云南干热河谷草地植物特征及草地资源保护和利用①

张 德 何光熊 龙会英③

(1 云南省农业科学院热区生态农业研究所 云南元谋651300;2 元谋干热河谷植物园 云南元谋651300;

云南省干热河谷面积约为1.2 万km²，较为典型的区域主要分布在金沙江、元江、怒江等干流及某些支流，怒江、澜沧江和金沙江峡谷段的干热河谷［1］。区内气候干热，植被较为单纯，植被为“河谷型萨王纳植被”，土壤以燥红土为主，土壤贫瘠，有机质含量低，是中国典型生态脆弱区［2-4］。横断山脉深切河谷形成了金沙江干热河谷特殊的气候和地貌类型［5］，由于自然及人为的影响，区域生态环境不断恶化［6-9］。金沙江干热河谷以稀树灌草丛植被为顶极群落［10］。该区地理位置特殊，生态环境的优劣将影响到长江流域的生态安全［5，11］，该区的植被研究仍是中国长江中上游地区生态综合治理的重点。2000 年后，学者们更加重视干热河谷相关的研究[12-41]，如在退化土壤草本植物的群落学特征［26］、草地植物资源的群落物种数量及多样性特征［42］、草地植物群落结构特征与相似性分析［43］、元谋干热河谷Savanna 草地优势植物的种间关系［44］、干热河谷优势植物养分特征［45］、草本植物生物量分配及其对环境因子的响应［46］、植物叶片中各生源要素的化学计量特征以及异速增长关系［47］、草被资源的引种与利用研究、草地资源的合理开发与利用［48-50］等方面做了很多的研究。本文通过相关文献的查阅、概括与归纳，简要评述了云南省干热河谷典型区草地植被群落特征特性及其资源保护与利用，以期为干热河谷草地资源的开发、保护和利用提供参考。

1 干热河谷的特征

干热河谷植被大多为低矮、多刺的旱生性灌丛和草本植物，平均覆盖度为25%。有些地区原始植被遭到破坏后出现荒漠化演变趋势［51］。土壤以燥红土、红壤等为主，土壤质地粘重，养分贫瘠，冷月平均气温＞12，最暖月平均气温24～28℃，日均温≥10℃。植被类型以稀树灌木草丛为主，农作物甘蔗、双季稻一年三熟。区内沟蚀崩塌严重，如元谋盆地内沟壑密度为3.0～5.0 km/km2，土壤侵蚀模数高达1.64 万t/（km2·a），盆地内龙川江河流泥沙含量由20 世纪60 年代的3.81 kg/m3增至80 年代的6.65 kg/m3，见表1；新老冲沟类型繁多，正在发育的冲沟所占比重较大［52-53］，该区陡坡地区和岩石破碎带使得泥石流等自然灾害发生频繁［54-55］，如云南元谋县1950～1990 年间的严重旱灾发生频率增长了20%。

1.1 环境特征

干热河谷区为中山峡谷，系指海拔1 500～2 000 m 以下的地段。士壤以燥红土为主，土层干燥瘠薄，有机质含量低，水土流失严重。植被多为喜热耐旱类型，主要类型以干热性稀树灌草丛为主。群落外貌呈"稀树草原状"，以中旱生禾草丛为主要层次，盖度80%以上，草丛高50～170 cm，其耐旱适应性特征多为硬叶、卷叶、厚叶、多剌、多毛、多味等。季相变化明显，随干湿交替而转移。灌木种类较多，有车桑子［Dodonaea viscosa（L.） Jacq.］、牛 角 瓜［Calotropis gigantea（L.） Dry.ex Ait.f.］ 等。乔木有木棉（Bombax malabaricumDC.）、酸豆（Tamarindus indicaLinn.）、红椿（Toona ciliataRoem.）、榄仁树（Terminalia catappaL.）、合欢（Albizia julibrissinDurazz.）等。气温日较差大，年较差小，四季不分明，干湿季明显，冬春干旱，多风无严寒；夏季温暖湿润，降雨集中。年均温20～24.1 ℃，≥10℃积温7 800～8 800℃，极端最低温-1℃，极端最高温42.5℃，年降水量610～817 mm，年 蒸发量2 600～3 700 mm，相对温度55%～68%，地面最高温75.8℃［56］。

干热河谷区生态环境退化，具体表现如下：（1）干热河谷区大面积分布耐干旱的黄茅［Heteropogon contortus（Linn.） Beauv.］、拟金茅［Eulaliopsis binata（Retz.） C. E. Hubb.］和孔颖草［Bothriochloa pertusa（L.） A. Camus］等禾本科干旱草丛；植被退化，植被覆被率降低，元谋县的森林覆盖率由20世纪50年代初期的12.8%下降到80 年代末期的5.2%，巧家县海拔1 200 m 以下自然植被和经济林的覆盖率仅有5.04%。（2）区内高温干旱，年降雨分配不均，春季和初夏的植物生长季节水热矛盾尤为突出。（3）区内水土流失严重，如元谋县水土流失面积占全县国土面积的53.5%，东川市为62.3%；土壤退化和侵蚀也较严重，大部分坡地土壤A 层甚至B 层被冲蚀，母质层裸露。生态环境退化造成了大量的表土被冲蚀，如元谋县高度侵蚀占9.4%［57］，土层变薄和肥力下降，土地生产力降低。

1.2 植被资源特征

独特的气候形成了干热河谷域植被类型，植被种类组成、群落生态表现及其动态规律呈多样性。金振洲等［58］用Braun-Blanquet 植物群落学的分类原则和方法，把金沙江干热河谷的植被分为30 个群丛，3 个群属，1 个群目和1 个群纲。群纲为余甘子（Phyllanthus emblicaLinn.）—扭黄茅群纲，群目为车桑子—扭黄茅群目，3 个群属为灰 毛 豆 ［Tephrosia purpurea（Linn.） Pers.Syn.］—扭黄茅群属、假杜鹃（Barleria cris-tataL.）—扭黄茅群属等。总体为成片草丛、散生稀树、稀灌植被类型，以常绿或落叶、扭曲、矮化等多刺的稀树与稀灌为特征，多半以丛生、狭叶、硬叶、毛叶旱生禾草等草类为草地背景植被，构成稀树林、稀灌丛、稀树草丛、灌草丛、草丛等从疏林至草丛的各类萨王纳植被景观，均有次生性，可以称之为“次生萨王纳”。植物共1 707 种，分 属 于752 个 属，165 个 科［58］，龙 会 英等［59］列出了干热河谷部分野生牧草种质资源名录，见表2～3。

1.3 草地植物特征

干热河谷区温度高导致植物生长旺盛，但降水少，蒸发量大，干湿季分明，对植物生长不利，植物体内水分严重失调造成多数林木干枯死亡［57-59］。土壤以燥红土为主，抗蒸发能力弱，旱季的土壤干旱相当严重。金沙江干热河谷草地植物群落中黄茅种群在数量上占绝对优势，草地植物群落以禾本科（Gramineae）、豆科（Leguminosae）、莎草科（Cyperaceae）、菊科（Compositae）为主，草地植物群落丰富度指数自上游至下游逐渐降低［41］。元谋干热河谷草场资源特征是分布广和面积大［60］，分布有大面积的退化草原生态系统，属于以耐旱禾草为优势种的草原群落，这些禾草主要为黄茅、拟金茅、蔗茅［Erianthus rufipilus（Steud.） Griseb.］、芸香草［Cymbopogon distans（Nees） Wats.］、 双 花 草［Dichanthium annulatum（Forssk.） Stapf］、孔颖草、裂稃草［Schizachyrium brevifolium（Sw.） Nees ex Buse］、刺芒野古草（Arundinella sctosaTrin.）等旱性草类［57-58］。金沙江干热河谷草地植物群落密度自上游至下游显著增加。草地植物群落中，扭黄茅种群在数量上占优势。

Simpson 多样性指数等指数自上游至下游逐渐升高［44］。张映翠等［26］研究表明，元谋干热河谷不同退化土壤草本植物比例为53.85%～100.00%，其生物量占群落总生物量的59.53%以上。优势草本植物以禾本科为主，扭黄茅在各类燥红土上的存在度为100.00%，在53.33%样地植物群落中的总和优势度均大于或等于60%，而其它物种在任何样地中的优势度小于50%；孔颖草和双花草［Dichanthium annulatum（Forssk.） Stapf］ 是退化变性土中适应性最强的物种，分布在各类变性土和pH大于7.6的燥红土，存在度为100%［26］。

2 干热河谷草地存在的问题

2.1 云南草地存在的问题

云南的草地面积占全省土地总面积的39.93%，有1 526.27 万hm2，其中可利用面积占草地面积的77.75%，有1 186.67 万hm2［60］。2000 年前，在云南畜牧业发展中，一方面由于天然草地较多，大部分养殖均采用传统的放牧养殖方式，大量的牛羊“日出上山，日落下山”，致使天然草地退化严重；另一方面，随着林权制度不断深入、城镇化建设的加快和粮食需求增长所引发的林、牧和粮、牧矛盾日益突出，草原面积逐渐减少。随着草原面积的减少，草原超载和过牧现象［59］使云南省草原可食牧草生物量下降，草原退化、石漠化、沙化，据有关部门统计，全省退化草原占整个草原面积的83.4%。天然草地是干热河谷重要的植被类型之一，同时也是干热河谷生态建设植被恢复的重要组成部分。不同土地利用方式下，草地和林地比荒地和耕地的土壤物理性状好，能缓解土壤侵蚀的发生发展，发挥其保持水土的作用［61］，但天然草地的退化，影响该区的畜牧业发展，超载、过牧使天然草地生态系统变得脆弱［62］。

2.2 金沙江干热河谷典型区元谋草地现状

金沙江干热河谷草地土壤的颗粒组成中，粘粉粒和细粒逐渐减少，中粗砂逐渐增多，地表粒径最为明显［63］。干热河谷典型脆弱区—元谋干热河谷天然草地退化，草品质不高，牲畜日益减小。地上覆盖度小导致水土流失严重，大量的表土随着雨水的冲刷，肥力流失，被严重侵蚀形成冲沟，草地生态系统脆弱。元谋干热河谷区的草场广泛分布于海拔1 100 m 以上的地区，各类草地面积148 273.7 hm2，占国土总面积的73. 35%；牧草种类共有90 科418 种［13］。据2004 年前统计，元谋现有可利用草场面积97 066.7 hm2，占总土地面积的48.02%，天然草场年可利用鲜草8 715.0 kg/hm2。由于各方面的因素，已有30 586.6 hm2鲜草发生严重退化，17 480.0 hm2发生中度退化，退化面积达总面积的49.52%。至2015年，元谋县可利用草场面积增多，全县现有可利用草场面积约13.11 万hm2，比2004 年增加35.06%，占土地总面积的64.86%；其中，海拔1 500 m 以下的“山地草丛类”草场5.54 万hm2，海拔1 500～2 000 m 的“山地灌木草丛类”草场4.67 万hm2，海拔1 700～2 500 m 的“山地疏林类”草场2.2 万hm2，海拔2 000 m 山地林间草场0.69 万hm2。虽然草场可利用面积增加，但对天然草场仍是重利用轻管理，草场退化面积逐年增大，草场利用率低［64］。

3 对云南干热河谷草地资源利用的建议

3.1 加强草地资源的保护和改良

生态意识薄弱是生态破坏的重要原因［65］。干热河谷草地资源在长期进化和繁衍过程中，逐渐适应了区域炎热、干旱的特殊环境，此类资源是区域发展山地畜牧业生产的宝贵资源，因此应加以保护并合理利用，严禁滥垦、滥牧致使草场退化、地表植被破坏、水土流失等，草地生态环境遭到破坏将导致工程恢复缓慢。因此对退化草地应该实行重点保护和治理， 以维护为重，走可持续发展的生态之路。宜草择（种）草是云南干热河谷区采取人工植被恢复措施所遵循的原则之一［66］，因此，在裸露的草地应人工补种牧草，加大植被覆盖率。随着国家生态恢复工程的不断推进及“退耕还林还草”的实施，结合发展“人工种草，家畜圈养”，加强封育和人工培育，是该区退化草地恢复和保护的主要途径，应根据退化程度进行草地保护、培育和改良。对于全面封育退化的草山草坡，严禁乱砍乱伐、放牧和开荒，保护草地资源，促进退化草地的恢复。同时，人工补播和种植豆科牧草，如人工播种适应本区种植的优良豆科牧草，如柱花草（Stylosanthes guianensis）、提那罗爪哇大豆［Glycine wightii（Wight and Arn.） Verdcourt cv.Tinaroo］、大翼豆［Macroptilium lathyroides（Linn.） Urban］、灰毛豆［Tephrosia purpurea（Linn.）Pers. Syn.］、木 豆［Cajanus cajan（Linn.）Millsp.］ 以及 金 合 欢[Acaci fernesian（Linn.）willd.]、尖叶长柄山蚂蟥（Podocarpium podocarpumvar.oxyphyllum）等植物。另一方面，发展畜牧业应控制载畜量、提高质量，发展季节畜牧业（草牧业），以提高农牧民的经济效益。

3.2 引进国内外退化草地改良和恢复技术［59］，促进区域退化草地恢复

目前，国外对草地的改良实践主要涉及施肥、控制载畜量、刈割以及种植优良牧草。其中主要以施肥和载畜量管理为主要的改良和管理方法。退化草地的改良也是中国草地生态学研究的一个主要内容，浅耕翻改良以根茎禾草为主，干旱的针茅冷蒿草场采用松土改良，补播改良、施肥改良、除毒害草改良等。高寒草地改良采用围栏封育、划破草皮和施肥［67］。生态系统自然恢复可以作为改良干热河谷退化土壤的一种适宜方式［68］。草地改良是轻度退化草地生态恢复的主要途径，草地封育是中度退化草地生态恢复的主要措施，人工草地建植是重度和极度退化草地生态恢复的主要手段。延长封育年限可显著增加草地土壤种子库密度，随封育年限的推移，多年生植物种群土壤种子库密度显著增加［69］，灌草草地植被盖度、凋落物量和根系重量显著提高，草地的持水量和有效截流量有效地提高［70］。以2∶2 比例混播比较适宜苜蓿—无芒雀组合［71］；径流塘—草网络技术具有固土稳水功能［72］；灌草复合型种植模式关联度值r＝0.773 为最大，聚类分析为优，对土壤贡献值优于其他种植模式，是金沙江干热河谷退化山地土壤生态恢复的主要种植模式［73］。以上国内外退化草地生态改良和恢复技术为云南干热河谷区退化草地的治理提供理论依据和实践经验。

3.3 科学管理草地，加强草地资源的利用

传统的草地管理中，主要是维持家畜的生产，以此来提高牧业收入，过度利用导致草场严重退化，乡村燃料的紧缺也是植被遭受破坏的重要原因之一［74］。草地不合理利用造成大面积的草原退化［75］，超载过牧导致草地退化，生态环境遭到破坏［76］，因此保护和合理利用草原极为重要。草地是干热河谷研究区生态系统服务静态价值的主要贡献地类之一［77］，草被具有良好的改善土壤效应［8］，应加强草地管理与建设，促进舍饲牧业和草地牧业的协调发展［78］。草地利用方式变化会影响草原生态系统功能［79］，对于干热河谷的草地，首先进行草地本底调查与评价，根据草地现状开展草地资源的利用；本区草地具有比较耐旱的植物，积极合理利用这些植物资源，有利于区域草地生态环境恢复和保护，促进本区经济的可持续发展，提高当地农民生活水平。但在干热河谷退化草地生态系统，仅靠短期施用无机肥料来恢复土壤微生物群落较困难［80］；草地植被生长的水分主要来自于自然降水［81］。因此，针对本地区气候、土壤、植物资源等特征，选择抗性强、萌发分蘖能力强、生长速度快的草种，建立适合区域自然条件和经济发展特点的草被恢复和利用模式，如在本区退化草地上采用灌草结合的模式，有利草地的水土保持和恢复；同时，合理利用和管理草地，在发展畜牧（肉牛和肉羊等）产业中，合理放牧或草地轮牧，分区放牧，以草定畜，草畜平衡，提高草地生产力，改善草地生态环境，实现生态与经济双赢，促进区域农村经济和畜牧业的发展。

综上，对云南干热河谷草地资源的利用，应提高认识，强化区域草地保护意识，严禁不合理的垦牧。以科技为依托，引进先进技术，恢复和改良退化草地。同时，定期开展草地资源的调查，建立数据库，统筹规划，根据调查结果、立地条件和退化程度对封育、补播、施肥、集雨和放牧等进行合理利用，提高草地资源的利用率，改善和保护草地生态，促进山地农业、山地草牧业、畜牧业和草地生态持续发展。