寧波四明山區(qū)域生態(tài)脆弱性成因分析

李金朝

(寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315400)

所謂生態(tài)脆弱性即指生態(tài)系統(tǒng)在一定機(jī)制作用下，容易由一種狀態(tài)演變成另一種狀態(tài)，遭變后又缺乏恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力[1]。生態(tài)環(huán)境脆弱性可由系統(tǒng)內(nèi)部不穩(wěn)定因素引起或自然環(huán)境特征造成，屬于自然脆弱性；一定強(qiáng)度的人類活動(dòng)以及人類活動(dòng)直接或間接引發(fā)的各類干擾也易導(dǎo)致系統(tǒng)的脆弱性，屬于人為影響脆弱性。自然脆弱性通常與人為影響脆弱性相互疊加，共同影響系統(tǒng)的穩(wěn)定[1-2]。生態(tài)系統(tǒng)脆弱性最直接的表現(xiàn)形式與結(jié)果之一就是土地退化[3]。

四明山區(qū)域是寧波市重要生態(tài)功能區(qū)、水源涵養(yǎng)地、飲用水源地、山林資源保護(hù)區(qū)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，山區(qū)農(nóng)民依靠種植紅楓、櫻花等觀賞型花木獲取經(jīng)濟(jì)收入，自此花木產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)張，四明山出現(xiàn)無(wú)序開發(fā)、毀林開墾、高強(qiáng)度經(jīng)營(yíng)等不良現(xiàn)象，引發(fā)了水土流失、土壤肥力衰退、水源污染等生態(tài)問(wèn)題，不僅影響了農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，還增加了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。本文從生態(tài)系統(tǒng)脆弱性最直接的表現(xiàn)形式土壤流失這一角度出發(fā)，分析目前四明山區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的類型及成因，以期為該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 區(qū)域概況

四明山位于浙江省寧波市境內(nèi)，地理坐標(biāo)在29.5°N—30.1°N和120.8°E—121.4°E之間，最高峰金鐘山海拔1 012 m，地貌上屬浙閩丘陵[4]，以低山、丘陵為主；地處北亞熱帶氣候區(qū)，雨熱同期、光照充足[5]，多年平均氣溫在10 ℃以上，年降水量豐富，約1 900 mm。山區(qū)溪流眾多，落差大，河谷狹窄，水資源總量比較豐富，但年內(nèi)分配不均，年際變化大[5]。區(qū)內(nèi)植被類型屬亞熱帶常綠闊葉林、落葉闊葉林[5]，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的人類活動(dòng)，原始植被遭受破壞，多演變?yōu)榇紊脖缓腿斯ぶ脖?。四明山南部低山丘陵為亞熱帶地帶性土壤，屬紅壤，海拔500 m以上演變?yōu)樯降攸S壤，玄武巖出露地段分布著一定范圍的棕粘土，溪谷兩岸為洪積泥沙土[5]。本文所論四明山區(qū)域包括海曙區(qū)、奉化區(qū)、余姚市等以山地為主的13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)，共207個(gè)行政村，總面積1 337.93 km2。

2 區(qū)域自然脆弱性分析

生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)造成的脆弱性，屬于自然脆弱性[1]。四明山區(qū)域的自然脆弱性主要體現(xiàn)在地形地貌、土壤類型與氣候因素3大方面，其中地形地貌與土壤屬于自然內(nèi)生型脆弱性，降水屬自然外生型脆弱性。

2.1 地形起伏、坡陡易蝕

四明山北北東向山脈多海拔700 m，山峰多海拔900 m以上，其他方向山脈海拔多400 m以上[6]。山區(qū)地勢(shì)起伏度在0—268 m，坡度在0—55°[4]，其中25°以上陡坡占比超過(guò)60%[6]，地形陡峭且起伏較大。起伏地形對(duì)于生態(tài)脆弱性的影響主要體現(xiàn)在構(gòu)成地貌的坡度、坡長(zhǎng)等地形因子可引發(fā)土壤侵蝕。

坡度對(duì)于土壤侵蝕的影響較為復(fù)雜：對(duì)于人工擾動(dòng)土而言，5—20°范圍內(nèi)土壤侵蝕量隨坡度增加而增大，但比率相對(duì)緩慢，在20—25°范圍內(nèi)土壤侵蝕量迅速增大[7-8]；到達(dá)25°后，土壤侵蝕量隨坡度的增加減少，但土壤侵蝕形式從面蝕發(fā)展為溝蝕、崩崗、滑坡、崩塌等比較嚴(yán)重的土壤侵蝕形式[8]。地表徑流通過(guò)沖刷以及攜帶泥沙造成土壤侵蝕[9]，地表徑流在坡面上的聚集時(shí)間以及所能達(dá)到的強(qiáng)度與坡長(zhǎng)相關(guān)。據(jù)廖凱濤在江西省紅壤坡面細(xì)溝侵蝕參數(shù)提取研究中得出降雨條件相同情況下，坡長(zhǎng)12 m小區(qū)侵蝕溝的數(shù)量多于10 m坡長(zhǎng)的小區(qū)，且坡面的上、中、下坡位均有細(xì)溝發(fā)育[10]。坡長(zhǎng)相差無(wú)幾時(shí)，坡度因素可加劇土壤侵蝕[10]：坡度越大，徑流形成時(shí)間越短、強(qiáng)度越大，土壤侵蝕越嚴(yán)重。起伏的地形屬于系統(tǒng)內(nèi)部不穩(wěn)定因素，是造成四明山區(qū)域生態(tài)脆弱性的根本原因。

2.2 土壤與母質(zhì)抗蝕性弱

土壤對(duì)侵蝕的敏感性，稱作土壤可蝕性，常用K表示，往往取決于土壤本身的理化性質(zhì)，一般K值越大，土壤越易受侵蝕。四明山區(qū)域丘陵山地的土壤有紅壤、黃壤、粗骨土、紫色土等。紅壤主要分布在海拔680 m以下的酸性火山巖低山丘陵上；黃壤主要分布在海拔680 m以上的火山巖和紫紅色砂礫低山丘陵上；陡坡地段多粗骨土[6]；紫色土是四明山區(qū)分布最廣的一種非地帶性土壤類型。據(jù)史學(xué)正與梁音等研究認(rèn)為 ，四明山區(qū)域常見的紅壤、紅黃壤、紫色土的土壤可蝕性K值都較高[11-12]，屬于易受侵蝕的土壤類型。而組成四明山區(qū)土壤母質(zhì)的巖石類型主要有火山碎屑巖、紫色頁(yè)巖與凝灰?guī)r、流紋巖等酸性巖漿巖風(fēng)化的殘坡積物等，這一類母質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，抗侵蝕力低，易受流水侵蝕，土壤侵蝕極為嚴(yán)重[13]。四明山區(qū)域土壤母巖風(fēng)化程度高，土壤母質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，土壤可蝕性K值高，共同構(gòu)成了四明山區(qū)域生態(tài)不穩(wěn)定的源泉。

2.3 雨量多、降雨強(qiáng)度大

在引起土壤侵蝕的各因素中，降雨是最主要的動(dòng)力因子[14]。凡是產(chǎn)生地表徑流的降雨，就能引起土壤流失。產(chǎn)生地表徑流的臨界降雨[17]稱為侵蝕性降雨。我國(guó)普遍采用的侵蝕性降雨指標(biāo)為10 mm[15]。四明山區(qū)域多年平均降水量一般在1 900 mm以上，是寧波降水量較大的區(qū)域之一，也是常年暴雨中心，40%—70%的降水發(fā)生在梅雨季節(jié)與熱雷雨、臺(tái)風(fēng)雨所集中的6—10月期間[16]。且這2個(gè)時(shí)期所發(fā)生的降雨往往多是歷時(shí)較長(zhǎng)、過(guò)程雨量超過(guò)25 mm以上的大雨、暴雨甚至是大暴雨事件。較大的雨量與高強(qiáng)度的雨可對(duì)地表土壤產(chǎn)生極大破壞，并在短時(shí)間形成顯著的徑流，極易誘發(fā)嚴(yán)重的水土流失[17]。

總而言之，四明山區(qū)域地形起伏較大、坡度較陡，母巖與主要土壤抗蝕性較弱；同時(shí)區(qū)域雨量多、降雨強(qiáng)度大、降雨歷時(shí)較長(zhǎng)且較集中。這些自然因素可在短時(shí)間內(nèi)形成高強(qiáng)度的徑流，導(dǎo)致該區(qū)域的母巖基質(zhì)與地表土壤極易遭受侵蝕而發(fā)生水土流失。四明山地形地貌、母質(zhì)與土壤以及所處地理位置的降水特征決定了四明山區(qū)域存在自然脆弱性。

3 區(qū)域人為脆弱性分析

生態(tài)環(huán)境所呈現(xiàn)的對(duì)于人類活動(dòng)等外界干擾的敏感性屬于人為影響脆弱性。四明山區(qū)域的人為脆弱性主要源自于人為干擾下的原生植被的喪失與日益加劇的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。

3.1 原始植被消失殆盡，林地表土裸露疏松

山地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定必須依賴于植被的保護(hù)[1]。植物防止侵蝕的保護(hù)作用主要體現(xiàn)在樹冠與樹干對(duì)于降雨的截留、削減作用，枯枝落葉的降雨截留、削減與表土保護(hù)作用，根系對(duì)于土壤的固著、土壤質(zhì)地的改善、水分的吸收作用等。植物的各個(gè)部分在有效消除或減弱土壤侵蝕方面是立體、全方位、缺一不可的，而且作用大小隨著植被地上部分蓋度和生物量的增加而增加[13]。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中具備最完善生態(tài)功能的系統(tǒng)[18]，防護(hù)作用最強(qiáng)。

目前四明山區(qū)域原始植被幾乎絕跡，區(qū)域植被以人工針葉林、毛竹林、經(jīng)濟(jì)林和少量次生闊葉林為主[19]。人工針葉林、次生闊葉林垂直結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生物量低。毛竹林、花木林等經(jīng)濟(jì)林往往經(jīng)過(guò)人為全墾造林，在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中除草、翻耕頻繁，表土疏松、覆蓋度低，甚至完全裸露。生物量低、垂直結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單意味著林冠層的降雨截留與削減作用大幅下降，到達(dá)地面的雨量較天然林多、雨強(qiáng)也大。裸露地表在沒(méi)有林下植被與枯落物保護(hù)的情況下，依次發(fā)生濺蝕、土壤孔隙堵塞、雨水下滲時(shí)間大幅縮短等現(xiàn)象，來(lái)不及下滲的大量雨水在陡坡上迅速形成地表徑流，最終導(dǎo)致更加嚴(yán)重的土壤侵蝕。功能強(qiáng)大的原生植被的喪失以及經(jīng)濟(jì)林下大面積裸露、疏松的表土在很大程度上加劇了四明山區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。

3.2 人類經(jīng)營(yíng)活動(dòng)日益加劇

區(qū)域經(jīng)濟(jì)、旅游經(jīng)濟(jì)等興起，四明山區(qū)域人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度逐年增加。1990—2015年間，四明山區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積增加了4 451.8 hm2[20]，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用多樣化水平普遍提升，土地利用強(qiáng)度也有所增加[21]。2009年四明山區(qū)域林特產(chǎn)業(yè)栽培面積43 000 hm2[22]，花木種植規(guī)模達(dá)8 000 hm2，25°以上陡坡面積有2 267 hm2[23]；楊梅、水蜜桃、藍(lán)莓等水果種植逐步擴(kuò)大；全域旅游引領(lǐng)山區(qū)農(nóng)家樂(lè)迅猛發(fā)展等。所有這些以經(jīng)濟(jì)密度為主的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)度，已經(jīng)成為目前四明山區(qū)域生態(tài)安全的主要影響因子[24]。其中，對(duì)土地依賴程度高的農(nóng)林業(yè)開發(fā)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)對(duì)四明山區(qū)域生態(tài)脆弱性影響深刻。據(jù)統(tǒng)計(jì)四明山區(qū)域花木產(chǎn)業(yè)的過(guò)度發(fā)展已導(dǎo)致水土大量流失，山體石漠化嚴(yán)重，水土流失面積達(dá)到130 km2，約占區(qū)域面積的10%，近1/3的花木種植區(qū)域有山體石漠化現(xiàn)象[25]，人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)已成為四明山區(qū)域生態(tài)脆弱性不可忽視的主要影響因子之一。

4 結(jié)論與對(duì)策

四明山區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的自然內(nèi)生脆弱性由地形地貌、母質(zhì)與土壤類型決定，地理位置所帶來(lái)的降水特征在一定程度上加劇了這些內(nèi)在的脆弱性。但自然脆弱性只決定于自然侵蝕，人類活動(dòng)所引發(fā)的植被覆蓋以及植被層次結(jié)構(gòu)的變化才是一切生態(tài)系統(tǒng)脆弱性的基礎(chǔ)[1]。因此維持四明山區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定必須限制以土地開發(fā)為過(guò)程的人類活動(dòng)，竭力穩(wěn)定植物、土壤等可變因素。

4.1 維持好現(xiàn)有森林，大面積恢復(fù)自然植被

防止水土流失最有效和最根本的措施就是植物措施，而森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中具備最完善生態(tài)功能的系統(tǒng)[18]。這里述及的森林，指的是以原生植被為目標(biāo)的森林系統(tǒng)，物種多樣性高、垂直結(jié)構(gòu)完整，花木林、經(jīng)濟(jì)林等不能位列其中。在保護(hù)并維持好現(xiàn)有的針葉林與闊葉林的基礎(chǔ)上，高質(zhì)量地實(shí)施寧波市森林生態(tài)修復(fù)行動(dòng)，首要保障四明山區(qū)域坡頂以及25°以上陡坡森林植被的恢復(fù)。位于坡頂與陡坡的森林植被，可通過(guò)樹冠層、林下層與地面枯落物層，有效控制地表徑流的產(chǎn)生及其在坡面上的存留時(shí)間，避免或大幅度減少了導(dǎo)致土壤侵蝕的徑流因子與發(fā)生在陡坡上的更為嚴(yán)重的土壤侵蝕形式，是四明山穩(wěn)定性最重要的保障。

4.2 避免土壤裸露，保障區(qū)域土壤質(zhì)量

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，植物生長(zhǎng)的場(chǎng)所。地球上每1 cm厚的土壤需要平均300—500 a的時(shí)間才得以形成,而土壤質(zhì)量可作為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標(biāo)之一。有天然植被覆蓋的自然土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)優(yōu)于其他土壤，土壤微生物多樣性遠(yuǎn)高于人工擾動(dòng)土壤，可為植物生長(zhǎng)與森林營(yíng)造提供良好的物理?xiàng)l件。同時(shí)，自然土壤中膠體與有機(jī)質(zhì)含量高，土粒聚集性、保水持水性能高，加上根系的固著作用，不僅對(duì)于降雨的侵蝕抵抗力遠(yuǎn)強(qiáng)于擾動(dòng)土，還具有涵養(yǎng)水分、凈化等功能。四明山區(qū)域的主要土壤類型抗侵蝕能力弱，在區(qū)域內(nèi)地形險(xiǎn)要處，要結(jié)合工程措施加以防護(hù)，其他地點(diǎn)的土壤應(yīng)本著不去擾動(dòng)的原則讓其休養(yǎng)生息，保證土壤的自然過(guò)程與質(zhì)量。至于各類經(jīng)營(yíng)區(qū)，地表不能裸露，可選擇播撒草種或鋪上厚10—15 cm的松鱗等覆蓋物。各類覆蓋物可以保護(hù)地表免受雨滴擊濺侵蝕，保持土壤濕度，保證在降雨時(shí)給雨水充分的下滲時(shí)間等。保障土壤的健康與結(jié)構(gòu)，是保證四明山生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

4.3 營(yíng)造水土保持植物緩沖帶

地形起伏就意味著有水土流失的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)坡面水土流失規(guī)律，25°是人工擾動(dòng)土坡面土壤侵蝕轉(zhuǎn)折的坡度；坡長(zhǎng)對(duì)于土壤侵蝕的影響隨著降雨量大小、土壤類型、坡度、植被覆蓋情況有較大的變化，但在一定的坡面長(zhǎng)度內(nèi)，侵蝕量隨坡長(zhǎng)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，緩坡侵蝕量在10—20 m處達(dá)到最大[9]。據(jù)此，必須嚴(yán)格遵守25°以上的陡坡嚴(yán)禁開墾種植的規(guī)定，若有條件甚至可以將禁墾坡度值改到20°。在20°以下種植坡地，坡度在15—20°范圍的坡地，應(yīng)每隔5 m左右[26]營(yíng)造寬度為3—5 m[27]的水土保持植物緩沖帶；坡度小于15°時(shí)，可每隔10 m種植水土保持植物緩沖帶[9]。坡地上的植物緩沖帶具有截留、攔蓄地表徑流、攔截泥沙等作用，可有效消減引發(fā)土壤侵蝕的徑流因子。

4.4 限制陡坡人類經(jīng)營(yíng)活動(dòng)

四明山區(qū)域陡坡經(jīng)營(yíng)活動(dòng)主要有毀林開墾、高強(qiáng)度經(jīng)營(yíng)等以土地開墾為特征的人類活動(dòng)。這類經(jīng)營(yíng)活動(dòng)一方面造成自然植被的喪失，另一方面導(dǎo)致大面積土壤裸露。自然植被與土壤是區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定的重要保障，因此必須嚴(yán)格限制人類在陡坡經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的范圍與強(qiáng)度。

4.5 長(zhǎng)期開展科學(xué)研究

只有深入了解四明山區(qū)域脆弱性的原因和發(fā)生規(guī)律，才能有針對(duì)性制定正確的決策。因此，必須持續(xù)開展區(qū)域生態(tài)脆弱性科學(xué)研究。