昆明市東川區深溝流域生態工程治理研究初探

王海帆+王軍+溫欽舒+周朋

摘要：通過調查研究，獲取了東川區深溝生態環境的資料及數據，同時對現階段實施的生態工程治理項目進行詳細分析。結果表明，區域內實施生態工程治理后增加了生態系統的恢復能力和抗干擾能力，同時減輕由于坡面及細溝侵蝕所產生的溝岸崩塌、滑坡等，提高流域內的土壤穩定性，項目的研究也將為中國山區城鎮泥石流溝谷的綜合治理提供可靠的參考依據。

關鍵詞：東川區；生態工程；植被；調查

中圖分類號：P642.23 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）14-2639-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.14.010

Abstract： Through the investigation and study，the information and data of Shengous ecological environment in Dongchuan district were gained. At the same time，the current ecological engineering management in detail was analyzed. The results showed that the recovery ability and anti-interference ability of ecosystem become better after implementing ecological engineering management around the region，and it could reduce the occurrence of gully collapse and landslide caused by slope and rill erosion and improve the soil stability around the region，the project research would also provide a reliable reference for the comprehensive governance of debris flow gully in mountainous cities and towns.

Key words： Dongchuan district； ecological engineering； vegetation； investigation

云南省昆明市東川區地處滇東北的小江流域。東川主城區建立在牯牛山西側的山前泥石流堆積扇上，是一座被泥石流包圍的城市。城區附近由北向南依次發育規模較大的大橋河、田壩干溝、深溝、尼拉姑溝、石羊溝、臘利溝6條主要的泥石流溝。目前，除大橋河溝和石羊溝已建有相對完善的泥石流防治工程之外，深溝、尼拉姑溝、田壩干溝和臘利溝只有局部的泥石流防治工程，防護標準偏低、工程措施薄弱，亟需對這些泥石流開展相應的系統治理工作[1]。

1 研究區概況

深溝位于東川東北面城區（圖1），是橫穿東川城區最主要的災害性泥石流溝道，流域面積31.77 km2，主溝長13.55 km，源頭高程3 900 m，溝口高程1 140 m，高差2 760 m，主溝床平均比降20.3%，可移動量61.07萬m3。流域范圍內總人口6萬多，固定資產100多億元。深溝溝口現已建成森林公園，是城區居民主要的休閑娛樂區[2]。尼拉姑泥石流溝段已建成東川城市居民區，成為城鎮居民主要的棲息地。歷史上，曾數次暴發大型泥石流，給東川人民生命財產帶來過慘重的損失。

2 調查方法

以《國家森林資源連續清查技術規定》、《植物群落清查的主要內容、方法和技術規范》為依據，分別在2014年12月（雨季）和2015年8月（旱季）對深溝流域的基本植被狀況和生態工程措施進行了調查。

2.1 樣方的選擇

1）背景植被狀況調查，選取深溝流域類不同基本植被類型：喬木、灌叢、草本。

2）不同生態工程措施類型：水源涵養林、水土保持林、護床防沖林、護堤林和人工景觀林各一個。

2.2 主要調查內容

植被基本情況調查主要包括植被類型、地理位置（經緯度、海拔、坡向、坡度、坡位）、森林起源、土壤類型、枯枝落葉層厚度、自然度、樹種結構、群落結構等。

3 調查結果

通過對深溝流域植被實地調查，流域內植被概況分布如下。

3.1 植被生長環境

3.1.1 土壤肥力特征 流域區土壤類型很多，也具有明顯的垂直分帶性，河谷區以燥紅土為主，兼有部分石灰性土，有相當的肥力，但土壤結構松散容易流失，厚度不等；中山區以紅壤、黃紅壤、黃棕壤為主，肥力中等；高山區以棕壤、暗棕壤和草甸土為主，肥力較高。以居于中等肥力水平的紅壤為研究對象。

由表1可知，流域內農田（臺地、坡地）的全氮、全磷、水解性氮、速效磷、速效鉀均遠高于自然植被（草本、灌叢、喬木），全鉀則差異不大，這主要與使用化肥和農家肥的農業耕作措施有關。而自然植被中不同形態的氮、磷、鉀含量則總體差異不大，喬木植被中水解性氮明顯低于草本和灌叢[3]。基于以上結果，在實施生態措施時，要注意以下幾點：①對于退耕還林的區段則不需要施肥，節約建設投資成本；②在自然植被區段植樹種草時要適當施肥，以促進植物的快速生長、盡快體現生態措施的防災效益和經濟效益；③在植樹時要注重對氮肥的跟進。

3.1.2 土壤水分特征 由表2、圖2可知，在深溝流域內，土壤含水量在11.38%～37.85%，草本土壤含水量在27.10%～31.15%；灌叢土壤含水量在11.38%～21.21%，喬木土壤含水量在14.47%～37.85%。雖然地表植被類型對土壤含水量存在一定的影響，但由于山地特殊的垂直行水熱分布，使得海拔高度對于土壤含水量的影響更為明顯，在海拔2 300 m以上，土壤含水量變化不大，在海拔2 100～2 300 m范圍內，土壤含水量較高，主要原因為這部分海拔高度為山雨區。

結合實地考察，鑒于海拔2 300～2 500 m主要植被類型為草本和喬木，為了增加植物群落的層次性和生物多樣性，更好地完善生態措施涵養水源、攔蓄泥沙的防災效果，可以在該區段的草地上采用穴植法種植適當的喬木物種，如藏柏、云南松、華山松等[4]。

3.2 植被生長狀況

對深溝流域內植被調查表明，深溝流域內林地主要為10～40年的人工林，主要有3種類型：①以云南松和華山松針葉林為主，部分含有水冬瓜等闊葉樹種，主要分布在海拔2 000 m以上；②由核桃、柿子、柑橘等經濟果樹構成的四旁林，主要分布于流域內各居民點周圍；③由新銀合歡、鳳凰樹、槐樹等物種構成的景觀林，主要分布于下游溝道兩側，城市后山公園之內[5]。

生態措施對泥石流防治的機理主要是削減水體動力，涵養水源、攔蓄泥沙。喬木、灌叢、草本植被多層疊加，層層截持降水，減少濺蝕；地表草本和枯枝落葉層能夠減緩徑流速度，延長匯注時間。同時，地面枯枝落葉層具有極大的吸水性和透水性，提高土壤入滲能力，其分解產物可增加土壤有機質含量，有機質腐爛分解后形成腐殖質，可改善土壤理化性質，并能增加團粒結構，提高土壤孔隙度，增加吸水能力，提高土壤肥力（表3）。

深溝流域植樣方植被覆蓋度好，森林、灌叢、草地均在90%左右，森林植被群落結構復雜，層次較多，地表枯枝落葉層有1～6 cm厚，而灌叢和草本則約為1 cm厚。

深溝流域森林植被的材積量并不大（表4），不同物種的材積量主要分布幅度約38.34～219.60 m3/hm2，在一定程度上緩解了用材和柴薪需要，但由于多處于幼林期，年產材量不多，且多為水土保持林和水源涵養林，故仍以封育管護措施為主。喬木植被物種多樣性小，結構層次單一，以針葉林為主，在后期生態措施中可適當增加本地的闊葉物種的比重，增加灌木的種植。

3.3 植被水平地帶性

研究區域位于中國亞熱帶，水平地帶性植被類型為常綠闊葉林和針葉林。本地帶優勢樹種有云南松（P. yunnanensis）、新銀合歡（Leucaena leucocephala）、滇青岡（Cyclobalanopsis glaucoides）、毛枝青岡（C. helferiana）、高山栲（Castanopsis delavayi）和元江栲（C. concolor）等；伴生樹種有落葉和硬葉的櫟屬或青岡屬等；灌木種類有坡柳（Dodonaea viscose）、苦刺（Sophora davidii）、馬桑（Coriaria sinica）、鐵仔（Myrsine africana）、金花小蘗（Berberis wilsonae）等；草本植物有刺芒野古草（Arundinella setosa）、白健桿（Eulalia pallens）、扭黃茅（Heteropogon contortus）、黃背草（Themeda japonica）、小葉藎草（Arthraxon lancifolius）、多花杭子梢（Campylotropis polyantha）和旱茅（Eremopogon delavayi）等。

在區域內，亞熱帶常綠闊葉林和針葉林分布的海拔為1 450～2 450 m，此帶亦為清水區和泥石流形成的主要源地。

3.4 植被垂直地帶性

由于區域內山地高差懸殊，最大高差達2 887.3 m，造成光、水熱條件在分配上的差異性，出現了復雜多樣的氣候類型，影響土壤、植被和動物群落分布的垂直分異。熱量是主導因素，分異明顯，隨海拔升高而降低；水分變化復雜，在一定高程內隨海拔升高呈增加的趨勢。氣候的垂直分異導致土壤、植被和動物群落形成明顯的垂直帶譜。

河谷區（海拔1 500 m以下）屬干熱河谷稀樹草坡，零星或條帶狀分布有赤桉、紅椿、木棉、滇楊、銀合歡、苦刺、坡柳、車桑子等樹種，草本以扭黃茅、云香草、地石榴為主；中山區（1 500～3 000 m）小片狀或零星狀分布有華山松、云南松、油杉、馬桑、苦刺、坡柳等樹種；高山區（海拔大于3 000 m）以灌木和草本為主，零星狀分布有冷杉、黃背櫟、高山杜鵑、栓皮櫟等樹種，草本以野古草為主。

3.5 植被次生地帶性

3.5.1 次生植被現狀 野外調查表明，林地植被主要為人工次生林，植被類型有針葉林和針闊混交林兩大類型，主要分布在海拔1 500～2 500 m范圍內。

針葉林喬木層樹種以云南松、華山松、藏柏為主，一般樹高9～18 m，年齡在10～20年，胸徑7～15 cm，郁閉度為0.5～0.8；灌木層物種有馬桑、苦刺、十大功勞等，一般高度1.0～2.5 m，基徑為2～7 cm，灌幅為0.5～2.0 m2。草本物種有毛茛、苦蒿、野棉花、蔓草蟲豆、蜈蚣蕨以及部分苔蘚，一般株高10～60 cm，蓋度15%～90%。針闊葉混交林主要針葉樹種以云南松和華山松為主，闊葉樹種有白楊樹、榿木、青岡樹、桉樹等，一般樹高7～15 m，胸徑8～25 cm，郁閉度約為0.7；灌木有馬桑、金絲桃等，一般高度1～2 m。草本植物有艾蒿、苦買菜和禾草等，平均高度為5～50 cm，蓋度約50%。受溫度及降水影響，針葉林多分布在陽坡、針闊混交林多分布在陰坡，且這些喬木植被主要分布在流域上游及溝道兩側，對泥石流的形成具有較好的抑制作用[6]。

灌叢主要以馬桑和苦刺為優勢種，此外還有十大功勞、清香木、野花椒、車桑子等物種。灌叢一般高度1.0～2.5 m，基徑為1.0～8.0 cm，灌幅為0.5～2.0 m2。馬桑分布在海拔2 200～2 350 m范圍內，而苦刺則分布在海拔1 400～1 650 m范圍內。灌叢分布在上游各支溝內、陰坡及裸巖之上，生長健壯，已起到一定的蓄水攔沙作用。

天然草地主要分布在海拔2 000 m以上地區，高海拔受地形雨影響，水條件良好，植被長勢良好，一般層高為15～60 cm，蓋度約為80%～95%，物種多樣性豐富，主要草本植物有黃茅、擬金茅、香茅（香薷）、戟葉酸模、腎葉山蓼、藎草、紫莖澤蘭、蔓草蟲豆、鳳尾蕨、蜈蚣蕨、蓮座蕨等。在海拔2 000 m以下，也存在一定天然或人工草地，受干熱河谷影響，溫度高、降雨少、蒸發量大，植被生長較差，一般高度為10～40 cm，蓋度40%～75%，物種較少，主要物種為戟葉酸模、腎葉山蓼、仙人掌、劍麻、角蒿等。其中，戟葉酸模、腎葉山蓼、劍麻、黃茅、蔓草蟲豆等具有適應力強、熱條件要求低、生命力旺盛、根系發達等特點，部分還有固氮作用，可作為生態修復的先鋒物種。

3.5.2 次生植被產生的原因 深溝流域次生植被產生的主要原因是人為影響，其影響方式可分為擴大耕地、筑路、砍樹割草和放牧等。

擴大耕地：由于人口迅速增長，生產和生活對土地的需求量不斷增加。為了解決供需矛盾，只有靠毀林開荒、擴大耕地來解決。

筑路：隨著經濟發展和人民文化、生活水平的提高，鄉村公路的修建逐年擴展。由于筑路開山挖土，直接破壞坡面植被；修路民工的施工用房、生活燃料等問題又需砍伐大量木材；鄉村公路維修路面時，往往在公路兩側山坡挖取土石，使坡地懸空，雨季常形成崩塌、滑坡，年復一年，使坡面植被遭受不同程度的破壞。

砍樹割草：研究區群眾缺乏燃料的現象十分嚴重。據調查，每戶居民每年缺燃料達5～7個月，全靠在山區砍樹割草來解決。長期以來又處于只砍不造不護的狀態，生物能源越用越少，流域內常有挖樹根、鏟草皮作燃料的現象，使植被覆蓋越來越差。

挖礦：在流域內的八角地村和活龍村，存在的品位較高的優質露天磷礦，機械開挖和礦渣的無組織堆放不僅破壞原有地貌、植被，還為泥石流的形成提供物源。

4 現有生態工程措施運行狀況

流域內自2011年12月實施城市后山治理區工程以來，初步發揮了穩坡固土，攔蓄泥沙的作用。栽種的喬灌木總體存活率很高，長勢良好，生物量有所增加，物種多樣性逐漸增加，植物群落結構逐漸優化。因調查期距工程完工時間不長，今后需要做進一步的監測，以便更加客觀地評估生態措施的治理效果[7]。

調查結果表明，生態工程措施的存活率在70%～100%范圍內，平均存活率約為85%，這主要與種植方式和管護措施有關，穴植和無灌溉措施狀況下，植被存活率偏低，客土和有灌溉措施的生態工程措施存活率高，可達90%～100%。此外，存活率還與物種有關，藏柏、三角楓、滇樸、桂花、樟木、枇杷等存活率較高，紅花檵木、日本櫻花、枝垂櫻、藍花楹等存活率較低[8]。長勢良好，植株頂端新芽平均伸長10～30 cm。水熱條件較好的區段，長勢更好。

通過人工栽種，投入一系列的生態工程措施，植被群落結構發生變化，群落層次增加，群落開始從單一的草、灌叢向更高一級的喬灌草演替。

由表5可知，在不擾動原有地表的情況下，通過穴植喬木的護床防沖林、水源涵養林和水土保持林措施，草本層和灌木層的生物多樣性變化不大，喬木層從無到有，多樣性增加；而通過整地、客土套種等方式護堤林、園藝景觀林，草本層、灌木層和喬木層的生物多樣性明顯增加[9]。

5 小結

地質災害活動使流域生態系統中的生物以及環境因素發生改變，伴隨生物量的減少和生物的生態功能的破壞，生態系統也將失去平衡，并朝著惡性循環方向發展。生態工程的治理不僅能夠控制地質災害的發生，還可以改變流域生態環境惡性循環的狀況，改善泥石流活動區域的生態環境，使得流域內動植物種類增加、土壤質地改良、氣候條件得到調節等。

參考文獻：

[1] 譚萬沛.泥石流扇的類型與土地利用模式[J].地理學與國土研究，2000，16（1）：71-74.

[2] 莫美仙，張世濤，李杏茹.昆明東川城區后山泥石流特征及成因分析[J].中國地質災害與防治學報，2006，17（4）：85-90.

[3] 劉玉潔，韋方強，李后強，等.泥石流灘地的開發利用對流域環境的影響——以云南蔣家溝為例[J].災害學，2001，16（2）：18-22.

[4] 王海帆，程尊蘭.不同海拔河灘地種植方向的初步研究——以云南小江河谷為例[J].安徽農學通報，2014，20（7）：89-92.

[5] 張桂香，王士革.云南東川小江流域生態環境初探及保護對策[J].水土保持研究，2006，13（5）：50-52.

[6] 王道杰，崔 鵬，朱 波，等.泥石流灘地土地生產潛力評價——以云南小江流域蔣家溝為例[J].土壤通報，2004，35（6）：683-687.

[7] 王道杰，崔 鵬，朱 波，等.蔣家溝高含沙水流泥沙特性與泥石流灘地的改良[J].山地學報，2003，21（6）：745-751.

[8] 沈有信，劉文耀，張彥東.東川干熱退化山地不同植被恢復方式對物種組成與土壤種子庫的影響[J].生態學報，2003，23（7）：1454-1460.

[9] 王海帆，王 軍，呂態能.小流域生態環境建設的初步研究——以云南東川陶家小河流域為例[J].水土保持研究，2014（6）：256-259.