丹江流域生態修復中植物的生態配置

張家榮　劉建林

摘要 丹江流域作為南水北調中線工程的水源地，肩負著重大的歷史使命，因此治理水土流失進行生態修復改善其生態環境勢在必行。在對國內外生態修復現狀研究的基礎上，通過對生態修復的布局原則及植物功能性狀作用的分析，在確定生態修復工程植物選擇原則及選擇方法的基礎上，結合丹江流域具體情況，提出了丹江流域水土保持生態修復中植物的生態配置方案，為丹江流域生態修復及生態環境的可持續發展提供參考依據，也可被同類其他工程借鑒。

關鍵詞 丹江流域；生態修復；生態配置

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）11-213-03

陜西省秦嶺南麓是丹江的發源地，由于流域內山高坡面陡峭，地質構造十分復雜，坡面土層較薄等原因，使得在降雨量大的季節里在重力作用下泥石流、山體滑坡等一系列自然災害頻發，加之流域內降水在時間空間上分布不均，人類不理智行為，造成區內水土流失比較嚴重[1]。 水土流失產生的大量泥沙在淹沒農田的同時，將農田里面的農藥、化肥、農田養分等帶入河道，不僅使得水體產生污染，也造成土壤肥力下降。地質構造的復雜性以及人類的不理智行為導致區內生態環境不斷惡化、植被不斷減少、水源涵養能力大大減弱，對丹江的水質水量產生很大影響。

而丹江流域作為南水北調中線工程的水源，更需要保持優良水質。因此加快丹江流域生態修復的研究，對于改善丹江流域生態環境實現人水和諧，確保“一江清水供北京”戰略目標的實現具有非常重要的意義。

生態修復主要是以生態學的基本原理為指導，輔以物理、化學以及工程手段的應用和優化組合[2-3]，利用生態系統的自我調節能力與自組織能力、各種人工，對產生破壞的生態系統進行恢復、修復、重建、維護和管理，促使已遭受破壞的生態環境系統功能不斷得到恢復并朝良性循環發展，實現可持續性[4]。生態修復包括3個層次：①是生態恢復，生態修復是相對于生態破壞而言，第一要務則是要停止一切人類的不理性行為，把人為活動對生態系統的不良干擾降至最低，與此同時利用生態系統的自我調節能力與自組織能力實現生態環境系統的自我恢復；②是生態修復，主要是通過各種手段恢復、保護植被，加快水土流失綜合防治進度，以達到幫助和促進生態系統的恢復；③是生態系統的重建，通過對生態系統進行規劃、設計，加強對生態系統管理，利用生態恢復和生態修復相結合的方式，依靠生態環境系統的自我修復和人類的良性干預，通過人與自然的和諧相處，通過不斷加強水土保持的綜合治理，實現生態環境朝良性循環，走可持續發展的路子[5-6]。

1 國內外生態修復研究現狀

當前國外對于生態修復的研究主要是以生態學為基礎而展開的，主要研究流域、森林、水系、草地等生態系統在工程建設、自然災難、工礦污染等干擾體系的干擾及影響和上述生態系統的自然恢復機制[7]。研究包括植物種類、土壤類型、水文氣候、動植物多樣性、地質地貌等眾多領域，其研究的重點是土壤類型、野生動植物多樣性，與我國開發建設項目水和工礦區生態修復比較接近[8]。國外在生態修復的研究方面十分重視理論研究與試驗相結合，從而積累了大量的經驗，綜合性和連續型也很強，十分重視生態恢復過程及恢復機制的研究[9]。

目前我國生態修復研究的主要生態系統包括草地、林地、荒山荒坡、河流流域等綜合治理，通過工程措施和非工程措施以達到生態修復的目的，同時通過不斷減少人類不理性行為對生態環境系統的干擾和影響，輔助生態環境由原先的逆行演替轉變為進展演替。我國生態修復無論在實踐上還是理論上都尚處在探索階段[10]。

可見，無論國外還是國內對于生態修復中都少不了恢復、保護植被以達到生態修復，實現水土流失綜合防治。

2 生態修復的布局原則

通常區域生態修復布局的確定有3個依據，其一是區間差異性；其二是區內相似性；其三是社會經濟條件，它們是制定生態修復規劃的基礎。生態修復主要是通過一系列工程的非工程的措施使遭受破壞的生態環境正向演化，實現環境的良性可持續發展，關鍵是不斷促進植被的正向演替和不斷增強生態環境自然恢復的潛力。生態修復不僅僅是治理生態環境實現水土保持的一項措施，其同時也是一項社會經濟活動，是人類一項有目的的行為。要比較好地實現其預定目標，其布局就應該遵循一定的原則，首先要重視區域內土地利用的格局，此外生態修復還應同該區經濟社會發展戰略和生態建設結合起來[11]。特別是對于一些水質要求高（水源地）、水土流失嚴重、生態環境遭受重大破壞的地區，更應與當地社會經濟發展戰略相結合，從建立該區的生態經濟系統、食物安全體系和生態安全體系出發，以該區社會經濟的可持續發展及生態環境的改善為最終目標。

3 植物功能性狀與水土保持的關系

植物和環境之間存在著相互作用的關系。在漫長的發展和進化過程中，植物無論是在生理特征還是在外部形態上都在不斷地緩慢地發生變化，而形成了植物對環境獨特的應對對策，這些應對對策的作用是不斷減少環境對其生存的不利影響更好地使用環境，這些適應環境的對策的表現我們稱之為植物性狀或植物屬性。植物屬性客觀地表達了植物對特定外部環境的適應能力，某種植物數量的多寡和適應環境的形狀是否存在同時也反映了該種植物所在的生態系統的一些功能特征，所以植物性狀也可稱之為植物功能性狀[12]。由此可見，對于需要進行生態修復的區域中植物性狀的分析與研究不僅有利于制定科學可行的生態修復方案，而且有利于明確治理區域生態環境的功能特征，還可以為預測區域環境影響因素對生態系統的影響提供方法和依據。對于植物功能形狀的研究主要包括植物和土壤養分狀況、氣候（如降雨量、氣溫高低、光照等）、放牧程度（包含食草動物的啃食）、地形與地貌（如坡向、海拔高低、起伏大小及地理空間梯度變異等）、土地利用狀況以及其他生物入侵等之間的關系。

水土保持是恢復生態系統的一項重要功能，要實現水土保持主要是在植物功能性狀研究的基礎上結合修復區實際的自然地理現狀，通過恢復、種植適宜的植物，依靠植物根系以達到減少水土流失的目的。事實證明，水土流失的程度受植物根系的密度、延伸長度、根系伸展方式、伸展角度的不同而不同[13]。在水土流失嚴重的地區種植適宜的植物，可以改變土體的力學性質，提高土體的抗腐蝕能力，增強土體的穩定性[14]，有利于防止水體流失實現生態修復的目的。

4 生態修復工程植物選擇原則及選擇方法

4.1 生態修復工程植物選擇原則

4.1.1 植物功能性狀適應性原則。

對于植物功能形態的研究有利于了解不同植物對環境的適應程度及其生長功能特征，從而選擇出適宜于修復區域的植物種類。從植物性狀方面來講，以陸生植物為例，要使其具有生態修復功能就應該具有一些明顯的特征，如發達的根系、強的抗旱性、強的擴展性、很好的適應當地氣候的能力、強的耐瘠薄耐性、適合粗放式管理、強的抗風沙性、強的耐鹽堿性等。

4.1.2 確保生態安全原則。

在生態修復植物選擇方面，運用生態適應性原理[15]，加強對本土本鄉植物的利用，以當地植物為主，慎用外來植物，盡量減少。其原因是外來植物運用過多就很難顯現出地域特色，植物群落穩定性及環境適應性上較本土植物差，從而引發病蟲害，在防治、控制中難免使用農藥從而造成環境的污染，鄉本植物情況就好的多。

4.1.3 植物種類多樣性原則。

植物的多樣性有利于生態環境系統的穩定，有利于物種的增加，因此在生態修復中還要堅持植物種類多樣性的原則。

4.1.4 效益兼顧的原則。

植物選擇需兼顧生態效益、經濟效益和社會效益，凸顯地方特色，發揮地方經濟物種優勢，在實現生態修復的前提下實現經濟效益，如種植果樹、經濟樹、藥材等[16]。

4.1.5 易獲取，成本低、見效快的原則。

容易獲得植物幼苗，且成本盡可能低以減少投資費用。同時結合植物性狀及修復區實際情況，所選物種要具有較快的生長速度，以達到在較短時間內實現生態修復目標。

4.2 選擇方法及結果在實地野外及區域植物現有資源調查的基礎上，借閱其他資料和文獻，通過對植物性狀的研究以及對修復區自然地理環境的把握，建立植物物種篩選指標，選出丹江流域水土保持生態修復項目中具有潛力的修復物種[17]。

在植物功能性狀分析的基礎上，依據生態修復工程植物選擇原則，結合丹江流域氣候、自然地理環境，選擇出了環境適應能力強，生長潛力大的植物物種。適宜于營造生態林的喬木有刺槐、馬尾松、白皮松、青岡樹、油松等；適宜于營造經濟林的樹種主要有核桃、板栗；另外商洛又是全國有名的“天然藥庫”，結合商洛實際在生態修復中可以在田間地頭種植如黨參、山藥、柴胡等適宜的藥材，既能達到恢復植被又可以實現一定的經濟效益。

5 丹江流域水土保持生態修復中植物的生態配置

丹江流域生態修復布局的確定同樣依據3個原則，其一是區間差異性；其二是區內相似性；其三是社會經濟條件，它們是制定生態修復規劃的基礎，同時還要考慮與當地社會經濟發展戰略相結合，以生態環境改善和社會經濟可持續發展為目標，確定出丹江流域水土保持生態修復的總體布局原則。結合丹江流域水土流失、地質水文概況、生態修復植物選擇原則及方法，在總體布局原則的基礎上結合植物選擇原則、植物功能性，提出了丹江流域水土保持生態修復3種模式（退耕還林還草、灘地建設防護林），并將植物的生態配置體現于其中[18-19]。

5.1 退耕還林模式包括退耕地還林和荒山造林兩個方面，種植生態林或經濟林，不但可以減少人為活動對生態環境的負面影響，而且可以達到增加植被保持水土的目的。結合丹江流域生態修復實際情況，綜合考慮海拔高度、坡度、氣候狀況、光照、降雨等，在對篩選植物性狀的研究的基礎上，對于丹江流域退耕還林模式下的生態林及經濟林提出如下建議。

5.1.1 營造生態林。

丹江流域生態修復區內，坡度>25°、海拔高度>1 200 m的山坡和集中連片的高遠山區，實行封山禁牧集中管理，采取人工種植為輔飛機播種為主的方式恢復生態。篩選的植物種類有青岡樹、刺槐樹、白皮松樹、油松樹、白皮松樹等，形成集中連片的生態林，實現生態修復。

5.1.2 營造經濟林。

丹江流域生態修復區內，坡度>25°、海拔高度800～1 200 m的山坡，采取人工種植為主的方式恢復生態，形成經濟林，篩選的植物種類有板栗樹、核桃樹、柿子樹，既能實現生態效益同時也能兼顧經濟效益。

在坡地上分段沿等高線建造的階梯式農田，是治理坡耕地水土流失的有效措施。可以在田間地頭種植如黨參、山藥、柴胡等適宜的藥材。

5.2 灘地造林灘地造林是依據生態工程以及生態經濟學原理兩種方法，在長期實踐過程中探索并逐漸建立起來的一種方法，以造林為主，以林農牧漁和林農為輔的一種生態修復模式，包括林農牧漁和林農兩種模式。

5.2.1 林農模式。

此種生態修復造林模式適用于丹江流域內常年位于洪水線之上的河道灘地，并且要求地下水位不能過高。篩選的樹種以水杉和意楊等耐水物種為主，采用人工種植，并控制其行間距，可按每畝100株左右種植，并在林下田間種植農作物。農作物分為適于冬季和適于夏秋兩類，夏秋兩季以各種豆類為主，如花生、大豆等，冬季以油菜和麥類為主。采用這種模式還可以在積水低洼處種水稻等耐水農作物。該種方法的優點是能充分利用林下空間種植，在確保生態效益的同時兼顧經濟效益，實現增產增收。

5.2.2 林農牧漁模式。

丹江沿江區不僅是吸血蟲病易發的地區，而且也是釘螺滋生的地區。可以采取塊狀混交造林種植水杉和意楊等，林下空間種植麥類等，蓄水較深的低洼區域可進行魚類等水產養殖，地勢較平坦的大片區域種植草皮養殖牛等，形成農林牧漁有機結合的體系。此種方式的優點在于不僅能夠合理有效利用灘地，有效抑制釘螺、吸血蟲病的滋生，而且實現增產增收，實現三大效益的統一和兼顧。

6 結語

研究不同條件、不同修復措施中植物的生態配置特點及其變化，對于了解流域生態修復特點，熟悉不同植物形狀，揭示生態系統演替規律，制定科學合理的生態修復規劃，改善生態環境，增強生態系統的穩定性，實現生態修復預期目標，防治水土流失，豐富群落層次結構，優化群落生態功能[20]，節省修復成本，為生態修復提供理論支持以及促進區域可持續發展都具有重要現實意義。

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