熱帶稀樹草原的概況及其恢復(fù)與重建

1、熱帶稀樹草原的概況及其恢復(fù)與重建 以我國(guó)干熱河谷熱帶稀樹地區(qū)為例生態(tài)學(xué) 西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院摘要：稀樹草原是炎熱、季節(jié)性干旱氣候條件下長(zhǎng)成的植被類型，其特點(diǎn)是底層連續(xù)高大禾草之上有開放的樹冠層，即稀疏的喬木。我國(guó)的稀樹草原主要分布于云南的干熱河谷一帶。本文綜述了熱帶稀樹草原分布的概況，及其氣候特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了我國(guó)稀樹草原干熱河谷地區(qū)，了解了其退化原因和研究動(dòng)態(tài)，以及當(dāng)前對(duì)干熱河谷地區(qū)實(shí)施的恢復(fù)措施和恢復(fù)模式。關(guān)鍵詞：稀樹草原，干熱河谷，恢復(fù)模式 稀樹草原指分布在熱帶的干燥地區(qū)，以喜高溫并旱生的多年生草本植物占據(jù)優(yōu)勢(shì)，并稀疏散布著耐旱，矮生喬木的植物群落。熱帶稀樹草原（savanna）與熱帶季雨

2、林一樣，分布在具有周期性干濕交替季節(jié)的熱帶地區(qū)。熱帶稀樹草原常與熱帶疏林和刺灌叢相互混淆。他們都是分布于旱季干燥而漫長(zhǎng)地區(qū)的旱生群落，植物種類也相差無幾，并且都有很多的類型。因此，也有人將它們合并，統(tǒng)稱為薩王納群落。這樣一來，熱帶稀樹草原就包括了熱帶地區(qū)除了密林和荒漠之外的廣大地區(qū)。 世界上的稀樹草原分布廣泛，常見有非洲、南美洲、澳洲、印度、緬甸-泰國(guó)地區(qū)和馬達(dá)加斯加等地。另外，在我國(guó)的熱帶稀樹草地主要分布于云南的干熱河谷，包括紅河、怒江和瀾滄江的河谷地區(qū)，廣東南部、海南北部和臺(tái)灣西南部。準(zhǔn)確的說，我國(guó)云南元江處的稀樹草原為稀樹灌草叢，是一種獨(dú)特的稀樹草原。1. 非洲稀樹草原概況 非洲的熱帶稀

3、樹草原占據(jù)了南部非洲46%的面積，是南非、博茨瓦納、納米比亞和津巴布韋等國(guó)的主要植被類型。稀樹草原生長(zhǎng)的地區(qū)年降雨量少于750mm，并且冬季干熱高溫。本區(qū)氣候最大的特點(diǎn)是其季節(jié)性的降雨。在大太陽時(shí)期，海上氣團(tuán)產(chǎn)生可長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的降雨雨季的長(zhǎng)短要看是否離赤道近。其他的月份則均干旱。在少數(shù)地方，例如在茅利塔尼亞和塞內(nèi)加爾海濱太陽不大時(shí)也少量降雨。同沙漠和半干旱氣候區(qū)一樣，月平均氣溫也不如日氣溫變化大。該地區(qū)的典型結(jié)構(gòu)是上層為木本，即喬灌層，高約1-20m，一般為3-7m，以相思屬（Acacia）植物為主；下層為草本層，以C4植物為主。由于降雨量較少，所以在自然狀況下，其木本植物和草本植物間的競(jìng)爭(zhēng)達(dá)到

4、相對(duì)動(dòng)態(tài)平衡。2. 澳大利亞稀樹草原概況稀樹草原在澳大利亞有廣泛的分布，主要集中在澳大利亞北部地區(qū)（如圖）。據(jù)資料顯示，北澳大利亞擁有世界上現(xiàn)存最大的熱帶稀樹草原。該草原面積比西歐還大，占世界現(xiàn)有草原1/4多，也是最大的原始野生區(qū)之一，是非洲現(xiàn)有野生陸地的4倍。澳大利亞具有如此面積之大的稀樹草原主要是源于它的獨(dú)特的地理位置。 澳大利亞地處南半球位于1041S4339，澳大利亞的地理特征明顯地分為西部高原，中部低地和東部山地3個(gè)部分，西部高原地區(qū)主要由古代巖石組成，平均海拔300m，大部分為沙漠和半沙漠，也有一些海拔1000m左右的橫斷山脈。中部低地地區(qū) 北起卡奔塔利亞海灣（Carpentari

5、a Grolf），南至南澳洲東南海岸，有3個(gè)大盆地。東部山地地區(qū)由一系列高度不等的山脈組成，一般海拔8001000m，統(tǒng)稱“大分水嶺”，沿東海岸成南北走向，在維多利亞州西轉(zhuǎn)延伸至塔斯馬尼亞州（Tasmania），東南部靠海處，是狹窄的海灘緩坡形成平原，沿海地區(qū)到處是寬闊的沙灘和蔥翠的草木，地形千姿百態(tài) 。正因?yàn)榘拇罄麃喌乩硖卣?，澳大利?8月為干季，912月為濕季。由于受亞熱帶高氣壓和東南信風(fēng)的影響，加之全國(guó)陸地的35%是沙漠地帶，使得澳大利亞的氣候比較干燥，北部年均氣溫約27，南部年均氣溫約14。北部半島和沿海地區(qū)屬于熱帶草原氣候，年均降雨量為7502000mm，是全澳洲雨水最多的地區(qū)。 3

6、. 我國(guó)典型熱帶稀樹草原3.1我國(guó)熱帶稀樹草原干熱河谷 我國(guó)稀樹草原主要分布在我國(guó)的熱帶稀樹草地主要分布于云南的干熱河谷，包括紅河、怒江和瀾滄江的河谷地區(qū)，廣東南部、海南北部和臺(tái)灣西南部等。我國(guó)云南省的幾條較大的河流都發(fā)育著深切的河谷，由于地形產(chǎn)生的“焚風(fēng)”效應(yīng)，在這些深切河谷內(nèi)形成了干熱的氣候，分布著特殊的稀樹草原型植被，也稱“薩王納”植被。這些地區(qū)的主要?dú)夂蛱卣魇歉珊蜔?，年平均氣溫?1以上，年降雨量為6001200mm（云南元謀），年蒸發(fā)量大于年降雨量的34倍。3.2干熱河谷的主要特征 干熱河谷是干旱河谷的重要組成部分，是與周邊地區(qū)濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)等景觀不相協(xié)調(diào)的、引人注目的、獨(dú)特的生理生態(tài)

7、景觀，以縱向嶺谷橫斷山脈中斷三江并流區(qū)，即北緯28 30的怒江、瀾滄江和金沙江峽谷段的干熱河谷較為典型。該地區(qū)具有光熱資源豐富、氣候干旱燥熱、誰惹矛盾突出、植被覆蓋率較低、水土流失嚴(yán)重、生態(tài)恢復(fù)困難、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件差等特點(diǎn)；同時(shí)，也是自然資源利用開發(fā)潛力大、特色資源豐富而經(jīng)濟(jì)潛力很大的地區(qū)。3.3 我國(guó)云南干熱河谷植被特點(diǎn)干熱河谷植被具有獨(dú)特的群落外觀與區(qū)系組成, 是世界植被中薩王納植被的干熱河谷殘存者，屬河谷型薩王納植被（Savanna of valley type），所以是我國(guó)珍稀瀕危的植被類型之一。金振洲等研究表明, 干熱河谷植被多為“稀樹灌木草叢” , 以中草和禾草草叢為背景構(gòu)成大片草地

8、植被, 在草叢之上散生2 5m為主的稀散喬木和0.52 m為主的稀散灌木, 在人為干擾下，它們也可變成“稀樹草叢”、“灌草叢”或“草叢”等狀態(tài)。群落結(jié)構(gòu)上, 多數(shù)分喬、灌、草3層或灌、 草2層。群落種類多為熱帶性或熱帶起源的耐旱種類, 熱帶種、溫帶種和中國(guó)特有種分別占 47 . 59 % 、 14 . 88 % 和 37 . 42 % , 具有長(zhǎng)期適應(yīng)干熱河谷的群落特征種或區(qū)系標(biāo)志種。優(yōu)勢(shì)或常見種多數(shù)為生態(tài)適生種或耐干熱種類。草叢優(yōu)勢(shì)種如扭黃茅（Heteropogon contortus（L）Beauv.）、孔穎草（Bothriochloa pertusa（L）A.Camus）、雙花草（Dic

9、hanthium annulatum（Forsk）Stapf）等，稀樹灌木如滇欖仁（Terminalia franchetii Gagnep.）、石山羊蹄甲 ( Bauhinia comosa Craib . )、坡柳 ( Dodonaeaviscose Jacg . )、疏序黃荊 ( Vitex negundo L . f var .laxipaniculata Pe. i ) 等5。4. 干熱河谷形成的原因 金沙江干熱河谷是由不同植物群落所組成的植被生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷漫長(zhǎng)的演變過程。在上新世至更新世初期( 250 萬年前) 時(shí)期, 青藏高原高度約為海拔1500 2000 m, 開始形成深厚的季風(fēng)

10、。這期間, 金沙江干熱河谷地區(qū)溫?zé)岫嘤? 在元謀龍川江河谷地區(qū)發(fā)育了亞熱帶常綠闊葉林間有熱帶雨林的植被生態(tài)系統(tǒng)。大約距今17 0萬年左右, 由于受青藏高原隆升的影響, 這里氣候溫暖偏干, 發(fā)育了屬暖溫帶針闊葉混交林的植被生態(tài)系統(tǒng)。至中更新世初期( 約70萬多年前) , 青藏高原高度達(dá)3000 3500 m, 與冰期溫度下降相耦合, 高原進(jìn)入冰凍圈。冰川和積雪的氣候效應(yīng), 影響環(huán)境形勢(shì)和季風(fēng)變化，南支西風(fēng)急流增強(qiáng); 加之這期間金沙江下游河谷河流下切作用強(qiáng)烈, 高山深谷地貌形成,南支西風(fēng)急流的地形焚風(fēng)效應(yīng)作用加強(qiáng), 河谷氣候逐漸趨向干暖。到晚更新世時(shí)期, 青藏高原平均海拔達(dá)4000m以上, 橫斷山

11、系基本格局已經(jīng)形成, 來自西南印度洋暖溫氣流到金沙江下游河谷地帶已成為強(qiáng)弩之末, 加之受深切河谷地形的影響, 河谷氣候逐漸變得干熱。大約距今1 . 2萬年時(shí), 這種季風(fēng)強(qiáng)度達(dá)到最盛時(shí)期, 形成冬季較為干冷、 夏季較暖溫的氣候, 這時(shí)氣候有利于落葉闊葉林的發(fā)育。 但是，隨著人類活動(dòng)的加強(qiáng), 硬葉常綠闊葉矮櫟類林受到破壞, 出現(xiàn)稀樹灌木草叢。目前在元謀分布的稀樹灌木草叢, 顯然是一種退化類型。隨著人為干擾強(qiáng)度的加大, 對(duì)稀樹喬木和灌木的進(jìn)一步砍伐, 出現(xiàn)灌木草叢景觀或草叢景觀退化類型。人為割草或過度放牧繼續(xù)有增無減必然帶來草叢的破壞, 形成稀草草坡, 并最終出現(xiàn)光板地或裸巖4。金沙江干熱河谷干熱區(qū)

12、, 生態(tài)系統(tǒng)在人為干擾作用下的退化序列可表示如下:人為干擾不止 硬葉櫟類林稀樹灌木草叢灌木草叢草叢稀草草坡光板地或裸巖( 矮櫟類喬林)原始類型 輕度退化 中度退化 重度退化 強(qiáng)度退化 極強(qiáng)度退化 因此，干熱河谷的形成可以總結(jié)為一下幾點(diǎn)：地史原生論：干熱河谷的出現(xiàn)是自然自理環(huán)境煙花中的必然產(chǎn)物；焚風(fēng)效應(yīng)說：很短山區(qū)的山脈走向，大體上均垂直于西南季風(fēng)或東南季風(fēng)，山脈瘋婆節(jié)流較多的雨水，背風(fēng)坡少雨，下山風(fēng)又增溫，致使地區(qū)產(chǎn)生干旱現(xiàn)象；山谷風(fēng)局地環(huán)流說以及人類活動(dòng)干擾次生說。 5. 干熱河谷的恢復(fù)與重建5 . 1 干熱河谷植被恢復(fù)的研究 自“八五”以來, 國(guó)內(nèi)外對(duì)干熱河谷的植被恢復(fù)已經(jīng)逐漸成為熱點(diǎn),

13、進(jìn)行了大量的的理論研究, 并取得了許多科研成果。許多生態(tài)學(xué)家將干熱河谷生態(tài)恢復(fù)區(qū)進(jìn)行區(qū)劃分析，以研究該地區(qū)的植被恢復(fù)。紀(jì)中華等（2006）根據(jù)水勢(shì)該區(qū)主要制約因素的基礎(chǔ)上，將金沙江干熱河谷脆弱生態(tài)系統(tǒng)劃分為3種小系統(tǒng)，即雨養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)、集水補(bǔ)灌系統(tǒng)、適水灌溉系統(tǒng)（金沙江干熱河谷生態(tài)恢復(fù)的典型模式8。鐘祥浩（2000）針對(duì)干熱河谷去生態(tài)系統(tǒng)退化特征，將干熱河谷劃分為極強(qiáng)度退化、強(qiáng)度退化、中毒退化、中毒退化和輕度退化5中主要類型，提出生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的關(guān)鍵在于土壤水分條件的改善4。沙毓滄等主要根據(jù)干熱河谷主要生態(tài)環(huán)境問題, 圍繞該區(qū)域生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和重建, 廣泛開展復(fù)合農(nóng)林牧系統(tǒng)、特色經(jīng)濟(jì)作物、 生

14、態(tài)旅游等基地建設(shè), 探索區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，促進(jìn)干熱河谷地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和流域生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展9。張建平和王道杰依據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)差別把元謀縣劃分為平壩農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)區(qū)、壩周低山丘陵農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)區(qū)、中山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)區(qū)、中高山農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)區(qū)4個(gè)類型，并以此對(duì)不同類型進(jìn)行植被恢復(fù)10。5.2干熱河谷生態(tài)恢復(fù)模式列舉干熱河谷退化生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)退化程度的不同，其植被恢復(fù)模式不同。其中，紀(jì)中華等根據(jù)元謀干熱河谷生態(tài)環(huán)境脆弱、水分短缺、干熱資源充足等特點(diǎn)，按照生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)的原理設(shè)計(jì)規(guī)劃干熱河谷退化坡地立體種養(yǎng)復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，即“喬+ 灌+ 草+ 羊+ 沼氣+ 蚯蚓+ 雞”的模

15、式。劉浩和李賢偉（2011）等以三種植被恢復(fù)模式來研究元謀干熱河谷的土壤貯水及入滲特性。三種植被恢復(fù)模式為：羅望子+百喜草、銀合歡和扭黃草。結(jié)果發(fā)現(xiàn)羅望子+百喜草的入滲性能優(yōu)于其余2種模式和裸地類型，是因?yàn)樵撃Ｊ降牟荼緦用芎袂腋采w率高，可極其有效防止雨滴直接打擊地面；同時(shí)，表層土壤所聚集的植物根系發(fā)育好，根量多，能夠提供較豐富的枯莖腐根，對(duì)土壤均有巨大的改良作用，有利于土壤水分的迅速下滲11。（元謀干熱河谷三種植被恢復(fù)模式土壤貯水及入滲特性）另外，王道杰（2004）等以云南小流域干熱河谷為研究區(qū)，根據(jù)立地條件和植物的生物學(xué)特性，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行植被種植，提出了7類植被恢復(fù)治理措施，包括有人工模擬飛

16、播、帶狀穴植生物籬墻、退耕還林還草、魚鱗坑造林、竹節(jié)溝造林、水平階造林、撒播，通過進(jìn)行生態(tài)效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)植被對(duì)延緩地表雨水匯集具有重要作用，在攔流截沙方面效應(yīng)顯著，對(duì)增強(qiáng)土壤入滲能力效果顯著12。 楊艷鮮等對(duì)元謀干熱河谷區(qū)4種旱坡地生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的水土保持效益進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明與對(duì)照模式“羅望子+ 裸地”相比, 建立的 4種模式均體現(xiàn)了良好的水土保持效果, 其中“羅望子+ 木豆+ 柱花草”模式截持降雨, 增加地表蓋度,改善土壤物理性狀, 提高蓄水保水能力, 防治水土流失效果最佳13。何璐等通過對(duì)金沙江干熱河谷生態(tài)經(jīng)濟(jì)林的三種典型復(fù)合種植模式的觀測(cè)分析, 結(jié)果表明三種復(fù)合種植模式的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)投比

17、、土地生產(chǎn)率的關(guān)系為: 龍眼+臺(tái)灣青棗模式 龍眼+香葉天竺葵模式 龍眼單作模式14。其他退化生態(tài)系統(tǒng)治理模式還包括有，先鋒植物+牧+經(jīng)濟(jì)林模式，選擇耐貧瘠的豆科飼料或牧草植物，如木豆、山毛豆作為灌木，百喜草，柱花草作為牧草，可改良土壤，也可以被牛羊等利用；果+農(nóng)+禽模式，選擇耐旱經(jīng)濟(jì)林，木材林等，兼植豆科牧草和禾本科牧草等，引入豬牛羊等牲畜。6. 結(jié)語回顧前人的研究，對(duì)于金沙江干熱河谷已經(jīng)有了一些顯著的成果，一些植被恢復(fù)模式的建立有助于該地區(qū)的植被恢復(fù)，改善了土壤質(zhì)量，或許可以在一定程度上減緩干熱河谷地區(qū)的水土流失。另外，除了在植被恢復(fù)上加以重視外，我認(rèn)為在干熱河谷生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建過程中還可

18、以重視從土壤水平上進(jìn)行改良，是否可以在該地區(qū)對(duì)土壤進(jìn)行施有機(jī)肥，或化學(xué)改良劑等。雖然，目前對(duì)金沙江干熱河谷的研究已經(jīng)得到了快速的發(fā)展，并且得到了一些成果。但是，在植被恢復(fù)過程中仍舊存在著一些問題，如對(duì)于干熱河谷的形成機(jī)制，還是不完全清楚的，同時(shí)缺乏從理論上深入研究恢復(fù)重建的基礎(chǔ)理論問題如生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其變化、物種對(duì)系統(tǒng)退化環(huán)境的響應(yīng)與適應(yīng)、 生態(tài)系統(tǒng)退化和恢復(fù)重建機(jī)理等。金沙江干熱河谷地區(qū) 具有比較豐富的植物資源, 積極合理地開發(fā)利用該區(qū)的植物資源, 不僅可以促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活水平的提高, 而且有利于區(qū)域生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和保護(hù)。同時(shí)加大鄉(xiāng)土種的篩選與應(yīng)用研究, 充分挖掘區(qū)內(nèi)

19、豐富的植物資源, 建立適合地方自然條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)的植被恢復(fù)模式。目前, 金沙江干熱河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及生態(tài)健康評(píng)價(jià)還處于發(fā)展的初始階段, 許多問題還有待深入研究與解決, 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等尚未進(jìn)入研究的視野。因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)金沙江干熱河谷生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及生態(tài)健康評(píng)價(jià)。 參考文獻(xiàn)1劉永花,劉國(guó)道.澳大利亞稀樹草原概況J.熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，24（05）：69-722任 海，Joon Daane，彭少麟.非洲稀樹草原生態(tài)系統(tǒng)概況J.熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2002， 10（4）：381-3903高文學(xué)，王志和，周慶宏等.金沙江干熱河谷稀樹灌草叢植被恢復(fù)方式研究J.林業(yè)調(diào)查規(guī) 劃，2005 ，30（3）：87-914鐘祥浩.干熱河谷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化及恢復(fù)與重建途徑 J .長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2000,9（3）：376-3835楊振寅，蘇建榮，羅 棟.干熱河谷植被恢復(fù)研究進(jìn)展與展望 J .林業(yè)科學(xué)研究，2007,20（4）：563-5686方海東，段昌群，潘志賢.金沙江干熱河谷生態(tài)恢復(fù)研究進(jìn)展及展望 J .三峽環(huán)境與生態(tài)， 2009,2