昆明市東川區(qū)深溝流域生態(tài)工程治理研究初探

王海帆+王軍+溫欽舒+周朋

摘要：通過(guò)調(diào)查研究，獲取了東川區(qū)深溝生態(tài)環(huán)境的資料及數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)階段實(shí)施的生態(tài)工程治理項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)分析。結(jié)果表明，區(qū)域內(nèi)實(shí)施生態(tài)工程治理后增加了生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力和抗干擾能力，同時(shí)減輕由于坡面及細(xì)溝侵蝕所產(chǎn)生的溝岸崩塌、滑坡等，提高流域內(nèi)的土壤穩(wěn)定性，項(xiàng)目的研究也將為中國(guó)山區(qū)城鎮(zhèn)泥石流溝谷的綜合治理提供可靠的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：東川區(qū)；生態(tài)工程；植被；調(diào)查

中圖分類(lèi)號(hào)：P642.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）14-2639-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.14.010

Abstract： Through the investigation and study，the information and data of Shengous ecological environment in Dongchuan district were gained. At the same time，the current ecological engineering management in detail was analyzed. The results showed that the recovery ability and anti-interference ability of ecosystem become better after implementing ecological engineering management around the region，and it could reduce the occurrence of gully collapse and landslide caused by slope and rill erosion and improve the soil stability around the region，the project research would also provide a reliable reference for the comprehensive governance of debris flow gully in mountainous cities and towns.

Key words： Dongchuan district； ecological engineering； vegetation； investigation

云南省昆明市東川區(qū)地處滇東北的小江流域。東川主城區(qū)建立在牯牛山西側(cè)的山前泥石流堆積扇上，是一座被泥石流包圍的城市。城區(qū)附近由北向南依次發(fā)育規(guī)模較大的大橋河、田壩干溝、深溝、尼拉姑溝、石羊溝、臘利溝6條主要的泥石流溝。目前，除大橋河溝和石羊溝已建有相對(duì)完善的泥石流防治工程之外，深溝、尼拉姑溝、田壩干溝和臘利溝只有局部的泥石流防治工程，防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)偏低、工程措施薄弱，亟需對(duì)這些泥石流開(kāi)展相應(yīng)的系統(tǒng)治理工作[1]。

1 研究區(qū)概況

深溝位于東川東北面城區(qū)（圖1），是橫穿東川城區(qū)最主要的災(zāi)害性泥石流溝道，流域面積31.77 km2，主溝長(zhǎng)13.55 km，源頭高程3 900 m，溝口高程1 140 m，高差2 760 m，主溝床平均比降20.3%，可移動(dòng)量61.07萬(wàn)m3。流域范圍內(nèi)總?cè)丝?萬(wàn)多，固定資產(chǎn)100多億元。深溝溝口現(xiàn)已建成森林公園，是城區(qū)居民主要的休閑娛樂(lè)區(qū)[2]。尼拉姑泥石流溝段已建成東川城市居民區(qū)，成為城鎮(zhèn)居民主要的棲息地。歷史上，曾數(shù)次暴發(fā)大型泥石流，給東川人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)過(guò)慘重的損失。

2 調(diào)查方法

以《國(guó)家森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定》、《植物群落清查的主要內(nèi)容、方法和技術(shù)規(guī)范》為依據(jù)，分別在2014年12月（雨季）和2015年8月（旱季）對(duì)深溝流域的基本植被狀況和生態(tài)工程措施進(jìn)行了調(diào)查。

2.1 樣方的選擇

1）背景植被狀況調(diào)查，選取深溝流域類(lèi)不同基本植被類(lèi)型：?jiǎn)棠尽⒐鄥?、草本?/p>

2）不同生態(tài)工程措施類(lèi)型：水源涵養(yǎng)林、水土保持林、護(hù)床防沖林、護(hù)堤林和人工景觀林各一個(gè)。

2.2 主要調(diào)查內(nèi)容

植被基本情況調(diào)查主要包括植被類(lèi)型、地理位置（經(jīng)緯度、海拔、坡向、坡度、坡位）、森林起源、土壤類(lèi)型、枯枝落葉層厚度、自然度、樹(shù)種結(jié)構(gòu)、群落結(jié)構(gòu)等。

3 調(diào)查結(jié)果

通過(guò)對(duì)深溝流域植被實(shí)地調(diào)查，流域內(nèi)植被概況分布如下。

3.1 植被生長(zhǎng)環(huán)境

3.1.1 土壤肥力特征 流域區(qū)土壤類(lèi)型很多，也具有明顯的垂直分帶性，河谷區(qū)以燥紅土為主，兼有部分石灰性土，有相當(dāng)?shù)姆柿?，但土壤結(jié)構(gòu)松散容易流失，厚度不等；中山區(qū)以紅壤、黃紅壤、黃棕壤為主，肥力中等；高山區(qū)以棕壤、暗棕壤和草甸土為主，肥力較高。以居于中等肥力水平的紅壤為研究對(duì)象。

由表1可知，流域內(nèi)農(nóng)田（臺(tái)地、坡地）的全氮、全磷、水解性氮、速效磷、速效鉀均遠(yuǎn)高于自然植被（草本、灌叢、喬木），全鉀則差異不大，這主要與使用化肥和農(nóng)家肥的農(nóng)業(yè)耕作措施有關(guān)。而自然植被中不同形態(tài)的氮、磷、鉀含量則總體差異不大，喬木植被中水解性氮明顯低于草本和灌叢[3]?；谝陨辖Y(jié)果，在實(shí)施生態(tài)措施時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：①對(duì)于退耕還林的區(qū)段則不需要施肥，節(jié)約建設(shè)投資成本；②在自然植被區(qū)段植樹(shù)種草時(shí)要適當(dāng)施肥，以促進(jìn)植物的快速生長(zhǎng)、盡快體現(xiàn)生態(tài)措施的防災(zāi)效益和經(jīng)濟(jì)效益；③在植樹(shù)時(shí)要注重對(duì)氮肥的跟進(jìn)。

3.1.2 土壤水分特征 由表2、圖2可知，在深溝流域內(nèi)，土壤含水量在11.38%～37.85%，草本土壤含水量在27.10%～31.15%；灌叢土壤含水量在11.38%～21.21%，喬木土壤含水量在14.47%～37.85%。雖然地表植被類(lèi)型對(duì)土壤含水量存在一定的影響，但由于山地特殊的垂直行水熱分布，使得海拔高度對(duì)于土壤含水量的影響更為明顯，在海拔2 300 m以上，土壤含水量變化不大，在海拔2 100～2 300 m范圍內(nèi)，土壤含水量較高，主要原因?yàn)檫@部分海拔高度為山雨區(qū)。

結(jié)合實(shí)地考察，鑒于海拔2 300～2 500 m主要植被類(lèi)型為草本和喬木，為了增加植物群落的層次性和生物多樣性，更好地完善生態(tài)措施涵養(yǎng)水源、攔蓄泥沙的防災(zāi)效果，可以在該區(qū)段的草地上采用穴植法種植適當(dāng)?shù)膯棠疚锓N，如藏柏、云南松、華山松等[4]。

3.2 植被生長(zhǎng)狀況

對(duì)深溝流域內(nèi)植被調(diào)查表明，深溝流域內(nèi)林地主要為10～40年的人工林，主要有3種類(lèi)型：①以云南松和華山松針葉林為主，部分含有水冬瓜等闊葉樹(shù)種，主要分布在海拔2 000 m以上；②由核桃、柿子、柑橘等經(jīng)濟(jì)果樹(shù)構(gòu)成的四旁林，主要分布于流域內(nèi)各居民點(diǎn)周?chē)?；③由新銀合歡、鳳凰樹(shù)、槐樹(shù)等物種構(gòu)成的景觀林，主要分布于下游溝道兩側(cè)，城市后山公園之內(nèi)[5]。

生態(tài)措施對(duì)泥石流防治的機(jī)理主要是削減水體動(dòng)力，涵養(yǎng)水源、攔蓄泥沙。喬木、灌叢、草本植被多層疊加，層層截持降水，減少濺蝕；地表草本和枯枝落葉層能夠減緩徑流速度，延長(zhǎng)匯注時(shí)間。同時(shí)，地面枯枝落葉層具有極大的吸水性和透水性，提高土壤入滲能力，其分解產(chǎn)物可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)質(zhì)腐爛分解后形成腐殖質(zhì)，可改善土壤理化性質(zhì)，并能增加團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤孔隙度，增加吸水能力，提高土壤肥力（表3）。

深溝流域植樣方植被覆蓋度好，森林、灌叢、草地均在90%左右，森林植被群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次較多，地表枯枝落葉層有1～6 cm厚，而灌叢和草本則約為1 cm厚。

深溝流域森林植被的材積量并不大（表4），不同物種的材積量主要分布幅度約38.34～219.60 m3/hm2，在一定程度上緩解了用材和柴薪需要，但由于多處于幼林期，年產(chǎn)材量不多，且多為水土保持林和水源涵養(yǎng)林，故仍以封育管護(hù)措施為主。喬木植被物種多樣性小，結(jié)構(gòu)層次單一，以針葉林為主，在后期生態(tài)措施中可適當(dāng)增加本地的闊葉物種的比重，增加灌木的種植。

3.3 植被水平地帶性

研究區(qū)域位于中國(guó)亞熱帶，水平地帶性植被類(lèi)型為常綠闊葉林和針葉林。本地帶優(yōu)勢(shì)樹(shù)種有云南松（P. yunnanensis）、新銀合歡（Leucaena leucocephala）、滇青岡（Cyclobalanopsis glaucoides）、毛枝青岡（C. helferiana）、高山栲（Castanopsis delavayi）和元江栲（C. concolor）等；伴生樹(shù)種有落葉和硬葉的櫟屬或青岡屬等；灌木種類(lèi)有坡柳（Dodonaea viscose）、苦刺（Sophora davidii）、馬桑（Coriaria sinica）、鐵仔（Myrsine africana）、金花小蘗（Berberis wilsonae）等；草本植物有刺芒野古草（Arundinella setosa）、白健桿（Eulalia pallens）、扭黃茅（Heteropogon contortus）、黃背草（Themeda japonica）、小葉藎草（Arthraxon lancifolius）、多花杭子梢（Campylotropis polyantha）和旱茅（Eremopogon delavayi）等。

在區(qū)域內(nèi)，亞熱帶常綠闊葉林和針葉林分布的海拔為1 450～2 450 m，此帶亦為清水區(qū)和泥石流形成的主要源地。

3.4 植被垂直地帶性

由于區(qū)域內(nèi)山地高差懸殊，最大高差達(dá)2 887.3 m，造成光、水熱條件在分配上的差異性，出現(xiàn)了復(fù)雜多樣的氣候類(lèi)型，影響土壤、植被和動(dòng)物群落分布的垂直分異。熱量是主導(dǎo)因素，分異明顯，隨海拔升高而降低；水分變化復(fù)雜，在一定高程內(nèi)隨海拔升高呈增加的趨勢(shì)。氣候的垂直分異導(dǎo)致土壤、植被和動(dòng)物群落形成明顯的垂直帶譜。

河谷區(qū)（海拔1 500 m以下）屬干熱河谷稀樹(shù)草坡，零星或條帶狀分布有赤桉、紅椿、木棉、滇楊、銀合歡、苦刺、坡柳、車(chē)桑子等樹(shù)種，草本以扭黃茅、云香草、地石榴為主；中山區(qū)（1 500～3 000 m）小片狀或零星狀分布有華山松、云南松、油杉、馬桑、苦刺、坡柳等樹(shù)種；高山區(qū)（海拔大于3 000 m）以灌木和草本為主，零星狀分布有冷杉、黃背櫟、高山杜鵑、栓皮櫟等樹(shù)種，草本以野古草為主。

3.5 植被次生地帶性

3.5.1 次生植被現(xiàn)狀 野外調(diào)查表明，林地植被主要為人工次生林，植被類(lèi)型有針葉林和針闊混交林兩大類(lèi)型，主要分布在海拔1 500～2 500 m范圍內(nèi)。

針葉林喬木層樹(shù)種以云南松、華山松、藏柏為主，一般樹(shù)高9～18 m，年齡在10～20年，胸徑7～15 cm，郁閉度為0.5～0.8；灌木層物種有馬桑、苦刺、十大功勞等，一般高度1.0～2.5 m，基徑為2～7 cm，灌幅為0.5～2.0 m2。草本物種有毛茛、苦蒿、野棉花、蔓草蟲(chóng)豆、蜈蚣蕨以及部分苔蘚，一般株高10～60 cm，蓋度15%～90%。針闊葉混交林主要針葉樹(shù)種以云南松和華山松為主，闊葉樹(shù)種有白楊樹(shù)、榿木、青岡樹(shù)、桉樹(shù)等，一般樹(shù)高7～15 m，胸徑8～25 cm，郁閉度約為0.7；灌木有馬桑、金絲桃等，一般高度1～2 m。草本植物有艾蒿、苦買(mǎi)菜和禾草等，平均高度為5～50 cm，蓋度約50%。受溫度及降水影響，針葉林多分布在陽(yáng)坡、針闊混交林多分布在陰坡，且這些喬木植被主要分布在流域上游及溝道兩側(cè)，對(duì)泥石流的形成具有較好的抑制作用[6]。

灌叢主要以馬桑和苦刺為優(yōu)勢(shì)種，此外還有十大功勞、清香木、野花椒、車(chē)桑子等物種。灌叢一般高度1.0～2.5 m，基徑為1.0～8.0 cm，灌幅為0.5～2.0 m2。馬桑分布在海拔2 200～2 350 m范圍內(nèi)，而苦刺則分布在海拔1 400～1 650 m范圍內(nèi)。灌叢分布在上游各支溝內(nèi)、陰坡及裸巖之上，生長(zhǎng)健壯，已起到一定的蓄水?dāng)r沙作用。

天然草地主要分布在海拔2 000 m以上地區(qū)，高海拔受地形雨影響，水條件良好，植被長(zhǎng)勢(shì)良好，一般層高為15～60 cm，蓋度約為80%～95%，物種多樣性豐富，主要草本植物有黃茅、擬金茅、香茅（香薷）、戟葉酸模、腎葉山蓼、藎草、紫莖澤蘭、蔓草蟲(chóng)豆、鳳尾蕨、蜈蚣蕨、蓮座蕨等。在海拔2 000 m以下，也存在一定天然或人工草地，受干熱河谷影響，溫度高、降雨少、蒸發(fā)量大，植被生長(zhǎng)較差，一般高度為10～40 cm，蓋度40%～75%，物種較少，主要物種為戟葉酸模、腎葉山蓼、仙人掌、劍麻、角蒿等。其中，戟葉酸模、腎葉山蓼、劍麻、黃茅、蔓草蟲(chóng)豆等具有適應(yīng)力強(qiáng)、熱條件要求低、生命力旺盛、根系發(fā)達(dá)等特點(diǎn)，部分還有固氮作用，可作為生態(tài)修復(fù)的先鋒物種。

3.5.2 次生植被產(chǎn)生的原因 深溝流域次生植被產(chǎn)生的主要原因是人為影響，其影響方式可分為擴(kuò)大耕地、筑路、砍樹(shù)割草和放牧等。

擴(kuò)大耕地：由于人口迅速增長(zhǎng)，生產(chǎn)和生活對(duì)土地的需求量不斷增加。為了解決供需矛盾，只有靠毀林開(kāi)荒、擴(kuò)大耕地來(lái)解決。

筑路：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民文化、生活水平的提高，鄉(xiāng)村公路的修建逐年擴(kuò)展。由于筑路開(kāi)山挖土，直接破壞坡面植被；修路民工的施工用房、生活燃料等問(wèn)題又需砍伐大量木材；鄉(xiāng)村公路維修路面時(shí)，往往在公路兩側(cè)山坡挖取土石，使坡地懸空，雨季常形成崩塌、滑坡，年復(fù)一年，使坡面植被遭受不同程度的破壞。

砍樹(shù)割草：研究區(qū)群眾缺乏燃料的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，每戶(hù)居民每年缺燃料達(dá)5～7個(gè)月，全靠在山區(qū)砍樹(shù)割草來(lái)解決。長(zhǎng)期以來(lái)又處于只砍不造不護(hù)的狀態(tài)，生物能源越用越少，流域內(nèi)常有挖樹(shù)根、鏟草皮作燃料的現(xiàn)象，使植被覆蓋越來(lái)越差。

挖礦：在流域內(nèi)的八角地村和活龍村，存在的品位較高的優(yōu)質(zhì)露天磷礦，機(jī)械開(kāi)挖和礦渣的無(wú)組織堆放不僅破壞原有地貌、植被，還為泥石流的形成提供物源。

4 現(xiàn)有生態(tài)工程措施運(yùn)行狀況

流域內(nèi)自2011年12月實(shí)施城市后山治理區(qū)工程以來(lái)，初步發(fā)揮了穩(wěn)坡固土，攔蓄泥沙的作用。栽種的喬灌木總體存活率很高，長(zhǎng)勢(shì)良好，生物量有所增加，物種多樣性逐漸增加，植物群落結(jié)構(gòu)逐漸優(yōu)化。因調(diào)查期距工程完工時(shí)間不長(zhǎng)，今后需要做進(jìn)一步的監(jiān)測(cè)，以便更加客觀地評(píng)估生態(tài)措施的治理效果[7]。

調(diào)查結(jié)果表明，生態(tài)工程措施的存活率在70%～100%范圍內(nèi)，平均存活率約為85%，這主要與種植方式和管護(hù)措施有關(guān)，穴植和無(wú)灌溉措施狀況下，植被存活率偏低，客土和有灌溉措施的生態(tài)工程措施存活率高，可達(dá)90%～100%。此外，存活率還與物種有關(guān)，藏柏、三角楓、滇樸、桂花、樟木、枇杷等存活率較高，紅花檵木、日本櫻花、枝垂櫻、藍(lán)花楹等存活率較低[8]。長(zhǎng)勢(shì)良好，植株頂端新芽平均伸長(zhǎng)10～30 cm。水熱條件較好的區(qū)段，長(zhǎng)勢(shì)更好。

通過(guò)人工栽種，投入一系列的生態(tài)工程措施，植被群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，群落層次增加，群落開(kāi)始從單一的草、灌叢向更高一級(jí)的喬灌草演替。

由表5可知，在不擾動(dòng)原有地表的情況下，通過(guò)穴植喬木的護(hù)床防沖林、水源涵養(yǎng)林和水土保持林措施，草本層和灌木層的生物多樣性變化不大，喬木層從無(wú)到有，多樣性增加；而通過(guò)整地、客土套種等方式護(hù)堤林、園藝景觀林，草本層、灌木層和喬木層的生物多樣性明顯增加[9]。

5 小結(jié)

地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)使流域生態(tài)系統(tǒng)中的生物以及環(huán)境因素發(fā)生改變，伴隨生物量的減少和生物的生態(tài)功能的破壞，生態(tài)系統(tǒng)也將失去平衡，并朝著惡性循環(huán)方向發(fā)展。生態(tài)工程的治理不僅能夠控制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，還可以改變流域生態(tài)環(huán)境惡性循環(huán)的狀況，改善泥石流活動(dòng)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，使得流域內(nèi)動(dòng)植物種類(lèi)增加、土壤質(zhì)地改良、氣候條件得到調(diào)節(jié)等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚萬(wàn)沛.泥石流扇的類(lèi)型與土地利用模式[J].地理學(xué)與國(guó)土研究，2000，16（1）：71-74.

[2] 莫美仙，張世濤，李杏茹.昆明東川城區(qū)后山泥石流特征及成因分析[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2006，17（4）：85-90.

[3] 劉玉潔，韋方強(qiáng)，李后強(qiáng)，等.泥石流灘地的開(kāi)發(fā)利用對(duì)流域環(huán)境的影響——以云南蔣家溝為例[J].災(zāi)害學(xué)，2001，16（2）：18-22.

[4] 王海帆，程尊蘭.不同海拔河灘地種植方向的初步研究——以云南小江河谷為例[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，20（7）：89-92.

[5] 張桂香，王士革.云南東川小江流域生態(tài)環(huán)境初探及保護(hù)對(duì)策[J].水土保持研究，2006，13（5）：50-52.

[6] 王道杰，崔 鵬，朱 波，等.泥石流灘地土地生產(chǎn)潛力評(píng)價(jià)——以云南小江流域蔣家溝為例[J].土壤通報(bào)，2004，35（6）：683-687.

[7] 王道杰，崔 鵬，朱 波，等.蔣家溝高含沙水流泥沙特性與泥石流灘地的改良[J].山地學(xué)報(bào)，2003，21（6）：745-751.

[8] 沈有信，劉文耀，張彥東.東川干熱退化山地不同植被恢復(fù)方式對(duì)物種組成與土壤種子庫(kù)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，23（7）：1454-1460.

[9] 王海帆，王 軍，呂態(tài)能.小流域生態(tài)環(huán)境建設(shè)的初步研究——以云南東川陶家小河流域?yàn)槔齕J].水土保持研究，2014（6）：256-259.