西南干热河谷植被恢复研究现状与发展趋势

西南干热河谷植被恢复研究现状与发展趋势_干热河谷植被恢复

西南干热河谷植被恢复研究现状与发展趋势

李　昆^1，2，刘方炎^1，2，3，孙永玉^1，2

(1.中国林业科学研究院资源昆虫研究所，昆明650224；2.国家林业局云南元谋荒漠生态定位研究站元谋6513002；3.北京林业大学生物科学与技术学院，北京100083)

摘　要:干热河谷主要分布于长江、红河、怒江和澜沧江等流域中、上游地区。该区域气候干热、植被稀少、土壤干旱瘠薄、水土流失严重，是我国西南地区典型的生态脆弱区，也是我国植被恢复和生态治理极为困难的区域。本文通过回顾其植被恢复历程，对现有植被演变过程、植被恢复的途径与方法、植物逆境适应保护机制研究、及其适宜树种筛选与引种，植被恢复与特色资源培育利用等，进行系统比较分析，总结数十年来植被恢复研究与实践的成功经验和失败教训，明确干热河谷植被恢复的现状与发展趋势，承前启后，继往开来，加速构建长江上游绿色生态安全屏障，为干热河谷地区及其所在江河流域的经济社会可持续发展，实现西南地区森林“双增”目标做出应有的贡献。

关键词:干热河谷；植被恢复；现状；趋势

干热河谷热量资源丰富，大气和土壤干旱严重，自然植被中乔木林发育差，多为禾本科植物扭黄茅(Heteropogon contortus)，间有坡柳(Dodonaea viscosa)等灌木树种及草本植物组成的单优植物群落。土壤贫瘠，地表板结，变性土分布面积大，保水性能弱，山坡陡峭，地表物质易被搬运且移动快(何毓蓉and黄成敏，1995)。干热河谷所谓的“干热”，就是水分条件与热量条件的配合，“河谷”指的是地形因素(金振洲and欧晓昆，2000)。该区域年平均气温＞20.0℃，最冷月平均气温≥14.0℃(1月)，≥10℃的年平均积温＞7500℃；年平均降雨量600～700mm，年平均干燥度＞1.5(张荣祖，1992)。干热河谷植被曾被称为“热带稀树草原植被(Savanna)”，即萨王纳植被(吴征镒et al.，1980)，以后金振洲将其称为“半萨王纳植被(Semi－Savanna)”(欧晓昆and金振洲，1987)。1998年将元江、金沙江、怒江和澜沧江四大江河干热河谷植被定名为“河谷型萨王纳植被(Savanna of valley type)”(金振洲and欧晓昆，2000)。

干热河谷主要分布于长江、红河、怒江和澜沧江中、上游地区，植被恢复和生态治理在整个流域的水土保持，构建生态安全屏障中占有十分重要的位置。同时，对于保证国家西部大开发战略的顺利实施和西南水利水电资源的合理开发利用，改善和促进国与国之间的关系(红河、澜沧江、怒江等属涉外河流)，促进当地和中下游地区经济社会可持续发展，均具有十分重要的意义。

1　干热河谷植被恢复研究简单回顾

根据对干热河谷的认识，以及逐步进行植被恢复实践的过程，大概可分为缺乏认识的盲目恢复、模仿自然的试验探索、系统研究与试验示范、多目标可持续发展4个阶段。

第一阶段历时20世纪50～60年代。单纯从发展林业的角度考虑，试图通过较为简单经济的技术途径，在恢复干热河谷植被的同时培育大量森林资源。如采用飞机播种或人工撒播的方式，营造云南松和思茅松，开始干热河谷的植被恢复实践。

第二阶段历时20世纪70～80年代中。仿照当地的自然植被状况以灌木为主，选择坡柳、黄荆(Vtex negundo)、苦刺(Sophora vicifolia)等乡土植物进行植被恢复，并初步试验造林效果，认为灌草结合是最佳造林模式(魏汉功and叶厚源，1991)。

第三阶段历时20世纪80年代中到90年代末。开始气候、土壤、植被和植物区系、树种引种驯化、造林技术等诸多方面的系统研究，筛选出10余种适宜造林树种，提出了“树种筛选、容器育苗、提前预整地和雨季初期造林”的综合配套技术。干热河谷植被恢复与生态建设进入真正认识、了解和有目的规模化实践的新时期。

第四阶段是从21世纪初以来至今。以多目标恢复植被为目的，将植被恢复与资源培育和利用相结合，与退化土地改良及保护利用相结合，与乡土树种和传统景观恢复相结合，综合考虑生态、经济和社会三大效益，推动地方经济发展和群众增收致富。最显著的标志，就是高价值、多用途树种的引进和培育，依靠自然力的可持续恢复技术，针对环境退化差异的分类恢复、定向培育技术，节水灌溉等高效水资源利用与土地集约经营技术、以往研究成果的普适性试验研究等。

2　干热河谷植被恢复研究现状

2.1　现有植被演变过程研究

植被学研究表明，西南干热河谷现存的具稀树草原性质的植被，其出现时间不会早于距今150万年前的更新世中期(欧晓昆，1988)。

元谋盆地是金沙江干热河谷的典型地段。元谋湾堡土林考古研究结果，在第四纪早更新世时期(距今200万年前)，元谋盆地为浅水湖泊、周围平地及丘陵山地生长着温暖湿润气候条件下的榆科(U lmaceae)、桦木科(Betulaceae)、杨柳科(Salicaceae)等植物组成的落叶阔叶林。当时的气候四季分明，温暖湿润(周跃and金振洲，1987；魏汉功and叶厚源，1991；吴佩珠and钱方，1991)。元谋古人类生活时期(距今130万～170万年前)的植物孢粉组合显示，松属(Pinus)占43.2%，桤木属(Alnus)占9.0%，栲属(Castanopsis)占1.2%，其他植物还有柏科(Cupressaceae)、桦木科(Betulaceae)、榆科(U lmaceae)和壳斗科的青冈属(Cyclobalanopsis)和栎属(Quercus)等植物。也有少量热带、亚热带植物种属存在，植被主要为常绿针阔混交林。到中更新世时期(距今60～80万年前)，河谷坝区植被为南亚热带常绿阔叶林及草地(张建平et al.，2000)。晚更新世(距今10万年前)，木本、草本和蕨类植物各占1/3。木本主要是松类植物，有少量胡桃科(Juglandaceae)、云杉属(Picea)、铁杉属(Tsuga)、栎属等植物；草本优势种为蒿属(Artemisia)植物，有少量的伞形花科(Umbelliferae)和禾本科植物(周国兴and张兴永，1984)。全新世(约1万年前至今)时，木本植物仅见松属、栎属、桤木属、榆属(U lmus)等的树种，草本有禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)和蓼科(Polygonaceae)的植物，蕨类主要成分是水龙骨科的植物(Polypodiaceae)(周麟，1996)。

但也有学者认为上新世时期元谋干热河谷的植被已经分化，盆地周围山地生长有松科、壳斗科、樟科(Lauraceae)、胡桃科、金缕梅科(Hamamelidaceae)为主的连续或片状分布的常绿和落叶阔叶林；盆地内则是以禾本科、蔷薇科(Rosaceae)等植物为主，杂以大戟科(Euphorbiaceae)、豆科(Leguminosae)、忍冬科(Caprifoliaceae)、杨梅科(Myricaceae)的灌木或草本植物，以及榆科、桦木科等树木组成的稀树灌丛草原型植被。并认为该地区在200万～300万年前的中晚上新世，已经发育成为金沙江流域的干热河谷盆地之一(刘耕武et al.，2002)。

2.2　植被恢复途径与方法

在植被恢复过程中，由于干热河谷区退化立地类型的差异，恢复植被的类型和方法也应不同。长期以来，许多学者在这方面进行了大量研究和探讨。干热河谷地理环境异质性程度较高，加之该区域植被破坏严重，可供参照的地带性原生植被很少，目前适宜干热河谷退化山地造林的乔木树种主要是引进树种(杨成源等，1996；周蛟等，2000；李昆等，2004)，而且，土壤入渗能力强的石质山地有利于高大乔木的生长，侵蚀严重的泥质山地则相反(杨忠等，2000)。与退化生境分类和立地区划相结合的分类恢复、定向培育(李昆，2007)，以及“树种选择、容器育苗、提前预整地、适当密植和雨季初期造林”(陈玉德等，1995)，是干热河谷主要的植被恢复途径和配套技术。在极强度退化类型区采取彻底封禁的自然恢复途径，强度退化类型区采取自然恢复为主，辅以一定水保工程措施的途径；重度退化类型区采取封禁条件下的灌草植被人工促进恢复途径，坡度较缓和土壤较厚地段可采用人工恢复的技术途径；中度退化类型区可以人工恢复为主，辅以严格封禁，引种生态适应性强的多用途乔木树种；轻度退化类型区则可以引种经济价值较高的经济林木和热带作物，通过雨养加灌溉措施，恢复人工经济型植物群落(叶厚源and魏汉功，1991；陈玉德and吴陇，1995；钟祥浩，2007)。并在植被恢复与生态治理规划设计时，尽量求得生态、经济和社会效益的统一(欧晓昆，1994)。同时，在立地条件好的地段营造高价值多用途树种、农用小径材或薪炭林，提高山区群众收入，解决干热河谷区生活燃料问题，以发展促恢复，加强现有植被保护，促进自然更新恢复(杜天理，1994)。

另外，针对干热的气候条件以及严重土壤退化，有学者提出了构建以乔木树种为主的复合农林系统，在林带内进行“胡同”式农业耕作(何毓蓉and黄成敏，1997)。有试验表明，适当加大初植密度，有利于提高干热河谷造林成活率和保存率(陈玉德等，1995；杨成源等，1996)，但也有人试图通过减少群落植株密度和生物量，建立“适度”的乔木层密度，“适度”的灌草层结构的“适度”造林技术(费世民et al.，2003)，来促进该区域的植被恢复。

2.3　植物逆境适应保护机制

在低纬度地区的干热河谷，其主要气候特点就是干和热，旱季长达7个月以上，这期间植物的抗逆性、生态适应性及其适应保护机制等，在干热河谷植被恢复与生态治理中，适宜物种选择具有重要的理论意义和现实价值。

20世纪90年代以来，干热河谷植物生态适应性和生态保护机制的研究，主要集中在植物对高温、干旱环境的生理适应方面。李昆等通过实地观测，对金沙江干热河谷主要造林树种蒸腾作用进行研究，发现干热河谷造林比较成功的树种可分为蒸腾作用较强的乡土树种和桉树类树种，和以较弱的蒸腾作用度过旱季的相思类树种两大类(李昆and曾觉民，1999)。有研究表明，滇刺枣(Zizyphus mauritiana)、聚果榕(Ficus recemosa)和黄花槐(Sophora xanthoantha)等属于高蒸腾耗水树种，对干旱胁迫具有中度敏感性；坡柳、山毛豆(Tephrosia candida)、山合欢(Albizia kalkora)、苏门答腊金合欢(Acacia glauca)、印楝(Azadirachta indica)及木豆(Cajanus cajan)为亚高蒸腾耗水树种，对干旱胁迫具有弱度敏感性；干香柏(Cupressus duclouxiana)、圆柏(Sabina chinensis)及墨西哥柏(C.lusitanica)属于中度干旱敏感型树种(段爱国，2008)。实际上也是亚高蒸腾耗水和对干旱胁迫敏感性弱的树种，具有较强的生态适应性。毛枝青冈(Cyclobalanopsis helferiana)和三叶漆(Terminthia paniculata)叶片有发达的抗氧化系统，且对低温敏感，活性在干凉季达最高水平，对干热河谷环境也有较好的适应性(朱俊杰and曹坤芳，2008)。游离脯氨酸研究显示(李昆and曾觉民，1999)，山毛豆、木豆、真珠相思(Acacia podalyriifolia)、大叶相思(A.auriculiformis)、台湾相思(A.confusa)、绢毛相思(A.holosericae)、坡柳等树种，在旱季时游离脯氨酸累积较多；赤桉(泰国种源)(Eucalyptus camaldulensis var.tailanthensis)、赤桉(E.camaldulensis)、柠檬桉(E.citriodora)、尾叶桉(E.urophylla)、大叶桉(E.robusta)、新银合欢(Leucaena leucocephala)、苏门答腊金合欢、滇刺枣等树种则无明显变化。可能干热河谷适宜造林树种的游离脯氨酸积累与抗旱性之间无明显的相关关系。

不同树种其水分生理指标的动态变化和水分生理特性不同，其适应方式也不同，但都强烈地受到干旱环境的影响。有人根据树种抗逆适应机制进行分类(高洁et al.，2004)，其中，乡土树种黄荆、滇榄仁(Terminalia franchetii)、小桐子(Jatropha curcas)等以旱季落叶方式；常绿树种度过旱季的方式则分为4类:一是低水势、气孔导度近似关闭的大叶相思、厚荚相思(Acacia crassicarpa)、肯氏相思(A.cunninghamia)等；二是低水势、低气孔导度的赤桉、绢毛相思和坡柳等；三是较高水势、低气孔导度的新银合欢、柠檬桉等；四是较高水势、气孔导度近似关闭的马占相思。作者认为第一、第二类树种更适宜干热河谷造林，但实际结果却是第二、第三类树种的造林效果更好(陈玉德等，1995；李昆等，2004，2007)。

2.4　适宜树种的选择与引种

从20世纪80年代中期到90年代初期，干热河谷植被恢复开始了适宜树种筛选的较大规模系统试验，先后选择近百种引进和乡土的阔叶树种。其中，山毛豆、台湾相思、新银合欢、苦刺、坡柳、钝叶黄檀(Dalbergia obtusifolia)和思茅黄檀(D.szemaoensis)为适宜保留树种，并逐步用于营造近似天然林的人工恢复植被(叶厚源and魏汉功，1991)；赤桉、泡火绳(Eriolaena malvacea)、苦楝(Melia toosendan)、毛叶合欢(Albizia mollis)、阔荚合欢(Albizia lebbek)、金合欢(Acacia farnesiana)、铁刀木(Cassia siamea)等树种，前3年生长及成活情况均比较好，但以后则大量死亡。同时，木豆、大叶千斤拔(F lemingia macrophylla)和瓦氏葛藤(Pueraria wallichii)等高抗逆性物种在金沙江、红河等干热河谷造林成功(中国林科院资源昆虫研究所，1984)。

20世纪90年代开始，干热河谷植被恢复研究大量引进热带亚洲和澳大利亚热带半干旱半湿润区的阔叶树种，使干热河谷造林取得了突破性进展，筛选出大叶相思、绢毛相思、真珠相思、念珠相思(Acacia torulosa)、苏门答腊金合欢、赤桉(泰国种源)、柠檬桉、尾叶桉、细叶桉(Eucalyptus tereticornis)、印楝、新银合欢(乔木型)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)等树种(陈玉德and吴陇，1995；杨成源and王长福，1996)。马占相思(Acacia mangium)等树种，死亡率偏高，但保存植株生长较高大，被认为可在局部水肥条件好的地方种植。而且，乡土与引进的乔灌木树种的实地造林比较试验结果，无论是造林成活率、保存率，还是生长状况(平均株高、胸径和长势等)和生物量，赤桉、厚荚相思、柠檬桉、窿缘桉(Eucalyptus exserta)、肯氏相思、大叶相思、台湾相思、珍珠相思、新银合欢、苏门答腊金合欢、印楝等引进树种，比乡土树种山合欢、黄荆、山黄麻(Trema tomentosa)、香须(Albizia odoratissium)、苦楝(Melia azedarach)生长更好，可为当地群众提供数量可观的农用小径材、薪炭材和非木材林产品(周蛟and马焕成，2000；李昆et al.，2003；李昆et al.，2004)。

2.5　植被恢复与特色生物资源的培育利用

随着适宜物种选择研究的深入，相应促进了树种配置和造林模式的研究。干热河谷区虽然水分资源缺乏，干旱期长，土壤贫瘠，但光热资源充沛，土地资源丰富，具有独特的温室环境资源优势，有利于发展特色种植业和加工业，如元谋盆地“金沙江畔大菜园”，其蔬菜外销量占云南全省冬春外销量的一半，农民卖菜收入达4.7亿，成为该县第一支柱产业(赵俊and木万福et al.，2010)。在几大干热河谷区立地条件较好并有灌溉条件的地方，发展龙眼(Dimocarpus longgana)、余甘子(Phyllanthus emblica)、酸角(Tamarindus indica)、番石榴(Psidium guajava)、毛叶枣(Zizyphus.rugosa)、台湾青枣、食用木豆等经济林木(陈玉德and谭保邦，1990)。在退化山地上，将生态治理与资源培育及开发利用结合，走生态林业的道路，营建紫胶寄主林，培育优良寄主久树(Schleichera oleosa)放养紫胶蚧(Kerria lacca)以生产优质紫胶(喻赞仁，1992；李昆et al.，2003)；营建木豆、新银合欢等木本饲料林，麻疯树、木薯(Manihot esculenta)等生物能源林，新银合欢与桉树混交的水土保持林(刁阳光，1994)，农用小径材、薪炭材水土保持林(伍聚奎and周蛟，1996；杨成源et al.，1996)等，与防护林相结合的多目标人工生态系统。

现在，利用优越自然条件，将生态治理与高价值林产品资源培育结合的多目标恢复经营模式，已成为主要发展趋势。高价值印度黄檀在金沙江、红河和怒江干热河谷被广泛引种栽培(石雷等，2010)；红河干热河谷嘎洒段，规模化种植杞果+菠萝、高档柑橙水果+柱花草等作物，营造柠檬桉油材两用丰产林(刘中天and任金成，1993)；金沙江干热河谷鹤庆—永胜段，用川楝(Melia toosendan)与云南草寇(Alpinia henryi)等食(药)用作物间作，大力发展林药产业；选育和发展优质高纤维品种，使云南鹤庆纸厂的电池用纸占西南地区70%的市场份额；在金沙江和红河干热河谷，印楝农药原料林，辣木食用、工业用原料林等发展到10万亩规模；在林下间种香叶天竺葵(Pelaronium hortorum)等。极大提高了经济效益，开创了干热河谷植被恢复与经济发展良性互动的崭新局面。

3　干热河谷植被恢复发展趋势

3.1　植被恢复与气候变化

气候变暖似乎已成为全球气候变化的一种趋势。由于金沙江干热河谷地理环境的特殊性，近50年来的局地小气候变化同全球气候变暖趋势并不一致(Zhanget al.，2002)。上世纪近50年间，年均降雨量增加131.8mm，气温降低1.1℃(第宝锋et al.，2006)。当然也有不同看法(丁斌et al.，2006)。

干热河谷植被的变化与气候变化，尤其是与降水量和气温变化具有极大相关性，而植被对降水的影响存在时滞性。有研究说，当地植被影响降水量变化本身存在的时滞大约为10余年，因此当地植被恢复需要一定时期才能带来相应的生态效应(张斌et al.，2009；樊毅etal.，2010)。在全球气候变化的大背景下，干热河谷气候变化状况及其对植被恢复的影响势必成为今后关注和考虑的重点。

3.2　植被恢复与长江生态防护林体系建设

干热河谷大多位于各大江河流域中、上游地区，金沙江干热河谷即处于长江上游。据报道，长江上游的年土壤侵蚀总量为16亿～22.4亿t(余剑如et al.，1991；虞孝感等，2003)，从长江流域径流与输沙率变化来看，流量变化在金沙江流域地区以自然因素影响为主(张强et al.，2008)，但金沙江干热河谷区水土流失面积超过46.6%，占长江上游地区总流失面积的36.4%，年输沙量占宜昌站以上年输沙量的45.3%(杨万勤et al.，2002)。因此，干热河谷在整个长江流域生态建设中占有极其重要的地位。

3.3　植被恢复与农业生产环境改善

土地利用/土地覆被变化(LUCC)对生态环境的影响是当今全球环境变化研究的热点和核心领域。干热河谷植被恢复对当地农业生产环境的改善作用也存时滞性。在侵蚀陡坡的植被恢复中，在3年多时间内的保土、增肥和改良不会产生明显作用，土壤容重依然偏大(聂小军et al.，2008)；对农田的防护和局地小气候改善的作用也不会很大。但是，森林，尤其是防护林对农业生产系统的保障作用是巨大的。植被恢复与农业生态环境改良的关系，将是林业服务国家经济建设的重要方面和研究重点。

3.4植被恢复与多目标经营

随着我国经济社会的高速发展，植被恢复重建已与农田基本建设、农村山水林田路综合整治、农村能源建设、资源培育与深加工产业培植等紧密结合。因此，高价值优良品种培育，多用途树种引种驯化与丰产培育，多功能防护林营建和高效经营利用，分类恢复、定向培育与可持续经营等方面的研究，将成为干热河谷植被恢复的研究重点，其成果将得到迅速转化，并在生产中做出重大贡献。

4　结语

在长期强度的人为干扰和严酷的自然环境双重压力下，干热河谷的生态系统极度退化，结构与功能濒临崩溃，严重制约了该地方经济社会的可持续发展，是我国典型的生态脆弱带和极度退化区，也是我国造林极端困难地区之一，但也是我国林业生态建设的主战场。

鉴于干热河谷植被恢复和生态治理已有一定的人才队伍、技术储备和经验积累，以及该区域在整个长江、珠江、红河、澜沧江和怒江等流域的防护林体系建设中的重要地位和关键环节，进一步加强其相关研究，加紧构建与大体系结合的干热河谷生态防护林子系统，在人工启动和辅助下，依靠自然力实现干热河谷可持续的植被恢复，是满足本区域和所在江河中、下游地区经济社会可持续发展要求，实现我国西南地区森林“双增”目标的重要保证。

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Study status and development trends on vegetation restoration of dry-hot valley，Southwest，China

LiKun^1，2，Liu Fangyan^1，2，3，Sun Yongyu^1，2

(1.Research Institute ofResources Insects，CAF，Kunming 650224；2.DesertEcosystem Station in Yuanmou County，State Forestry Administration ofChina Yuanmou 6513002；3.College of Biological Sciences and Biotechnology，BeiJing ForestUniversity，BeiJing 100083，China)

Abstract:Dry-hotValley ismainly distributed in the upstream region of Yangtze River，Red River，Nu River and Lancang River，etc.They are typical ecologically fragile areas in southwestofChina，with hotand dry climate，sparse vegetation，drought and barren soil，and seriously water and soil erosion.Restoration and ecologicalmanagement of vegetation in the area are extremely difficult.This paper reviewed the history of its restoration，the evolution of the existing vegetation，approaches and methods of vegetation restoration，protection of plant stress adaptation，selection and introduction of suitable tree species，vegetation recovery and cultivation characteristics of resource utilization.According to systematic comparative analysis，we sum up decades of research and practice of successes and failures about vegetation restoration，determined that the status and development trend on vegetation restoration of the dry and hot valleys.Our goal is to carry on the past heritage and open up the future，to accelerate green building security barrier ofYangtze River，tomake due contribution for dry－hot valley region and its host river basin＇s economic and social sustainable development，and to come true" double increase"forest of southwest China.

Key words:Dry-hot valley；vegetation recovery；current status；study trends