黄河上游玛曲次生裸地类型及修复技术

朱 丽，赵 明，李广宇，陈文业，魏 强，王 芳，康建军，邴丹珲，张继强

(甘肃省林业科学研究院，甘肃兰州 730020)

黄河上游玛曲次生裸地类型及修复技术

朱 丽，赵 明，李广宇，陈文业，魏 强，王 芳，康建军，邴丹珲，张继强

(甘肃省林业科学研究院，甘肃兰州 730020)

次生裸地;修复技术;玛曲;黄河上游

特殊的地理环境加上气候变化和人为因素的影响，导致玛曲高寒牧区生态环境日益恶化，次生裸地面积不断扩大，“生态蓄水池”的功能受到威胁，所以开展次生裸地恢复技术的研究迫在眉睫。通过对不同类型次生裸地现状、形成原因的分析，提出了因地制宜采取地表处理、物种配置等恢复技术治理次生裸地的措施，旨在为玛曲高寒牧区草地资源的合理利用及植被恢复提供理论依据。

我国退化生态系统面积约占国土总面积的25%，除了众所周知的森林锐减、荒漠化扩大外，那些过去较少受到破坏或仅受到轻度破坏的高寒草甸、温带草原也出现了不同程度的退化。玛曲高寒草甸位于川西藏东高原，既是青藏高原生态系统的重要组成部分，也是黄河上游地区的主要水源涵养地。特殊的地质、地貌条件和气候要素的耦合，以及当地经济、社会的快速发展，加之无计划的开矿、采砂、挖掘药材和鼠兔害破坏，造成了植被严重退化、草场沙化、地表裸露、形成“黑土滩”等一系列严峻的生态环境问题，玛曲高寒牧区出现了各种不同类型的次生裸地，并且面积逐年扩大。据初步测算，玛曲各种类型次生裸地面积已达26.45万hm2。次生裸地作为植被退化的一种极端形式，已经严重危害到黄河中下游地区的生态平衡及高寒地区人类的生产和生活，阻碍了草地畜牧业的可持续发展。

虽然国内外对退化生态系统恢复和重建技术进行过大量的研究［1－3］，但关于次生裸地的全面调查和系统研究很少，尤其对于高寒地区次生裸地的研究就更少。因此，针对黄河水源重要补给区——玛曲高寒草地退化严重，次生裸地面积逐年扩大且类型增多，草原涵养水源、保持水土、防风固沙等生态功能显著降低等问题，开展次生裸地生态修复技术研究，对于恢复黄河水源地水源补给及水土保持等生态功能，确保黄河水源补给区持续稳定地发挥其原有生态功能具有重要作用，可为玛曲乃至黄河中下游地区社会经济可持续发展提供可靠保障，为高寒草原各类生态建设工程的顺利实施提供科技支撑。

1 研究区概况

玛曲县位于青藏高原东端的甘、青、川交接地区，地势西高东低，由西北向东南倾斜，海拔3 300—4 806 m，是以藏民族聚居为主的纯牧业县。土地总面积1.02万km2，全县草场总面积85.9万hm2，可利用草场面积83.0万hm2。≥5℃年活动积温1 080.1 ℃，年均降水量 615.5 mm，年总辐射量548.47 kJ/cm2，年均风速为2.4 m/s，风多风大是本区固有的气候特征［4］。全县土壤类型主要有高山草甸土、亚高山草甸土、草甸土、沼泽土、泥炭土和暗棕土［5］，县境西北部以高寒灌丛草甸居多，中南部以亚高山草甸为主体，东部沼泽和沼泽化草甸分布面积大且集中。

2 次生裸地的概念及玛曲次生裸地类型划分

裸地是指没有植物生长的裸露地面，是群落形成、发育和演替的最初条件和场所。裸地亦称芜原，过去从未生长过植物的称为原生裸地;原来有植物生长，后经破坏而形成的称为次生裸地。

次生裸地形成的自然原因主要有三方面:一是干旱、严寒、大风、暴雪等恶劣气候所致;二是洪水对土地的侵蚀和泥沙沉积以及重力滑塌等地形变迁形成;三是动物的严重危害，使原有群落全部毁灭等。但是规模最大和方式最为多样的，是人类活动的影响。根据形成原因的不同，将玛曲次生裸地划分为严重沙化型次生裸地(包括流动沙丘、陡坡沙面、鼠害沙斑和片状流沙)、水蚀裸地、“黑土滩”(包括迁弃牧居点、矿点和公路边坡)等3类。

3 玛曲不同类型次生裸地形成的原因及修复技术

3.1 严重沙化型次生裸地

3.1.1 严重沙化型次生裸地现状及形成原因

严重沙化型次生裸地包括流动沙丘、陡坡沙面、鼠害沙斑和片状流沙等裸地。玛曲县土地沙漠化以自然沙漠化过程为基础，人为因素加剧了沙漠化的过程和强度。首先，受全球气候变化的影响，玛曲地区气候干旱化趋势明显。据调查，玛曲20世纪80年代降水量为400～700 mm，90年代后期降水量只有200～600 mm［6］，数千眼泉水干涸，许多山谷小溪断流，湖泊水位下降，地表径流减少，许多地段植被稀疏，地表裸露，部分草场出现沙漠化。其次，丰富的沙源为土地沙漠化提供了物质基础。黄河自东、南、北三面环绕玛曲县，形成“九曲黄河”第一弯，境内干流流程433.3 km，流域面积8 850 km2，黄河左岸形成宽广平坦的两级阶地［7］:Ⅰ级阶地分布于黄河沿岸，土壤为砂质土和砂壤土;Ⅱ级阶地为冲积平原与冲洪积扇相互重叠，交错分布，土壤为表土层、黑土层、黄土层与砂质土交错分布。阶地上丰富的沙源是土地沙漠化的物质基础。最后，超载放牧是土地沙漠化的主要因素。马玉寿等［8］通过对青藏高原草场退化机理的研究也认为，人为因素是草场沙化的主导因素和强化因素，人为超载过牧和鼠害破坏原生植被，造成地表裸露、土质疏松。

根据玛曲县2000年土地利用详查资料(甘肃省国土资源厅，2001年)及甘肃省林业部门监测的草场和沙化面积数据，玛曲县在20世纪50年代还没有沙漠化，60年代初有零星沙漠化土地和小沙丘，从80年代开始沙化面积逐渐加大。1985、1990、1994、1999 和 2003 年监测的数据分别是 1 440、3 915、4 798、6 080、7 137 hm2(见表1)。2011年的沙化面积达5.34万 hm2，比2003年增加46 263 hm2，增长648.21%，其中盐碱化、沙化的湿地草场面积达3.5万hm2。

表1 1985—2011年玛曲沙化面积变化情况

草场退化成为困扰玛曲县草原生态和畜牧业可持续发展的瓶颈。由于草原的退化和沙化，导致草原植被群落结构发生了明显的变化，牧草生长量显著降低，亚高山草甸草场的植物种类从40～50种/m2减少到32～38种/m2，草场可食牧草平均产量从1981年的5 860.5 kg/hm2下降到2002年的4 400 kg/hm2，特别严重的地方牧草高度由75 cm下降到15 cm，植被盖度由95%降至50%左右［9］。

3.1.2 严重沙化型次生裸地治理技术

严重沙化型次生裸地的治理应以生态学原理为指导，采用生物措施和工程措施相结合的方式，通过营造灌木林、种植人工草地和围栏封育等措施进行综合治理。对流动沙丘可以营造灌木林，采用草方格+山生柳密植扦插+种草模式、羊粪生物结皮+种草模式、卵石方格+种草模式、遮阴网+种草模式等不同的草地恢复重建方法［10］，在风季来临前设置草方格沙障和尼龙网沙障，对造林地进行保护，防治风季沙面风蚀，逐步恢复植被;对固定沙地进行人工补播种草、施肥促进恢复，增加植被覆盖度;轻度沙化土地可以通过围栏封育或轮牧方式逐渐恢复;对中度退化草地，采取灭鼠、封育、灭除毒草、施肥等综合技术措施进行自然恢复;对重度和极重度不可逆的受损草地生态系统，通过建植人工和半人工植被的途径尽快恢复。

3.2 水蚀裸地

3.2.1 水蚀裸地现状及形成原因

玛曲大片的沼泽地已变成了植被稀疏且草质很差的半干滩，数千个泉眼干涸，流入黄河的27条主要支流中已有11条断流，另有大量的支流变成了季节河，大部分山谷和小溪断流，数百个大小沼泽、湖泊水位明显下降，沼泽湿地面积减少了10.67万hm2，萎缩近2/3。由于水资源的减少，玛曲县境内的许多沼泽化草甸湿地连年干涸，出现盐碱化和沙漠化，10年前积水90 cm深的沼泽湿地如今已成“黑土滩”。目前，玛曲湿地核心区面积已缩小到3.4万hm2。

由此可见，水蚀裸地是由于气候变干、泉眼断流、季节性河流干涸、地下水位下降、积水潭和湿地退缩或干枯形成的条带状和片状裸地及强降雨、洪水等对土地的侵蚀和泥沙沉积形成的裸露地表。该地域由于地面长期处于水浸之中，植被稀少，土壤种子库种子匮乏，且土壤轻度盐渍化，因此植被自然恢复能力差。

3.2.2 水蚀裸地治理技术

水蚀裸地一般分布在山前沟洼地和洪积扇上，面积较大。水蚀裸地的治理，首先要筛选耐贫瘠、抗盐碱、耐水蚀、生长速度较快的植物种，特别是选用优良的当地物种或先锋物种，并适当引用外来物种，如高山柳、具鳞水柏枝、柽柳、垂穗披碱草、鲁梅克斯、老芒麦、早熟禾等。灌木按照株行距2 m×2 m种植，并在灌木行间使用钉子耙破土，带状播撒草种，以期灌木成活后形成方格，与西伯利亚蓼、沙生苔草、赖草等当地先锋草种共同起到防风固沙的作用。

3.3 “黑土滩”型次生裸地

3.3.1 “黑土滩”型次生裸地现状及形成原因

“黑土滩”是许多学者对青藏高原区“具有黑土裸露特征”的某些特殊景观的习惯性称谓［11］。由于高原鼠类大量繁殖，啃食草皮及草根，还将地下黑土挖出堆于地表，被挖出的土堆受到风蚀、冰融的作用，土壤中微生物活性降低，同时由于人为超载过牧及不合理地利用草原，滥挖滥捕，造成草原的进一步退化，因此次生裸地面积不断扩大，进而形成玛曲高寒草甸“黑土滩”。

“黑土滩”型退化草地面积不断扩大，使我国江河源区生态环境问题日益突出，人类和草食家畜的生存环境受到威胁，阻碍着草地畜牧业的可持续发展［12－14］。目前全国退化草地面积已达4 251万hm2，占江河源区可利用草地面积的33%，其中“黑土滩”退化草地面积为703.19万hm2。黄河源区的“黑土滩”约有230万hm2，并仍以每年100 hm2的速度递增。

杨振宇等依据“黑土滩”的成因［15］，将玛曲草原“黑土滩”划分为6个类型(见表2)，其中过牧型、过牧－鼠害型、开垦型及座圈型“黑土滩”面积达39.4万hm2，主要分布在冬春季牧场，占全部“黑土滩”总面积的84.07%，是玛曲草原“黑土滩”的主体;湖沼干涸型“黑土滩”的分布与面积随年降水量的变化而变化，季节和年际变化较大;取土采石型“黑土滩”的分布与面积则呈不断扩大之势。

表2 玛曲草原“黑土滩”类型与面积

3.3.2 “黑土滩”型次生裸地治理技术

玛曲退化草场的生态恢复和治理是一个长期的过程，可根据引起“黑土滩”草地退化的原因、退化程度以及退化草地群落生态特征等因素，采取单一或综合措施，防与治相结合，逐步恢复治理。轻度退化草场，可以通过控制载畜量、围栏封育的方式减轻草场放牧压力，促使草场自然恢复;中度退化草场，应采取补播、施肥等措施，提高土壤肥力，改变鼠类生存环境，配合以生物灭鼠和物理灭鼠的方法消灭鼠害，遏制草场继续退化［16］;重度和极度退化的“黑土滩”，应建立人工草场，选择生长性状良好的乡土草种，或根据当地自然环境及土壤理化性状等特点选择一些能够适合当地生长的外来草种，建立高寒草地畜牧业基地［17］，这样既能解决部分家畜的饲料问题，维持家庭牧场的家畜生产，又能缓解天然草地放牧压力，同时达到治理“黑土滩”的目的［18－19］。

矿点、河道取沙坑和公路边坡等是人类以采集自然资源和交通为目的，采用人工或机械方式扰动地面、破坏植被形成的次生裸地。该类地区土壤机械组成复杂，结构疏松，石砾含量多，有机质少，养分含量低，保水力极差，植被盖度小于5%，土壤种子库繁殖体少，地面起伏大，在自然条件下无法进行植被恢复。因此，对于该类次生裸地，其植被恢复要点主要集中在地表处理技术、物种选择与配置技术、植被建植后期管理技术等方面。但由于不同矿区立地条件差异很大，因此植被恢复技术也有很大差异，可以采用种子喷播技术、人造植物盆栽技术、植物砌块技术、植物袋技术等。植物种选择具鳞水柏枝、簇状嵩草、裸果苔草、披碱草、鹅观草等。

4 结语

综上所述，次生裸地原有植物群落虽然破坏严重，但植物赖以生长的土壤条件多少还保留着，甚至土壤中还保存着原有群落中某些植物种类的繁殖体，因此次生裸地通过人工促进是可以恢复的。玛曲自然条件十分严酷，植物生长期短，使得大多数已有技术措施在当地难以直接应用，必须改造和开发新的技术，形成适合当地的技术体系和生态治理模式，才能够在当地次生裸地植被恢复中发挥作用。总的原则是以生态学原理为指导，遵循近天然植被的分布规律，尽可能地实现适地适树、适地适草、乔灌草相结合，在进行类型划分的前提下，按立地条件不同采取不同措施对其进行治理。

由于玛曲特殊的地理位置和气候条件，适应当地自然环境的植物种类相对贫乏，选择面窄，选育出适应这种环境的植物种比较困难，因此需要多学科联合攻关，采取当地优势植物种和从其他区域引种相结合的办法，通过栽培驯化，选育出适合当地自然条件的植物种。

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(责任编辑 徐素霞)

Types of Secondary Barren in Maqu County on the Upper Yellow River and Its Remediation Techniques

ZHU Li，ZHAO Ming，LI Guang-yu，et al.(Gansu Academy of Forestry，Lanzhou 730020，China)(50)

The effect of special geographical environment，climate change and human factors have caused the ecological environment increasing deterioration，the area of secondary barren constantly expanding and the ecological impoundment functions have been threatened in the alpine pastoral area of Maqu.Therefore，the study on remediation techniques is extremely urgent.The paper analyzed present situation and cause of formation of different types of secondary barrens and put forward to adopt measures of surface treatment and plants configuration for providing theoretical basis for rational utilization of grassland resources and vegetation rehabilitation of alpine pastoral area in Maqu.

secondary barren;remediation technique;Maqu

S812.6

A

1000－0941(2012)10－0050－03

国家科技支撑计划项目(2009BAC53B05);国家林业公益性行业项目(201004045);甘肃省青年科技基金计划项目(1107RJYA278)

朱丽(1982—)，女，甘肃华亭县人，助理研究员，硕士，主要从事环境生态学研究。

2012－06－15