昆明市东川区深沟流域生态工程治理研究初探

王海帆+王军+温钦舒+周朋

摘要：通过调查研究，获取了东川区深沟生态环境的资料及数据，同时对现阶段实施的生态工程治理项目进行详细分析。结果表明，区域内实施生态工程治理后增加了生态系统的恢复能力和抗干扰能力，同时减轻由于坡面及细沟侵蚀所产生的沟岸崩塌、滑坡等，提高流域内的土壤稳定性，项目的研究也将为中国山区城镇泥石流沟谷的综合治理提供可靠的参考依据。

关键词：东川区；生态工程；植被；调查

中图分类号：P642.23 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）14-2639-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.14.010

Abstract： Through the investigation and study，the information and data of Shengous ecological environment in Dongchuan district were gained. At the same time，the current ecological engineering management in detail was analyzed. The results showed that the recovery ability and anti-interference ability of ecosystem become better after implementing ecological engineering management around the region，and it could reduce the occurrence of gully collapse and landslide caused by slope and rill erosion and improve the soil stability around the region，the project research would also provide a reliable reference for the comprehensive governance of debris flow gully in mountainous cities and towns.

Key words： Dongchuan district； ecological engineering； vegetation； investigation

云南省昆明市东川区地处滇东北的小江流域。东川主城区建立在牯牛山西侧的山前泥石流堆积扇上，是一座被泥石流包围的城市。城区附近由北向南依次发育规模较大的大桥河、田坝干沟、深沟、尼拉姑沟、石羊沟、腊利沟6条主要的泥石流沟。目前，除大桥河沟和石羊沟已建有相对完善的泥石流防治工程之外，深沟、尼拉姑沟、田坝干沟和腊利沟只有局部的泥石流防治工程，防护标准偏低、工程措施薄弱，亟需对这些泥石流开展相应的系统治理工作[1]。

1 研究区概况

深沟位于东川东北面城区（图1），是横穿东川城区最主要的灾害性泥石流沟道，流域面积31.77 km2，主沟长13.55 km，源头高程3 900 m，沟口高程1 140 m，高差2 760 m，主沟床平均比降20.3%，可移动量61.07万m3。流域范围内总人口6万多，固定资产100多亿元。深沟沟口现已建成森林公园，是城区居民主要的休闲娱乐区[2]。尼拉姑泥石流沟段已建成东川城市居民区，成为城镇居民主要的栖息地。历史上，曾数次暴发大型泥石流，给东川人民生命财产带来过惨重的损失。

2 调查方法

以《国家森林资源连续清查技术规定》、《植物群落清查的主要内容、方法和技术规范》为依据，分别在2014年12月（雨季）和2015年8月（旱季）对深沟流域的基本植被状况和生态工程措施进行了调查。

2.1 样方的选择

1）背景植被状况调查，选取深沟流域类不同基本植被类型：乔木、灌丛、草本。

2）不同生态工程措施类型：水源涵养林、水土保持林、护床防冲林、护堤林和人工景观林各一个。

2.2 主要调查内容

植被基本情况调查主要包括植被类型、地理位置（经纬度、海拔、坡向、坡度、坡位）、森林起源、土壤类型、枯枝落叶层厚度、自然度、树种结构、群落结构等。

3 调查结果

通过对深沟流域植被实地调查，流域内植被概况分布如下。

3.1 植被生长环境

3.1.1 土壤肥力特征 流域区土壤类型很多，也具有明显的垂直分带性，河谷区以燥红土为主，兼有部分石灰性土，有相当的肥力，但土壤结构松散容易流失，厚度不等；中山区以红壤、黄红壤、黄棕壤为主，肥力中等；高山区以棕壤、暗棕壤和草甸土为主，肥力较高。以居于中等肥力水平的红壤为研究对象。

由表1可知，流域内农田（台地、坡地）的全氮、全磷、水解性氮、速效磷、速效钾均远高于自然植被（草本、灌丛、乔木），全钾则差异不大，这主要与使用化肥和农家肥的农业耕作措施有关。而自然植被中不同形态的氮、磷、钾含量则总体差异不大，乔木植被中水解性氮明显低于草本和灌丛[3]。基于以上结果，在实施生态措施时，要注意以下几点：①对于退耕还林的区段则不需要施肥，节约建设投资成本；②在自然植被區段植树种草时要适当施肥，以促进植物的快速生长、尽快体现生态措施的防灾效益和经济效益；③在植树时要注重对氮肥的跟进。

3.1.2 土壤水分特征 由表2、图2可知，在深沟流域内，土壤含水量在11.38%～37.85%，草本土壤含水量在27.10%～31.15%；灌丛土壤含水量在11.38%～21.21%，乔木土壤含水量在14.47%～37.85%。虽然地表植被类型对土壤含水量存在一定的影响，但由于山地特殊的垂直行水热分布，使得海拔高度对于土壤含水量的影响更为明显，在海拔2 300 m以上，土壤含水量变化不大，在海拔2 100～2 300 m范围内，土壤含水量较高，主要原因为这部分海拔高度为山雨区。

结合实地考察，鉴于海拔2 300～2 500 m主要植被类型为草本和乔木，为了增加植物群落的层次性和生物多样性，更好地完善生态措施涵养水源、拦蓄泥沙的防灾效果，可以在该区段的草地上采用穴植法种植适当的乔木物种，如藏柏、云南松、华山松等[4]。

3.2 植被生长状况

对深沟流域内植被调查表明，深沟流域内林地主要为10～40年的人工林，主要有3种类型：①以云南松和华山松针叶林为主，部分含有水冬瓜等阔叶树种，主要分布在海拔2 000 m以上；②由核桃、柿子、柑橘等经济果树构成的四旁林，主要分布于流域内各居民点周围；③由新银合欢、凤凰树、槐树等物种构成的景观林，主要分布于下游沟道两侧，城市后山公园之内[5]。

生态措施对泥石流防治的机理主要是削减水体动力，涵养水源、拦蓄泥沙。乔木、灌丛、草本植被多层叠加，层层截持降水，减少溅蚀；地表草本和枯枝落叶层能够减缓径流速度，延长汇注时间。同时，地面枯枝落叶层具有极大的吸水性和透水性，提高土壤入渗能力，其分解产物可增加土壤有机质含量，有机质腐烂分解后形成腐殖质，可改善土壤理化性质，并能增加团粒结构，提高土壤孔隙度，增加吸水能力，提高土壤肥力（表3）。

深沟流域植样方植被覆盖度好，森林、灌丛、草地均在90%左右，森林植被群落结构复杂，层次较多，地表枯枝落叶层有1～6 cm厚，而灌丛和草本则约为1 cm厚。

深沟流域森林植被的材积量并不大（表4），不同物种的材积量主要分布幅度约38.34～219.60 m3/hm2，在一定程度上缓解了用材和柴薪需要，但由于多处于幼林期，年产材量不多，且多为水土保持林和水源涵养林，故仍以封育管护措施为主。乔木植被物种多样性小，结构层次单一，以针叶林为主，在后期生态措施中可适当增加本地的阔叶物种的比重，增加灌木的种植。

3.3 植被水平地带性

研究区域位于中国亚热带，水平地带性植被类型为常绿阔叶林和针叶林。本地带优势树种有云南松（P. yunnanensis）、新银合欢（Leucaena leucocephala）、滇青冈（Cyclobalanopsis glaucoides）、毛枝青冈（C. helferiana）、高山栲（Castanopsis delavayi）和元江栲（C. concolor）等；伴生树种有落叶和硬叶的栎属或青冈属等；灌木种类有坡柳（Dodonaea viscose）、苦刺（Sophora davidii）、马桑（Coriaria sinica）、铁仔（Myrsine africana）、金花小蘖（Berberis wilsonae）等；草本植物有刺芒野古草（Arundinella setosa）、白健杆（Eulalia pallens）、扭黄茅（Heteropogon contortus）、黄背草（Themeda japonica）、小叶荩草（Arthraxon lancifolius）、多花杭子梢（Campylotropis polyantha）和旱茅（Eremopogon delavayi）等。

在区域内，亚热带常绿阔叶林和针叶林分布的海拔为1 450～2 450 m，此带亦为清水区和泥石流形成的主要源地。

3.4 植被垂直地带性

由于区域内山地高差悬殊，最大高差达2 887.3 m，造成光、水热条件在分配上的差异性，出现了复杂多样的气候类型，影响土壤、植被和动物群落分布的垂直分异。热量是主导因素，分异明显，随海拔升高而降低；水分变化复杂，在一定高程内随海拔升高呈增加的趋势。气候的垂直分异导致土壤、植被和动物群落形成明显的垂直带谱。

河谷区（海拔1 500 m以下）属干热河谷稀树草坡，零星或条带状分布有赤桉、红椿、木棉、滇杨、银合欢、苦刺、坡柳、车桑子等树种，草本以扭黄茅、云香草、地石榴为主；中山区（1 500～3 000 m）小片状或零星状分布有华山松、云南松、油杉、马桑、苦刺、坡柳等树种；高山区（海拔大于3 000 m）以灌木和草本为主，零星状分布有冷杉、黄背栎、高山杜鹃、栓皮栎等树种，草本以野古草为主。

3.5 植被次生地带性

3.5.1 次生植被现状 野外调查表明，林地植被主要为人工次生林，植被类型有针叶林和针阔混交林两大类型，主要分布在海拔1 500～2 500 m范围内。

针叶林乔木层树种以云南松、华山松、藏柏为主，一般树高9～18 m，年龄在10～20年，胸径7～15 cm，郁闭度为0.5～0.8；灌木层物种有马桑、苦刺、十大功劳等，一般高度1.0～2.5 m，基径为2～7 cm，灌幅为0.5～2.0 m2。草本物种有毛茛、苦蒿、野棉花、蔓草虫豆、蜈蚣蕨以及部分苔藓，一般株高10～60 cm，盖度15%～90%。针阔叶混交林主要针叶树种以云南松和华山松为主，阔叶树种有白杨树、桤木、青冈树、桉树等，一般树高7～15 m，胸径8～25 cm，郁闭度约为0.7；灌木有马桑、金丝桃等，一般高度1～2 m。草本植物有艾蒿、苦买菜和禾草等，平均高度为5～50 cm，盖度约50%。受温度及降水影响，针叶林多分布在阳坡、针阔混交林多分布在阴坡，且这些乔木植被主要分布在流域上游及沟道两侧，对泥石流的形成具有较好的抑制作用[6]。

灌丛主要以马桑和苦刺为优势种，此外还有十大功劳、清香木、野花椒、车桑子等物种。灌丛一般高度1.0～2.5 m，基径为1.0～8.0 cm，灌幅为0.5～2.0 m2。马桑分布在海拔2 200～2 350 m范围内，而苦刺则分布在海拔1 400～1 650 m范围内。灌丛分布在上游各支沟内、阴坡及裸岩之上，生长健壮，已起到一定的蓄水拦沙作用。

天然草地主要分布在海拔2 000 m以上地區，高海拔受地形雨影响，水条件良好，植被长势良好，一般层高为15～60 cm，盖度约为80%～95%，物种多样性丰富，主要草本植物有黄茅、拟金茅、香茅（香薷）、戟叶酸模、肾叶山蓼、荩草、紫茎泽兰、蔓草虫豆、凤尾蕨、蜈蚣蕨、莲座蕨等。在海拔2 000 m以下，也存在一定天然或人工草地，受干热河谷影响，温度高、降雨少、蒸发量大，植被生长较差，一般高度为10～40 cm，盖度40%～75%，物种较少，主要物种为戟叶酸模、肾叶山蓼、仙人掌、剑麻、角蒿等。其中，戟叶酸模、肾叶山蓼、剑麻、黄茅、蔓草虫豆等具有适应力强、热条件要求低、生命力旺盛、根系发达等特点，部分还有固氮作用，可作为生态修复的先锋物种。

3.5.2 次生植被产生的原因 深沟流域次生植被产生的主要原因是人为影响，其影响方式可分为扩大耕地、筑路、砍树割草和放牧等。

扩大耕地：由于人口迅速增长，生产和生活对土地的需求量不断增加。为了解决供需矛盾，只有靠毁林开荒、扩大耕地来解决。

筑路：随着经济发展和人民文化、生活水平的提高，乡村公路的修建逐年扩展。由于筑路开山挖土，直接破坏坡面植被；修路民工的施工用房、生活燃料等问题又需砍伐大量木材；乡村公路维修路面时，往往在公路两侧山坡挖取土石，使坡地悬空，雨季常形成崩塌、滑坡，年复一年，使坡面植被遭受不同程度的破坏。

砍树割草：研究区群众缺乏燃料的现象十分严重。据调查，每户居民每年缺燃料达5～7个月，全靠在山区砍树割草来解决。长期以来又处于只砍不造不护的状态，生物能源越用越少，流域内常有挖树根、铲草皮作燃料的现象，使植被覆盖越来越差。

挖矿：在流域内的八角地村和活龙村，存在的品位较高的优质露天磷矿，机械开挖和矿渣的无组织堆放不仅破坏原有地貌、植被，还为泥石流的形成提供物源。

4 现有生态工程措施运行状况

流域内自2011年12月实施城市后山治理区工程以来，初步发挥了稳坡固土，拦蓄泥沙的作用。栽种的乔灌木总体存活率很高，长势良好，生物量有所增加，物种多样性逐渐增加，植物群落结构逐渐优化。因调查期距工程完工时间不长，今后需要做进一步的监测，以便更加客观地评估生态措施的治理效果[7]。

调查结果表明，生态工程措施的存活率在70%～100%范围内，平均存活率约为85%，这主要与种植方式和管护措施有关，穴植和无灌溉措施状况下，植被存活率偏低，客土和有灌溉措施的生态工程措施存活率高，可达90%～100%。此外，存活率还与物种有关，藏柏、三角枫、滇朴、桂花、樟木、枇杷等存活率较高，红花檵木、日本樱花、枝垂樱、蓝花楹等存活率较低[8]。长势良好，植株顶端新芽平均伸长10～30 cm。水热条件较好的区段，长势更好。

通过人工栽种，投入一系列的生态工程措施，植被群落结构发生变化，群落层次增加，群落开始从单一的草、灌丛向更高一级的乔灌草演替。

由表5可知，在不扰动原有地表的情况下，通过穴植乔木的护床防冲林、水源涵养林和水土保持林措施，草本層和灌木层的生物多样性变化不大，乔木层从无到有，多样性增加；而通过整地、客土套种等方式护堤林、园艺景观林，草本层、灌木层和乔木层的生物多样性明显增加[9]。

5 小结

地质灾害活动使流域生态系统中的生物以及环境因素发生改变，伴随生物量的减少和生物的生态功能的破坏，生态系统也将失去平衡，并朝着恶性循环方向发展。生态工程的治理不仅能够控制地质灾害的发生，还可以改变流域生态环境恶性循环的状况，改善泥石流活动区域的生态环境，使得流域内动植物种类增加、土壤质地改良、气候条件得到调节等。

参考文献：

[1] 谭万沛.泥石流扇的类型与土地利用模式[J].地理学与国土研究，2000，16（1）：71-74.

[2] 莫美仙，张世涛，李杏茹.昆明东川城区后山泥石流特征及成因分析[J].中国地质灾害与防治学报，2006，17（4）：85-90.

[3] 刘玉洁，韦方强，李后强，等.泥石流滩地的开发利用对流域环境的影响——以云南蒋家沟为例[J].灾害学，2001，16（2）：18-22.

[4] 王海帆，程尊兰.不同海拔河滩地种植方向的初步研究——以云南小江河谷为例[J].安徽农学通报，2014，20（7）：89-92.

[5] 张桂香，王士革.云南东川小江流域生态环境初探及保护对策[J].水土保持研究，2006，13（5）：50-52.

[6] 王道杰，崔 鹏，朱 波，等.泥石流滩地土地生产潜力评价——以云南小江流域蒋家沟为例[J].土壤通报，2004，35（6）：683-687.

[7] 王道杰，崔 鹏，朱 波，等.蒋家沟高含沙水流泥沙特性与泥石流滩地的改良[J].山地学报，2003，21（6）：745-751.

[8] 沈有信，刘文耀，张彦东.东川干热退化山地不同植被恢复方式对物种组成与土壤种子库的影响[J].生态学报，2003，23（7）：1454-1460.

[9] 王海帆，王 军，吕态能.小流域生态环境建设的初步研究——以云南东川陶家小河流域为例[J].水土保持研究，2014（6）：256-259.