Jan 08 2001

广东阳山喀斯特山地造林蓄水工程效果的监测与评价

Published by at 8:42 am under 理論

Monitoring and evaluating the effects of reforestation and water conservation project in Karst region of Yangshan, Guangdong Province

(一)立项依据
我国是世界上喀斯特面积最大的国家之一,共约137万km2,占国土面积的14.3%;主要分布于长江以南的热带亚热带地区,包括广西、贵州、云南、广东等省区,生活着48个民族的1亿多居民(韦启璠,1996)。喀斯特地区地形、地势复杂,石灰岩基质的保水性极差,漏水现象明显(谭明,1993;宋林华,2000;朱守谦,2003)。因此,喀斯特生境通常是基岩裸露,土层较薄,易受干旱;植物生长缓慢,生态系统十分脆弱。植被一旦破坏或利用不当极易造成水土流失而形成“石漠化”。“石漠化”是我国当前面临的仅次于“沙漠化”的重大环境治理问题。
我国喀斯特地区多处于季风气候区,受季风气候影响明显,干湿季分明(谭明,1993);年平均降水量不低,但分配不均,每年4-9月为雨季,降水量占全年的80%左右(万福绪,2003;朱守谦,2003)。但是由于喀斯特的特殊生境,植被只要遭到破坏,中等雨量的降雨即可引起水土大量流失。严重缺水的喀斯特地区不仅农业生产受到限制,居民的日常生活也受到严重影响(LeGrand,1973; Han & Liu, 2004)。更为严重的是,一旦形成“石漠化”,喀斯特植被的恢复难度将会大大增加。因此,保水是喀斯特生境植物生长和植被恢复的首要条件。
自1999年起,香港著名慈善家谢士恒医生和香港“力行植林慈善基金会”在广东阳山县东山乡创建了喀斯特环境治理的“东山模式”。经过多年的努力,他们实施的“植林造水”工程已初见成效。这个工程主要是在地表仍有一定土层覆盖的喀斯特中度退化的生境上进行的,并辅以恰当的工程措施和选择合适的树种,最终达到了“植林造水”的预期目的。这种模式为喀斯特地区生态环境治理和发展农村经济树立了成功的范例,对于广大的喀斯特地区的植被恢复和经济发展具有很重要的参考和示范价值。本项目组的前期考察发现,“东山模式”取得成功的关键是遵循了“从易到难”和“造林蓄水”两个原则。
“从易到难”是指在喀斯特地区植被恢复时,首先选择生境条件较好的土山和中度退化的喀斯特生境作为小区域环境治理的突破口,再通过适当的树种选择和营林措施,使局部的植被得以恢复,使“造林蓄水”成为可能。“造林蓄水”包括两个方面的含义,一方面是指通过森林植被的恢复,使森林的生态系统功能特别是蓄水、固土的功能得到恢复和发挥,一般雨量不会造成水土的流失,保持部分水量的缓释。另一方面是指进行导、蓄水工程的建设,即在合适的地点修建导水渠和蓄水池,将雨水截、存起来。
喀斯特地区平、洼地的土壤相对肥沃,但是由于缺水,农业生产受到严重的限制。缺水问题一旦得到解决,就可以大力发展各种经济作物,提高产值,增加经济收入就成为可能,从而达到改善居民生活水平的目的,走上良性循环之路。此外,有了充足的水,还可为严重破坏的喀斯特生境的植被恢复提供保障。因为破坏更严重的喀斯特生境的土层条件和保水能力更差,要使植被恢复获得成功,不仅需要更加合适的植物种类,而且需要更加充分的和特殊的营、育林措施,特别是水源的补充。因此,通过局部生境的植被恢复,“生”、“蓄”了充足的水能为整个区域的植被恢复创造条件。
另外,“东山模式”还蕴含了带动喀斯特地区区域经济发展的持续和长效机制的理念。通过吸引本地劳力参与和管理植树造水工程,培养、提高他(她)们对自身价值和对改善家乡面貌的信心;通过开展文化、医疗和科学知识的教育和传播,提高新一代群体的素质并使他们逐步认识对改善家乡面貌所肩负的责任。这种理念实际是对喀斯特地区恢复和重建构想必不可少的补充和持续发展的保障。
以上所总结的“东山模式”能成功实施的原因,还只是表观认识和理论推测。目前对这个模式及其各个环节的有效性和合理性,还缺乏科学的验证,十分不利于该模式的进一步推广和应用。喀斯特地区植被的恢复和重建不仅蕴含更深层的科学问题,而且还是目前急需解决的重要的经济和社会学问题。为此,本项目拟在总结“东山模式”的实践经验基础上,从生态水文学和生态系统的物质循环以及植物生理生态学角度,通过野外观测和设计相关实验,分析植被恢复后不同季节、不同植被类型的物质循环和水文功能特征,揭示喀斯特不同功能群植物生理生态适应机制,总结和提升带动喀斯特地区区域经济发展的持久机制,为“东山模式”的示范推广提供理论依据。
本项目旨在对现有模式的科学总结并对其进行补充和完善,使之更具有普适性,以便应用到其它喀斯特地区,造福于民。本项目还可望为喀斯特地区严重退化的生境地貌的植被恢复提供理论和技术支持,更重要的是为改善喀斯特地区居民的生活条件和生产条件,区域环境治理规划、小尺度植被恢复措施、人口及社会经济容量评价、经济作物选择、经济模式构建等提供具有重要价值的基础数据。
参考文献
宋林华, 2000. 喀斯特地貌研究进展与趋势. 地理科学进展, 19: 193-202.
谭明, 1993. 喀斯特水文地貌学. 科学通报, 38: 1921-1924.
万福绪, 张金池, 2003. 黔中喀斯特山区的生态环境特点及植被恢复技术. 南京林业大学学报, 27: 45-49.
韦启璠, 1996. 我国南方喀斯特区土壤侵蚀特点及防治途径. 水土保持研究, 3:72-76
朱守谦. 喀斯特森林生态研究(Ⅲ). 2003, 贵阳: 贵州科技出版社.
Han GL, Liu CQ, 2004. Water geochemistry controlled by carbonate dissolution: a study of the river waters draining karst-dominated terrain, Guizhou Province, China. Chemical Geology, 204, 1-21.
LeGrand HE, 1973. Hydrological and ecological problems of Karst regions. Science, 179: 859-864

(二)研究目的
本项目以总结喀斯特生境植被恢复的“东山模式”的实践经验作为切入点,以植物生理生态学、生态水文学和生态系统生态学等学科的理论和方法为基础,从个体、种群和生态系统水平,分析研究喀斯特退化生态系统在植被恢复后不同季节、不同植被类型的生态学特征,以期:①分析“东山模式”营造植被的群落结构特征;②揭示植被恢复过程的生态水文学特征;③阐明恢复植被的生态系统功能特征;④探讨不同功能群植物的生理生态适应机制;⑤开展喀斯特退化生境植被恢复的群落优化配置研究;⑥分析优化配置群落的生态水文和生态系统功能特征;⑦评价植树造林辅助技术的有效性;⑧评估“东山模式”促进喀斯特地区经济可持续发展的经验和长远效应。
本项目通过对“东山模式”的上述①、②、③三个特征的分析,以验证“东山模式”的有效性和科学性;通过对喀斯特植物生境适应的生理生态机制分析(③),优化喀斯特生境植被恢复的群落配置模式(⑤),以充分发挥其生态水文和生态系统功能(⑥)。同时通过分析、比较和评价“东山模式”植树造林的一些辅助技术措施的有效性和效益,为其它喀斯特地区生境恢复提供示范和指导(⑦),并对随着喀斯特生境的恢复与改善对喀斯特地区区域经济复苏和可持续发展的影响所采取的各项措施(⑧)进行有效性评价。从而更清晰地阐明喀斯特退化生境植被恢复“东山模式”的科学内涵,以达到对该模式的补充和完善,使之更具有普适性,便于应用到其它喀斯特地区的目的,为我国南方喀斯特地区植被生态保护、恢复与农业经济可持续发展提供理论和技术指导。

(三)研究内容
1 研究内容
①总结“东山模式”营造植被的群落结构特征
总结现有的造林植被的群落组成和空间结构以及群落配置模式等群落学特征,分析树种的生存和生长状况,为其它喀斯特生境恢复以及进一步的群落优化配置提供参考。
②揭示植被恢复过程的生态水文学特征
在现有造林地通过建设径流场、设置树干茎流和穿透雨收集器,并建立小气候观测站,研究不同造林年限、不同植被类型以及植被恢复后不同季节的生态水文功能特征。
③阐明恢复植被的生态系统功能特征
测定植被恢复过程中凋落物和土壤的碳、氮、磷、硫等养分以及水分循环;揭示土壤与环境之间的物质循环以及土壤内部的物质循环模式和机制。
④探讨不同功能群植物的生理生态适应机制
针对喀斯特地区常绿、落叶、贮藏根茎、多毛多刺类等不同功能型植物,开展在控制条件下和野外条件下的生理生态适应机制研究,为进一步植被恢复中的群落优化配置提供理论依据。
⑤开展喀斯特退化生境植被恢复的群落优化配置研究
在研究内容①和④的基础上,选择不同功能群植物,结合一定的工程措施,在喀斯特中度和重度退化生境中重新构建3-5种植被恢复模式。
⑥分析优化配置群落的生态水文和生态系统功能特征
针对研究内容⑤构建的3-5种植被恢复模式,结合物质循环和径流场试验,分析不同模式的物质循环特征和水文特征,进行植被恢复模式的优选。
⑦评价植树造林辅助技术的有效性
对现有的植树造林辅助技术措施进行有效性测定和评价,以期获得针对不同喀斯特生境特征和树种实施更有效的技术和措施的基础数据,为其它喀斯特地区生境恢复提供示范和指导。
⑧评估促进喀斯特地区区域经济可持续发展的经验和长远效应
对吸引本地劳力参与恢复和重建喀斯特地区植被工程的建设和管理以及相应管理机制的调查,研究农村文化素质教育的形式、实施方法、推广的层次和前景规划以及如何结合恢复重建工程计划的展开完善喀斯特地区全面的经济发展的模式。

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