shè)計各種參數(shù)，使受損的生態(tài)系統(tǒng)在自然和認為因素共同作用下得到真正的恢復(fù)。

3 南水北調(diào)西線工程區(qū)植被恢復(fù)方法

3.1 草皮移植

草皮移植法是將未受干擾或干擾較小的自然植被切塊后移植于受損裸地，以達植被恢復(fù)的目的，既可手工實施，又可機械實施。是在群落水平上最自然的恢復(fù)方法，可使受損生態(tài)系統(tǒng)迅速恢復(fù)至群落發(fā)展的高級階段，其缺點是工程量較大，對鄰近的自然植被造成二次破壞。

西線所處的高寒地區(qū)氣候寒冷、海拔高、積雪期長和風(fēng)大是該地區(qū)植物生長的主要限制因子，也是該地區(qū)人工種植植物最大地障礙因素。人工種植植物尤其是種草很難成活，且生長很慢，種植成本較高。因此，西線工程區(qū)植被恢復(fù)比較快捷的方法之一是將原有的草皮施工時整體搬遷，施工后移植回去，是主要的植被恢復(fù)措施。

西線工程區(qū)的原生草皮(嵩草、羊草、披堿草、早熟禾、紫羊茅、嵩草、冰草、老芒麥等）移植比較好，成本低，易成活，植被恢復(fù)比較快，是宜采用的一種方法。根據(jù)調(diào)查，項目區(qū)土壤表層為腐殖質(zhì)土，原生植被良好，取土場，淹沒區(qū)和棄渣場草皮移植是植物措施首先考慮的措施之一。但這一方法也有局限性，施工完成的場地基本沒有土壤，另外，起挖草皮破壞植物根系，并且移植草皮與下墊面結(jié)合不緊密，土壤毛細管系統(tǒng)遭到破壞，水分無法提升到植被根系層，植被蒸騰和大風(fēng)等因素影響而形成風(fēng)干現(xiàn)象，造成第2年出現(xiàn)植物返青晚，甚至死亡的現(xiàn)象。需要將草皮下有機土也進行封存?zhèn)溆?。草皮移植工藝分為切割、保存、移植、保育等步驟。草皮移植主要施工工藝是先將草皮鏟下來，移到靠近水源的特設(shè)區(qū)域，所有成塊的草皮之間用腐殖土勾縫;有些沙土層上面的草皮薄，移植后馬上派專人澆水以保證存活，移植的草皮由專人精心養(yǎng)護。一般施工用地在撤出時再將草皮移植回來，施工結(jié)束后選擇在當(dāng)?shù)貐^(qū)域自然條件下發(fā)展起來的建群種或優(yōu)勢種進行營養(yǎng)繁殖，應(yīng)在每年的5月進行，有利于植被的恢復(fù)［1］。

(1）切割，為充分利用棄渣場布置地表層原有的草皮，結(jié)合西線的實際立地狀況，剝?nèi)”韺硬萜ぐ凑?0cm×30cm×30cm(長×寬×厚）規(guī)格分塊切割成塊。選取的厚度30cm比常規(guī)大的主要原因是，高寒草甸具有特殊的草皮結(jié)構(gòu)，其地表20cm至30cm之間形成緊實的植氈層，選擇30cm厚度盡最大可能使地表層的草根和小灌木的根系不受破壞。

(2）保存，將切割好的草皮保存在特設(shè)區(qū)域，用彩條布鋪底，成塊草皮間用腐殖土勾縫，避免在施工中長距離搬運造成的草皮結(jié)構(gòu)損傷。然后按設(shè)計和施工要求，將剝?nèi)〉牟萜ぜ皶r分層堆置，避免剝?nèi)『箝L時間裸露底部根系，風(fēng)吹日曬失去水份，降低草皮的成活率。在堆渣之前必須完成。另外還要考慮對原有植被下的有機土的單獨存放，原有植被下的有機土對移養(yǎng)后植被的回植成活十分重要，草皮取走后，應(yīng)將草皮下的散土清除用草袋裝起單獨堆放，以便回植草皮時使用。草皮的堆放高度為3－5層［2］。

(3）移植，首先在恢復(fù)地上進行30cm覆土，然后將切割的草皮分塊鋪到此上，然后用腐殖土溝縫，根據(jù)情況適當(dāng)澆水或覆肥。關(guān)于移植季節(jié)，有不同看法。對種子植物來說，春季移植比秋季成活率高;植株對早期水位變動的敏感性比晚期高;對種子庫來說，室外發(fā)芽率由高到低的季節(jié)依次為秋、冬、春和夏。草皮移植盡量選在草地植物的分蘗期與結(jié)實期，即草地植物貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)含量相對較高的時期，一般為每年的5－8月間。該季節(jié)的植被具有最長的生命力，同時氣溫變暖，有利于植被的移養(yǎng)成活。因此，西線區(qū)草皮移植的施工進度安排為4月底開始剝?nèi)〔萜ぃ?月份在已填筑好棄渣場覆草皮，施工期要求1月內(nèi)完成［3］。每年的5－8月，分塊施工，分片施工，分塊恢復(fù)，分片恢復(fù)，使草皮移植時間控制在3個月內(nèi)，保持草皮的成活率。

(4）保育，為了保證移植草皮的成活率，減少費用，降低成本，剝?nèi)〉牟萜け仨毧s短堆置期，降低堆置期草皮的養(yǎng)護費用，盡量早期移植，保證移植草皮的成活率。為了保證成活率，草皮覆完以后，及時灑水，設(shè)置一些防護措施，避免人為踐踏和牲畜破壞。堆放時間不宜過長，當(dāng)年鏟掘的草皮最好當(dāng)年移植完畢，盡量避免越年移植，經(jīng)觀察，草皮經(jīng)過一年無規(guī)則的堆放，其死亡率在50%以上［2］。當(dāng)草皮遭雨水沖刷流失和于枯壞死時，可采用添補、更換的方法進行修理。添補的草皮宜就近選用;更新草皮宜選擇適合當(dāng)?shù)厣L條件的品種;補植草皮時，宜帶土成塊移植，移植時間以春、秋兩季為宜;移植時，宜扒松表面土層，灑水鋪植，貼緊拍實，定期灑水，確保成活。

3.2 植被重建

3.2.1 樹草種篩選

根據(jù)區(qū)域不同海拔、不同地力條件、植被群落分布，本著因地制宜、適地適樹的原則，樹草種選取以原生優(yōu)勢種為主，以使區(qū)域植被保持豐富多樣化及生態(tài)穩(wěn)定性。植被恢復(fù)樹種是生長較快，利于其他有機物形成及轉(zhuǎn)化創(chuàng)造良好的條件。擬選擇植物種類必須在當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件下生長旺盛，對侵入物種有較強的競爭力，植物種類也必須是多用途的，包括有益于土壤保持、也有利于解決薪炭、飼料和用材等。由于特有的自然條件，植被難度大，成本高，且具有區(qū)域局限性，必須進行試驗研究，選擇最佳物種、最佳種植工藝、最佳養(yǎng)護工藝逐步推廣。

經(jīng)過考察研究，可優(yōu)先選擇云杉、冷杉、白樺、鮮卑花、懸鉤子、小檗、高山柳、忍冬、茶藨子、薔薇、錦雞兒、白刺花、嵩草、苔草、草木樨、羊草、芒麥、冰草、披鹼草、紫羊茅、豬芽蓼、萎陵菜、三葉草等作為篩選試驗材料。

3.2.2 物種配置方法

植被恢復(fù)重建屬于人為干預(yù)下有目標的植被演替，而合理的物種配置是盡快實現(xiàn)植被恢復(fù)、改善生態(tài)環(huán)境和防止水土流失的目的關(guān)鍵。在充分利用鄉(xiāng)土植物資源的基礎(chǔ)上，根據(jù)植物的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性，建立喬灌草混交，喬灌混交，灌草混交的多種植物種配置結(jié)構(gòu)，最終形成模擬天然植被結(jié)構(gòu)的人工植被類型。由于工程區(qū)海拔在3 400 m以上，且環(huán)境條件較差，喬木不易定居和生長。研究認為重建地植物群落的發(fā)展規(guī)律大致為裸地→草叢→灌、草叢→針葉林→針葉闊葉混交林，植被恢復(fù)以灌草型為主。

在裸地階段，生境十分惡劣，植物定居極難，木本植物不能生長，而草本植物存活率相對較高。因而為了改善生態(tài)環(huán)境、提高恢復(fù)植被速率，種植喜陽、耐旱的先鋒草類，如三葉草、葦狀羊茅、芒草、嵩草、冰草、披堿草和芒麥等作為先鋒植物，使裸地迅速被植物所覆蓋，形成草叢群落，逐漸改良土壤。隨著植物的生長，植被的遮蔭作用增加，蒸發(fā)量減少，生境的溫濕度狀況好轉(zhuǎn)，能夠使更多的植物適宜生長。逐漸引入優(yōu)良、經(jīng)濟價值較高的草類或?qū)ν寥栏牧甲饔幂^強的綠肥植物如紫花苜蓿、草木樨、紅豆草、黃芪、豬芽蓼、矮報春、東方草莓和萎陵菜等作為更新種，使群落具有更大的價值和土壤改良作用。

草本植物群落發(fā)展到一定階段，特別是土壤的改良程度能夠適宜木本灌木生長時，及時引進先鋒灌木如沙棘、杜鵑、忍冬、茶藨子、薔薇、懸鉤子等一些陽性、喜光、耐低溫的灌木，使群落向草－灌群落轉(zhuǎn)化，并逐漸加大灌木數(shù)量，促進灌叢群落的出現(xiàn)。

灌木群落之后，土壤條件和小氣候進一步等到改善，可以適當(dāng)引入陽性先鋒喬木樹種，如云杉、樺木等。種植時喬灌行數(shù)比為1:2或1:1，行間距3m左右，行間撒播草，在路邊或建筑物的空曠地帶適當(dāng)種植一些觀賞樹種(喬木和灌木）和草坪。

3.2.3 基質(zhì)培育

基質(zhì)條件是植被恢復(fù)重建的重要限制因子，在植被恢復(fù)與重建過程中占有舉足輕重的地位。土壤熟化和培肥問題是工程區(qū)植被恢復(fù)的根本，只有提高了土壤肥力，才能真正為以后植被的定植和生長打下良好基礎(chǔ)。目前較為成熟的基質(zhì)培育方法有客土復(fù)墾土壤改良法、化學(xué)肥料法、有機改良物法、淋溶法、生物土壤改良法等。針對西線區(qū)要進行分塊利用不同的方法因地制宜的進行基質(zhì)培育，使林草措施成活率提高，改變現(xiàn)在工程區(qū)造林成活率較低的狀況，需要做實驗研究和示范區(qū)建設(shè)。

3.2.4 苗木培育

為幼苗提供充分的水分對保證苗木成活率是十分有效的，由于工程區(qū)長冬無夏，降水不均，不利于苗木生長，應(yīng)采取沿等高線開挖，匯集徑流以保證水分供應(yīng)。對于土壤分化程度低、有機質(zhì)含量低的區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)施肥，提供土壤中的有機質(zhì)含量。經(jīng)過多年植樹造林經(jīng)驗，苗木質(zhì)量是保證植被恢復(fù)成功的重要因素。西線工程區(qū)附近有多個苗圃，經(jīng)實地調(diào)查研究，川西云杉的實生苗520天左右移床，再過2年后取根系發(fā)達、長勢旺盛的苗木栽植，在起苗及運輸過程中注意不要使苗木根系受傷。樺木及山麻柳均取2年生實生苗栽植。云杉、冷杉及樺木等的苗木培育技術(shù)已經(jīng)成熟，可以直接采用。

3.2.5 撫育管理

苗木定植草籽落地后，撫育管理措施是保證植被恢復(fù)成功的途徑，應(yīng)定期施肥、灌溉，長期積水的地方應(yīng)有排水設(shè)施。另外還要禁牧和防鼠等工作。

4 結(jié)論與討論

南水北調(diào)西線工程自然條件惡劣，植被恢復(fù)是南水北調(diào)西線工程建設(shè)的制約因素之一，本文針對西線地區(qū)特殊的氣候、植被和土壤條件，提出了植被恢復(fù)途徑和方法。利用原有植被移植和植被重建等植被恢復(fù)措施，草皮移植措施途徑為原生草皮切割、剝離、移植、保存和保育等，植被重建主要途徑為基質(zhì)配置和改良，先鋒物種的篩選和先鋒群落的重建，在先鋒物種定居的基礎(chǔ)上，逐步地引入其它物種，豐富植被的物種多樣性與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可持續(xù)性，促進生態(tài)系統(tǒng)達到最終的植被恢復(fù)目標。

南水北調(diào)西線植被恢復(fù)項目是個系統(tǒng)工程，需要各方面專家緊密配合，加強對西線植被恢復(fù)的研究力度，適時啟動“高寒區(qū)植被恢復(fù)與重建試驗研究”、“南水北調(diào)西線工程區(qū)棄渣地植被恢復(fù)與重建試驗示范”等研究項目，建設(shè)取土場、棄渣場、公路等的植被恢復(fù)試驗示范基地，推廣研究成果，使青藏高原這個脆弱生態(tài)區(qū)的植被得到應(yīng)有的保護，并一定程度上帶動地方經(jīng)濟的發(fā)展。重點進行優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種苗木培育繁殖問題、原生植被演替與人工促進植被恢復(fù)技術(shù)、人為放牧脅迫下的苗木更新與管理技術(shù)體系等技術(shù)攻關(guān)，促進科技成果的轉(zhuǎn)化。另外還應(yīng)加強沿線生物多樣性的生態(tài)監(jiān)測和宣傳教育，為合理調(diào)控人類活動的方式、規(guī)模和強度，使區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護相協(xié)調(diào)，促進施工沿線地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

［1］魏濤.西藏那曲至嘉黎公路改建工程環(huán)境影響分析及環(huán)保政策［J］.交通環(huán)保，2003，(12）:15 －17.

［2］吳阿迪，李煥青.三江源區(qū)公路建設(shè)植被恢復(fù)技術(shù)試驗研究初報［J］.青海草業(yè)，2003，12(2）:2 －6.

［3］馬琳中.高寒地區(qū)公路工程建設(shè)中草皮移植技術(shù)探討［J］.甘肅農(nóng)業(yè)，2004，(9）:87 －88.