湘江流域植被变迁对沿江生态环境的影响

1、湘江 ,位于东经11030 114 00,北纬 24312845,长江七大支流之一,也是洞庭湖水系中流域面积最大的河流。它发源于广西临桂县的海洋山,流经广西的兴安、全州,在东安庙头进入湖南,经永州、祁阳、衡阳、衡山、株洲、湘潭、长沙、望城等城镇地域,至湘阴县濠河分东西两支,东支经湘阴县城,至芦林潭与西支汇合后注入南洞庭湖,西支经新泉寺、临资口与资江东支汇合后,下行至芦林潭与湘江东支相汇。从河源至濠河口干流全长856 km,流域面积 94 660 km2;在湖南境内长670 km,流域面积 85 383km2,占流域总面积的89.2%。占湖南省国土总面积的40.3%。湘江支流众多,5 km 以上

2、的大小支流有2 157 条,其中一级支流124 条。流域面积2 000 km2 的一级支流有11 条。流域内人口占全省总人口的50%以上。在湖南省社会经济发展中起着举足轻重的作用。1历史时期湘江沿岸的植被自古以来 ,人类与河流就有着亲密关系。北魏郦道元水经注记载当时湘境(包括今广西兴安、全州部分地域在内)河流 15 条。清汪士铎依水经注,将 15 水制图 6 幅,是其水经注图中列名河流最多的图组。15 水分别为 :湘资沅澧涟漓溱匡深钟耒米漉浏买。其中,除“湘资沅澧 ”对应今湖湘四水外,“涟耒米漉浏买”均为今湘江支流,“钟”为今耒水支流 ,“漓溱匡深 ”则为今广西境内河流。湘江作为长株潭三座城市

3、的水脉,是一条永久的生命之河和文化之河。历史时期,湘江流域由于人类定居较早,森林也最先被开发。到东汉末年以后 ,由于中原大乱 ,湖南人口锐减,人少地闲 ,天然次生林有所恢复与发展。从这一时期古籍对湘江流域的片断记述中,不难看出当时森林覆盖好,山青水秀的自然景观1 。晋桓元游南岳诗序 :“涉湘江千里 ,林阜相属 ,清川穷澄映之流,山径彻通 ,或垂柯跨谷 ,夹景交荫 ” 。描述从长沙到衡山的湘江沿岸,均有森林覆盖,山青水秀的自然景观。晋代罗含湘中记记述当时的湘江 “湘川清照五六丈,下见底石 ” 。唐宋时代的湘江沿岸植被情况,多散见于诗文中。如宋之问的诗:(见于全唐诗卷五一)自湘源至潭州衡山县,“赤

4、岸杂云霞 ,绿竹绿溪涧” ,反映出由红色岩系组成的河流阶地与绿竹,泉流连绵不绝的自然景观。张九龄的诗:(见于全唐诗卷四八)初入湘中有喜,“ 征鞍穷郢路 ,归棹入湘流。两边枫作岸,数次桔为洲” ,描述湘江两岸多阔叶林,江心洲上种桔也比较普遍。又诗将至岳阳有怀赵二,“ 湘岸多深林 ,青冥昼结阴 ”反映当时岳阳一带湘江沿岸古树参天蔽日的情况。又如:株洲 ,古时 ,当地多槠树 ,湘江过而多沙洲,故株洲又称槠洲。唐代诗人刘禹锡在诗中形容“沅江清悠悠 ” ,并说“ 潇湘间无土山 ,无浊水。”(刘禹锡集卷二十九)可见当时的生态环境仍保持着较良好的状态。唐代以后,人口不断增加,农田大量开垦 ,并从平地发展到岗

5、阜、山岳,“刀耕火种 ”随之发展 ,意味着栽培植物(包括农田和人工林)对天然林在更大范围内的更替。宋代张昊云谷杂纪卷四中说:“沅湘间多山 ,农家惟植粟 ,且多在岗阜 ,每欲播种时 ,则先砍林木 ,纵火焚之 ,俟其成灰 ,即播种于其间 ,如是则收必倍,所谓刀耕火种也” 。在山地毁林开荒,极易引起水土流失。南宋范成大在骖鸾录中,叙述他从苏州赴桂林经湖南所看到的情况是“湘江岸小山坡陀 ”,“ 略无峰峦秀丽之意,但荒凉相瞩耳 ” 。这种 “小山坡陀 ”和“荒凉相瞩 ”的情形 ,正是当时流行的“刀耕火种 ”的生产方式的产物2。反映了山区垦殖状况。湘江、资江以西的湘西到广南西路,历来为人少地多的山丘地区,

6、此时也有较大幅度的开垦。15 世纪 (明代中叶 )以来 ,尤其到清代后期,随着人口的增加,由于开垦、樵采、战祸、开矿等原因 ,松杉多 “近颇伤樵采或兵余剪伐殆尽”,原始森林被破坏,湘江的自然环境发生新的演化。植被的逆向演替趋势更加明显。18 世纪以来 ,湘江下游地区人口的巨大压力使垦殖更甚,樵采更重 ,并最终使这里 “合抱之木 ,百不存一 ,常美之山 ,多突而童 ”4 。进入 21 世纪 ,据湖南省林业厅统计,湘江流域有林地面积394.29 万 hm2,森林覆盖率51.55%;水土流失面积18 808 km2, 占全流域面积的22%,平均侵蚀模数为3 365t/km2 。由于流域易蚀母质发育的

7、土壤比例大,加之人类活动频繁,经营粗放 ,林草植被破坏严重,特别是衡邵盆地大面积紫色页岩 ,荒山秃岭 ,植被稀疏 ,生态环境十分恶劣。据衡阳英南、衡南谭子山、衡东吴集等采集样地的统计,湘江沿岸红壤丘岗地的植被种类大致有:常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松稀疏灌草丛(幼林马尾松林 )、中生性或旱中生性草丛、半湿生性草丛、湿生性草丛、侵蚀面植被等等。丘岗地的常绿阔叶树种,多为次生幼林 ,为地带性植被常绿阔叶林群落类型的残迹之一。乔木层有香樟(cinnamomum camphora)、苦槠 (castanopsis sclerophylla) 、青冈(cyclobalanopsis glauca)、木荷

8、 (schima superbo)、石栎 (lithocarpusglabra) 及枫香(liquidambarformosana) 等。丘岗地的针阔叶混交林,多为原有森林植被常绿阔叶林被砍伐后,经培育而成的次生林树种与马尾松混交而成。乔木层有马尾松(pinusmassoniana)、木荷、香樟、苦槠及栎等,马尾松多为人工种植,为 10 年生左右的树木,居于乔木层的上层。灌木层植物因受到一定的樵采,高度在 11.5 m 左右 ,其中不少乔木树种形成萌生灌丛状态。灌木层种类主要有映山红(rhododendron simsii) 、赤楠 (syzygiumbuxifolium)、乌饭 (vacci

9、nium bracteatum)、小叶乌饭 (v.carlessi) 、枫香、白檀(smyplocos paniculata)、锐齿槲栎 (quercus alienavar.acuteserrata)、槲树 (q.dendata)、木 (lorpetalum chi-nense)及黄瑞木 (adinandra millettii) 等。马尾松为暖性针叶林树种,常与常绿阔叶树及少量落叶树构成中亚热带针阔叶混交林。在江边低丘分布有较多的马尾松稀疏灌草丛(或幼林马尾松林)按其自然群落结构及地理生态分布,划分为两类 : (1)低丘岗地第四纪红色粘土红壤上分布的类型,为分布范围较大的暖性灌草丛,生长的

10、主要是亚热带及热带旱中生禾草草类,如鸭嘴草 (ischaemum aristatum)、野古草 (arundinellahirta) 、四脉金茅 (eulalia quadrinervis) 、白茅 (imperata cylindricavar.major)及假俭草 (eriochloa ophi-uroides) 等等种类占优势,散生少量乔、灌木植物,呈灌丛状 ,疏疏灌草丛或疏灌林受到明显的生境影响。这类植被是因为常绿阔叶林植被被砍伐后,导致水土流失,土壤日益贫瘠,生境趋于旱化所形成的次生类型。这类地块,如果停止人为破坏,便会出现正向演替 ,有恢复森林植被的可能; (2)紫红色砂岩发育的紫

11、色粗骨土上分布的类型。草本植物有臭根子草 (bothriochloe intermedia)( 此草为紫色土指示性植物)、白茅、假俭草、鸡眼草(kummerowiastriata) 等,小灌木有截叶铁扫帚(lespedezacuneate)。2植被变迁与自然灾害的关系植被变迁与自然灾害有着密切的关系,在原始植被保存完好的年代里,湘江沿岸到处呈现出山青水秀的景色 ,水土流失轻微 ,湘水含沙量较少。植被森林被破坏以后,涵养水源的功能降低,水土流失加剧 ,水旱灾害日见频繁1。同时水土流失也使泥沙淤积河道、水库,加重了洪涝灾害。据湖南自然灾害年表记载,从公元 101 年到 1949 年的 1 800

12、多年间 ,湘江流域共发生水灾291 次,平均约 6 年一次。其中 ,从乾隆元年 (1736 年)至 1949 年的 213 年中 ,水灾占总数的 48%,平均不到1.5 年一次。由此反映出湘江流域自然灾害逐渐增多的趋势。1998 年山丘区因暴雨山洪诱发山体滑坡、泥石流或房屋倒塌等造成214 人死亡 ,占因灾死亡人数的63%。 1999 年,山丘区因灾造成124 人死亡 ,全部是山洪灾害造成。湘江流域水土流失的恶化,与流域生态系统的破坏密切相关。因为在正常条件下,植被如果不受到外力的破坏,一般多生长茂密 ,植被覆盖率可以很高,即使在 5060以上的极陡坡地和抗冲刷能力很弱的土壤上,在暴雨时也很少

13、形成强水土流失。一般坡耕地的水土流失模数相当于林地的10 倍,相当于荒山和其他用地类型的36 倍。植被覆盖率低,则迳流系数就大,水土流失就强。2.1植被变迁与水土保持唐代以前 ,由于森林覆盖好,湘江 “水深见底 ”,“无土山、无浊水” 。北魏郦道元水经湘水注把湘水在今长沙、湘阴一段称为“潇湘 ”,并说 “潇者 ,水清深也 ” 。晋罗含湘中记记述流至今湘阴县附近,水“至清 ,虽深五、六丈 ,见底了然 ,石子如樗蒲矢,五色鲜明 ,白沙若霜雪,赤崖若朝霞 ” (太平御览卷六五引),唐李谅的湘中行称零陵等地“湘江永州路 ,水碧山兀 ,古木暗鱼潭 ,清可鉴毛发 ”, (与地纪胜 荆湖南路 永州引 )。这

14、种清澈见底的江水的存在 ,正是当时湘江流域植被覆盖率高、水土保持较好的见证。唐末五代到北宋,湖南各地不断开发 ,原始常绿阔叶林进一步被破坏,水土流失逐渐加重。南宋时,范成大所看到的“小山坡陀 ”和“ 荒凉相瞩 ”的情形 ,与李谅等所看到的情况已有很大变化。元末以后,天然次生林有新的发展,水土保持情况得到改善,湘水含沙量又显著减少。明代,北方人口大举南迁,丘陵山区开发力度逐渐加大,一些地方森林及土地资源渐显颓势。清初王船山竹枝词“洞庭湖北汉水横,青草湖南湘水清” 。(道光沅湘耆旧集卷三四引)。从诗中反映出湖南植被覆盖较好 ,水色是清的。清乾隆以来,人口剧增 ,特别是玉米红薯等旱粮作物在湖南的推广

15、,山林辟垦 ,水土流失逐渐严重。1834 年魏源在考察湖北、湖南的水利以后,著有湖广水利论 ,记载道 :“今则承平二百载,土满人满 ,虽蚕丛峻岭 ,老林邃谷 ,无土不垦 ,无门不辟 ,于是山无遗力。 则凡箐谷之中 ,浮沙壅泥 ,败叶陈根 ,历年壅积者 ,至是皆铲掘疏浮,随大雨倾泻而下 ”(微古堂外集卷六)。所写重点虽在汉江中上游,但也能反映出当时湘江的情况。2.2植被变迁对湘江水环境的影响湘江年平均流量为2 131 m3/s,年平均水位27.31 m,年平均流速为0.45 m/s,年平均含沙量为0.10.2 kg m-3;湘、资、沅、澧四水悬移质泥沙量(kg m-3)排序是澧 (0.416)沅

16、 (0.229)湘(0.129)资(0.127)。根据水利部长江水利委员会2002 年长江泥沙公报的数据显示:湘江湘潭、资水桃江、沅江桃源、澧水石门四站多年实测水、沙量统计值见表1,迳流量与输沙量的历年变化见图1。从四水的来水量与多年平均比较明显偏多。其中沅江、资水、湘江来水量偏多31%52%;但从统计4 条支流把口站的年输沙量来看,除湘江湘潭站偏多12%之外 ,其余澧水石门站、沅江桃源站偏少50 %以上。湘潭、桃江、桃源、石门 4 站水量总的变化趋势不明显,但湘潭、桃江、桃源3 站 20 世纪 90 年代以来水量比 20 世纪 80 年代大。湘潭、石门两站沙量总的变化略有减少;桃江、桃源两站

17、自上游先后于 1962、1995 年分别建成柘溪、五强溪水库后,沙量较建库前明显减小。资料表明,各站水量与沙量的年际变化基本保持一致,但沙量变幅大于水量变幅。湘潭、桃江、桃源、石门4站 2002 实测水沙特征值见表2,迳流量、输沙量与多年平均值及2001 年值对比见图23。2002 年湘潭、桃江、桃源、石门水文控制站年迳流量与多年平均值比较,各站偏大18%52%;与上年度比较,各站偏大26%91%。年输沙量与多年平均值比较,湘潭站偏大12%,其它各站偏小35%78%; 与上年度比较 ,各站均偏大47%以上。湘江湘潭站2002 年逐月迳流量与输沙量的变化见图4,湘江湘潭、沅江桃源站迳流量年内分配

18、不均,主要集中在58 月;两站输沙量年内变化与迳流量变化相应 ,58 月的输沙量分别占年输沙量的80%、96%。湘江含沙量20 世纪的 70 年代与 20 世纪 40年代相比 ,增长了 43%,即增长 5 倍3 。湘江干流河床较20 世纪 50 年代普遍淤高0.6m 左右 ,河道行洪能力大大降低。在历史上,湘江的水质优良一直是比较有名的。古人形容为“湘江秀木茂盛 ,江澄如练 ” 。毛泽东同志也曾以“漫江碧透 ” 、 “鱼翔浅底 ”来称赞湘江美景。直至 20 世纪 70 年代 ,湘江整体水质仍为至类,有“绿色湘江 ”之称 5。湘江自古还有着丰富的水产资源。株洲绿口江段,古称津口 ,杜甫曾有 “白

19、鱼困密网 ,黄鸟喧嘉音 ”的咏叹。过去 ,湘江有许多深水潭,水草丰盛 ,是鱼类越冬和繁殖的理想场所,人称鱼潭。然而,由于植被破坏而导致的水土流失夹带了农药、化肥残留物和土壤中的有机质、氮、磷等营养物质进入水体 ,造成江水的污染。据初步统计,湘江流域每年使用农药4 万 t 左右 ,化肥 220 万 t 左右。每年经雨水冲洗带入迳流,辗转汇入湘江的农药、化肥量分别为700 t 和 2.2 万 t 左右。畜禽养殖污染比重也不断上升。因此,农业化肥和农药污染也是导致湘江有机污染负荷逐年提高的重要原因。湘江被污染后,含有多种重金属的污染物淤积潭底,鱼类无法生存 ,有的已成为死水一潭。昔日泛舟湘江,“停桡

20、沙浦晚 ,把酒听渔歌 ”的怡人情趣 ,已随水哀哀逝去。湘江的污染已引起鱼类资源减少。20 世纪 80 年代调查指出,湘江香炉山鱼类产卵场萎缩了近70 km,鱼苗产量比20 世纪 50 年代减少了近30 倍,鱼产量由 50 年代的 500 万 kg 降低到 250 万kg。全国 3 000 家重点工业污染企业,湖南省占217 家,其中分布在湘江流域的占150 多家 ,大量污水排入湘江。湘江的污径比为3.12%,约为长江的2.5 倍。短短二三十年来,湘江水质污染的速度之快 ,影响之广是前所未有的。20 世纪 80 年代以来 ,湘江水质由类下降至类。据统计 : 2001年,湘江 33 个水系监测断面

21、仅17 个在类标准以内,水质达标率仅52%。将湘江流域8个地级市 1997 年至 2003 年的废水排放进行了对照。结果显示,一方面 ,湘江流域国家控制的8种污染物中 ,汞、镉、铅、六价铬、砷、石油类、氰化物等物质的年排放量呈逐年下降趋势;另一方面 ,生活污水的排放量在逐年增加,2003 年湘江流域8 个地级市城镇生活污水排放量就达 8 亿 t,而流域内仅建成生活污水处理厂7 座,总处理规模虽已达61.7 万 t/d,但实际年处理量仅为处理能力的41.9%,以致每年有近7 亿 t 城市生活污水直排湘江水域。长、株、潭三市饮用水源水质均未达标准要求5。3应对措施3.1加强流域管理与规划要完善流域

22、水资源综合利用规划,建立流域综合模型,提倡系统的流域规划与管理方法。以便提供各种开发活动的效益、费用比较和结果等信息,从而帮助流域规划和管理人员做出正确决策。各级政府要加大依法监管的力度,加强对自然资源和生态环境的保护,在维护生态平衡的前提下进行开发利用,坚决制止乱砍滥伐、乱采乱挖、乱杀乱捕等破坏森林植被、造成水土流失和破坏生态平衡的违法行为。实行“造、封、管、节”并举 ,确保森林资源持续增长。健全江河、湖库的水环境监测网络,实行水量水质的统一监督管理。污染物排放总量控制,限制耗水大、排污多的工业发展。促进流域与区域水污染的综合治理,不断提高湘江上水资源涵养能力和环境质量。合理利用、节约和保护

23、湘江中上游水资源,提高水资源利用率,改善湘江流域日益恶化的生态环境。建议湖南省发展改革委员会组织制订关于湘江生态环境建设的规划和措施 ,并认真监督执行。3.2加强法制建设和宣传教育依法建设和保护生态环境。严格按照中华人民共和国环境保护法、 中华人民共和国土地管理法、 中华人民共和国森林法、 中华人民共和国水法、 中华人民共和国水土保持法 、 中华人民共和国草原法、 中华人民共和国野生动物保护法等法律的规定,进一步完善我省具体实施细则和管理办法,建立健全生态环境建设的执法监督体系,加大执法力度,强化经济建设过程中对生态环境的建设和保护。对在经济建设过程中引起生态环境破坏,造成水土流失和环境污染的

24、行为,依据相关法律法规进行严肃查处。全面普及中小学生态环境保护教育 ,利用广播、电视、网络等手段对公民进行环境法制和知识教育,在全社会树立生态环境的忧患与保护意识。完善生态环境信息发布制度,拓宽公众参与渠道,充分发挥新闻媒介的舆论监督和导向作用6 。3.3加强林业生态环境保护措施湘江流域生态环境建设的主攻方向是:切实保护好现有的森林植被,加大封山育林和退耕还林力度 ,提高森林覆盖率;调整林种、树种结构,增加混交林和防护林比重,提高森林防护效能。根据湖南省水土保持生态建设规划(20012050 年),我省防治水土流失的总体目标是:近期“ 十一五 ”期间 ,每年治理水土流失面积1 700 km2, 水土流失治理程度达到45%,水土保持生态建设初见成效。中期20112030 年,水土流失治理程度达到75%,四水及其干支流泥沙明显减少 ,生态环境明显改善。远期20312050 年,水土流失治理程度达到90%以上 ,四水入湖泥沙减少80%,基本达到人与自然和谐共处的目标。为了实现上述目标,“十一五 ”期间我省要实施四大水土保持工程。一是小流域综合治理工程。要以湘西北武陵山区、湘中红壤丘陵区为重点,对 520 条小流域进行综合治理;二是坡耕地整治工程。要在全