汶川地震災(zāi)區(qū)自然植被恢復(fù)的先鋒植物特征分析

張 翔,王慶安,方自力,佘紅英

(四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,四川成都 610041)

汶川地震災(zāi)區(qū)自然植被恢復(fù)的先鋒植物特征分析

張 翔,王慶安,方自力,佘紅英

(四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,四川成都 610041)

汶川地震;植被恢復(fù);先鋒植物;植物區(qū)系;入侵植物

對(duì)棲息在汶川地震極重災(zāi)區(qū)部分滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害體上的先鋒植物的組成特征、區(qū)系成分、擴(kuò)散途徑和入侵植物的入侵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:目前在該區(qū)域的災(zāi)害體上棲息的先鋒植物有 52種,隸屬 21科49屬,以易于通過(guò)風(fēng)媒傳播的菊科和禾本科植物為主;先鋒植物的植物區(qū)系結(jié)構(gòu)與該地區(qū)原有的植物區(qū)系結(jié)構(gòu)基本相同;在目前的先鋒植物中有 7種入侵植物,均為農(nóng)田惡性雜草,會(huì)對(duì)災(zāi)害體的自然恢復(fù)產(chǎn)生一定的影響。

發(fā)生在2008年5月 12日的汶川大地震在給災(zāi)區(qū)廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失的同時(shí),也給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和水土保持設(shè)施造成了極大的破壞[1-5],生態(tài)恢復(fù)成為災(zāi)后恢復(fù)重建工作的重要組成部分[6-7]。遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)的植被恢復(fù)是恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的首要問(wèn)題,幾乎所有的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)都是以植被的恢復(fù)為前提的。植被恢復(fù)主要有自然恢復(fù)與人工恢復(fù)兩大途徑,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為汶川地震災(zāi)區(qū)植被恢復(fù)應(yīng)該以自然恢復(fù)為主[6-7],而且在植被恢復(fù)過(guò)程中應(yīng)以本地物種為主,盡量避免使用外來(lái)種造成生物入侵。另外,在植被恢復(fù)過(guò)程中,要同時(shí)考慮植物區(qū)系的結(jié)構(gòu),否則植被的恢復(fù)將是不徹底的,恢復(fù)的系統(tǒng)可能是不健康的,系統(tǒng)的固有功能和生態(tài)服務(wù)特性可能不會(huì)完全釋放出來(lái),最終將難以真正穩(wěn)定和持久[8]。

根據(jù)民政部等 5部(委、局)發(fā)布的《汶川地震災(zāi)害范圍評(píng)估結(jié)果》,汶川縣、茂縣、都江堰市、彭州市、什邡市、綿竹市、安縣、北川縣、平武縣、青川縣 10個(gè)縣(市)為汶川地震極重災(zāi)區(qū)[5]。該區(qū)域處于華西雨屏帶的北端,是我國(guó)生物多樣性保育的重要區(qū)域[9],有豐富的植物資源和較好的水熱條件,地震造成的災(zāi)害體上植被自然恢復(fù)迅速[6,10]。我們?cè)谝巴庹{(diào)查和資料對(duì)比的基礎(chǔ)上,對(duì)災(zāi)害體上先鋒植物的組成、區(qū)系、恢復(fù)途徑和入侵植物的威脅進(jìn)行了分析,以期為災(zāi)區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)管理提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

汶川地震極重災(zāi)區(qū) 10個(gè)縣(市)位于四川盆地西北部與青藏高原東緣的過(guò)渡地帶,地理位置為 E102°49′— 105°38′、N30°45′— 33°03′,總面積 26 410 km2,呈西南—東北條帶形狀分布,兩端最長(zhǎng)距離約 350 km,人口總計(jì) 366.7萬(wàn)人。該區(qū)域海拔跨度和地形起伏度大,地貌類型多樣,垂直帶譜明顯,高山深谷、丘陵平壩俱全,以山地為主,分屬岷山山系和邛崍山系。

該區(qū)域?qū)俦眮啛釒降貪駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū),受地理位置和地形地勢(shì)的影響,區(qū)域氣候垂直變化明顯,氣候隨高度和坡向的不同而發(fā)生變化。東北部(平武、北川、青川)年平均氣溫 15℃左右,1月平均氣溫 5.3℃,7月平均氣溫 24.8℃,≥10℃年活動(dòng)積溫 4 600℃左右,年均無(wú)霜期 250～280 d,年均降水量 866～1355 mm,年平均相對(duì)濕度70%左右。西南部年平均氣溫 11.5～16.3℃,1月平均氣溫 5℃,7月平均氣溫 24℃,年均無(wú)霜期 220～300 d,年均降水量 486～1 419mm,年日照時(shí)數(shù)1 058～1 693h。

汶川大地震造成大面積的滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,使大面積的植被遭到嚴(yán)重破壞,也造成了嚴(yán)重的水土流失。根據(jù)遙感分析,10個(gè)極重災(zāi)區(qū)縣(市)震后水土流失面積共增加 6 139.87 km2,耕地?fù)p失 56.93 km2,林地?fù)p失 946.46 km2,草地?fù)p失148.21 km2。

1.2 研究方法

1.2.1 野外調(diào)查

2009年 3— 6月,我們對(duì)汶川地震極重災(zāi)區(qū) 10個(gè)縣(市)部分大型地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地附近的原有植被和災(zāi)害體上植被的自然演替狀況進(jìn)行了樣方調(diào)查,調(diào)查點(diǎn)分布見(jiàn)圖 1。調(diào)查內(nèi)容包括樣方內(nèi)各物種的種類、蓋度、密度、高度等指標(biāo)。

1.2.2 資料分析

植物科屬統(tǒng)計(jì):蕨類植物以秦仁昌系統(tǒng)統(tǒng)計(jì),被子植物以恩格勒系統(tǒng)第 12版進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

屬的分布區(qū)類型:根據(jù)吳征鎰(1991年)劃分分布區(qū)類型系統(tǒng)[11]進(jìn)行分析,并參照馬丹煒等[12]對(duì)都江堰市青城山(E 103°35′、N 30°54′)和謝大軍等[13]對(duì)平武縣寬壩林場(chǎng)(E104°19′、N 32°12′)的植物區(qū)系的分析進(jìn)行了對(duì)比研究。

入侵植物統(tǒng)計(jì):參照李振宇、解焱《中國(guó)外來(lái)入侵種》[14]一書(shū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖1 汶川地震極重災(zāi)區(qū)野外調(diào)查點(diǎn)分布

2 恢復(fù)植物物種組成與植物區(qū)系分析

2.1 恢復(fù)植物物種組成

根據(jù)本次調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析,目前在汶川地震極重災(zāi)區(qū)各種災(zāi)害體上共分布有 52種先鋒植物,隸屬 21科 49屬,其中蕨類植物 3種,隸屬 2屬、2科,其余均為被子植物。在被子植物中,以菊科(Asteraceae)種數(shù)最多,有 14種,占總數(shù)的 26.92%;其次是禾本科(Gramineae)6種,占 11.54%;薔薇科 (Rosaceae)4種,占7.69%;十字花科(Cruciferae)4種,占 7.69%;傘形科(Umbelliferae)3種、蕁麻科(Urticaceae)3種,各占 5.77%;鳳尾蕨科(Pteridaceae)和百合科(Liliaceae)各 2種,其余的均為單科單種。

從生活型上分析,一、二年生草本植物 20種,占 38.46%;多年生草本植物 23種,占 44.23%;灌木幼苗 9種,占 17.31%;暫時(shí)無(wú)喬木分布。災(zāi)害體上植被覆蓋度較低,以草本植物為主,自然演替處于一、二年生草本植物向多年生草本植物演替的階段。

2.2 植物區(qū)系分析

植物區(qū)系是植物界在一定的自然地理?xiàng)l件下,特別是在自然歷史條件綜合作用下發(fā)展演化的結(jié)果。從種子植物屬的分布區(qū)來(lái)看(表 1),汶川地震極重災(zāi)區(qū)先鋒植物中熱帶分布型占 38.23%、溫帶分布型占 58.83%、中國(guó)特有占 2.94%,即該區(qū)域先鋒植物的區(qū)系以溫帶分布型為主,熱帶分布型占一定的比例。這與同處該區(qū)域的青城山(熱帶型占 45.73%,溫帶型占 50.84%)和寬壩林場(chǎng)(熱帶型占 34.54%,溫帶型占 62.28%)地震前的研究結(jié)果是一致的。

在熱帶分布型中,先鋒植物屬的分布區(qū)類型以泛熱帶分布及其變型為主,占 17.65%,青城山該類型占 18.28%,寬壩林場(chǎng)占 16.31%。在溫帶分布型中,北溫帶分布及其變型占 35.29%,青城山和寬壩林場(chǎng)也以該類型為主,分別占 19.42%和 27.33%。汶川地震極重災(zāi)區(qū)先鋒植物屬的分布組成與該地區(qū)的原有植物區(qū)系屬的分布組成表現(xiàn)出較高的一致性。

植物區(qū)系是自然地理環(huán)境的反映和環(huán)境變遷的見(jiàn)證或依據(jù)[15]。地震使自然環(huán)境發(fā)生了巨大的改變,但是從區(qū)系組成的對(duì)比分析看,先鋒植物的區(qū)系結(jié)構(gòu)與該區(qū)域原有的植物區(qū)系結(jié)構(gòu)基本相同,表明植被自然恢復(fù)過(guò)程中的自然演替不會(huì)改變?cè)摰貐^(qū)的植物區(qū)系結(jié)構(gòu)。

表 1 汶川地震極重災(zāi)區(qū)自然植被恢復(fù)中先鋒物種屬的分布區(qū)類型及同區(qū)域震前植物區(qū)系屬的分布區(qū)類型(種子植物)

3 自然恢復(fù)途徑分析

從調(diào)查結(jié)果來(lái)看,在汶川地震及其次生災(zāi)害造成的災(zāi)害體上的先鋒植物以本土物種為主,主要是災(zāi)害體周邊植物在外力作用下的自然擴(kuò)散,有如下幾個(gè)途徑。

3.1 依靠風(fēng)媒傳播

災(zāi)害體上的先鋒植物都可以在災(zāi)害體周圍找到,并且以菊科和禾本科的草本植物為主,這兩科的植物種子很小,極易被風(fēng)吹動(dòng)傳播,而且菊科植物的種子有宿存的冠毛可以隨風(fēng)等媒介傳播很遠(yuǎn)。另外,蕨類植物節(jié)節(jié)草在災(zāi)區(qū)的災(zāi)害體上有極為廣泛的分布,也是主要依靠風(fēng)媒的作用將孢子傳播到災(zāi)害體上。這與由其他原因造成的生態(tài)破壞區(qū)域的植物演替過(guò)程是一樣的[16]。

3.2 依靠被損害植物的地下部分繁殖

在一些泥石流或崩塌體形成的災(zāi)害體上,雖然大部分原有植物的地上部分已經(jīng)被覆蓋,但是仍有部分植物的地下部分具有繁殖能力,在被翻到地表后可以重新長(zhǎng)出新芽。這些植物主要以多年生草本和灌木為主,如箭竹、馬桑等。

3.3 依靠土壤種子庫(kù)繁殖

土壤種子庫(kù)是指存在于土壤上層凋落物和土壤中全部存活種子的總和,是退化生態(tài)系統(tǒng)自然恢復(fù)的一種重要的自然力[17]。地震造成災(zāi)區(qū)大面積的崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害,災(zāi)害體上大部分原有的表層土被掩埋,現(xiàn)以裸巖和生土出露為主,土壤中的種子極少,但是仍有部分受破壞小的災(zāi)害體,尤其是泥石流形成的災(zāi)害體,能依靠土壤種子庫(kù)進(jìn)行自然恢復(fù)。

3.4 依靠動(dòng)物傳播

地震災(zāi)區(qū)動(dòng)物多樣性豐富,植物可以通過(guò)鳥(niǎo)類、嚙齒類的取食和一些大型獸類的皮毛攜帶進(jìn)行傳播。從本次調(diào)查來(lái)看,在災(zāi)害體上極少看到易于動(dòng)物傳播的植物的幼苗,但是在長(zhǎng)期的恢復(fù)過(guò)程中,動(dòng)物傳播會(huì)對(duì)一些灌木和喬木的傳播起到重要的作用[18]。

4 入侵植物的入侵風(fēng)險(xiǎn)分析

植物的入侵主要取決于兩個(gè)方面:入侵植物本身的特點(diǎn)和被入侵生境的特點(diǎn)。汶川地震極重災(zāi)區(qū)處于四川盆地農(nóng)耕區(qū)向川西高原的過(guò)渡地區(qū),具有豐富的生物多樣性,同時(shí)也具有極大的生態(tài)脆弱性。本次調(diào)查在災(zāi)害體上共發(fā)現(xiàn)入侵植物 7種,占總數(shù)的 13.46%。

4.1 災(zāi)害體原有植被被破壞,給入侵植物提供了可乘之機(jī)

該區(qū)地震前一直是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)域,森林、草地、灌叢及河流等自然生態(tài)系統(tǒng)極易遭受破壞,抗御能力較差,并很難恢復(fù),尤其是岷江干旱河谷區(qū)域,土壤侵蝕嚴(yán)重,生態(tài)系統(tǒng)保水保土能力弱,再加上該地區(qū)的農(nóng)耕區(qū)域土地退化嚴(yán)重,人均耕地少,土地過(guò)墾、過(guò)牧和退化現(xiàn)象比較嚴(yán)重,土地生產(chǎn)力不高,農(nóng)牧業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱,因此整個(gè)區(qū)域?qū)儆谏鷳B(tài)脆弱區(qū)域。汶川大地震后,地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致原有生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,生境破碎化加重,大量生土裸露形成次生裸地,為入侵植物提供了足夠的可利用資源(包括土壤、光照和水分)[5]。

4.2 入侵植物本身具有極強(qiáng)的入侵性和適應(yīng)能力

目前在地震極重災(zāi)區(qū)的災(zāi)害體上發(fā)現(xiàn)的入侵植物有野胡蘿卜(Daucus carota)、婆婆納(Veronica polita)、空心蓮子草(Alternanthera philoxeroides)、小飛蓬(Conyza canadensis)、一年蓬(Erigeron annuus)、三葉鬼針草(Bidens pilosa)和辣子草(Galinsoga parviflora),均為農(nóng)田惡性雜草,并且以菊科植物為主,具有極強(qiáng)的入侵能力、適應(yīng)能力和繁殖能力。在自然恢復(fù)初期,入侵植物可能會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模,占據(jù)災(zāi)害體上棲息植物的主體。

調(diào)查發(fā)現(xiàn),有入侵植物的災(zāi)害體主要分布在離農(nóng)耕區(qū)較近的區(qū)域,遠(yuǎn)離農(nóng)耕區(qū)、受人為影響較小的災(zāi)害體上暫時(shí)無(wú)入侵植物發(fā)現(xiàn)。但是隨著各項(xiàng)災(zāi)后重建項(xiàng)目的進(jìn)行和人為活動(dòng)范圍的加大,災(zāi)區(qū)入侵植物的種類和范圍也將加大,除了上述 7種已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的入侵種外,在該區(qū)域和周邊區(qū)域大量分布的波斯菊(Cosmosbipinnatus)、萬(wàn)壽菊(Tageteserecta)、土荊芥(Chenopodium ambrosioides)、野茼蒿(Crassocephalum crepidioides)等入侵物種也將會(huì)對(duì)災(zāi)害體的自然恢復(fù)造成影響。

5 結(jié)論與建議

植被恢復(fù)是汶川地震災(zāi)后水土保持、生態(tài)恢復(fù)重建的核心,這既是一種治理手段,也是一種治理過(guò)程和目標(biāo),最終目的是恢復(fù)原有天然植被結(jié)構(gòu)組分和諧的生態(tài)關(guān)系。從調(diào)查結(jié)果來(lái)看,汶川地震極重災(zāi)區(qū)由地震及其次生災(zāi)害引發(fā)的災(zāi)害體上植被自然恢復(fù)迅速,目前有先鋒植物 52種,處于由一、二年生草本植物向多年生草本植物演替的階段,以菊科和禾本科植物為主,主要是災(zāi)害體周邊的本地物種在風(fēng)媒等外力作用下的自然擴(kuò)散。先鋒植物的區(qū)系結(jié)構(gòu)與原有植物的區(qū)系結(jié)構(gòu)基本相同。入侵植物會(huì)對(duì)災(zāi)害體的自然演替造成一定的影響,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)7種入侵雜草。

汶川地震極重災(zāi)區(qū)面積較大,生態(tài)系統(tǒng)類型及其受破壞程度多樣,因此在汶川地震災(zāi)區(qū)災(zāi)害體的生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)管理過(guò)程中應(yīng)該因地制宜,采取不同的方式,并且應(yīng)盡量以自然恢復(fù)為主,以減少人為影響,減少入侵植物入侵的幾率。需要人工恢復(fù)的災(zāi)害體應(yīng)該以本土物種為主,短時(shí)間內(nèi)可以引種一些馴化較好的草坪草治理水土流失,但是應(yīng)該注意加強(qiáng)生態(tài)管理,注重本土物種與外來(lái)物種的更替與控制入侵物種的入侵。

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X171.4

A

1000-0941(2011)04-0047-04

全球環(huán)境基金(GEF)四川汶川地震災(zāi)區(qū)恢復(fù)與重建中生物多樣性保護(hù)應(yīng)急對(duì)策項(xiàng)目(PIMS 4187-07)

張翔(1982—),女,四川遂寧市人,碩士,現(xiàn)主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)規(guī)劃與生態(tài)恢復(fù)。

2010-11-20

(責(zé)任編輯 徐素霞)