南水北调西线工程区植被恢复途径与方法研究

王 晶 聂学军 杨伟超

(1.黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州 450003;2.国家发展和改革委员会国家投资项目评审中心，北京 100036;3.北京林业大学水土保持学院，北京 100083）

南水北调西线工程是从长江上游通天河、长江支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，采用引水隧洞穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山调水入黄河上游的跨流域调水的重大工程，是补充黄河水资源不足，解决我国西北地区干旱缺水的重大战略工程。植被恢复是南水北调西线工程建设的制约因素之一，高海拔工程破坏区植被恢复与重建的基础理论和关键技术研究缺乏。本文针对西线地区特殊的气候、植被和土壤条件，提出南水北调西线工程区植被恢复途径和方法。

1 制约西线植被恢复因素分析

1.1 气候条件

高海拔恶劣的气候条件是植被恢复重建的关键制约因素。南水北调西线工程区位于青藏高原东南部，属北亚热带地区，受冬夏海陆季风的交替作用，以及青藏高原特殊地理环境的影响，干湿季分明，具有过渡性季风气候特征。该区太阳辐射强，日照时间长;年平均气温在5.6℃以下，日平均气温在0℃以下的时间长达4个月以上;湿度低，蒸发量大;干、雨季分明，雨日多，降雨强度小，降雪日数多、雪量大;气压低，氧气稀薄;风速大，风压小;霜冻、雪灾、冰雹、雷暴等灾害性天气发生较频繁。高寒，干旱，缺氧，大风气候，环境的自我恢复能力较低，生物的生存环境条件十分恶劣，生态系统中的物质循环和能量转换过程缓慢，长期的低温和短暂的生长季节使植被一旦破坏，恢复周期漫长。

1.2 地形地貌

西线南水北调工程项目区地处山区，河源区属高原丘陵地貌，地势平坦，分布有起伏不大的浑圆形山包，相对高差小，河谷宽浅。河源区至坝址处，逐步向山塬地貌过渡，河谷束窄，岭、谷高差加大。区内片状、岛状多年冻土和季节性冻土并存。

由于地形对光、热、水等生态因子起着再分配的作用，引起温度和湿度的变化从而影响植被类型的改变，从而对水土流失的影响也随之发生改变。地形起伏的山区丘岭区，不同的坡向、坡位，接受光照的时间和强度、风力强弱、水分状况等都有明显的变化。阳坡光照充足、干燥温暖;阴坡光照较差、阴湿寒冷，阴坡的土壤含水量比阳坡高2% －4%，按坡向从北坡－东北坡－西北坡－东坡－西坡－东南坡－西南坡－南坡，土壤含水量逐渐减少。

1.3 土壤

土壤是植被生长的载体，植被生长所需养分来源于土壤，土壤水分、养分、土层厚度及其理化性质是影响植被生长的重要条件。西线调水输水路线较长，涉及的范围较广，在众多因素的影响下，不同区域成土条件差异较大，因此形成的土壤类型也较多样，但调水区3 400 m以上，分布的主要类型有高山草甸土、高山灌丛草甸土、亚高山灌丛草甸土、高山寒漠土、沼泽土壤类型。土壤的基本特征是有明显的草根盘结层，通透性较差，质地为壤土;一般呈酸性反应，加之气温较低，广泛发育着中生性的高山草甸与高山灌丛;其次则为山地棕壤、山地灰棕壤、山地棕褐土与山地灰化土，有机质含量较高。由于气温低，土壤速效

养

分含量不高，土壤供肥能力低下，粘性低，一旦受到干扰易于发生流失。

1.4 植被

受特殊而复杂的地形地貌和环境条件的影响，区内植被分布具有较明显的地带性特点。根据《中国植被》的植被区划系统，本区属于Ⅷ青藏高原高寒植被区域。区内植被类型多，植物种属丰富，植物区系成分复杂，种类丰富，是中国植物区系较为丰富的地区之一。主要植被类型包括亚高山森林、高寒灌丛、山地灌丛、河谷灌丛、高山草甸、亚高山草甸、高寒沼泽及垫状植被、高山流石坡稀疏植被等。森林主要有川西云杉林、紫果云杉林、鳞皮冷杉林、落叶松林、大果圆柏林、塔枝圆柏林、密枝圆柏林、红桦优势混交林、糙皮桦优势混交林等类型;灌丛主要有杜鹃灌丛、高山柳灌丛、沙棘灌丛、金露梅灌丛、锦鸡儿灌丛、鲜卑花灌丛、高山栎灌丛、小檗灌丛、悬钩子灌丛、白刺花灌丛等类型;草甸主要有嵩草草甸、杂类草草甸、嵩草沼泽化草甸等类型;沼泽植被主要有莎草沼泽、嵩草沼泽、木里苔草和藏嵩草为优势种的沼泽等类型;另外还有垫状植被和高山流石坡稀疏植被类型。

2 南水北调西线工程区植被恢复途径

植被恢复就是通过工程和生物措施将破坏或退化植被生态系统带回到相似于先前的状态，但并不是原始状态。近年来虽有大量的植被恢复重建研究，并取得了一系列成果，但有关高海拔工程破坏区植被恢复与重建的关键技术等方面的研究是缺乏的。虽有一些植被恢复重建技术，但恢复条件与西线工程区植被恢复与重建实际要求相距较大，这使得西线调水工程区植被恢复面临着的技术和措施的巨大挑战。尽管有诸多制约因素，但如果能在对生态环境理性认识基础上确定合理的目标，遵循生态经济原理，通过借鉴、引用、创新发展出有效的能够适应西线区的恢复技术和方法，有计划有步骤的实施，高寒区植被恢复重建与生态恢复是可以成功的。采取措施恢复生态系统时，必须符合生态学规律，从生态学角度出发，高寒区植被恢复要遵循植被恢复的有关理论，研究高寒区植被的演替规律，并在现有的技术经济条件下确定规划设计各种参数，使受损的生态系统在自然和认为因素共同作用下得到真正的恢复。

3 南水北调西线工程区植被恢复方法

3.1 草皮移植

草皮移植法是将未受干扰或干扰较小的自然植被切块后移植于受损裸地，以达植被恢复的目的，既可手工实施，又可机械实施。是在群落水平上最自然的恢复方法，可使受损生态系统迅速恢复至群落发展的高级阶段，其缺点是工程量较大，对邻近的自然植被造成二次破坏。

西线所处的高寒地区气候寒冷、海拔高、积雪期长和风大是该地区植物生长的主要限制因子，也是该地区人工种植植物最大地障碍因素。人工种植植物尤其是种草很难成活，且生长很慢，种植成本较高。因此，西线工程区植被恢复比较快捷的方法之一是将原有的草皮施工时整体搬迁，施工后移植回去，是主要的植被恢复措施。

西线工程区的原生草皮(嵩草、羊草、披碱草、早熟禾、紫羊茅、嵩草、冰草、老芒麦等）移植比较好，成本低，易成活，植被恢复比较快，是宜采用的一种方法。根据调查，项目区土壤表层为腐殖质土，原生植被良好，取土场，淹没区和弃渣场草皮移植是植物措施首先考虑的措施之一。但这一方法也有局限性，施工完成的场地基本没有土壤，另外，起挖草皮破坏植物根系，并且移植草皮与下垫面结合不紧密，土壤毛细管系统遭到破坏，水分无法提升到植被根系层，植被蒸腾和大风等因素影响而形成风干现象，造成第2年出现植物返青晚，甚至死亡的现象。需要将草皮下有机土也进行封存备用。草皮移植工艺分为切割、保存、移植、保育等步骤。草皮移植主要施工工艺是先将草皮铲下来，移到靠近水源的特设区域，所有成块的草皮之间用腐殖土勾缝;有些沙土层上面的草皮薄，移植后马上派专人浇水以保证存活，移植的草皮由专人精心养护。一般施工用地在撤出时再将草皮移植回来，施工结束后选择在当地区域自然条件下发展起来的建群种或优势种进行营养繁殖，应在每年的5月进行，有利于植被的恢复［1］。

(1）切割，为充分利用弃渣场布置地表层原有的草皮，结合西线的实际立地状况，剥取表层草皮按照30cm×30cm×30cm(长×宽×厚）规格分块切割成块。选取的厚度30cm比常规大的主要原因是，高寒草甸具有特殊的草皮结构，其地表20cm至30cm之间形成紧实的植毡层，选择30cm厚度尽最大可能使地表层的草根和小灌木的根系不受破坏。

(2）保存，将切割好的草皮保存在特设区域，用彩条布铺底，成块草皮间用腐殖土勾缝，避免在施工中长距离搬运造成的草皮结构损伤。然后按设计和施工要求，将剥取的草皮及时分层堆置，避免剥取后长时间裸露底部根系，风吹日晒失去水份，降低草皮的成活率。在堆渣之前必须完成。另外还要考虑对原有植被下的有机土的单独存放，原有植被下的有机土对移养后植被的回植成活十分重要，草皮取走后，应将草皮下的散土清除用草袋装起单独堆放，以便回植草皮时使用。草皮的堆放高度为3－5层［2］。

(3）移植，首先在恢复地上进行30cm覆土，然后将切割的草皮分块铺到此上，然后用腐殖土沟缝，根据情况适当浇水或覆肥。关于移植季节，有不同看法。对种子植物来说，春季移植比秋季成活率高;植株对早期水位变动的敏感性比晚期高;对种子库来说，室外发芽率由高到低的季节依次为秋、冬、春和夏。草皮移植尽量选在草地植物的分蘖期与结实期，即草地植物贮藏的营养物质含量相对较高的时期，一般为每年的5－8月间。该季节的植被具有最长的生命力，同时气温变暖，有利于植被的移养成活。因此，西线区草皮移植的施工进度安排为4月底开始剥取草皮，8月份在已填筑好弃渣场覆草皮，施工期要求1月内完成［3］。每年的5－8月，分块施工，分片施工，分块恢复，分片恢复，使草皮移植时间控制在3个月内，保持草皮的成活率。

(4）保育，为了保证移植草皮的成活率，减少费用，降低成本，剥取的草皮必须缩短堆置期，降低堆置期草皮的养护费用，尽量早期移植，保证移植草皮的成活率。为了保证成活率，草皮覆完以后，及时洒水，设置一些防护措施，避免人为践踏和牲畜破坏。堆放时间不宜过长，当年铲掘的草皮最好当年移植完毕，尽量避免越年移植，经观察，草皮经过一年无规则的堆放，其死亡率在50%以上［2］。当草皮遭雨水冲刷流失和于枯坏死时，可采用添补、更换的方法进行修理。添补的草皮宜就近选用;更新草皮宜选择适合当地生长条件的品种;补植草皮时，宜带土成块移植，移植时间以春、秋两季为宜;移植时，宜扒松表面土层，洒水铺植，贴紧拍实，定期洒水，确保成活。

3.2 植被重建

3.2.1 树草种筛选

根据区域不同海拔、不同地力条件、植被群落分布，本着因地制宜、适地适树的原则，树草种选取以原生优势种为主，以使区域植被保持丰富多样化及生态稳定性。植被恢复树种是生长较快，利于其他有机物形成及转化创造良好的条件。拟选择植物种类必须在当地环境条件下生长旺盛，对侵入物种有较强的竞争力，植物种类也必须是多用途的，包括有益于土壤保持、也有利于解决薪炭、饲料和用材等。由于特有的自然条件，植被难度大，成本高，且具有区域局限性，必须进行试验研究，选择最佳物种、最佳种植工艺、最佳养护工艺逐步推广。

经过考察研究，可优先选择云杉、冷杉、白桦、鲜卑花、悬钩子、小檗、高山柳、忍冬、茶藨子、蔷薇、锦鸡儿、白刺花、嵩草、苔草、草木樨、羊草、芒麦、冰草、披硷草、紫羊茅、猪芽蓼、萎陵菜、三叶草等作为筛选试验材料。

3.2.2 物种配置方法

植被恢复重建属于人为干预下有目标的植被演替，而合理的物种配置是尽快实现植被恢复、改善生态环境和防止水土流失的目的关键。在充分利用乡土植物资源的基础上，根据植物的生物学、生态学特性，建立乔灌草混交，乔灌混交，灌草混交的多种植物种配置结构，最终形成模拟天然植被结构的人工植被类型。由于工程区海拔在3 400 m以上，且环境条件较差，乔木不易定居和生长。研究认为重建地植物群落的发展规律大致为裸地→草丛→灌、草丛→针叶林→针叶阔叶混交林，植被恢复以灌草型为主。

在裸地阶段，生境十分恶劣，植物定居极难，木本植物不能生长，而草本植物存活率相对较高。因而为了改善生态环境、提高恢复植被速率，种植喜阳、耐旱的先锋草类，如三叶草、苇状羊茅、芒草、嵩草、冰草、披碱草和芒麦等作为先锋植物，使裸地迅速被植物所覆盖，形成草丛群落，逐渐改良土壤。随着植物的生长，植被的遮荫作用增加，蒸发量减少，生境的温湿度状况好转，能够使更多的植物适宜生长。逐渐引入优良、经济价值较高的草类或对土壤改良作用较强的绿肥植物如紫花苜蓿、草木樨、红豆草、黄芪、猪芽蓼、矮报春、东方草莓和萎陵菜等作为更新种，使群落具有更大的价值和土壤改良作用。

草本植物群落发展到一定阶段，特别是土壤的改良程度能够适宜木本灌木生长时，及时引进先锋灌木如沙棘、杜鹃、忍冬、茶藨子、蔷薇、悬钩子等一些阳性、喜光、耐低温的灌木，使群落向草－灌群落转化，并逐渐加大灌木数量，促进灌丛群落的出现。

灌木群落之后，土壤条件和小气候进一步等到改善，可以适当引入阳性先锋乔木树种，如云杉、桦木等。种植时乔灌行数比为1:2或1:1，行间距3m左右，行间撒播草，在路边或建筑物的空旷地带适当种植一些观赏树种(乔木和灌木）和草坪。

3.2.3 基质培育

基质条件是植被恢复重建的重要限制因子，在植被恢复与重建过程中占有举足轻重的地位。土壤熟化和培肥问题是工程区植被恢复的根本，只有提高了土壤肥力，才能真正为以后植被的定植和生长打下良好基础。目前较为成熟的基质培育方法有客土复垦土壤改良法、化学肥料法、有机改良物法、淋溶法、生物土壤改良法等。针对西线区要进行分块利用不同的方法因地制宜的进行基质培育，使林草措施成活率提高，改变现在工程区造林成活率较低的状况，需要做实验研究和示范区建设。

3.2.4 苗木培育

为幼苗提供充分的水分对保证苗木成活率是十分有效的，由于工程区长冬无夏，降水不均，不利于苗木生长，应采取沿等高线开挖，汇集径流以保证水分供应。对于土壤分化程度低、有机质含量低的区域应该适当施肥，提供土壤中的有机质含量。经过多年植树造林经验，苗木质量是保证植被恢复成功的重要因素。西线工程区附近有多个苗圃，经实地调查研究，川西云杉的实生苗520天左右移床，再过2年后取根系发达、长势旺盛的苗木栽植，在起苗及运输过程中注意不要使苗木根系受伤。桦木及山麻柳均取2年生实生苗栽植。云杉、冷杉及桦木等的苗木培育技术已经成熟，可以直接采用。

3.2.5 抚育管理

苗木定植草籽落地后，抚育管理措施是保证植被恢复成功的途径，应定期施肥、灌溉，长期积水的地方应有排水设施。另外还要禁牧和防鼠等工作。

4 结论与讨论

南水北调西线工程自然条件恶劣，植被恢复是南水北调西线工程建设的制约因素之一，本文针对西线地区特殊的气候、植被和土壤条件，提出了植被恢复途径和方法。利用原有植被移植和植被重建等植被恢复措施，草皮移植措施途径为原生草皮切割、剥离、移植、保存和保育等，植被重建主要途径为基质配置和改良，先锋物种的筛选和先锋群落的重建，在先锋物种定居的基础上，逐步地引入其它物种，丰富植被的物种多样性与系统的结构，增加系统的稳定性与可持续性，促进生态系统达到最终的植被恢复目标。

南水北调西线植被恢复项目是个系统工程，需要各方面专家紧密配合，加强对西线植被恢复的研究力度，适时启动“高寒区植被恢复与重建试验研究”、“南水北调西线工程区弃渣地植被恢复与重建试验示范”等研究项目，建设取土场、弃渣场、公路等的植被恢复试验示范基地，推广研究成果，使青藏高原这个脆弱生态区的植被得到应有的保护，并一定程度上带动地方经济的发展。重点进行优良乡土树种苗木培育繁殖问题、原生植被演替与人工促进植被恢复技术、人为放牧胁迫下的苗木更新与管理技术体系等技术攻关，促进科技成果的转化。另外还应加强沿线生物多样性的生态监测和宣传教育，为合理调控人类活动的方式、规模和强度，使区域社会经济发展和生态环境保护相协调，促进施工沿线地区的可持续发展提供科学依据。

［1］魏涛.西藏那曲至嘉黎公路改建工程环境影响分析及环保政策［J］.交通环保，2003，(12）:15 －17.

［2］吴阿迪，李焕青.三江源区公路建设植被恢复技术试验研究初报［J］.青海草业，2003，12(2）:2 －6.

［3］马琳中.高寒地区公路工程建设中草皮移植技术探讨［J］.甘肃农业，2004，(9）:87 －88.