黃河上游瑪曲次生裸地類型及修復技術

朱 麗，趙 明，李廣宇，陳文業(yè)，魏 強，王 芳，康建軍，邴丹琿，張繼強

(甘肅省林業(yè)科學研究院，甘肅蘭州 730020)

黃河上游瑪曲次生裸地類型及修復技術

朱 麗，趙 明，李廣宇，陳文業(yè)，魏 強，王 芳，康建軍，邴丹琿，張繼強

(甘肅省林業(yè)科學研究院，甘肅蘭州 730020)

次生裸地;修復技術;瑪曲;黃河上游

特殊的地理環(huán)境加上氣候變化和人為因素的影響，導致瑪曲高寒牧區(qū)生態(tài)環(huán)境日益惡化，次生裸地面積不斷擴大，“生態(tài)蓄水池”的功能受到威脅，所以開展次生裸地恢復技術的研究迫在眉睫。通過對不同類型次生裸地現(xiàn)狀、形成原因的分析，提出了因地制宜采取地表處理、物種配置等恢復技術治理次生裸地的措施，旨在為瑪曲高寒牧區(qū)草地資源的合理利用及植被恢復提供理論依據(jù)。

我國退化生態(tài)系統(tǒng)面積約占國土總面積的25%，除了眾所周知的森林銳減、荒漠化擴大外，那些過去較少受到破壞或僅受到輕度破壞的高寒草甸、溫帶草原也出現(xiàn)了不同程度的退化。瑪曲高寒草甸位于川西藏東高原，既是青藏高原生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是黃河上游地區(qū)的主要水源涵養(yǎng)地。特殊的地質(zhì)、地貌條件和氣候要素的耦合，以及當?shù)亟?jīng)濟、社會的快速發(fā)展，加之無計劃的開礦、采砂、挖掘藥材和鼠兔害破壞，造成了植被嚴重退化、草場沙化、地表裸露、形成“黑土灘”等一系列嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題，瑪曲高寒牧區(qū)出現(xiàn)了各種不同類型的次生裸地，并且面積逐年擴大。據(jù)初步測算，瑪曲各種類型次生裸地面積已達26.45萬hm2。次生裸地作為植被退化的一種極端形式，已經(jīng)嚴重危害到黃河中下游地區(qū)的生態(tài)平衡及高寒地區(qū)人類的生產(chǎn)和生活，阻礙了草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

雖然國內(nèi)外對退化生態(tài)系統(tǒng)恢復和重建技術進行過大量的研究［1－3］，但關于次生裸地的全面調(diào)查和系統(tǒng)研究很少，尤其對于高寒地區(qū)次生裸地的研究就更少。因此，針對黃河水源重要補給區(qū)——瑪曲高寒草地退化嚴重，次生裸地面積逐年擴大且類型增多，草原涵養(yǎng)水源、保持水土、防風固沙等生態(tài)功能顯著降低等問題，開展次生裸地生態(tài)修復技術研究，對于恢復黃河水源地水源補給及水土保持等生態(tài)功能，確保黃河水源補給區(qū)持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮其原有生態(tài)功能具有重要作用，可為瑪曲乃至黃河中下游地區(qū)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供可靠保障，為高寒草原各類生態(tài)建設工程的順利實施提供科技支撐。

1 研究區(qū)概況

瑪曲縣位于青藏高原東端的甘、青、川交接地區(qū)，地勢西高東低，由西北向東南傾斜，海拔3 300—4 806 m，是以藏民族聚居為主的純牧業(yè)縣。土地總面積1.02萬km2，全縣草場總面積85.9萬hm2，可利用草場面積83.0萬hm2?！?℃年活動積溫1 080.1 ℃，年均降水量 615.5 mm，年總輻射量548.47 kJ/cm2，年均風速為2.4 m/s，風多風大是本區(qū)固有的氣候特征［4］。全縣土壤類型主要有高山草甸土、亞高山草甸土、草甸土、沼澤土、泥炭土和暗棕土［5］，縣境西北部以高寒灌叢草甸居多，中南部以亞高山草甸為主體，東部沼澤和沼澤化草甸分布面積大且集中。

2 次生裸地的概念及瑪曲次生裸地類型劃分

裸地是指沒有植物生長的裸露地面，是群落形成、發(fā)育和演替的最初條件和場所。裸地亦稱蕪原，過去從未生長過植物的稱為原生裸地;原來有植物生長，后經(jīng)破壞而形成的稱為次生裸地。

次生裸地形成的自然原因主要有三方面:一是干旱、嚴寒、大風、暴雪等惡劣氣候所致;二是洪水對土地的侵蝕和泥沙沉積以及重力滑塌等地形變遷形成;三是動物的嚴重危害，使原有群落全部毀滅等。但是規(guī)模最大和方式最為多樣的，是人類活動的影響。根據(jù)形成原因的不同，將瑪曲次生裸地劃分為嚴重沙化型次生裸地(包括流動沙丘、陡坡沙面、鼠害沙斑和片狀流沙)、水蝕裸地、“黑土灘”(包括遷棄牧居點、礦點和公路邊坡)等3類。

3 瑪曲不同類型次生裸地形成的原因及修復技術

3.1 嚴重沙化型次生裸地

3.1.1 嚴重沙化型次生裸地現(xiàn)狀及形成原因

嚴重沙化型次生裸地包括流動沙丘、陡坡沙面、鼠害沙斑和片狀流沙等裸地?，斍h土地沙漠化以自然沙漠化過程為基礎，人為因素加劇了沙漠化的過程和強度。首先，受全球氣候變化的影響，瑪曲地區(qū)氣候干旱化趨勢明顯。據(jù)調(diào)查，瑪曲20世紀80年代降水量為400～700 mm，90年代后期降水量只有200～600 mm［6］，數(shù)千眼泉水干涸，許多山谷小溪斷流，湖泊水位下降，地表徑流減少，許多地段植被稀疏，地表裸露，部分草場出現(xiàn)沙漠化。其次，豐富的沙源為土地沙漠化提供了物質(zhì)基礎。黃河自東、南、北三面環(huán)繞瑪曲縣，形成“九曲黃河”第一彎，境內(nèi)干流流程433.3 km，流域面積8 850 km2，黃河左岸形成寬廣平坦的兩級階地［7］:Ⅰ級階地分布于黃河沿岸，土壤為砂質(zhì)土和砂壤土;Ⅱ級階地為沖積平原與沖洪積扇相互重疊，交錯分布，土壤為表土層、黑土層、黃土層與砂質(zhì)土交錯分布。階地上豐富的沙源是土地沙漠化的物質(zhì)基礎。最后，超載放牧是土地沙漠化的主要因素。馬玉壽等［8］通過對青藏高原草場退化機理的研究也認為，人為因素是草場沙化的主導因素和強化因素，人為超載過牧和鼠害破壞原生植被，造成地表裸露、土質(zhì)疏松。

根據(jù)瑪曲縣2000年土地利用詳查資料(甘肅省國土資源廳，2001年)及甘肅省林業(yè)部門監(jiān)測的草場和沙化面積數(shù)據(jù)，瑪曲縣在20世紀50年代還沒有沙漠化，60年代初有零星沙漠化土地和小沙丘，從80年代開始沙化面積逐漸加大。1985、1990、1994、1999 和 2003 年監(jiān)測的數(shù)據(jù)分別是 1 440、3 915、4 798、6 080、7 137 hm2(見表1)。2011年的沙化面積達5.34萬 hm2，比2003年增加46 263 hm2，增長648.21%，其中鹽堿化、沙化的濕地草場面積達3.5萬hm2。

表1 1985—2011年瑪曲沙化面積變化情況

草場退化成為困擾瑪曲縣草原生態(tài)和畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。由于草原的退化和沙化，導致草原植被群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，牧草生長量顯著降低，亞高山草甸草場的植物種類從40～50種/m2減少到32～38種/m2，草場可食牧草平均產(chǎn)量從1981年的5 860.5 kg/hm2下降到2002年的4 400 kg/hm2，特別嚴重的地方牧草高度由75 cm下降到15 cm，植被蓋度由95%降至50%左右［9］。

3.1.2 嚴重沙化型次生裸地治理技術

嚴重沙化型次生裸地的治理應以生態(tài)學原理為指導，采用生物措施和工程措施相結(jié)合的方式，通過營造灌木林、種植人工草地和圍欄封育等措施進行綜合治理。對流動沙丘可以營造灌木林，采用草方格+山生柳密植扦插+種草模式、羊糞生物結(jié)皮+種草模式、卵石方格+種草模式、遮陰網(wǎng)+種草模式等不同的草地恢復重建方法［10］，在風季來臨前設置草方格沙障和尼龍網(wǎng)沙障，對造林地進行保護，防治風季沙面風蝕，逐步恢復植被;對固定沙地進行人工補播種草、施肥促進恢復，增加植被覆蓋度;輕度沙化土地可以通過圍欄封育或輪牧方式逐漸恢復;對中度退化草地，采取滅鼠、封育、滅除毒草、施肥等綜合技術措施進行自然恢復;對重度和極重度不可逆的受損草地生態(tài)系統(tǒng)，通過建植人工和半人工植被的途徑盡快恢復。

3.2 水蝕裸地

3.2.1 水蝕裸地現(xiàn)狀及形成原因

瑪曲大片的沼澤地已變成了植被稀疏且草質(zhì)很差的半干灘，數(shù)千個泉眼干涸，流入黃河的27條主要支流中已有11條斷流，另有大量的支流變成了季節(jié)河，大部分山谷和小溪斷流，數(shù)百個大小沼澤、湖泊水位明顯下降，沼澤濕地面積減少了10.67萬hm2，萎縮近2/3。由于水資源的減少，瑪曲縣境內(nèi)的許多沼澤化草甸濕地連年干涸，出現(xiàn)鹽堿化和沙漠化，10年前積水90 cm深的沼澤濕地如今已成“黑土灘”。目前，瑪曲濕地核心區(qū)面積已縮小到3.4萬hm2。

由此可見，水蝕裸地是由于氣候變干、泉眼斷流、季節(jié)性河流干涸、地下水位下降、積水潭和濕地退縮或干枯形成的條帶狀和片狀裸地及強降雨、洪水等對土地的侵蝕和泥沙沉積形成的裸露地表。該地域由于地面長期處于水浸之中，植被稀少，土壤種子庫種子匱乏，且土壤輕度鹽漬化，因此植被自然恢復能力差。

3.2.2 水蝕裸地治理技術

水蝕裸地一般分布在山前溝洼地和洪積扇上，面積較大。水蝕裸地的治理，首先要篩選耐貧瘠、抗鹽堿、耐水蝕、生長速度較快的植物種，特別是選用優(yōu)良的當?shù)匚锓N或先鋒物種，并適當引用外來物種，如高山柳、具鱗水柏枝、檉柳、垂穗披堿草、魯梅克斯、老芒麥、早熟禾等。灌木按照株行距2 m×2 m種植，并在灌木行間使用釘子耙破土，帶狀播撒草種，以期灌木成活后形成方格，與西伯利亞蓼、沙生苔草、賴草等當?shù)叵蠕h草種共同起到防風固沙的作用。

3.3 “黑土灘”型次生裸地

3.3.1 “黑土灘”型次生裸地現(xiàn)狀及形成原因

“黑土灘”是許多學者對青藏高原區(qū)“具有黑土裸露特征”的某些特殊景觀的習慣性稱謂［11］。由于高原鼠類大量繁殖，啃食草皮及草根，還將地下黑土挖出堆于地表，被挖出的土堆受到風蝕、冰融的作用，土壤中微生物活性降低，同時由于人為超載過牧及不合理地利用草原，濫挖濫捕，造成草原的進一步退化，因此次生裸地面積不斷擴大，進而形成瑪曲高寒草甸“黑土灘”。

“黑土灘”型退化草地面積不斷擴大，使我國江河源區(qū)生態(tài)環(huán)境問題日益突出，人類和草食家畜的生存環(huán)境受到威脅，阻礙著草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［12－14］。目前全國退化草地面積已達4 251萬hm2，占江河源區(qū)可利用草地面積的33%，其中“黑土灘”退化草地面積為703.19萬hm2。黃河源區(qū)的“黑土灘”約有230萬hm2，并仍以每年100 hm2的速度遞增。

楊振宇等依據(jù)“黑土灘”的成因［15］，將瑪曲草原“黑土灘”劃分為6個類型(見表2)，其中過牧型、過牧－鼠害型、開墾型及座圈型“黑土灘”面積達39.4萬hm2，主要分布在冬春季牧場，占全部“黑土灘”總面積的84.07%，是瑪曲草原“黑土灘”的主體;湖沼干涸型“黑土灘”的分布與面積隨年降水量的變化而變化，季節(jié)和年際變化較大;取土采石型“黑土灘”的分布與面積則呈不斷擴大之勢。

表2 瑪曲草原“黑土灘”類型與面積

3.3.2 “黑土灘”型次生裸地治理技術

瑪曲退化草場的生態(tài)恢復和治理是一個長期的過程，可根據(jù)引起“黑土灘”草地退化的原因、退化程度以及退化草地群落生態(tài)特征等因素，采取單一或綜合措施，防與治相結(jié)合，逐步恢復治理。輕度退化草場，可以通過控制載畜量、圍欄封育的方式減輕草場放牧壓力，促使草場自然恢復;中度退化草場，應采取補播、施肥等措施，提高土壤肥力，改變鼠類生存環(huán)境，配合以生物滅鼠和物理滅鼠的方法消滅鼠害，遏制草場繼續(xù)退化［16］;重度和極度退化的“黑土灘”，應建立人工草場，選擇生長性狀良好的鄉(xiāng)土草種，或根據(jù)當?shù)刈匀画h(huán)境及土壤理化性狀等特點選擇一些能夠適合當?shù)厣L的外來草種，建立高寒草地畜牧業(yè)基地［17］，這樣既能解決部分家畜的飼料問題，維持家庭牧場的家畜生產(chǎn)，又能緩解天然草地放牧壓力，同時達到治理“黑土灘”的目的［18－19］。

礦點、河道取沙坑和公路邊坡等是人類以采集自然資源和交通為目的，采用人工或機械方式擾動地面、破壞植被形成的次生裸地。該類地區(qū)土壤機械組成復雜，結(jié)構(gòu)疏松，石礫含量多，有機質(zhì)少，養(yǎng)分含量低，保水力極差，植被蓋度小于5%，土壤種子庫繁殖體少，地面起伏大，在自然條件下無法進行植被恢復。因此，對于該類次生裸地，其植被恢復要點主要集中在地表處理技術、物種選擇與配置技術、植被建植后期管理技術等方面。但由于不同礦區(qū)立地條件差異很大，因此植被恢復技術也有很大差異，可以采用種子噴播技術、人造植物盆栽技術、植物砌塊技術、植物袋技術等。植物種選擇具鱗水柏枝、簇狀嵩草、裸果苔草、披堿草、鵝觀草等。

4 結(jié)語

綜上所述，次生裸地原有植物群落雖然破壞嚴重，但植物賴以生長的土壤條件多少還保留著，甚至土壤中還保存著原有群落中某些植物種類的繁殖體，因此次生裸地通過人工促進是可以恢復的?，斍匀粭l件十分嚴酷，植物生長期短，使得大多數(shù)已有技術措施在當?shù)仉y以直接應用，必須改造和開發(fā)新的技術，形成適合當?shù)氐募夹g體系和生態(tài)治理模式，才能夠在當?shù)卮紊愕刂脖换謴椭邪l(fā)揮作用?？偟脑瓌t是以生態(tài)學原理為指導，遵循近天然植被的分布規(guī)律，盡可能地實現(xiàn)適地適樹、適地適草、喬灌草相結(jié)合，在進行類型劃分的前提下，按立地條件不同采取不同措施對其進行治理。

由于瑪曲特殊的地理位置和氣候條件，適應當?shù)刈匀画h(huán)境的植物種類相對貧乏，選擇面窄，選育出適應這種環(huán)境的植物種比較困難，因此需要多學科聯(lián)合攻關，采取當?shù)貎?yōu)勢植物種和從其他區(qū)域引種相結(jié)合的辦法，通過栽培馴化，選育出適合當?shù)刈匀粭l件的植物種。

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(責任編輯 徐素霞)

Types of Secondary Barren in Maqu County on the Upper Yellow River and Its Remediation Techniques

ZHU Li，ZHAO Ming，LI Guang-yu，et al.(Gansu Academy of Forestry，Lanzhou 730020，China)(50)

The effect of special geographical environment，climate change and human factors have caused the ecological environment increasing deterioration，the area of secondary barren constantly expanding and the ecological impoundment functions have been threatened in the alpine pastoral area of Maqu.Therefore，the study on remediation techniques is extremely urgent.The paper analyzed present situation and cause of formation of different types of secondary barrens and put forward to adopt measures of surface treatment and plants configuration for providing theoretical basis for rational utilization of grassland resources and vegetation rehabilitation of alpine pastoral area in Maqu.

secondary barren;remediation technique;Maqu

S812.6

A

1000－0941(2012)10－0050－03

國家科技支撐計劃項目(2009BAC53B05);國家林業(yè)公益性行業(yè)項目(201004045);甘肅省青年科技基金計劃項目(1107RJYA278)

朱麗(1982—)，女，甘肅華亭縣人，助理研究員，碩士，主要從事環(huán)境生態(tài)學研究。

2012－06－15