攀西地區(qū)不同立地類型森林火損植被恢復模式探討
——以西昌瀘山為例

江承香，余官澍，焦晉川，劉 勇

(1. 四川省林業(yè)和草原調查規(guī)劃院，四川 成都 610081；2.西昌市林業(yè)和草原局，四川 西昌 615000)

1 引言

森林不僅能為人類提供大量的資源，同時在改善生活環(huán)境、維護人類健康中扮演了重要角色。人類活動和自然災害造成植被大規(guī)模破壞與消失，導致生態(tài)系統(tǒng)嚴重失調并不斷退化，嚴重威脅人類的生存和可持續(xù)發(fā)展[1]。利用人工措施對遭到毀壞或破壞的草原、森林等自然生態(tài)系統(tǒng)進行修復或者重建，能使退化生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性及其各種生態(tài)功能得到一定程度的恢復[2]。由于植被恢復過程中，土壤結構、水分、養(yǎng)分條件等立地因子均會影響森林植被群落類型的演變[3],因此植被恢復和立地因子之間的關系極為復雜, 總體而言植被恢復進程由多個因子共同作用，才能使退化的生態(tài)系統(tǒng)得到恢復, 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[4]。

攀西地區(qū)歷來是我國森林火災頻發(fā)地區(qū)，尤其進入旱季，降水稀少，冬季森林內積累了大量的枯枝落葉等易燃物，進入春季，氣溫上升，在焚風和山谷風的雙重作用下，使得這一地區(qū)極易發(fā)生森林火災，成為我國森林火災發(fā)生頻率最高的地區(qū)之一[5]。本研究選擇受火損嚴重、面積較大的西昌市瀘山作為研究區(qū)，通過實地調查與資料收集確定森林火損情況，根據(jù)綜合立地條件進行分析，旨在科學合理為西昌瀘山乃至整個攀西地區(qū)生態(tài)修復提供指導建議。

2 材料和方法

2.1 研究區(qū)概況

西昌市，位于川西高原的安寧河平原腹地，是涼山彝族自治州的州府所在地，也是攀西地區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化及交通中心。研究區(qū)位于西昌市建成區(qū)內，東經(jīng)102°12′25.91″～102°17′16.47″，北緯27°47′52.48″～27°52′12.20″，面積6050.60 hm2。海拔高達2317 m，最低位置海拔約1485 m，相對高差832 m。年平均氣溫為17 ℃，1月份平均氣溫9.4 ℃，7月份平均氣溫22.6 ℃，年平均氣溫變幅僅為13.2 ℃，是全國溫度變化幅度最小的地區(qū)之一。年日照時數(shù)2425.8 h，年均無霜期270 d，氣候類型多樣，有“一山分四季，十里不同天”之說。區(qū)域內森林植被屬盆地西南緣山地干性常綠針葉、櫟林林區(qū)。以云南松林，滇青岡林為主，未受損前森林覆蓋率達92.82%，以國有公益林為主。

2.2 數(shù)據(jù)與資料來源

以西昌市2020年Pleiades高分辨率衛(wèi)星影像圖(0.5 m空間分辨率)為基礎數(shù)據(jù)源，通過ArcMap 10.2處理獲取相應立地類型，通過現(xiàn)地調查及資料獲取森林火損數(shù)據(jù)，根據(jù)中國植物志、西昌縣志獲取相關植被生活習性及本土植物信息。

2.3 研究方法

2.3.1 立地類型測定劃分

本研究提取海拔、坡度、坡向3個較大尺度具備一定變化的因子進行分析，海拔段主要依據(jù)氣候類型進行劃分，西昌市氣象站的高程點為1590.9 m，年平均氣溫為17.2 ℃。根據(jù)相關資料(北亞熱帶為13～16 ℃，中亞熱帶是16～18 ℃)計算每個海拔段的年平均氣溫，將瀘山劃分為1800 m以上和1800 m以下2個區(qū)間，海拔越高，極端氣溫越低，氣溫日較差越大。瀘山整體風力較大，但一般高海拔段受風力影響更大，低海拔段受風力影響相對較小。依據(jù)坡度因素，將研究區(qū)劃分為坡度10%以下、坡度10%～30%、坡度30%以上3個分類，結合現(xiàn)場調查分析，一般情況下，坡度越緩的區(qū)域土層越厚，濕潤度也越高，坡度越陡峭的區(qū)域土層越薄，也越干旱。依據(jù)坡向因素，將研究區(qū)劃分為陰坡和陽坡兩類，陽坡干旱，陰坡相對比較潮濕。依據(jù)海拔、坡度、坡向疊加分析，得出以下4種立地類型分類：上部+陽坡+陡坡、上部+陰坡+緩坡、下部+陽坡+陡坡、下部+陰坡+緩坡。

2.3.2 數(shù)據(jù)處理

各立地類型條件均通過ArcMap 10.2中進行計算處理，綜合立地類型運用疊加分析獲取相應數(shù)據(jù)。

3 結果與分析

3.1 西昌市瀘山整體立地類型分析

圖1顯示：根據(jù)現(xiàn)地條件及疊加分析可得，各立地類型主要分為上部+陽坡+陡坡、上部+陰坡+緩坡、下部+陽坡+陡坡、下部+陰坡+緩坡。上部+陽坡+陡坡區(qū)域位于山體上部，為坡度較大或明顯陽坡的區(qū)域，該區(qū)域土壤相對貧瘠，受風力影響較大，林木生長難度較大。上部+陰坡+緩坡區(qū)域位于山體上部，為坡度較小的陰坡區(qū)域，該區(qū)域土壤條件相對較好，但受風力影響較大。下部+陽坡+陡坡區(qū)域位于山體中下部，為坡度較大或明顯陽坡的區(qū)域，該區(qū)域土壤條件較好，但相對比較干旱。下部+陰坡+緩坡區(qū)域位于山體中下部，為坡度較小的陰坡或山坳、山谷底部等區(qū)域，該區(qū)域土壤肥沃，相對比較濕潤，在整個研究區(qū)內是植被恢復最為有利的區(qū)域。

3.2 西昌市瀘山森林受火損情況分析

由圖2可知：此次森林火災過火面積3047.7805 hm2，其中林地面積3031.3970 hm2，非林地面積為16.3835 hm2，過火面積占研究區(qū)面積的50.57%。過火森林面積中，重度損毀面積644.2580 hm2，占過火森林面積的40.42%；中度損毀面積585.6746 hm2，占過火森林面積的36.75%；輕度損毀面積351.9419 hm2，占過火森林面積的22.08%；未受損面積為12.0129 hm2，占過火森林面積的0.75%。經(jīng)估算，此次森林火災受害林木株數(shù)為1636114株，占瀘山過火林木株數(shù)的60.13%，其中：胸徑≥5 cm林木499459株，胸徑<5 cm的幼樹1136655株。未受損總面積1382.3 hm2，主要分布在瀘山靠邛海一面和周邊居民區(qū)附近，樹種仍舊以云南松和直桿藍桉為主。其中云南松485.2 hm2占35.1%，直桿桉388.7 hm2占28.12%，柏木62.5 hm2，櫟類41.6 hm2，其他404.3 hm2。

圖1 研究區(qū)立地類型

圖2 研究區(qū)森林火損植被分布

3.3 西昌市瀘山不同立地類型植被恢復方式

根據(jù)不同立地類型條件，確定各區(qū)域中植被恢復方式如下：①上部+陽坡+陡坡，該區(qū)域在整個瀘山生態(tài)修復中難度最大，以恢復植被蓋度，防止水土流失，防風護林為培育目標。植被選擇應以防風抗旱為主，苗木應選擇較小規(guī)格，適當提高土球直徑，加強防風措施，提高灌溉次數(shù)，采用客土、施用保水劑等措施，確保苗木成活。該恢復方式應盡量配置針闊混交林，局部區(qū)域可配置抗旱樹種純林或者灌木林。②上部+陰坡+緩坡，該區(qū)域土壤條件相對較好，但受風力影響較大。樹種選擇以針葉為主基調，間隔種植闊葉樹種，常綠樹種與落葉樹種協(xié)調搭配，營造良好的森林景觀。該區(qū)域恢復方式應盡量配置針闊混交林局部區(qū)域可配置抗旱樹種純林。③下部+陽坡+陡坡，該區(qū)域是瀘山下部山體森林培育的重要區(qū)域。樹種選擇以闊葉為主基調，間隔種植針葉樹種，同時為營造較好的森林景觀效果，適當選擇觀花觀葉效果較好的樹種，常綠樹種與落葉樹種協(xié)調搭配。該區(qū)域需加強水肥管理，適度增加灌溉頻率，促進林木盡快郁閉成林，提高瀘山森林結構的穩(wěn)定性和多樣性。④下部+陰坡+緩坡，該區(qū)域是植被恢復較為有利的區(qū)域，應以培育高品質森林，提高瀘山生物多樣性為目標?？蛇x擇相對較大規(guī)格的苗木，進行多物種混交，提高區(qū)域生物多樣性。在植物配置過程中應適當添加彩葉樹種，豐富森林景觀。該恢復方式必須為混交造林。根據(jù)立地條件、培育目標和種間關系等因素，選擇株間、行間、帶狀、群團狀、塊狀等適宜混交方式形成混交林。

3.4 西昌市瀘山不同火損程度植被恢復方式

根據(jù)森林不同火損程度，確定區(qū)域中植被恢復方式如下：①重度+中度受損區(qū)域，該類型區(qū)域森林植被受損嚴重，均采用新造林模式進行森林植被恢復，因地制宜栽植易于培養(yǎng)的鄉(xiāng)土造林樹種，對保存下來的活立木進行保護和改造，形成物種較為豐富，森林易于培育的林相結構，選取常綠和彩葉樹種進行混交，呈自然式團狀或帶狀配置，展示森林豐富而生動的色彩變化和季節(jié)更替，提高區(qū)域生物多樣性。②輕度+未受損區(qū)域，該區(qū)域受損較小，以林相改造方式進行植被恢復，現(xiàn)存植被狀況大面積為云南松飛播林和云南松、櫟類針闊混交林。在林間空地栽植闊葉喬木和其他針葉樹種，在林下種植亞喬木、灌木提高生物多樣性，清除林內可燃物，改善林相結構。

4 結論與討論

4.1 不同因素對植被恢復的影響

影響植被修復的主要因素有海拔、坡度、坡向、水源、土壤、生物、風、光、熱等因子，這些因子共同決定了植被群落所在的環(huán)境。植被群落環(huán)境的變化會影響與植被特征相關的太陽輻射能、地表蒸發(fā)散、地表空氣流動速度等因子在系統(tǒng)內的重新分配，導致植物種子的萌發(fā)和幼苗的生長、種間競爭等群落的結構和功能特征受到影響，進而影響植被恢復的進程[4,6]。不同的土壤環(huán)境、植物群落環(huán)境和小氣候環(huán)境等均對森林生態(tài)恢復都具有互作關系[4]。森林火災導致土壤結構和理化性質的改變必然會影響植物的正常發(fā)育，只有通過植被恢復來不斷改善土壤質量，同時良好的土壤質量又能促進植被的恢復，形成良性循環(huán)。尤其要注重火災過后，上部+陽坡+陡坡土壤水分對退化土地植被恢復的限制作用[7]。不同火損程度會導致不同立地植被群落環(huán)境發(fā)生不同程度的變化，而火災過后現(xiàn)存植被情況會對土壤溫度、水分變化及凋落物的分解等產生重要影響，因此要盡力保存現(xiàn)有植被和植物繁殖體來進行植被恢復。在生態(tài)系統(tǒng)中,小氣候生境因子不僅對植被的生理生活過程有重要影響,而且影響微生物的狀態(tài)從而在一定程度上影響植被生長[8]。本研究區(qū)域內其他相關因子在研究區(qū)范圍內變化不大，部分因子由海拔、坡度、坡向間接影響。海拔、坡度、坡向通過改變氣溫、降水和風等要素的變化，間接改變植被覆蓋等地表特征，進而影響干旱、半干旱或亞濕潤區(qū)的土壤、植被和水文循環(huán)等[9]，因此本研究根據(jù)海拔、坡度、坡向這3個較大尺度的立地因子將瀘山劃分為4種立地類型分類：上部+陽坡+陡坡、上部+陰坡+緩坡、下部+陽坡+陡坡、下部+陰坡+緩坡。過火面積大小和火損程度不同的森林其植被退化情況、土壤環(huán)境等也會不同，本研究以瀘山火損情況為基礎將過火區(qū)域劃分為重度、中度、輕度及未受損4種類型。依據(jù)4種不同立地類型和4種不同火損情況，在大尺度上進行綜合立地分析后進行植被恢復具有重要意義。

4.2 順應自然選擇植被恢復方式

目前有關環(huán)境生態(tài)因子對植被恢復影響已有大量的理論和實踐研究，有研究表明植物群落的變化和土壤的物理、化學、生物學性質在外界干擾條件下會產生顯著的變化[10]。研究區(qū)域森林植被遭受嚴重火災外來干擾破壞時，植被所在的外部環(huán)境均已有所改變。根據(jù)火損的不同，植被的退化程度也不同，在進行人工植被恢復時應該順應自然選擇植被恢復的方式，要遏制植被繼續(xù)退化的趨勢，根據(jù)不同的退化演替階段和立地條件，引導植被進行正向演替。因為森林的演替漫長且復雜，對于立地條件較差且火損情況嚴重的森林在中長期內都難以恢復，因此要注重順應自然趨勢，不能完全以人工方式替代演替階段。但在森林火災發(fā)生后的一段時間內植被恢復生長情況會較弱[11]，可以進行適當?shù)娜斯ご胧┮龑а萏娣较?。火燒后一般植被多樣性在短時間內呈現(xiàn)出降低的趨勢，經(jīng)過長時間恢復后，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，最終恢復到火燒前的水平[12]。李威等[13]研究發(fā)現(xiàn)群落穩(wěn)定性會隨火燒強度增加而降低，而植被多樣性指數(shù)呈現(xiàn)出中度火燒>重度火燒>輕度火燒的趨勢。瀘山的過火面積占研究區(qū)面積的50.57%。過火森林面積中，重度損毀面積占過火森林面積的40.42%；中度損毀面積占過火森林面積的36.75%，森林損壞程度整體較大，火燒跡地群落穩(wěn)定性差，在進行植被恢復的過程中應考慮火災前自然植被群落結構，在恢復過程中要提高群落結構抗火穩(wěn)定性和提高物種多樣性，逐步恢復森林生態(tài)系統(tǒng)各項功能，改善生態(tài)因子，保持景觀異質性。在火災過后采取合理的管理措施，調控管理可燃物，加速火燒跡地植被恢復[14]。