干热河谷的气候本质特征与植被恢复

干热河谷的气候本质特征与植被恢复_干热河谷植被恢复

干热河谷的气候本质特征与植被恢复

李　昆，刘方炎，张春华

(中国林业科学研究院资源昆虫研究所，国家林业局元谋荒漠生态系统定位观测站，昆明650224)

摘　要:干热河谷是我国西南横断山区特有的退化生态系统。由于气候和高山峡谷地形地貌的影响，以及人为干扰破坏，植被和土壤严重退化，水热平衡失调，气候炎热干旱，是我国造林极端困难地区之一。本文根据多年的植被恢复经验和工作实践积累，通过试验研究以及对气候、土壤、植被、农作习惯等方面多年观测资料的分析研究，明确提出了干热河谷的二大气候本质特征:一是干热河谷的热带性气候特征，这是与北热带湿润类型相对应的干热类型；二是由于西南季风每年有规律的进退所造成的年内有规律的干、湿季交替引起的严重季节性干旱，则是干热河谷的干旱本质。其气候的本质特征，是干热河谷植被恢复的理论依据；“树种选择、容器育苗、提前预整地、适当密植和雨季初期造林”，是干热河谷植被恢复的技术基础。

关键词:干热河谷；气候特征；季节性干旱；植被恢复

我国西南横断山区的高(中)山峡谷区，存在大量热量偏高、降雨偏少的河谷盆地，这些地区气候炎热干旱，植被稀少，常被当地人称为“干坝子”、“干热坝子”或“干热河谷”。“干热”是水分条件与热量条件的配合，所谓“干”是指干燥度达到半干旱气候的标准，所谓“热”是指具有北热带的温度条件，而“河谷”则为地貌地形条件(钟祥浩，2000；金振洲，2002)。过去，学术界对于干热河谷的认识只是一种与同地带气候和植被景观比较而言的相对概念，没有明确的定义。通过30余年的研究，目前“干热河谷”已经不再是一个单纯对西南地区干热环境的笼统称谓了，而是被赋予了具体明确的气候指标，特指一定区域内，在这种气候环境下所形成的独特的植被景观及其土壤类型。

干热河谷区自然植被稀少，覆盖率低下，多以禾本科植物扭黄茅(Heteropogon contortus)为主要背景，间有车桑子(Dodonaea angustifolia)等灌木树种的单优植物群落。土壤发育差，地表板结，降水入渗浅，蒸发量大，水土流失严重(张信宝，1998)。据报道，金沙江干热河谷区的土壤退化率达46.6%，水土流失面积占长江上游地区总流失面积的36.4%，年输沙量占宜昌站年输沙量的45.3%(杨万勤等，2002)。因此，该地区的植被恢复与生态治理，在我国西南几大江河流域，尤其是长江上游的生态环境保护与治理中占有十分重要的地位，是整个流域水土保持和防护林体系构建的重要组成部分，对保证国家西部大开发战略的顺利实施和水利水电资源的合理开发利用，为当地和长江中下游地区经济社会的可持续发展提供良好的生态安全保障，均具有十分重要的现实意义。

1　干热河谷的分布范围及其规律

干热河谷主要分布在我国西南地区，北纬23°00'～27°21'，东经98°49'～103°23'之间的金沙江、红河、怒江和澜沧江等流域，都具有基本的气候特征，即最冷月平均气温＞12℃，最暖月平均气温24～28℃，≥10℃年平均积温＞7000℃，持续天数＞350日；年干燥度在1.50～3.99之间变动，年平均干燥度＞1.5。而年平均干燥度1.5～2.0，雨季＜1.0，＞2.0的时间＞5～6个月的地区，为半干旱偏湿亚类型；年干燥度2.1～3.4，雨季1.0～1.4，＞2.0的时间＞6～7个月的地区，为半干旱亚类型。所以，除金沙江干热河谷为半干旱亚类型外，红河、怒江、澜沧江等干热河谷(包括贵州、海南等地分布的少量干热河谷)均为半干旱偏湿亚类型(张荣祖，1992)。

一般认为，横断山区的山脉走向大体上均垂直于西南季风或东南季风，河谷两侧高山山脉(特别是西南侧和西侧)的屏障作用，阻挡了来自海洋的暖湿气流，迎风坡截留较多降水，越山脊线后下沉后产生绝热增温，河谷底部比较封闭，散热差，在谷底形成焚风效应致使气候干热，愈向内陆这种现象愈明显；山脉两侧降水也存在明显差异，焚风效应也有实际的观测，但并不能完全反映本区每次降雨天气过程及其降雨分布与地理位置、山脉走向的关系。有人认为导致河谷干旱的因素不可能是单一的，应包括大气环流、区域性环流和局地环流3种不同尺度环流系统的各有关因素，国外学者即主张“主要由于局地环流”(张荣祖，1992)。实际上影响横断山区降水的因素相当复杂，干热环境的形成有其大气环流和地理位置、地形成因的背景。汤懋苍(1979)和高由禧(1979)的研究表明，以整个高原为尺度的大型山谷风、围绕某个山系的中型山谷风和各个孤立山峰附件的小型山谷风，使高原地区的地面风变得相当复杂，也是干热气候形成的重要影响因素。

这种特殊的干热河谷植被景观镶嵌在西南地区亚热带常绿阔叶林背景中，在局部河流地段连续或间断地平行分布于几大江河流域两岸山坡，海拔1600m以下地带，南部地区在海拔1000～800m以下。根据《横断山区干旱河谷》(张荣祖，1992)一书的划分，金沙江干热河谷主要分布在云南省永胜县金江街至四川省布拖县对坪镇之间河段，全长约802km，海拔1600m以下地带，谷底海拔800～1200m。不过，云南省人民政府热区开发办公室划分的上限延伸到鹤庆县中江乡，延长近50 km；在红河流域主要分布于云南省新平县嘎洒镇至个旧市蛮耗镇之间的干流和几个主要支流河段，全长约260km，海拔800m以下地带，谷底海拔300～400m。另外，作为主要支流的六汁江流域两岸也有少量分布，河段全长40余km，海拔800～900m以下地带，谷底海拔550～600m；怒江干热河谷主体位于云南省西部的潞江坝(保山市辖区)段，下至新寨子，北抵西亚附近，全长约110km，海拔1000m以下地带，谷底海拔500～700m。有关学者(金振洲等，2000)对流域植被和植物区系研究后认为，怒江干热河谷主要分布于泸水县六库镇至龙陵县勐兴镇之间河段，全长约220 km，海拔1000m以下地带。此外，《横断山区干旱河谷》一书没有指出澜沧江流域的干热河谷，金振洲先生认为(2000)，在南涧县与凤庆县接壤的澜沧江干流河段两侧山地，全长约50余km，其海拔1300m以下地带属于干热河谷(谷底约海拔900m)。

干热河谷是一个沿江河两岸呈带状连续或间断分布的狭长区域，相对海拔高差在400～600m，在上下游的起始段之间，虽然海拔1600m以下地带都属于干热河谷，但上、中、下各段，以及不同海拔之间的具体气候条件存在明显差异。如金沙江干热河谷全长800多km，上段为西北—东南向，下段为西南—东北向，越向两头延伸纬度越高，热量水平越低，可能受到更多的寒流影响，辐射霜冻发生率也相对更高，每年都有1～30天不等的霜冻期。近年的造林试验也表明，海拔1600m以下地带的气候条件存在较大差异，有些树种只能在海拔1350m以下地带良好生长，以上地区则成活率和保存率均较低，植株生长慢、长势差(李昆等，2004)。因此，有学者根据不同海拔地带的热量条件，将金沙江流域的元谋盆地干热河谷热又划分为3个垂直气候带:海拔1100m以下为燥热区，海拔1100～1350m之间为较燥热区，海拔1350～1600m之间为干热区(张信宝等，2003)。不过，海拔1350m以下地带的年间热量差异实际并不大，造林树种反应基本一致，完全可以合并为一个类型区，极大地推动了人们对干热河谷深层次的科学认知。

2　干热河谷气候的本质特征

2.1　热带性

热带性是干热河谷气候的一个显著特征。在天文学上，热带指一年中太阳至少有一次正射，大部分有两次直射的地方，即南北回归线(纬度23°30')以内地区，但在气候上却难以如此简单的划分热带。Garnier根据热量将热带分为两部分的标准，即全年各月平均气温均在＞20℃的地区称为热带核心区，＞20℃时间有8～11个月的地区称为热带边缘区。竺可桢先生(1958)将热带北界气候指标确定为≥10℃年积温7500～8500℃，最冷月平均气温15℃，年极端最低气温平均值5℃。同时认为，西南季风影响区和东南季风影响区的积温有效性差异较大，西南季风影响区在同一界线区域内，积温可降低1000℃左右。即在云南南部和西南部地区，其余两个指标相同，只要≥10℃年积温≥7500℃，就可划为热带。

1960年，中国科学院华南热带综合科学考察队通过对前期划分标准的修正，提出了新的热带划分标准(曾昭璇，1962):≥10℃年积温7 500～8 000℃，年均温21～23℃左右，最冷月均温12～15℃，极端最低平均温＞5℃，全年绝对最低温＞0℃，全年无霜。在《云南农业地理》和《云南省农业气候资源及区划》中，也是用基本相同的热量指标划分北热带(王宇，1990)。同时，考虑水分因子，用干燥度作为主导指标，在二级区划中第一次明确提出云南的北热带分为湿热和干热两种类型:前一类型以景洪、河口、孟定等地为代表；后一类型以元江、元谋和潞江坝等地为代表。两者热量条件相当或后者稍高，但湿热区的年降雨量≥1400mm，年干燥度0.7～0.9，年日照时数1800～2000h；而干热区的年降雨量≤800mm，年干燥度＞1.9，年日照时数＞2300h。其中，垂直地带性在以南亚热带为基础的自然地带分异中起主要作用，使得纬度和河谷的热量地带性相差一个地带级成为一般的规律，如南亚热带纬度的深陷河谷形成热带性的干热河谷，只是由于大气环流和自然地理等原因，导致其水分条件分异而形成了北热带干热气候类型。

植物学上，热带是以热带种属和热带植被群落等为主要标志。大量植物区系调查统计结果表明，西南干热河谷种子植物区系具有以热带性质为主的特点(吴征镒，1980；金振洲和欧晓昆，1994，2000；金振洲等，1995)。其植被主要是热带性的半稀树草原和多刺灌丛等，其建群种和常见种多数是热带成分，标志种同样也是以热带植物为主，植物区系总体上偏热带性质。具体来讲，金沙江干热河谷由于纬度偏北，海拔较高，植物区系性质趋向亚热带偏热带；元江、怒江、澜沧江等干热河谷则由于纬度偏南，海拔较低，所分布的植物科、属、种各级区系明显以热带成分为主。

2.2　季节性干旱

干热河谷的干旱本质是严重的季节性干旱。在热带大陆季风和西南暖湿气流的双重影响下，对于地处亚热带低纬度地区的干热河谷来说，季节性干旱的特征是非常突出的。其冬半年为旱季，此期间各干热河谷的降水量一般在50～150mm，占全年总降水量的8%～18%，且持续时间长达半年以上(11月～翌年5月)；而雨季降水量占全年总降水量的82%～92%，降水集中，持续期平均为5个月(6～10月)。同时，气候干旱的季节性差异也较大，如元江干热河谷的旱季平均干燥度4.5，雨季平均干燥度1.3；潞江坝(怒江)干热河谷的旱季平均干燥度也是4.5，雨季平均干燥度1.4；但在金沙江流域，元谋干热河谷旱季平均干燥度高达16.2，雨季干燥度只有1.7，相差近10倍。根据有关干旱区划分指标衡量，在雨季期间，只有金沙江干热河谷达到半干旱区标准，红河、怒江等干热河谷属于半湿润区；到了旱季，则是所有干热河谷都达到或超过干旱或半干旱区划指标。

干热河谷区与我国北方干旱或半干旱区相比，其干旱性质有着本质的差别。我国北方的干旱或半干旱地区全年均处于大陆季风控制之下，暖湿气流很难抵达，是在干旱气候控制和影响下形成的干旱，其干旱的发生无明显规律和特定的时间表。而西南地区主要受西部型热带季风气候影响，夏秋季干热河谷完全处于强大而深厚的西南暖湿气流控制之下，降水比较丰富(600～800mm)，天气潮湿闷热；冬春季高空受南支西风气流控制，近地层为热带大陆干暖气团控制，天气晴朗干燥，暖冬特征明显。其干旱实则是由于西南季风每年有规律的进退所造成的年内有规律的干、湿季交替引起的季节性干旱，具有规律性的年周期发生特点。虽然这种干旱与低纬度“夏湿冬干”区的干旱性质相同，但干热河谷区的雨季结束更早，旱季更长，日照丰富，暖冬显著，常伴随强烈的焚风和局地环流发生，气候炎热干旱，其热量和干旱强度远大于后者。

3　干热河谷的气候本质特征与植被恢复

过去，在干热河谷人工植被恢复的试验探索中，往往存在两种片面的认识:一是只注意干热河谷的干旱现象和拟造林树种的抗旱性，没有考虑干热河谷气候的热带性；二是过于看重干热河谷丰富的热量条件，忽略了严重的季节性干旱气候特征，或试图通过灌溉解决该地区的干旱问题，而忽略了同时存在的大气干旱胁迫。前者将比较耐旱的非热带树种——云南松(Pinns yunnanensis)、思茅松(P.kesiya var.langbianensis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)等引种到金沙江干热河谷；后者将湿热地区的橡胶(Hevea brasiliensis)、咖啡(Coffea arabica)等热带经济作物引种到干热河谷。当然，二者都以引种失败告终。因此，正确认识干热河谷的气候本质特征，提出正确的恢复途径和科学的恢复技术，对于干热河谷区的林业生态建设和林业产业建设具有重要的理论和实践指导意义。

3.1　适宜造林树种选择

干热河谷的热带性质和季节性干旱，是两个最本质的气候特征，也是科学选择适宜造林树种的理论依据。在进行干热河谷植被恢复和生态治理中，除选择乡土树种外，引进外来树种必须根据引种的“气候相似性”原则，重点考虑具有明显季节性干旱的热带地区，如澳大利亚、东南亚北部地区、印度和非洲的萨王纳地区等。20世纪90年代以来的实践表明，选择引进上述国家或地区的多数树种，都在干热河谷造林中获得成功，被广泛接受和大面积推广应用的树种就有20余种，如多种金合欢属和桉属树种，以及新银合欢、苏门答腊金合欢、印楝、印度黄檀、木豆、山毛豆等(杨成源等，1996；周蛟等，2000；李昆等，2004)。

另外，还要根据“适地适树”原则，以及干热河谷水土流失严重，土壤干旱贫瘠，通透性差，“下雨一团糟，雨后一把刀”等特点，选择对土壤肥力要求不高，根系发达，生态适应性和抗逆生长能力强的乔灌木树种。山合欢(Albizzia kalkora)、苦楝(Melia azedarach)、香须(Albizia odoratissium)等虽然是乡土树种，若种植于土壤严重干旱贫瘠、粘重板结的山地上，造林成活率和保存率比较高，但由于已散失其所适应和要求的土壤环境，致使植株长势差，树干弯曲，矮化严重，生物量低。而桉树属和金合欢属的多数树种，是在澳大利亚气候干旱化和土壤贫瘠化以后，从温暖湿润气候下的植被演化为旱生林的过程中分化、繁衍和发展起来的树种(王豁然，1994)，引种到干热河谷后适应其气候和土壤环境，表现出良好的生态适应性和很强的抗逆生长能力。

3.2　植被恢复技术

气候的本质特征要求与之相适应的树种，立地环境也决定这些树种的成活与生长。最近20年的研究表明，适宜干热河谷退化山地造林的乔灌木树种主要是前面述及的20余种，而且不同树种及其组成配置，适应于不同的立地环境(魏汉功等，1991；张尚云等，1997；张建辉，2001；张信宝，2003)。如土壤石砾含量显著影响土壤入渗能力，入渗能力强的石质山地有利于高大乔木的生长，侵蚀严重的泥质山地则相反(杨忠等，2000)。所以，在地理环境异质性程度较高的干热河谷，其植被恢复途径是与退化生境分类和立地区划相匹配的分类恢复、定向培育(李昆，2007)。在极强度退化类型区采取彻底封禁的自然恢复途径；强度退化类型区采取自然恢复为主，辅以一定水保工程措施的途径；重度退化类型区采取封禁条件下的灌草植被人工促进恢复途径，坡度较缓和土壤较厚地段可采用人工恢复的技术途径；中度退化类型区可以人工恢复为主，辅以严格封禁，引种生态适应性强的多用途乔木树种；轻度退化类型区则可以引种经济价值较高的经济林木和热带作物，通过雨养加灌溉措施，恢复人工经济型植物群落(叶厚源and魏汉功，1991；陈玉德and吴陇，1995；钟祥浩，2007)。

根据干热河谷热带性和严重的季节性干旱特征，总结提出“树种选择、容器育苗、提前预整地、适当密植和雨季初期造林”配套技术(陈玉德等，1995；李昆等，1991，1995，1998；傅美芬等，1997)，充分满足了该地区的环境需求，较好地解决了干热河谷造林问题，极大地提高了造林成效，并在生产中大面积推广应用。

选择适宜树种是“适地适树”的要求；容器苗造林从根本上避免了雨季间歇性干旱的影响；提早深垦预整地，促进了土壤熟化和疏松，有利于截留降水和苗木根系生长；追施有机基肥既提高土壤肥力，改善土壤理化性状，又驱使植物根系向土壤深层伸展，以获取更多土壤水分抵御来年干旱；适当加大初植密度，使林地尽快郁闭，形成较好的群落环境，促进植株生长；干热河谷水热同季，雨季初期造林，可最大限度延长生长期，加速植株生长，提高其抵抗干热逆境的能力。充分认识干热河谷的气候本质特征，才能真正做到“适地适树”；认识其严重的季节性干旱，是更好地“改地适树”的依据和关键。

4　结论与讨论

(1)在干热河谷植被恢复过程中，极为重要的一个环节是适宜树种选择。而选择适宜的造林树种，就必须认识干热河谷气候的热带性特征，并在此前提下做到真正意义上的“适地适树”，选择与之相适应的树种。同时，干热河谷干旱的本质是严重的季节性干旱。与同纬度的其他地区相比，年降雨量偏低和每年长达7个多月的旱季，是严重制约造林成活率、保存率和林木生长的关键时期。经10余年研究，总结提出“树种选择、容器育苗、提前预整地、适当密植和雨季初期造林”配套技术，其核心是科学选择造林树种，充分利用雨季天然降水和提高水分利用效率。

(2)植被破坏是生态系统退化的主要因素，但植被破坏后首先造成的是土壤的流失和退化，土壤这一植物生长和植被存在的基础一旦失去，单纯依靠自然力就很难恢复失去的植被。目前的研究与实践，由于受自然环境、经济技术条件以及人的认知水平等方面的影响，其恢复植被均以引进乔木树种为主，这些植被虽然大大提高了林地生产力，对当地经济社会发展和解决群众生产生活问题发挥了一定的作用。但是，外来树种在干热河谷植被恢复中的作用与地位，所恢复植被稳定性等等问题，目前难以回答。

另外，许多人工恢复试验林尚不能单纯依靠自然力实现天然更新，充其量只能算作人工林。人工林与人工恢复植被之间的最大差别，就在于前者着眼结果，后者着眼过程。植被恢复的最终目的，是要恢复其自我更新、自我维护、自我调节和自我发展能力，以及比较完善的生态系统服务功能。

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Essential characteristic of climate and plant recovery in dry-hot valley

LiKun，Liu Fangyan，Zhang Chunhua

(DesertEcosystem Station in Yuanmou County，State Forestry Administration ofChina，Research Institute of Resources Insects，CAF，Kunming 650224)

Abstract:Dry－hot valley is a specialand typicalecological fragile area of Hengduanshan areas，southwest of China.As a result of climate and terrain and landforms of high mountain canyon and human disturbance，vegetation and soilwere degraded seriously，and the balance ofwater and heatwas broke，therefore，itwas very hotand droughty，and was very difficult for plant recovery and ecological control.In the paper，based on the experiences of plant recovery of dry hot valley，some new ideaswere showed，which including，dry hot valleys belong to tropical climate of China，and are an opposite type with seasonal dry－hot property of humidy type of north tropical climate.Themostessential property of their climate is seasonal dry－hotwhich changewith southwest seasonalwind.The essential feature of the climate is the theoretical basis for vegetation restoration in dry－hot valleys.Restoration technology base in dry－hot valley is”suitable trees selected，Container nursery，pre－site preparation in advance，appropriately increasing the planting density and afforestation in early time of rainy season”

Key words:dry－hot valley；character of climate；vegetation recovery