長江上游生態(tài)建設(shè)的現(xiàn)狀與發(fā)展

長江上游生態(tài)建設(shè)的現(xiàn)狀與發(fā)展

十多年來，長江上游以恢復(fù)和重建森林植被為重點的生態(tài)景觀取得了顯著成效，森林覆蓋率和地表植被覆蓋率顯著增加。例如，20世紀60年代末，四川盆地山區(qū)的森林覆蓋率達到22.7%，而60年代，幾乎沒有平丘縣的森林覆蓋率達到5%。1999年，森林覆蓋率達到較高的水平。林地占林地總面積的比例約為90%，許多地區(qū)（市）森林覆蓋率約為90%。但是森林植被生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)與經(jīng)濟功能尚處于較低的水平,其原因在于這些新建生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性不合理問題突出,與正常生態(tài)系統(tǒng)比較,屬于開始朝正向演替發(fā)展的退化生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)退化問題仍比較嚴重,表現(xiàn)為空間結(jié)構(gòu)不合理,林種、樹種和物種組成結(jié)構(gòu)簡單化,生物產(chǎn)量與質(zhì)量不高,保水保土生態(tài)屏障作用弱,在生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢。因此,深入研究長江上游主要生態(tài)系統(tǒng)類型退化現(xiàn)狀、特征以及退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、重建的對策與途徑很有必要,對長江上游生態(tài)屏障的構(gòu)建有重要指導(dǎo)作用,現(xiàn)就我們在這方面的研究結(jié)果討論如下。1生態(tài)退化特征1.1森林生態(tài)系統(tǒng)退化1.1.1森林生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)特點在人類社會的長期作用下,本區(qū)地帶性植被呈如下退化演替序列:常綠闊葉林→常綠與落葉闊葉林→針闊葉混交林→針葉林→灌叢→草叢→荒草坡或裸地(巖)。目前在亞熱帶丘陵低山區(qū),以針葉林為主的人工森林生態(tài)系統(tǒng)占絕對優(yōu)勢,而且在水平方向上呈片狀、條帶狀或弧島狀不連續(xù)分布,水平空間結(jié)構(gòu)的破碎化程度高,破碎化的森林生態(tài)系統(tǒng)具有脆弱性特點。以針葉林為主的人工林生態(tài)系統(tǒng)群落層片結(jié)構(gòu)簡單,如四川盆地丘陵低山區(qū)的柏木、馬尾松林多呈稀疏喬、草二層結(jié)構(gòu)或既無灌又無草的單層結(jié)構(gòu)。通過多年的植樹造林和“長防工程”建設(shè),許多地區(qū)以柏木為主的針葉林出現(xiàn)正向演替,即朝針闊葉混交林方向演替。但是近年來又出現(xiàn)榿木闊葉樹衰退現(xiàn)象,人造針闊葉(榿柏)混交林又逐漸向針葉林(純柏林)方向蛻變,許多地方出現(xiàn)鈍針葉林生態(tài)系統(tǒng),樹種和物種結(jié)構(gòu)單一的針葉林生態(tài)系統(tǒng)抗御病蟲害能力差。近年來,四川盆地柏木病蟲害呈增加趨勢。在四川盆地和云貴高原丘陵低山區(qū)及川西滇北河谷區(qū),以水土保持林為主的防護林廣為分布,分辨不出與農(nóng)民切身利益密切相關(guān)的薪炭林、用材林等林種的布局,應(yīng)該真正發(fā)揮水土保持作用的護坡林、護坎林、溝間防沖林與防蝕林等缺乏保土保水的群落結(jié)構(gòu)配置及相應(yīng)的管護措施,呈現(xiàn)林種布局與結(jié)構(gòu)極不合理狀態(tài)。1.1.2“1”生產(chǎn)階段8t/hm2長江上游低山丘陵區(qū)大面積分布的次生林和人工林生產(chǎn)力很低,如四川盆地丘陵區(qū)25年生柏木林凈初級生產(chǎn)量為2～4t/hm2·a,25年生的馬尾松林凈初級生產(chǎn)量2～5t/hm2·a;以柏木和馬尾松為優(yōu)勢種的低生產(chǎn)力人工林和次生林退化生態(tài)系統(tǒng)約占四川盆地區(qū)有林地面積80%以上。川西亞高山50～60年生退化冷杉林生態(tài)系統(tǒng)總生物量和凈初級生產(chǎn)量分別為121.8t/hm2和5.6t/hm2·a,相對原始冷杉林群落總生物量351.8t/hm2和凈初級生產(chǎn)量11.3t/hm2·a分別低230t/hm2和5.7t/hm2·a。以柏木、馬尾松和云南松為優(yōu)勢種的退化森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能不高,突出地表現(xiàn)為林下枯枝落葉層缺失和土壤層很薄,一般只有30～40cm,土壤最大持水能力僅有300～500m3/hm2,與低山區(qū)自然常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)土壤最大持水能力為2000～2500m3/hm2和亞高山原始暗針葉林生態(tài)系統(tǒng)土壤最大持水能力3500～4000m3/hm2比較,相差很遠,可以說是一種低功能狀態(tài)。李文華指出,低質(zhì)低效次生林每平方公里每年地表徑流比優(yōu)良林分要多10萬m3。據(jù)此推算,僅四川盆地區(qū)約8萬km2的低質(zhì)低效次生林區(qū)每年從地表多流走80億m3的水量。長江上游以幼、中齡林為表現(xiàn)形式的退化森林生態(tài)系統(tǒng)提供物質(zhì)產(chǎn)品和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等方面的服務(wù)功能都很低,而且在這些林分分布區(qū),由于早期森林植被破壞帶來土壤的大量流失,致使土層很薄,雖然目前大部分地區(qū)都長上了林,但是林下土壤的形成要經(jīng)歷漫長的時間。根據(jù)石灰?guī)r地區(qū)土壤侵蝕臨界值為80t/km2·a和紫色泥頁巖平均風(fēng)化速率介于700～2600t/km2·a的資料,通過推算得出石灰?guī)r成土速率約為0.06mm/a,紫色泥頁巖為0.5～2.0mm/a,形成25cm的土壤,石灰?guī)r地區(qū)需約4000年的時間,紫色泥頁巖地區(qū)需約500～125年的時間?？梢?長江上游地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)蓄水保水生態(tài)功能的提高要經(jīng)歷漫長的時間。1.2草地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生退化長江上游地區(qū)草地面積達3257.0萬hm2,占全區(qū)幅員面積33.0%,從低海拔的河谷到高海拔的高山高原均有分布,其中江源和川西北高原區(qū)以及云貴高原和四川盆地邊緣山地分布面積較大。長期過度放牧和不合理的草地資源開發(fā)帶來草地生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化,長江源頭地區(qū)土地荒漠化面積達195萬hm2;川西北的退化草地面積達166.6萬hm2,近來沙化面積每年以3300hm2的速度擴大,有7萬hm2的低洼地和小溪出現(xiàn)干涸、干裂、起沙等干旱化和沙化現(xiàn)象;江源區(qū)高寒草甸草原可食鮮草產(chǎn)量由20世紀50年代的1200kg/hm2下降到90年代的690kg/hm2;每個綿羊單位需草地面積由50年代的2.5hm2增加到90年代初的3.3hm2;四川西部甘孜、阿壩和涼山州草地產(chǎn)草量由原來每公頃4t多下降為目前的1.5t左右,在亞熱帶低山丘陵區(qū)的林間和田間草地在正常情況下每公頃可產(chǎn)鮮草12t以上,由于長期以來的重林輕草,這類草地面積及其產(chǎn)量均呈現(xiàn)衰退趨勢。1.3坡耕地水土流失概況長江上游地區(qū)耕地面積為1515.2萬hm2,占全區(qū)幅員面積約15.0%,其中中低產(chǎn)田(含旱作坡耕地)面積約占總耕地面積70%。這些中低產(chǎn)田分布于平原和平壩的面積約占20%,其余80%分布于丘陵和山地的坡地上,其中50%左右的坡耕地處于無水土保持措施的粗放式順坡耕作狀態(tài),這部分土地是長江上游水土流失最嚴重的地區(qū),其中大于25°坡耕地的水土流失又最為嚴重,其面積約達110萬hm2。長江上游大面積的中低產(chǎn)田是典型的退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),不僅表現(xiàn)在作物產(chǎn)量低、質(zhì)量差方面,而且表現(xiàn)為土壤保水保土生態(tài)功能弱。坡耕地可分為兩種類型:一類為坡改梯耕地,二類為無水土保持措施坡耕地。它們的共同特點是土壤層淺薄。前者土層厚度一般為30～40cm;后者一般為25cm左右,而且目前還處于嚴重的水土流失之中,屬于中度水土流失(土壤侵蝕強度為2500～5000t/km2·a),即每年土壤層以2.0～4.0mm的速度減少,如不采取水土保持措施,經(jīng)125～60年就可變成徹底喪失土地利用價值的荒漠化土地。試驗資料表明,長江上游川中丘陵山地區(qū)土壤層厚度達60～80cm時,土壤蓄水庫容量大,含水量較穩(wěn)定,土壤水分變差系數(shù)低于20%。低于60cm厚度的土壤,土壤水分變差系數(shù)增大,如四川盆地20cm厚的紫色土粗骨性土,土壤有效水分含量低,在夏季經(jīng)曝曬蒸發(fā)歷時2天,土壤失水比可達0.6～0.8,再經(jīng)4天左右,作物出現(xiàn)枯萎、死亡。2土地運移及泥沙生態(tài)退化帶來的環(huán)境問題是多方面的,突出地表現(xiàn)為土壤退化并由此導(dǎo)致土地劣化面積的擴大以及江河庫堰泥沙含量的增加。由森林、草地生態(tài)系統(tǒng)的退化和坡耕地水土流失造成的土壤退化問題嚴重,突出地表現(xiàn)為土層的淺薄化、粗骨化、貧瘠化和蓄水抗旱功能的弱化等。通過有關(guān)資料的分析,四川盆地紫色土丘陵低山區(qū),坡耕地土層不足20cm的薄層化土壤面積約占本區(qū)坡耕地面積30%;薄層化土壤的進一步發(fā)展,就成為裸巖化(地)的劣地。據(jù)有關(guān)資料,僅四川省有裸巖(地)化面積達212萬hm2,其中由坡耕地水土流失形成的裸巖(地)面積占有較大的比例。烏江流域土層淺薄和呈蜂窩狀石質(zhì)山地日趨擴大,目前該流域石質(zhì)化劣地面積占整個流域面積的7%。三峽庫區(qū)土地石質(zhì)化問題也較為突出,萬州市自20世紀50年代以來,每年裸巖化石質(zhì)山地面積擴大0.25萬hm2。此外,長江上游地區(qū)由于泥石流和山洪等山地災(zāi)害淤埋與沖刷農(nóng)田形成的沙礫石灘地面積達1.0萬hm2左右。據(jù)粗略統(tǒng)計,全區(qū)以石質(zhì)化山地和沙礫石灘地為主要表現(xiàn)形式的荒漠化劣地約達5.0萬km2,即占全區(qū)幅員面積的5%。上述分析表明,長江上游由于生態(tài)退化帶來的土地劣化面積的擴大是嚴重的,它不僅喪失了土地利用的價值,而且成為無法或難于恢復(fù)的劣化生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)宜昌站1950～2000年泥沙統(tǒng)計資料,多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為5.01億t,按上游地區(qū)年平均侵蝕量14.05億t考慮,則每年從上游流出宜昌站的泥沙量占年總侵蝕量的35.6%,其余64.4%停留于坡面凹洼處、山麓、坡腳以及水庫、塘、堰、池等各種水利工程。長江上游80年代末僅水庫泥沙淤積量達1.8億t。據(jù)四川省102座大中型水庫泥沙淤積量的統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)年淤積率占總庫容的3.7%。岷江、沱江、嘉陵江流域有塘、堰、庫總庫容為31億m3,年均淤積量0.5975億m3(約0.7718億t),相當于年均損失庫容約0.6億m3。上游地區(qū)未進入河槽和各種水利工程的坡面侵蝕物質(zhì)在大洪水和特大洪水年被沖入江河,表現(xiàn)為長江干流水文站泥沙含量出現(xiàn)大水大沙的規(guī)律。如1954～1959年的年均輸沙量為5.81億t,1963～1968年間為6.13億t,1980～1985年為6.09億t。個別特大洪水年輸沙量達7億t以上。這些泥沙對長江中下游河流和江湖的淤積產(chǎn)生重大影響。據(jù)50年代至90年代初期長江上游主要支流泥沙資料的分析,宜昌站在豐水年年均含沙量介于1.07～1.34kg/m3,枯水年年均介于0.85～1.16kg/m3。此外,金沙江屏山站1954～1961年年平均含沙量為1.63kg/m3,1962～1973年為1.68kg/m3,1974～1985年為1.78kg/m3,1986～1992年達1.80kg/m3,呈明顯的上升趨勢。3自然生態(tài)系統(tǒng)的合理利用與保護長江上游生態(tài)系統(tǒng)退化主要是由于人類對資源不合理利用和過渡開發(fā)造成的。在停止人類活動干預(yù)下,多數(shù)退化生態(tài)系統(tǒng)都可以自我恢復(fù),并最終達到最優(yōu)化的氣候頂極群落。實際情況表明,在人口眾多的地區(qū),人們總是要開發(fā)和利用各種生態(tài)系統(tǒng)資源,因此不可能把所有退化生態(tài)系統(tǒng)都采取停止人類活動的封禁途徑,這就需要對部分退化生態(tài)系統(tǒng)和部分自然生態(tài)系統(tǒng)進行人為的改造重建,使其朝著能為人類的生存和生活提供更多更好的物質(zhì)產(chǎn)品方向發(fā)展。鑒于長江上游為數(shù)不多的原始自然生態(tài)系統(tǒng)具有生物多樣性和遺傳基因豐富性的特點,對人類生存與發(fā)展有重大影響,因此,對它不能隨意進行開發(fā)與破壞,而需要實行合理利用與保護的途徑?？梢?科學(xué)地確定生態(tài)恢復(fù)、重建與保護的途徑是建設(shè)長江上游生態(tài)屏障必須首先解決的重大問題。3.1各地區(qū)的自然恢復(fù)區(qū)的劃分和保護途徑確定恢復(fù)是指退化生態(tài)系統(tǒng)從遠離初始狀態(tài)的方向轉(zhuǎn)移到初始狀態(tài)。為此,需要在封禁條件下,遵循生態(tài)系統(tǒng)演替原理,讓退化生態(tài)系統(tǒng)自然地恢復(fù)或人為促進下自然恢復(fù),經(jīng)過一系列的演替階段,最終達到其初始狀態(tài)或者進入最優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)。實際情況表明,不同退化程度的生態(tài)系統(tǒng)類型,其恢復(fù)的時間序列有所不同,強度和極強度退化生態(tài)系統(tǒng)類型,其恢復(fù)時間過程長,輕度類型則短。在原始種群消失殆盡且土層淺薄,甚至土層裸露或基巖裸露的劣地區(qū),自然狀態(tài)下的恢復(fù)將是個漫長的過程,甚至不可能恢復(fù)到其初始狀態(tài)。在有厚層母質(zhì)裸地分布區(qū)可通過人為的松土、培土和栽植先鋒植物等途徑,加快自然正向演替過程。人為促進下的正向演替,要遵循生態(tài)適應(yīng)性原理,選擇處于正向演替前一階段的某些物種,加快演替進行。根據(jù)上述恢復(fù)的定義和理論,不可能對本地區(qū)所有退化生態(tài)系統(tǒng)都采用恢復(fù)的途徑,我們提出對扭轉(zhuǎn)長江上游生態(tài)系統(tǒng)退化勢頭,改善和提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以及保護生物多樣性等有重大影響作用的退化生態(tài)系統(tǒng)采取恢復(fù)的途徑。鑒于目前對退化生態(tài)系統(tǒng)分類的原則和方法缺乏研究,為此我們提出具有如下特點的退化生態(tài)環(huán)境區(qū)應(yīng)采取恢復(fù)的途徑:自然植被已不同程度受到破壞,但原始性植被生存發(fā)展的基本生態(tài)環(huán)境條件尚未受到嚴重破壞的脆弱生態(tài)環(huán)境區(qū),如大于35°的陡坡脆弱生態(tài)環(huán)境區(qū);②對流域中下游生態(tài)環(huán)境的保護與改善有重大影響的退化生態(tài)環(huán)境區(qū);③具有繁衍和發(fā)展珍稀、特有物種基本條件的退化生態(tài)環(huán)境區(qū);④具有開展重大科學(xué)研究價值和發(fā)展生態(tài)旅游前景的退化生態(tài)環(huán)境區(qū)。這四類地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)都必須以停止人類活動破壞為前提,我們稱之為自然恢復(fù)區(qū)。顯然需要采取類似自然保護區(qū)的管理辦法實行保護性恢復(fù)。當前需要對這四類自然恢復(fù)區(qū)的空間位置和分布范圍進行調(diào)查,確定其位置與范圍,在此基礎(chǔ)上,制定自然恢復(fù)區(qū)退化生態(tài)自然恢復(fù)得以順利演進的法規(guī)和管理條件。自然恢復(fù)區(qū)類似于自然保護區(qū),但又不等同于自然保護區(qū)。自然保護區(qū)是為了挽救和保存瀕于絕滅的生物種源以及保護具有代表性、典型性和特殊性自然生態(tài)系統(tǒng)而設(shè)立的永久性保護基地和自然資源庫。自然恢復(fù)區(qū)是指對人類生存環(huán)境和人類社會發(fā)展有重大影響的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)退化而采取封禁措施進行生態(tài)恢復(fù)的地區(qū)?？梢?自然恢復(fù)區(qū)包含的內(nèi)容和范圍比自然保護區(qū)寬。前面提到四類自然恢復(fù)區(qū)的后面兩種屬于自然保護區(qū)的范疇,可以納入自然保護區(qū)的保護途徑?？茖W(xué)合理地確定長江上游地區(qū)自然恢復(fù)區(qū)和自然保護區(qū)的面積及其分布,既是本區(qū)生態(tài)屏障建設(shè)的重要內(nèi)容,又是保護和改善本區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重大措施。1999年長江上游省級以上自然保護區(qū)面積占全區(qū)國土面積不到3%。自然保護區(qū)總面積占國土面積的比例是衡量一個國家或一個地區(qū)自然保護事業(yè)發(fā)展水平的重要標志,同時也是衡量現(xiàn)代文明和環(huán)境健康程度的指標之一。因此,本區(qū)自然保護區(qū)面積需要在確定自然恢復(fù)區(qū)和對現(xiàn)有自然生態(tài)系統(tǒng)作進一步調(diào)查基礎(chǔ)上,提出逐步擴大發(fā)展的規(guī)劃。3.2改造退化生態(tài)系統(tǒng)的途徑康樂提出重建是將生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)有狀態(tài)進行改善,改善的結(jié)果是增加人類所期望的“人造”特點,壓低人類不希望的自然特點,使生態(tài)系統(tǒng)進一步遠離它的初始狀態(tài)。按此定義,重建的生態(tài)系統(tǒng)與其初始生態(tài)系統(tǒng)有顯著差異,表現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能上具有人工生態(tài)系統(tǒng)的特點,更多表現(xiàn)為對人類能產(chǎn)生重大經(jīng)濟效益的新特性狀態(tài)。如經(jīng)濟林、薪炭林、速生豐產(chǎn)用材林、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)農(nóng)田、人工草場、塘、堰、水庫等生態(tài)系統(tǒng)均屬重建生態(tài)系統(tǒng)。前已述及,長江上游地區(qū)森林、草地和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的退化問題較為嚴重,這三種退化生態(tài)系統(tǒng)類型分布面積大,對長江上游社會經(jīng)濟發(fā)展和長江中下游生態(tài)環(huán)境改善有重大影響。因此,這些退化生態(tài)系統(tǒng)除采取“恢復(fù)”和“重建”途徑外,還要考慮“改建”的途徑,所謂“改建”是將“恢復(fù)”和“重建”途徑有機地結(jié)合起來,將非惡化狀態(tài)得到改造。使新改造的生態(tài)系統(tǒng)既具有原有的特性,又具有對人類有益的新特性狀態(tài)?，F(xiàn)就這三大類型的重建與改建途徑討論如下。3.2.1結(jié)合地域生態(tài)改造的水保作研究區(qū)70%以上的森林生態(tài)系統(tǒng)都受到人類活動影響而存在不同程度的退化問題。顯然不可能把所有退化森林生態(tài)系統(tǒng)都納入重建的途徑。我們認為分布于小于35°坡度的退化森林生態(tài)系統(tǒng)可劃為重建范圍。實際情況表明,分布于小于35°坡度上的退化森林生態(tài)系統(tǒng)的退化程度及其所在生態(tài)環(huán)境條件和區(qū)域社會經(jīng)濟基礎(chǔ)差別較大。因此,重建的內(nèi)容及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式與功能的要求有所不同。一般說來,在人口比較稠密和坡度相對和緩(一般小于25°)以及水、熱、土等生態(tài)環(huán)境條件比較好的退化森林生態(tài)系統(tǒng)分布區(qū),退化森林生態(tài)系統(tǒng)的重建應(yīng)朝著有利于提高農(nóng)民群眾經(jīng)濟收入和緩解木材及生活能源短缺的方向發(fā)展,即重建與當?shù)剞r(nóng)民群眾切身利益密切相關(guān)的經(jīng)濟林、速生豐產(chǎn)用材林、薪炭林等。我們認為,四川盆地和云貴高原部分的丘陵區(qū),應(yīng)突出具有水土保持效益的經(jīng)濟林和薪炭林基地的建設(shè);在四川盆地邊緣的深丘低山帶以及云貴高原水、熱、土條件較好的低山區(qū),應(yīng)突出速生豐產(chǎn)林或竹木林的建設(shè);在水分條件較好和坡度和緩的干旱河谷區(qū)兩側(cè)山坡,應(yīng)重點建設(shè)各種經(jīng)濟林以及薪炭林。為此需要對具有重建上述生態(tài)系統(tǒng)的分布區(qū)作出科學(xué)的規(guī)劃,把能建設(shè)經(jīng)濟林、速生豐產(chǎn)用材林、薪炭林的位置及其范圍確定下來,按照誰的土地、誰建設(shè)、誰管理、誰受益的原則,并遵循退化生態(tài)系統(tǒng)重建的生態(tài)學(xué)原理,建成既具有顯著經(jīng)濟效益又同時具有較好生態(tài)效益的經(jīng)濟生態(tài)型森林生態(tài)系統(tǒng)。分布于土壤退化嚴重(突出地表現(xiàn)為土壤層淺薄,一般為25～40cm)的較陡坡面(一般為35°～25°)和部分25°以下土壤脊薄山坡退化森林生態(tài)系統(tǒng),應(yīng)采取改建的途徑,即對現(xiàn)有這類退化生態(tài)系統(tǒng)進行改造,使其朝著既能為人類提供一定物質(zhì)產(chǎn)品,又能改善和提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的服務(wù)功能方向發(fā)展。具體說來,這類退化生態(tài)系統(tǒng)的改建,要突出以保持水土為中心,同時又能產(chǎn)生一定經(jīng)濟