云南干熱河谷草地植物特征及草地資源保護(hù)和利用①

張 德 何光熊 龍會(huì)英③

(1 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所 云南元謀651300;2 元謀干熱河谷植物園 云南元謀651300;

云南省干熱河谷面積約為1.2 萬km2，較為典型的區(qū)域主要分布在金沙江、元江、怒江等干流及某些支流，怒江、瀾滄江和金沙江峽谷段的干熱河谷［1］。區(qū)內(nèi)氣候干熱，植被較為單純，植被為“河谷型薩王納植被”，土壤以燥紅土為主，土壤貧瘠，有機(jī)質(zhì)含量低，是中國典型生態(tài)脆弱區(qū)［2-4］。橫斷山脈深切河谷形成了金沙江干熱河谷特殊的氣候和地貌類型［5］，由于自然及人為的影響，區(qū)域生態(tài)環(huán)境不斷惡化［6-9］。金沙江干熱河谷以稀樹灌草叢植被為頂極群落［10］。該區(qū)地理位置特殊，生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣將影響到長江流域的生態(tài)安全［5，11］，該區(qū)的植被研究仍是中國長江中上游地區(qū)生態(tài)綜合治理的重點(diǎn)。2000 年后，學(xué)者們更加重視干熱河谷相關(guān)的研究[12-41]，如在退化土壤草本植物的群落學(xué)特征［26］、草地植物資源的群落物種數(shù)量及多樣性特征［42］、草地植物群落結(jié)構(gòu)特征與相似性分析［43］、元謀干熱河谷Savanna 草地優(yōu)勢植物的種間關(guān)系［44］、干熱河谷優(yōu)勢植物養(yǎng)分特征［45］、草本植物生物量分配及其對環(huán)境因子的響應(yīng)［46］、植物葉片中各生源要素的化學(xué)計(jì)量特征以及異速增長關(guān)系［47］、草被資源的引種與利用研究、草地資源的合理開發(fā)與利用［48-50］等方面做了很多的研究。本文通過相關(guān)文獻(xiàn)的查閱、概括與歸納，簡要評述了云南省干熱河谷典型區(qū)草地植被群落特征特性及其資源保護(hù)與利用，以期為干熱河谷草地資源的開發(fā)、保護(hù)和利用提供參考。

1 干熱河谷的特征

干熱河谷植被大多為低矮、多刺的旱生性灌叢和草本植物，平均覆蓋度為25%。有些地區(qū)原始植被遭到破壞后出現(xiàn)荒漠化演變趨勢［51］。土壤以燥紅土、紅壤等為主，土壤質(zhì)地粘重，養(yǎng)分貧瘠，冷月平均氣溫＞12，最暖月平均氣溫24～28℃，日均溫≥10℃。植被類型以稀樹灌木草叢為主，農(nóng)作物甘蔗、雙季稻一年三熟。區(qū)內(nèi)溝蝕崩塌嚴(yán)重，如元謀盆地內(nèi)溝壑密度為3.0～5.0 km/km2，土壤侵蝕模數(shù)高達(dá)1.64 萬t/（km2·a），盆地內(nèi)龍川江河流泥沙含量由20 世紀(jì)60 年代的3.81 kg/m3增至80 年代的6.65 kg/m3，見表1；新老沖溝類型繁多，正在發(fā)育的沖溝所占比重較大［52-53］，該區(qū)陡坡地區(qū)和巖石破碎帶使得泥石流等自然災(zāi)害發(fā)生頻繁［54-55］，如云南元謀縣1950～1990 年間的嚴(yán)重旱災(zāi)發(fā)生頻率增長了20%。

1.1 環(huán)境特征

干熱河谷區(qū)為中山峽谷，系指海拔1 500～2 000 m 以下的地段。士壤以燥紅土為主，土層干燥瘠薄，有機(jī)質(zhì)含量低，水土流失嚴(yán)重。植被多為喜熱耐旱類型，主要類型以干熱性稀樹灌草叢為主。群落外貌呈"稀樹草原狀"，以中旱生禾草叢為主要層次，蓋度80%以上，草叢高50～170 cm，其耐旱適應(yīng)性特征多為硬葉、卷葉、厚葉、多剌、多毛、多味等。季相變化明顯，隨干濕交替而轉(zhuǎn)移。灌木種類較多，有車桑子［Dodonaea viscosa（L.） Jacq.］、牛 角 瓜［Calotropis gigantea（L.） Dry.ex Ait.f.］ 等。喬木有木棉（Bombax malabaricumDC.）、酸豆（Tamarindus indicaLinn.）、紅椿（Toona ciliataRoem.）、欖仁樹（Terminalia catappaL.）、合歡（Albizia julibrissinDurazz.）等。氣溫日較差大，年較差小，四季不分明，干濕季明顯，冬春干旱，多風(fēng)無嚴(yán)寒；夏季溫暖濕潤，降雨集中。年均溫20～24.1 ℃，≥10℃積溫7 800～8 800℃，極端最低溫-1℃，極端最高溫42.5℃，年降水量610～817 mm，年 蒸發(fā)量2 600～3 700 mm，相對溫度55%～68%，地面最高溫75.8℃［56］。

干熱河谷區(qū)生態(tài)環(huán)境退化，具體表現(xiàn)如下：（1）干熱河谷區(qū)大面積分布耐干旱的黃茅［Heteropogon contortus（Linn.） Beauv.］、擬金茅［Eulaliopsis binata（Retz.） C. E. Hubb.］和孔穎草［Bothriochloa pertusa（L.） A. Camus］等禾本科干旱草叢；植被退化，植被覆被率降低，元謀縣的森林覆蓋率由20世紀(jì)50年代初期的12.8%下降到80 年代末期的5.2%，巧家縣海拔1 200 m 以下自然植被和經(jīng)濟(jì)林的覆蓋率僅有5.04%。（2）區(qū)內(nèi)高溫干旱，年降雨分配不均，春季和初夏的植物生長季節(jié)水熱矛盾尤為突出。（3）區(qū)內(nèi)水土流失嚴(yán)重，如元謀縣水土流失面積占全縣國土面積的53.5%，東川市為62.3%；土壤退化和侵蝕也較嚴(yán)重，大部分坡地土壤A 層甚至B 層被沖蝕，母質(zhì)層裸露。生態(tài)環(huán)境退化造成了大量的表土被沖蝕，如元謀縣高度侵蝕占9.4%［57］，土層變薄和肥力下降，土地生產(chǎn)力降低。

1.2 植被資源特征

獨(dú)特的氣候形成了干熱河谷域植被類型，植被種類組成、群落生態(tài)表現(xiàn)及其動(dòng)態(tài)規(guī)律呈多樣性。金振洲等［58］用Braun-Blanquet 植物群落學(xué)的分類原則和方法，把金沙江干熱河谷的植被分為30 個(gè)群叢，3 個(gè)群屬，1 個(gè)群目和1 個(gè)群綱。群綱為余甘子（Phyllanthus emblicaLinn.）—扭黃茅群綱，群目為車桑子—扭黃茅群目，3 個(gè)群屬為灰 毛 豆 ［Tephrosia purpurea（Linn.） Pers.Syn.］—扭黃茅群屬、假杜鵑（Barleria cris-tataL.）—扭黃茅群屬等。總體為成片草叢、散生稀樹、稀灌植被類型，以常綠或落葉、扭曲、矮化等多刺的稀樹與稀灌為特征，多半以叢生、狹葉、硬葉、毛葉旱生禾草等草類為草地背景植被，構(gòu)成稀樹林、稀灌叢、稀樹草叢、灌草叢、草叢等從疏林至草叢的各類薩王納植被景觀，均有次生性，可以稱之為“次生薩王納”。植物共1 707 種，分 屬 于752 個(gè) 屬，165 個(gè) 科［58］，龍 會(huì) 英等［59］列出了干熱河谷部分野生牧草種質(zhì)資源名錄，見表2～3。

1.3 草地植物特征

干熱河谷區(qū)溫度高導(dǎo)致植物生長旺盛，但降水少，蒸發(fā)量大，干濕季分明，對植物生長不利，植物體內(nèi)水分嚴(yán)重失調(diào)造成多數(shù)林木干枯死亡［57-59］。土壤以燥紅土為主，抗蒸發(fā)能力弱，旱季的土壤干旱相當(dāng)嚴(yán)重。金沙江干熱河谷草地植物群落中黃茅種群在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢，草地植物群落以禾本科（Gramineae）、豆科（Leguminosae）、莎草科（Cyperaceae）、菊科（Compositae）為主，草地植物群落豐富度指數(shù)自上游至下游逐漸降低［41］。元謀干熱河谷草場資源特征是分布廣和面積大［60］，分布有大面積的退化草原生態(tài)系統(tǒng)，屬于以耐旱禾草為優(yōu)勢種的草原群落，這些禾草主要為黃茅、擬金茅、蔗茅［Erianthus rufipilus（Steud.） Griseb.］、蕓香草［Cymbopogon distans（Nees） Wats.］、 雙 花 草［Dichanthium annulatum（Forssk.） Stapf］、孔穎草、裂稃草［Schizachyrium brevifolium（Sw.） Nees ex Buse］、刺芒野古草（Arundinella sctosaTrin.）等旱性草類［57-58］。金沙江干熱河谷草地植物群落密度自上游至下游顯著增加。草地植物群落中，扭黃茅種群在數(shù)量上占優(yōu)勢。

Simpson 多樣性指數(shù)等指數(shù)自上游至下游逐漸升高［44］。張映翠等［26］研究表明，元謀干熱河谷不同退化土壤草本植物比例為53.85%～100.00%，其生物量占群落總生物量的59.53%以上。優(yōu)勢草本植物以禾本科為主，扭黃茅在各類燥紅土上的存在度為100.00%，在53.33%樣地植物群落中的總和優(yōu)勢度均大于或等于60%，而其它物種在任何樣地中的優(yōu)勢度小于50%；孔穎草和雙花草［Dichanthium annulatum（Forssk.） Stapf］ 是退化變性土中適應(yīng)性最強(qiáng)的物種，分布在各類變性土和pH大于7.6的燥紅土，存在度為100%［26］。

2 干熱河谷草地存在的問題

2.1 云南草地存在的問題

云南的草地面積占全省土地總面積的39.93%，有1 526.27 萬hm2，其中可利用面積占草地面積的77.75%，有1 186.67 萬hm2［60］。2000 年前，在云南畜牧業(yè)發(fā)展中，一方面由于天然草地較多，大部分養(yǎng)殖均采用傳統(tǒng)的放牧養(yǎng)殖方式，大量的牛羊“日出上山，日落下山”，致使天然草地退化嚴(yán)重；另一方面，隨著林權(quán)制度不斷深入、城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快和糧食需求增長所引發(fā)的林、牧和糧、牧矛盾日益突出，草原面積逐漸減少。隨著草原面積的減少，草原超載和過牧現(xiàn)象［59］使云南省草原可食牧草生物量下降，草原退化、石漠化、沙化，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，全省退化草原占整個(gè)草原面積的83.4%。天然草地是干熱河谷重要的植被類型之一，同時(shí)也是干熱河谷生態(tài)建設(shè)植被恢復(fù)的重要組成部分。不同土地利用方式下，草地和林地比荒地和耕地的土壤物理性狀好，能緩解土壤侵蝕的發(fā)生發(fā)展，發(fā)揮其保持水土的作用［61］，但天然草地的退化，影響該區(qū)的畜牧業(yè)發(fā)展，超載、過牧使天然草地生態(tài)系統(tǒng)變得脆弱［62］。

2.2 金沙江干熱河谷典型區(qū)元謀草地現(xiàn)狀

金沙江干熱河谷草地土壤的顆粒組成中，粘粉粒和細(xì)粒逐漸減少，中粗砂逐漸增多，地表粒徑最為明顯［63］。干熱河谷典型脆弱區(qū)—元謀干熱河谷天然草地退化，草品質(zhì)不高，牲畜日益減小。地上覆蓋度小導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，大量的表土隨著雨水的沖刷，肥力流失，被嚴(yán)重侵蝕形成沖溝，草地生態(tài)系統(tǒng)脆弱。元謀干熱河谷區(qū)的草場廣泛分布于海拔1 100 m 以上的地區(qū)，各類草地面積148 273.7 hm2，占國土總面積的73. 35%；牧草種類共有90 科418 種［13］。據(jù)2004 年前統(tǒng)計(jì)，元謀現(xiàn)有可利用草場面積97 066.7 hm2，占總土地面積的48.02%，天然草場年可利用鮮草8 715.0 kg/hm2。由于各方面的因素，已有30 586.6 hm2鮮草發(fā)生嚴(yán)重退化，17 480.0 hm2發(fā)生中度退化，退化面積達(dá)總面積的49.52%。至2015年，元謀縣可利用草場面積增多，全縣現(xiàn)有可利用草場面積約13.11 萬hm2，比2004 年增加35.06%，占土地總面積的64.86%；其中，海拔1 500 m 以下的“山地草叢類”草場5.54 萬hm2，海拔1 500～2 000 m 的“山地灌木草叢類”草場4.67 萬hm2，海拔1 700～2 500 m 的“山地疏林類”草場2.2 萬hm2，海拔2 000 m 山地林間草場0.69 萬hm2。雖然草場可利用面積增加，但對天然草場仍是重利用輕管理，草場退化面積逐年增大，草場利用率低［64］。

3 對云南干熱河谷草地資源利用的建議

3.1 加強(qiáng)草地資源的保護(hù)和改良

生態(tài)意識薄弱是生態(tài)破壞的重要原因［65］。干熱河谷草地資源在長期進(jìn)化和繁衍過程中，逐漸適應(yīng)了區(qū)域炎熱、干旱的特殊環(huán)境，此類資源是區(qū)域發(fā)展山地畜牧業(yè)生產(chǎn)的寶貴資源，因此應(yīng)加以保護(hù)并合理利用，嚴(yán)禁濫墾、濫牧致使草場退化、地表植被破壞、水土流失等，草地生態(tài)環(huán)境遭到破壞將導(dǎo)致工程恢復(fù)緩慢。因此對退化草地應(yīng)該實(shí)行重點(diǎn)保護(hù)和治理， 以維護(hù)為重，走可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)之路。宜草擇（種）草是云南干熱河谷區(qū)采取人工植被恢復(fù)措施所遵循的原則之一［66］，因此，在裸露的草地應(yīng)人工補(bǔ)種牧草，加大植被覆蓋率。隨著國家生態(tài)恢復(fù)工程的不斷推進(jìn)及“退耕還林還草”的實(shí)施，結(jié)合發(fā)展“人工種草，家畜圈養(yǎng)”，加強(qiáng)封育和人工培育，是該區(qū)退化草地恢復(fù)和保護(hù)的主要途徑，應(yīng)根據(jù)退化程度進(jìn)行草地保護(hù)、培育和改良。對于全面封育退化的草山草坡，嚴(yán)禁亂砍亂伐、放牧和開荒，保護(hù)草地資源，促進(jìn)退化草地的恢復(fù)。同時(shí)，人工補(bǔ)播和種植豆科牧草，如人工播種適應(yīng)本區(qū)種植的優(yōu)良豆科牧草，如柱花草（Stylosanthes guianensis）、提那羅爪哇大豆［Glycine wightii（Wight and Arn.） Verdcourt cv.Tinaroo］、大翼豆［Macroptilium lathyroides（Linn.） Urban］、灰毛豆［Tephrosia purpurea（Linn.）Pers. Syn.］、木 豆［Cajanus cajan（Linn.）Millsp.］ 以及 金 合 歡[Acaci fernesian（Linn.）willd.]、尖葉長柄山螞蟥（Podocarpium podocarpumvar.oxyphyllum）等植物。另一方面，發(fā)展畜牧業(yè)應(yīng)控制載畜量、提高質(zhì)量，發(fā)展季節(jié)畜牧業(yè)（草牧業(yè)），以提高農(nóng)牧民的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 引進(jìn)國內(nèi)外退化草地改良和恢復(fù)技術(shù)［59］，促進(jìn)區(qū)域退化草地恢復(fù)

目前，國外對草地的改良實(shí)踐主要涉及施肥、控制載畜量、刈割以及種植優(yōu)良牧草。其中主要以施肥和載畜量管理為主要的改良和管理方法。退化草地的改良也是中國草地生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)主要內(nèi)容，淺耕翻改良以根莖禾草為主，干旱的針茅冷蒿草場采用松土改良，補(bǔ)播改良、施肥改良、除毒害草改良等。高寒草地改良采用圍欄封育、劃破草皮和施肥［67］。生態(tài)系統(tǒng)自然恢復(fù)可以作為改良干熱河谷退化土壤的一種適宜方式［68］。草地改良是輕度退化草地生態(tài)恢復(fù)的主要途徑，草地封育是中度退化草地生態(tài)恢復(fù)的主要措施，人工草地建植是重度和極度退化草地生態(tài)恢復(fù)的主要手段。延長封育年限可顯著增加草地土壤種子庫密度，隨封育年限的推移，多年生植物種群土壤種子庫密度顯著增加［69］，灌草草地植被蓋度、凋落物量和根系重量顯著提高，草地的持水量和有效截流量有效地提高［70］。以2∶2 比例混播比較適宜苜?！獰o芒雀組合［71］；徑流塘—草網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有固土穩(wěn)水功能［72］；灌草復(fù)合型種植模式關(guān)聯(lián)度值r＝0.773 為最大，聚類分析為優(yōu)，對土壤貢獻(xiàn)值優(yōu)于其他種植模式，是金沙江干熱河谷退化山地土壤生態(tài)恢復(fù)的主要種植模式［73］。以上國內(nèi)外退化草地生態(tài)改良和恢復(fù)技術(shù)為云南干熱河谷區(qū)退化草地的治理提供理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

3.3 科學(xué)管理草地，加強(qiáng)草地資源的利用

傳統(tǒng)的草地管理中，主要是維持家畜的生產(chǎn)，以此來提高牧業(yè)收入，過度利用導(dǎo)致草場嚴(yán)重退化，鄉(xiāng)村燃料的緊缺也是植被遭受破壞的重要原因之一［74］。草地不合理利用造成大面積的草原退化［75］，超載過牧導(dǎo)致草地退化，生態(tài)環(huán)境遭到破壞［76］，因此保護(hù)和合理利用草原極為重要。草地是干熱河谷研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)靜態(tài)價(jià)值的主要貢獻(xiàn)地類之一［77］，草被具有良好的改善土壤效應(yīng)［8］，應(yīng)加強(qiáng)草地管理與建設(shè)，促進(jìn)舍飼牧業(yè)和草地牧業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展［78］。草地利用方式變化會(huì)影響草原生態(tài)系統(tǒng)功能［79］，對于干熱河谷的草地，首先進(jìn)行草地本底調(diào)查與評價(jià)，根據(jù)草地現(xiàn)狀開展草地資源的利用；本區(qū)草地具有比較耐旱的植物，積極合理利用這些植物資源，有利于區(qū)域草地生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和保護(hù)，促進(jìn)本區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活水平。但在干熱河谷退化草地生態(tài)系統(tǒng)，僅靠短期施用無機(jī)肥料來恢復(fù)土壤微生物群落較困難［80］；草地植被生長的水分主要來自于自然降水［81］。因此，針對本地區(qū)氣候、土壤、植物資源等特征，選擇抗性強(qiáng)、萌發(fā)分蘗能力強(qiáng)、生長速度快的草種，建立適合區(qū)域自然條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)的草被恢復(fù)和利用模式，如在本區(qū)退化草地上采用灌草結(jié)合的模式，有利草地的水土保持和恢復(fù)；同時(shí)，合理利用和管理草地，在發(fā)展畜牧（肉牛和肉羊等）產(chǎn)業(yè)中，合理放牧或草地輪牧，分區(qū)放牧，以草定畜，草畜平衡，提高草地生產(chǎn)力，改善草地生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)雙贏，促進(jìn)區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和畜牧業(yè)的發(fā)展。

綜上，對云南干熱河谷草地資源的利用，應(yīng)提高認(rèn)識，強(qiáng)化區(qū)域草地保護(hù)意識，嚴(yán)禁不合理的墾牧。以科技為依托，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，恢復(fù)和改良退化草地。同時(shí)，定期開展草地資源的調(diào)查，建立數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)籌規(guī)劃，根據(jù)調(diào)查結(jié)果、立地條件和退化程度對封育、補(bǔ)播、施肥、集雨和放牧等進(jìn)行合理利用，提高草地資源的利用率，改善和保護(hù)草地生態(tài)，促進(jìn)山地農(nóng)業(yè)、山地草牧業(yè)、畜牧業(yè)和草地生態(tài)持續(xù)發(fā)展。