云南干熱河谷草地植物特征及草地資源保護和利用①

張 德 何光熊 龍會英③

(1 云南省農業科學院熱區生態農業研究所 云南元謀651300;2 元謀干熱河谷植物園 云南元謀651300;

云南省干熱河谷面積約為1.2 萬km2，較為典型的區域主要分布在金沙江、元江、怒江等干流及某些支流，怒江、瀾滄江和金沙江峽谷段的干熱河谷［1］。區內氣候干熱，植被較為單純，植被為“河谷型薩王納植被”，土壤以燥紅土為主，土壤貧瘠，有機質含量低，是中國典型生態脆弱區［2-4］。橫斷山脈深切河谷形成了金沙江干熱河谷特殊的氣候和地貌類型［5］，由于自然及人為的影響，區域生態環境不斷惡化［6-9］。金沙江干熱河谷以稀樹灌草叢植被為頂極群落［10］。該區地理位置特殊，生態環境的優劣將影響到長江流域的生態安全［5，11］，該區的植被研究仍是中國長江中上游地區生態綜合治理的重點。2000 年后，學者們更加重視干熱河谷相關的研究[12-41]，如在退化土壤草本植物的群落學特征［26］、草地植物資源的群落物種數量及多樣性特征［42］、草地植物群落結構特征與相似性分析［43］、元謀干熱河谷Savanna 草地優勢植物的種間關系［44］、干熱河谷優勢植物養分特征［45］、草本植物生物量分配及其對環境因子的響應［46］、植物葉片中各生源要素的化學計量特征以及異速增長關系［47］、草被資源的引種與利用研究、草地資源的合理開發與利用［48-50］等方面做了很多的研究。本文通過相關文獻的查閱、概括與歸納，簡要評述了云南省干熱河谷典型區草地植被群落特征特性及其資源保護與利用，以期為干熱河谷草地資源的開發、保護和利用提供參考。

1 干熱河谷的特征

干熱河谷植被大多為低矮、多刺的旱生性灌叢和草本植物，平均覆蓋度為25%。有些地區原始植被遭到破壞后出現荒漠化演變趨勢［51］。土壤以燥紅土、紅壤等為主，土壤質地粘重，養分貧瘠，冷月平均氣溫＞12，最暖月平均氣溫24～28℃，日均溫≥10℃。植被類型以稀樹灌木草叢為主，農作物甘蔗、雙季稻一年三熟。區內溝蝕崩塌嚴重，如元謀盆地內溝壑密度為3.0～5.0 km/km2，土壤侵蝕模數高達1.64 萬t/（km2·a），盆地內龍川江河流泥沙含量由20 世紀60 年代的3.81 kg/m3增至80 年代的6.65 kg/m3，見表1；新老沖溝類型繁多，正在發育的沖溝所占比重較大［52-53］，該區陡坡地區和巖石破碎帶使得泥石流等自然災害發生頻繁［54-55］，如云南元謀縣1950～1990 年間的嚴重旱災發生頻率增長了20%。

1.1 環境特征

干熱河谷區為中山峽谷，系指海拔1 500～2 000 m 以下的地段。士壤以燥紅土為主，土層干燥瘠薄，有機質含量低，水土流失嚴重。植被多為喜熱耐旱類型，主要類型以干熱性稀樹灌草叢為主。群落外貌呈"稀樹草原狀"，以中旱生禾草叢為主要層次，蓋度80%以上，草叢高50～170 cm，其耐旱適應性特征多為硬葉、卷葉、厚葉、多剌、多毛、多味等。季相變化明顯，隨干濕交替而轉移。灌木種類較多，有車桑子［Dodonaea viscosa（L.） Jacq.］、牛 角 瓜［Calotropis gigantea（L.） Dry.ex Ait.f.］ 等。喬木有木棉（Bombax malabaricumDC.）、酸豆（Tamarindus indicaLinn.）、紅椿（Toona ciliataRoem.）、欖仁樹（Terminalia catappaL.）、合歡（Albizia julibrissinDurazz.）等。氣溫日較差大，年較差小，四季不分明，干濕季明顯，冬春干旱，多風無嚴寒；夏季溫暖濕潤，降雨集中。年均溫20～24.1 ℃，≥10℃積溫7 800～8 800℃，極端最低溫-1℃，極端最高溫42.5℃，年降水量610～817 mm，年 蒸發量2 600～3 700 mm，相對溫度55%～68%，地面最高溫75.8℃［56］。

干熱河谷區生態環境退化，具體表現如下：（1）干熱河谷區大面積分布耐干旱的黃茅［Heteropogon contortus（Linn.） Beauv.］、擬金茅［Eulaliopsis binata（Retz.） C. E. Hubb.］和孔穎草［Bothriochloa pertusa（L.） A. Camus］等禾本科干旱草叢；植被退化，植被覆被率降低，元謀縣的森林覆蓋率由20世紀50年代初期的12.8%下降到80 年代末期的5.2%，巧家縣海拔1 200 m 以下自然植被和經濟林的覆蓋率僅有5.04%。（2）區內高溫干旱，年降雨分配不均，春季和初夏的植物生長季節水熱矛盾尤為突出。（3）區內水土流失嚴重，如元謀縣水土流失面積占全縣國土面積的53.5%，東川市為62.3%；土壤退化和侵蝕也較嚴重，大部分坡地土壤A 層甚至B 層被沖蝕，母質層裸露。生態環境退化造成了大量的表土被沖蝕，如元謀縣高度侵蝕占9.4%［57］，土層變薄和肥力下降，土地生產力降低。

1.2 植被資源特征

獨特的氣候形成了干熱河谷域植被類型，植被種類組成、群落生態表現及其動態規律呈多樣性。金振洲等［58］用Braun-Blanquet 植物群落學的分類原則和方法，把金沙江干熱河谷的植被分為30 個群叢，3 個群屬，1 個群目和1 個群綱。群綱為余甘子（Phyllanthus emblicaLinn.）—扭黃茅群綱，群目為車桑子—扭黃茅群目，3 個群屬為灰 毛 豆 ［Tephrosia purpurea（Linn.） Pers.Syn.］—扭黃茅群屬、假杜鵑（Barleria cris-tataL.）—扭黃茅群屬等?？傮w為成片草叢、散生稀樹、稀灌植被類型，以常綠或落葉、扭曲、矮化等多刺的稀樹與稀灌為特征，多半以叢生、狹葉、硬葉、毛葉旱生禾草等草類為草地背景植被，構成稀樹林、稀灌叢、稀樹草叢、灌草叢、草叢等從疏林至草叢的各類薩王納植被景觀，均有次生性，可以稱之為“次生薩王納”。植物共1 707 種，分 屬 于752 個 屬，165 個 科［58］，龍 會 英等［59］列出了干熱河谷部分野生牧草種質資源名錄，見表2～3。

1.3 草地植物特征

干熱河谷區溫度高導致植物生長旺盛，但降水少，蒸發量大，干濕季分明，對植物生長不利，植物體內水分嚴重失調造成多數林木干枯死亡［57-59］。土壤以燥紅土為主，抗蒸發能力弱，旱季的土壤干旱相當嚴重。金沙江干熱河谷草地植物群落中黃茅種群在數量上占絕對優勢，草地植物群落以禾本科（Gramineae）、豆科（Leguminosae）、莎草科（Cyperaceae）、菊科（Compositae）為主，草地植物群落豐富度指數自上游至下游逐漸降低［41］。元謀干熱河谷草場資源特征是分布廣和面積大［60］，分布有大面積的退化草原生態系統，屬于以耐旱禾草為優勢種的草原群落，這些禾草主要為黃茅、擬金茅、蔗茅［Erianthus rufipilus（Steud.） Griseb.］、蕓香草［Cymbopogon distans（Nees） Wats.］、 雙 花 草［Dichanthium annulatum（Forssk.） Stapf］、孔穎草、裂稃草［Schizachyrium brevifolium（Sw.） Nees ex Buse］、刺芒野古草（Arundinella sctosaTrin.）等旱性草類［57-58］。金沙江干熱河谷草地植物群落密度自上游至下游顯著增加。草地植物群落中，扭黃茅種群在數量上占優勢。

Simpson 多樣性指數等指數自上游至下游逐漸升高［44］。張映翠等［26］研究表明，元謀干熱河谷不同退化土壤草本植物比例為53.85%～100.00%，其生物量占群落總生物量的59.53%以上。優勢草本植物以禾本科為主，扭黃茅在各類燥紅土上的存在度為100.00%，在53.33%樣地植物群落中的總和優勢度均大于或等于60%，而其它物種在任何樣地中的優勢度小于50%；孔穎草和雙花草［Dichanthium annulatum（Forssk.） Stapf］ 是退化變性土中適應性最強的物種，分布在各類變性土和pH大于7.6的燥紅土，存在度為100%［26］。

2 干熱河谷草地存在的問題

2.1 云南草地存在的問題

云南的草地面積占全省土地總面積的39.93%，有1 526.27 萬hm2，其中可利用面積占草地面積的77.75%，有1 186.67 萬hm2［60］。2000 年前，在云南畜牧業發展中，一方面由于天然草地較多，大部分養殖均采用傳統的放牧養殖方式，大量的牛羊“日出上山，日落下山”，致使天然草地退化嚴重；另一方面，隨著林權制度不斷深入、城鎮化建設的加快和糧食需求增長所引發的林、牧和糧、牧矛盾日益突出，草原面積逐漸減少。隨著草原面積的減少，草原超載和過牧現象［59］使云南省草原可食牧草生物量下降，草原退化、石漠化、沙化，據有關部門統計，全省退化草原占整個草原面積的83.4%。天然草地是干熱河谷重要的植被類型之一，同時也是干熱河谷生態建設植被恢復的重要組成部分。不同土地利用方式下，草地和林地比荒地和耕地的土壤物理性狀好，能緩解土壤侵蝕的發生發展，發揮其保持水土的作用［61］，但天然草地的退化，影響該區的畜牧業發展，超載、過牧使天然草地生態系統變得脆弱［62］。

2.2 金沙江干熱河谷典型區元謀草地現狀

金沙江干熱河谷草地土壤的顆粒組成中，粘粉粒和細粒逐漸減少，中粗砂逐漸增多，地表粒徑最為明顯［63］。干熱河谷典型脆弱區—元謀干熱河谷天然草地退化，草品質不高，牲畜日益減小。地上覆蓋度小導致水土流失嚴重，大量的表土隨著雨水的沖刷，肥力流失，被嚴重侵蝕形成沖溝，草地生態系統脆弱。元謀干熱河谷區的草場廣泛分布于海拔1 100 m 以上的地區，各類草地面積148 273.7 hm2，占國土總面積的73. 35%；牧草種類共有90 科418 種［13］。據2004 年前統計，元謀現有可利用草場面積97 066.7 hm2，占總土地面積的48.02%，天然草場年可利用鮮草8 715.0 kg/hm2。由于各方面的因素，已有30 586.6 hm2鮮草發生嚴重退化，17 480.0 hm2發生中度退化，退化面積達總面積的49.52%。至2015年，元謀縣可利用草場面積增多，全縣現有可利用草場面積約13.11 萬hm2，比2004 年增加35.06%，占土地總面積的64.86%；其中，海拔1 500 m 以下的“山地草叢類”草場5.54 萬hm2，海拔1 500～2 000 m 的“山地灌木草叢類”草場4.67 萬hm2，海拔1 700～2 500 m 的“山地疏林類”草場2.2 萬hm2，海拔2 000 m 山地林間草場0.69 萬hm2。雖然草場可利用面積增加，但對天然草場仍是重利用輕管理，草場退化面積逐年增大，草場利用率低［64］。

3 對云南干熱河谷草地資源利用的建議

3.1 加強草地資源的保護和改良

生態意識薄弱是生態破壞的重要原因［65］。干熱河谷草地資源在長期進化和繁衍過程中，逐漸適應了區域炎熱、干旱的特殊環境，此類資源是區域發展山地畜牧業生產的寶貴資源，因此應加以保護并合理利用，嚴禁濫墾、濫牧致使草場退化、地表植被破壞、水土流失等，草地生態環境遭到破壞將導致工程恢復緩慢。因此對退化草地應該實行重點保護和治理， 以維護為重，走可持續發展的生態之路。宜草擇（種）草是云南干熱河谷區采取人工植被恢復措施所遵循的原則之一［66］，因此，在裸露的草地應人工補種牧草，加大植被覆蓋率。隨著國家生態恢復工程的不斷推進及“退耕還林還草”的實施，結合發展“人工種草，家畜圈養”，加強封育和人工培育，是該區退化草地恢復和保護的主要途徑，應根據退化程度進行草地保護、培育和改良。對于全面封育退化的草山草坡，嚴禁亂砍亂伐、放牧和開荒，保護草地資源，促進退化草地的恢復。同時，人工補播和種植豆科牧草，如人工播種適應本區種植的優良豆科牧草，如柱花草（Stylosanthes guianensis）、提那羅爪哇大豆［Glycine wightii（Wight and Arn.） Verdcourt cv.Tinaroo］、大翼豆［Macroptilium lathyroides（Linn.） Urban］、灰毛豆［Tephrosia purpurea（Linn.）Pers. Syn.］、木 豆［Cajanus cajan（Linn.）Millsp.］ 以及 金 合 歡[Acaci fernesian（Linn.）willd.]、尖葉長柄山螞蟥（Podocarpium podocarpumvar.oxyphyllum）等植物。另一方面，發展畜牧業應控制載畜量、提高質量，發展季節畜牧業（草牧業），以提高農牧民的經濟效益。

3.2 引進國內外退化草地改良和恢復技術［59］，促進區域退化草地恢復

目前，國外對草地的改良實踐主要涉及施肥、控制載畜量、刈割以及種植優良牧草。其中主要以施肥和載畜量管理為主要的改良和管理方法。退化草地的改良也是中國草地生態學研究的一個主要內容，淺耕翻改良以根莖禾草為主，干旱的針茅冷蒿草場采用松土改良，補播改良、施肥改良、除毒害草改良等。高寒草地改良采用圍欄封育、劃破草皮和施肥［67］。生態系統自然恢復可以作為改良干熱河谷退化土壤的一種適宜方式［68］。草地改良是輕度退化草地生態恢復的主要途徑，草地封育是中度退化草地生態恢復的主要措施，人工草地建植是重度和極度退化草地生態恢復的主要手段。延長封育年限可顯著增加草地土壤種子庫密度，隨封育年限的推移，多年生植物種群土壤種子庫密度顯著增加［69］，灌草草地植被蓋度、凋落物量和根系重量顯著提高，草地的持水量和有效截流量有效地提高［70］。以2∶2 比例混播比較適宜苜?！獰o芒雀組合［71］；徑流塘—草網絡技術具有固土穩水功能［72］；灌草復合型種植模式關聯度值r＝0.773 為最大，聚類分析為優，對土壤貢獻值優于其他種植模式，是金沙江干熱河谷退化山地土壤生態恢復的主要種植模式［73］。以上國內外退化草地生態改良和恢復技術為云南干熱河谷區退化草地的治理提供理論依據和實踐經驗。

3.3 科學管理草地，加強草地資源的利用

傳統的草地管理中，主要是維持家畜的生產，以此來提高牧業收入，過度利用導致草場嚴重退化，鄉村燃料的緊缺也是植被遭受破壞的重要原因之一［74］。草地不合理利用造成大面積的草原退化［75］，超載過牧導致草地退化，生態環境遭到破壞［76］，因此保護和合理利用草原極為重要。草地是干熱河谷研究區生態系統服務靜態價值的主要貢獻地類之一［77］，草被具有良好的改善土壤效應［8］，應加強草地管理與建設，促進舍飼牧業和草地牧業的協調發展［78］。草地利用方式變化會影響草原生態系統功能［79］，對于干熱河谷的草地，首先進行草地本底調查與評價，根據草地現狀開展草地資源的利用；本區草地具有比較耐旱的植物，積極合理利用這些植物資源，有利于區域草地生態環境恢復和保護，促進本區經濟的可持續發展，提高當地農民生活水平。但在干熱河谷退化草地生態系統，僅靠短期施用無機肥料來恢復土壤微生物群落較困難［80］；草地植被生長的水分主要來自于自然降水［81］。因此，針對本地區氣候、土壤、植物資源等特征，選擇抗性強、萌發分蘗能力強、生長速度快的草種，建立適合區域自然條件和經濟發展特點的草被恢復和利用模式，如在本區退化草地上采用灌草結合的模式，有利草地的水土保持和恢復；同時，合理利用和管理草地，在發展畜牧（肉牛和肉羊等）產業中，合理放牧或草地輪牧，分區放牧，以草定畜，草畜平衡，提高草地生產力，改善草地生態環境，實現生態與經濟雙贏，促進區域農村經濟和畜牧業的發展。

綜上，對云南干熱河谷草地資源的利用，應提高認識，強化區域草地保護意識，嚴禁不合理的墾牧。以科技為依托，引進先進技術，恢復和改良退化草地。同時，定期開展草地資源的調查，建立數據庫，統籌規劃，根據調查結果、立地條件和退化程度對封育、補播、施肥、集雨和放牧等進行合理利用，提高草地資源的利用率，改善和保護草地生態，促進山地農業、山地草牧業、畜牧業和草地生態持續發展。