热带稀树草原的概况及其恢复与重建

1、热带稀树草原的概况及其恢复与重建 以我国干热河谷热带稀树地区为例生态学 西南大学生命科学学院摘要：稀树草原是炎热、季节性干旱气候条件下长成的植被类型，其特点是底层连续高大禾草之上有开放的树冠层，即稀疏的乔木。我国的稀树草原主要分布于云南的干热河谷一带。本文综述了热带稀树草原分布的概况，及其气候特点，重点介绍了我国稀树草原干热河谷地区，了解了其退化原因和研究动态，以及当前对干热河谷地区实施的恢复措施和恢复模式。关键词：稀树草原，干热河谷，恢复模式 稀树草原指分布在热带的干燥地区，以喜高温并旱生的多年生草本植物占据优势，并稀疏散布着耐旱，矮生乔木的植物群落。热带稀树草原（savanna）与热带季雨

2、林一样，分布在具有周期性干湿交替季节的热带地区。热带稀树草原常与热带疏林和刺灌丛相互混淆。他们都是分布于旱季干燥而漫长地区的旱生群落，植物种类也相差无几，并且都有很多的类型。因此，也有人将它们合并，统称为萨王纳群落。这样一来，热带稀树草原就包括了热带地区除了密林和荒漠之外的广大地区。 世界上的稀树草原分布广泛，常见有非洲、南美洲、澳洲、印度、缅甸-泰国地区和马达加斯加等地。另外，在我国的热带稀树草地主要分布于云南的干热河谷，包括红河、怒江和澜沧江的河谷地区，广东南部、海南北部和台湾西南部。准确的说，我国云南元江处的稀树草原为稀树灌草丛，是一种独特的稀树草原。1. 非洲稀树草原概况 非洲的热带稀

3、树草原占据了南部非洲46%的面积，是南非、博茨瓦纳、纳米比亚和津巴布韦等国的主要植被类型。稀树草原生长的地区年降雨量少于750mm，并且冬季干热高温。本区气候最大的特点是其季节性的降雨。在大太阳时期，海上气团产生可长达6个月的降雨雨季的长短要看是否离赤道近。其他的月份则均干旱。在少数地方，例如在茅利塔尼亚和塞内加尔海滨太阳不大时也少量降雨。同沙漠和半干旱气候区一样，月平均气温也不如日气温变化大。该地区的典型结构是上层为木本，即乔灌层，高约1-20m，一般为3-7m，以相思属（Acacia）植物为主；下层为草本层，以C4植物为主。由于降雨量较少，所以在自然状况下，其木本植物和草本植物间的竞争达到

4、相对动态平衡。2. 澳大利亚稀树草原概况稀树草原在澳大利亚有广泛的分布，主要集中在澳大利亚北部地区（如图）。据资料显示，北澳大利亚拥有世界上现存最大的热带稀树草原。该草原面积比西欧还大，占世界现有草原1/4多，也是最大的原始野生区之一，是非洲现有野生陆地的4倍。澳大利亚具有如此面积之大的稀树草原主要是源于它的独特的地理位置。 澳大利亚地处南半球位于1041S4339，澳大利亚的地理特征明显地分为西部高原，中部低地和东部山地3个部分，西部高原地区主要由古代岩石组成，平均海拔300m，大部分为沙漠和半沙漠，也有一些海拔1000m左右的横断山脉。中部低地地区 北起卡奔塔利亚海湾（Carpentari

5、a Grolf），南至南澳洲东南海岸，有3个大盆地。东部山地地区由一系列高度不等的山脉组成，一般海拔8001000m，统称“大分水岭”，沿东海岸成南北走向，在维多利亚州西转延伸至塔斯马尼亚州（Tasmania），东南部靠海处，是狭窄的海滩缓坡形成平原，沿海地区到处是宽阔的沙滩和葱翠的草木，地形千姿百态 。正因为澳大利亚地理特征，澳大利亚38月为干季，912月为湿季。由于受亚热带高气压和东南信风的影响，加之全国陆地的35%是沙漠地带，使得澳大利亚的气候比较干燥，北部年均气温约27，南部年均气温约14。北部半岛和沿海地区属于热带草原气候，年均降雨量为7502000mm，是全澳洲雨水最多的地区。 3

6、. 我国典型热带稀树草原3.1我国热带稀树草原干热河谷 我国稀树草原主要分布在我国的热带稀树草地主要分布于云南的干热河谷，包括红河、怒江和澜沧江的河谷地区，广东南部、海南北部和台湾西南部等。我国云南省的几条较大的河流都发育着深切的河谷，由于地形产生的“焚风”效应，在这些深切河谷内形成了干热的气候，分布着特殊的稀树草原型植被，也称“萨王纳”植被。这些地区的主要气候特征是干和热，年平均气温在21以上，年降雨量为6001200mm（云南元谋），年蒸发量大于年降雨量的34倍。3.2干热河谷的主要特征 干热河谷是干旱河谷的重要组成部分，是与周边地区湿润、半湿润等景观不相协调的、引人注目的、独特的生理生态

7、景观，以纵向岭谷横断山脉中断三江并流区，即北纬28 30的怒江、澜沧江和金沙江峡谷段的干热河谷较为典型。该地区具有光热资源丰富、气候干旱燥热、谁惹矛盾突出、植被覆盖率较低、水土流失严重、生态恢复困难、社会经济条件差等特点；同时，也是自然资源利用开发潜力大、特色资源丰富而经济潜力很大的地区。3.3 我国云南干热河谷植被特点干热河谷植被具有独特的群落外观与区系组成, 是世界植被中萨王纳植被的干热河谷残存者，属河谷型萨王纳植被（Savanna of valley type），所以是我国珍稀濒危的植被类型之一。金振洲等研究表明, 干热河谷植被多为“稀树灌木草丛” , 以中草和禾草草丛为背景构成大片草地

8、植被, 在草丛之上散生2 5m为主的稀散乔木和0.52 m为主的稀散灌木, 在人为干扰下，它们也可变成“稀树草丛”、“灌草丛”或“草丛”等状态。群落结构上, 多数分乔、灌、草3层或灌、 草2层。群落种类多为热带性或热带起源的耐旱种类, 热带种、温带种和中国特有种分别占 47 . 59 % 、 14 . 88 % 和 37 . 42 % , 具有长期适应干热河谷的群落特征种或区系标志种。优势或常见种多数为生态适生种或耐干热种类。草丛优势种如扭黄茅（Heteropogon contortus（L）Beauv.）、孔颖草（Bothriochloa pertusa（L）A.Camus）、双花草（Dic

9、hanthium annulatum（Forsk）Stapf）等，稀树灌木如滇榄仁（Terminalia franchetii Gagnep.）、石山羊蹄甲 ( Bauhinia comosa Craib . )、坡柳 ( Dodonaeaviscose Jacg . )、疏序黄荆 ( Vitex negundo L . f var .laxipaniculata Pe. i ) 等5。4. 干热河谷形成的原因 金沙江干热河谷是由不同植物群落所组成的植被生态系统经历漫长的演变过程。在上新世至更新世初期( 250 万年前) 时期, 青藏高原高度约为海拔1500 2000 m, 开始形成深厚的季风

10、。这期间, 金沙江干热河谷地区温热多雨, 在元谋龙川江河谷地区发育了亚热带常绿阔叶林间有热带雨林的植被生态系统。大约距今17 0万年左右, 由于受青藏高原隆升的影响, 这里气候温暖偏干, 发育了属暖温带针阔叶混交林的植被生态系统。至中更新世初期( 约70万多年前) , 青藏高原高度达3000 3500 m, 与冰期温度下降相耦合, 高原进入冰冻圈。冰川和积雪的气候效应, 影响环境形势和季风变化，南支西风急流增强; 加之这期间金沙江下游河谷河流下切作用强烈, 高山深谷地貌形成,南支西风急流的地形焚风效应作用加强, 河谷气候逐渐趋向干暖。到晚更新世时期, 青藏高原平均海拔达4000m以上, 横断山

11、系基本格局已经形成, 来自西南印度洋暖温气流到金沙江下游河谷地带已成为强弩之末, 加之受深切河谷地形的影响, 河谷气候逐渐变得干热。大约距今1 . 2万年时, 这种季风强度达到最盛时期, 形成冬季较为干冷、 夏季较暖温的气候, 这时气候有利于落叶阔叶林的发育。 但是，随着人类活动的加强, 硬叶常绿阔叶矮栎类林受到破坏, 出现稀树灌木草丛。目前在元谋分布的稀树灌木草丛, 显然是一种退化类型。随着人为干扰强度的加大, 对稀树乔木和灌木的进一步砍伐, 出现灌木草丛景观或草丛景观退化类型。人为割草或过度放牧继续有增无减必然带来草丛的破坏, 形成稀草草坡, 并最终出现光板地或裸岩4。金沙江干热河谷干热区

12、, 生态系统在人为干扰作用下的退化序列可表示如下:人为干扰不止 硬叶栎类林稀树灌木草丛灌木草丛草丛稀草草坡光板地或裸岩( 矮栎类乔林)原始类型 轻度退化 中度退化 重度退化 强度退化 极强度退化 因此，干热河谷的形成可以总结为一下几点：地史原生论：干热河谷的出现是自然自理环境烟花中的必然产物；焚风效应说：很短山区的山脉走向，大体上均垂直于西南季风或东南季风，山脉疯婆节流较多的雨水，背风坡少雨，下山风又增温，致使地区产生干旱现象；山谷风局地环流说以及人类活动干扰次生说。 5. 干热河谷的恢复与重建5 . 1 干热河谷植被恢复的研究 自“八五”以来, 国内外对干热河谷的植被恢复已经逐渐成为热点,

13、进行了大量的的理论研究, 并取得了许多科研成果。许多生态学家将干热河谷生态恢复区进行区划分析，以研究该地区的植被恢复。纪中华等（2006）根据水势该区主要制约因素的基础上，将金沙江干热河谷脆弱生态系统划分为3种小系统，即雨养生态系统、集水补灌系统、适水灌溉系统（金沙江干热河谷生态恢复的典型模式8。钟祥浩（2000）针对干热河谷去生态系统退化特征，将干热河谷划分为极强度退化、强度退化、中毒退化、中毒退化和轻度退化5中主要类型，提出生态系统恢复与重建的关键在于土壤水分条件的改善4。沙毓沧等主要根据干热河谷主要生态环境问题, 围绕该区域生态环境恢复和重建, 广泛开展复合农林牧系统、特色经济作物、 生

14、态旅游等基地建设, 探索区域的社会经济发展模式，促进干热河谷地区的生态环境保护和流域生态、社会、经济的可持续发展9。张建平和王道杰依据农业生态系统差别把元谋县划分为平坝农业生态系统区、坝周低山丘陵农业生态系统区、中山农业生态系统区、中高山农业生态系统区4个类型，并以此对不同类型进行植被恢复10。5.2干热河谷生态恢复模式列举干热河谷退化生态系统根据退化程度的不同，其植被恢复模式不同。其中，纪中华等根据元谋干热河谷生态环境脆弱、水分短缺、干热资源充足等特点，按照生态学、生态经济学、系统科学的原理设计规划干热河谷退化坡地立体种养复合生态农业模式，即“乔+ 灌+ 草+ 羊+ 沼气+ 蚯蚓+ 鸡”的模

15、式。刘浩和李贤伟（2011）等以三种植被恢复模式来研究元谋干热河谷的土壤贮水及入渗特性。三种植被恢复模式为：罗望子+百喜草、银合欢和扭黄草。结果发现罗望子+百喜草的入渗性能优于其余2种模式和裸地类型，是因为该模式的草本层密厚且覆盖率高，可极其有效防止雨滴直接打击地面；同时，表层土壤所聚集的植物根系发育好，根量多，能够提供较丰富的枯茎腐根，对土壤均有巨大的改良作用，有利于土壤水分的迅速下渗11。（元谋干热河谷三种植被恢复模式土壤贮水及入渗特性）另外，王道杰（2004）等以云南小流域干热河谷为研究区，根据立地条件和植物的生物学特性，对该地区进行植被种植，提出了7类植被恢复治理措施，包括有人工模拟飞

16、播、带状穴植生物篱墙、退耕还林还草、鱼鳞坑造林、竹节沟造林、水平阶造林、撒播，通过进行生态效应分析发现植被对延缓地表雨水汇集具有重要作用，在拦流截沙方面效应显著，对增强土壤入渗能力效果显著12。 杨艳鲜等对元谋干热河谷区4种旱坡地生态农业模式的水土保持效益进行了系统的研究。结果表明与对照模式“罗望子+ 裸地”相比, 建立的 4种模式均体现了良好的水土保持效果, 其中“罗望子+ 木豆+ 柱花草”模式截持降雨, 增加地表盖度,改善土壤物理性状, 提高蓄水保水能力, 防治水土流失效果最佳13。何璐等通过对金沙江干热河谷生态经济林的三种典型复合种植模式的观测分析, 结果表明三种复合种植模式的经济产投比

17、、土地生产率的关系为: 龙眼+台湾青枣模式 龙眼+香叶天竺葵模式 龙眼单作模式14。其他退化生态系统治理模式还包括有，先锋植物+牧+经济林模式，选择耐贫瘠的豆科饲料或牧草植物，如木豆、山毛豆作为灌木，百喜草，柱花草作为牧草，可改良土壤，也可以被牛羊等利用；果+农+禽模式，选择耐旱经济林，木材林等，兼植豆科牧草和禾本科牧草等，引入猪牛羊等牲畜。6. 结语回顾前人的研究，对于金沙江干热河谷已经有了一些显著的成果，一些植被恢复模式的建立有助于该地区的植被恢复，改善了土壤质量，或许可以在一定程度上减缓干热河谷地区的水土流失。另外，除了在植被恢复上加以重视外，我认为在干热河谷生态系统恢复与重建过程中还可

18、以重视从土壤水平上进行改良，是否可以在该地区对土壤进行施有机肥，或化学改良剂等。虽然，目前对金沙江干热河谷的研究已经得到了快速的发展，并且得到了一些成果。但是，在植被恢复过程中仍旧存在着一些问题，如对于干热河谷的形成机制，还是不完全清楚的，同时缺乏从理论上深入研究恢复重建的基础理论问题如生态系统的稳定性及其变化、物种对系统退化环境的响应与适应、 生态系统退化和恢复重建机理等。金沙江干热河谷地区 具有比较丰富的植物资源, 积极合理地开发利用该区的植物资源, 不仅可以促进地区经济的可持续发展和当地农民生活水平的提高, 而且有利于区域生态环境恢复和保护。同时加大乡土种的筛选与应用研究, 充分挖掘区内

19、丰富的植物资源, 建立适合地方自然条件和经济发展特点的植被恢复模式。目前, 金沙江干热河谷生态系统服务功能及生态健康评价还处于发展的初始阶段, 许多问题还有待深入研究与解决, 生态系统服务的生态风险等尚未进入研究的视野。因此应加强对金沙江干热河谷生态系统服务功能及生态健康评价。 参考文献1刘永花,刘国道.澳大利亚稀树草原概况J.热带农业科学，2004，24（05）：69-722任 海，Joon Daane，彭少麟.非洲稀树草原生态系统概况J.热带亚热带植物学报，2002， 10（4）：381-3903高文学，王志和，周庆宏等.金沙江干热河谷稀树灌草丛植被恢复方式研究J.林业调查规 划，2005 ，30（3）：87-914钟祥浩.干热河谷区生态系统退化及恢复与重建途径 J .长江流域资源与环境，2000,9（3）：376-3835杨振寅，苏建荣，罗 栋.干热河谷植被恢复研究进展与展望 J .林业科学研究，2007,20（4）：563-5686方海东，段昌群，潘志贤.金沙江干热河谷生态恢复研究进展及展望 J .三峡环境与生态， 2009,2