湘江流域植被變遷對沿江生態(tài)環(huán)境的影響

1、湘江 ,位于東經(jīng)11030 114 00,北緯 24312845,長江七大支流之一,也是洞庭湖水系中流域面積最大的河流。它發(fā)源于廣西臨桂縣的海洋山,流經(jīng)廣西的興安、全州,在東安廟頭進入湖南,經(jīng)永州、祁陽、衡陽、衡山、株洲、湘潭、長沙、望城等城鎮(zhèn)地域,至湘陰縣濠河分東西兩支,東支經(jīng)湘陰縣城,至蘆林潭與西支匯合后注入南洞庭湖,西支經(jīng)新泉寺、臨資口與資江東支匯合后,下行至蘆林潭與湘江東支相匯。從河源至濠河口干流全長856 km,流域面積 94 660 km2;在湖南境內(nèi)長670 km,流域面積 85 383km2,占流域總面積的89.2%。占湖南省國土總面積的40.3%。湘江支流眾多,5 km 以上

2、的大小支流有2 157 條,其中一級支流124 條。流域面積2 000 km2 的一級支流有11 條。流域內(nèi)人口占全省總?cè)丝诘?0%以上。在湖南省社會經(jīng)濟發(fā)展中起著舉足輕重的作用。1歷史時期湘江沿岸的植被自古以來 ,人類與河流就有著親密關系。北魏酈道元水經(jīng)注記載當時湘境(包括今廣西興安、全州部分地域在內(nèi))河流 15 條。清汪士鐸依水經(jīng)注,將 15 水制圖 6 幅,是其水經(jīng)注圖中列名河流最多的圖組。15 水分別為 :湘資沅澧漣漓溱匡深鐘耒米漉瀏買。其中,除“湘資沅澧 ”對應今湖湘四水外,“漣耒米漉瀏買”均為今湘江支流,“鐘”為今耒水支流 ,“漓溱匡深 ”則為今廣西境內(nèi)河流。湘江作為長株潭三座城市

3、的水脈,是一條永久的生命之河和文化之河。歷史時期,湘江流域由于人類定居較早,森林也最先被開發(fā)。到東漢末年以后 ,由于中原大亂 ,湖南人口銳減,人少地閑 ,天然次生林有所恢復與發(fā)展。從這一時期古籍對湘江流域的片斷記述中,不難看出當時森林覆蓋好,山青水秀的自然景觀1 。晉桓元游南岳詩序 :“涉湘江千里 ,林阜相屬 ,清川窮澄映之流,山徑徹通 ,或垂柯跨谷 ,夾景交蔭 ” 。描述從長沙到衡山的湘江沿岸,均有森林覆蓋,山青水秀的自然景觀。晉代羅含湘中記記述當時的湘江 “湘川清照五六丈,下見底石 ” 。唐宋時代的湘江沿岸植被情況,多散見于詩文中。如宋之問的詩:(見于全唐詩卷五一)自湘源至潭州衡山縣,“赤

4、岸雜云霞 ,綠竹綠溪澗” ,反映出由紅色巖系組成的河流階地與綠竹,泉流連綿不絕的自然景觀。張九齡的詩:(見于全唐詩卷四八)初入湘中有喜,“ 征鞍窮郢路 ,歸棹入湘流。兩邊楓作岸,數(shù)次桔為洲” ,描述湘江兩岸多闊葉林,江心洲上種桔也比較普遍。又詩將至岳陽有懷趙二,“ 湘岸多深林 ,青冥晝結(jié)陰 ”反映當時岳陽一帶湘江沿岸古樹參天蔽日的情況。又如:株洲 ,古時 ,當?shù)囟鄼綐?,湘江過而多沙洲,故株洲又稱櫧洲。唐代詩人劉禹錫在詩中形容“沅江清悠悠 ” ,并說“ 瀟湘間無土山 ,無濁水?！?劉禹錫集卷二十九)可見當時的生態(tài)環(huán)境仍保持著較良好的狀態(tài)。唐代以后,人口不斷增加,農(nóng)田大量開墾 ,并從平地發(fā)展到崗

5、阜、山岳,“刀耕火種 ”隨之發(fā)展 ,意味著栽培植物(包括農(nóng)田和人工林)對天然林在更大范圍內(nèi)的更替。宋代張昊云谷雜紀卷四中說:“沅湘間多山 ,農(nóng)家惟植粟 ,且多在崗阜 ,每欲播種時 ,則先砍林木 ,縱火焚之 ,俟其成灰 ,即播種于其間 ,如是則收必倍,所謂刀耕火種也” 。在山地毀林開荒,極易引起水土流失。南宋范成大在驂鸞錄中,敘述他從蘇州赴桂林經(jīng)湖南所看到的情況是“湘江岸小山坡陀 ”,“ 略無峰巒秀麗之意,但荒涼相矚耳 ” 。這種 “小山坡陀 ”和“荒涼相矚 ”的情形 ,正是當時流行的“刀耕火種 ”的生產(chǎn)方式的產(chǎn)物2。反映了山區(qū)墾殖狀況。湘江、資江以西的湘西到廣南西路,歷來為人少地多的山丘地區(qū),

6、此時也有較大幅度的開墾。15 世紀 (明代中葉 )以來 ,尤其到清代后期,隨著人口的增加,由于開墾、樵采、戰(zhàn)禍、開礦等原因 ,松杉多 “近頗傷樵采或兵余剪伐殆盡”,原始森林被破壞,湘江的自然環(huán)境發(fā)生新的演化。植被的逆向演替趨勢更加明顯。18 世紀以來 ,湘江下游地區(qū)人口的巨大壓力使墾殖更甚,樵采更重 ,并最終使這里 “合抱之木 ,百不存一 ,常美之山 ,多突而童 ”4 。進入 21 世紀 ,據(jù)湖南省林業(yè)廳統(tǒng)計,湘江流域有林地面積394.29 萬 hm2,森林覆蓋率51.55%;水土流失面積18 808 km2, 占全流域面積的22%,平均侵蝕模數(shù)為3 365t/km2 。由于流域易蝕母質(zhì)發(fā)育的

7、土壤比例大,加之人類活動頻繁,經(jīng)營粗放 ,林草植被破壞嚴重,特別是衡邵盆地大面積紫色頁巖 ,荒山禿嶺 ,植被稀疏 ,生態(tài)環(huán)境十分惡劣。據(jù)衡陽英南、衡南譚子山、衡東吳集等采集樣地的統(tǒng)計,湘江沿岸紅壤丘崗地的植被種類大致有:常綠闊葉林、針闊混交林、馬尾松稀疏灌草叢(幼林馬尾松林 )、中生性或旱中生性草叢、半濕生性草叢、濕生性草叢、侵蝕面植被等等。丘崗地的常綠闊葉樹種,多為次生幼林 ,為地帶性植被常綠闊葉林群落類型的殘跡之一。喬木層有香樟(cinnamomum camphora)、苦櫧 (castanopsis sclerophylla) 、青岡(cyclobalanopsis glauca)、木荷

8、 (schima superbo)、石櫟 (lithocarpusglabra) 及楓香(liquidambarformosana) 等。丘崗地的針闊葉混交林,多為原有森林植被常綠闊葉林被砍伐后,經(jīng)培育而成的次生林樹種與馬尾松混交而成。喬木層有馬尾松(pinusmassoniana)、木荷、香樟、苦櫧及櫟等,馬尾松多為人工種植,為 10 年生左右的樹木,居于喬木層的上層。灌木層植物因受到一定的樵采,高度在 11.5 m 左右 ,其中不少喬木樹種形成萌生灌叢狀態(tài)。灌木層種類主要有映山紅(rhododendron simsii) 、赤楠 (syzygiumbuxifolium)、烏飯 (vacci

9、nium bracteatum)、小葉烏飯 (v.carlessi) 、楓香、白檀(smyplocos paniculata)、銳齒槲櫟 (quercus alienavar.acuteserrata)、槲樹 (q.dendata)、木 (lorpetalum chi-nense)及黃瑞木 (adinandra millettii) 等。馬尾松為暖性針葉林樹種,常與常綠闊葉樹及少量落葉樹構(gòu)成中亞熱帶針闊葉混交林。在江邊低丘分布有較多的馬尾松稀疏灌草叢(或幼林馬尾松林)按其自然群落結(jié)構(gòu)及地理生態(tài)分布,劃分為兩類 : (1)低丘崗地第四紀紅色粘土紅壤上分布的類型,為分布范圍較大的暖性灌草叢,生長的

10、主要是亞熱帶及熱帶旱中生禾草草類,如鴨嘴草 (ischaemum aristatum)、野古草 (arundinellahirta) 、四脈金茅 (eulalia quadrinervis) 、白茅 (imperata cylindricavar.major)及假儉草 (eriochloa ophi-uroides) 等等種類占優(yōu)勢,散生少量喬、灌木植物,呈灌叢狀 ,疏疏灌草叢或疏灌林受到明顯的生境影響。這類植被是因為常綠闊葉林植被被砍伐后,導致水土流失,土壤日益貧瘠,生境趨于旱化所形成的次生類型。這類地塊,如果停止人為破壞,便會出現(xiàn)正向演替 ,有恢復森林植被的可能; (2)紫紅色砂巖發(fā)育的紫

11、色粗骨土上分布的類型。草本植物有臭根子草 (bothriochloe intermedia)( 此草為紫色土指示性植物)、白茅、假儉草、雞眼草(kummerowiastriata) 等,小灌木有截葉鐵掃帚(lespedezacuneate)。2植被變遷與自然災害的關系植被變遷與自然災害有著密切的關系,在原始植被保存完好的年代里,湘江沿岸到處呈現(xiàn)出山青水秀的景色 ,水土流失輕微 ,湘水含沙量較少。植被森林被破壞以后,涵養(yǎng)水源的功能降低,水土流失加劇 ,水旱災害日見頻繁1。同時水土流失也使泥沙淤積河道、水庫,加重了洪澇災害。據(jù)湖南自然災害年表記載,從公元 101 年到 1949 年的 1 800

12、多年間 ,湘江流域共發(fā)生水災291 次,平均約 6 年一次。其中 ,從乾隆元年 (1736 年)至 1949 年的 213 年中 ,水災占總數(shù)的 48%,平均不到1.5 年一次。由此反映出湘江流域自然災害逐漸增多的趨勢。1998 年山丘區(qū)因暴雨山洪誘發(fā)山體滑坡、泥石流或房屋倒塌等造成214 人死亡 ,占因災死亡人數(shù)的63%。 1999 年,山丘區(qū)因災造成124 人死亡 ,全部是山洪災害造成。湘江流域水土流失的惡化,與流域生態(tài)系統(tǒng)的破壞密切相關。因為在正常條件下,植被如果不受到外力的破壞,一般多生長茂密 ,植被覆蓋率可以很高,即使在 5060以上的極陡坡地和抗沖刷能力很弱的土壤上,在暴雨時也很少

13、形成強水土流失。一般坡耕地的水土流失模數(shù)相當于林地的10 倍,相當于荒山和其他用地類型的36 倍。植被覆蓋率低,則逕流系數(shù)就大,水土流失就強。2.1植被變遷與水土保持唐代以前 ,由于森林覆蓋好,湘江 “水深見底 ”,“無土山、無濁水” 。北魏酈道元水經(jīng)湘水注把湘水在今長沙、湘陰一段稱為“瀟湘 ”,并說 “瀟者 ,水清深也 ” 。晉羅含湘中記記述流至今湘陰縣附近,水“至清 ,雖深五、六丈 ,見底了然 ,石子如樗蒲矢,五色鮮明 ,白沙若霜雪,赤崖若朝霞 ” (太平御覽卷六五引),唐李諒的湘中行稱零陵等地“湘江永州路 ,水碧山兀 ,古木暗魚潭 ,清可鑒毛發(fā) ”, (與地紀勝 荊湖南路 永州引 )。這

14、種清澈見底的江水的存在 ,正是當時湘江流域植被覆蓋率高、水土保持較好的見證。唐末五代到北宋,湖南各地不斷開發(fā) ,原始常綠闊葉林進一步被破壞,水土流失逐漸加重。南宋時,范成大所看到的“小山坡陀 ”和“ 荒涼相矚 ”的情形 ,與李諒等所看到的情況已有很大變化。元末以后,天然次生林有新的發(fā)展,水土保持情況得到改善,湘水含沙量又顯著減少。明代,北方人口大舉南遷,丘陵山區(qū)開發(fā)力度逐漸加大,一些地方森林及土地資源漸顯頹勢。清初王船山竹枝詞“洞庭湖北漢水橫,青草湖南湘水清” 。(道光沅湘耆舊集卷三四引)。從詩中反映出湖南植被覆蓋較好 ,水色是清的。清乾隆以來,人口劇增 ,特別是玉米紅薯等旱糧作物在湖南的推廣

15、,山林辟墾 ,水土流失逐漸嚴重。1834 年魏源在考察湖北、湖南的水利以后,著有湖廣水利論 ,記載道 :“今則承平二百載,土滿人滿 ,雖蠶叢峻嶺 ,老林邃谷 ,無土不墾 ,無門不辟 ,于是山無遺力。 則凡箐谷之中 ,浮沙壅泥 ,敗葉陳根 ,歷年壅積者 ,至是皆鏟掘疏浮,隨大雨傾瀉而下 ”(微古堂外集卷六)。所寫重點雖在漢江中上游,但也能反映出當時湘江的情況。2.2植被變遷對湘江水環(huán)境的影響湘江年平均流量為2 131 m3/s,年平均水位27.31 m,年平均流速為0.45 m/s,年平均含沙量為0.10.2 kg m-3;湘、資、沅、澧四水懸移質(zhì)泥沙量(kg m-3)排序是澧 (0.416)沅

16、 (0.229)湘(0.129)資(0.127)。根據(jù)水利部長江水利委員會2002 年長江泥沙公報的數(shù)據(jù)顯示:湘江湘潭、資水桃江、沅江桃源、澧水石門四站多年實測水、沙量統(tǒng)計值見表1,逕流量與輸沙量的歷年變化見圖1。從四水的來水量與多年平均比較明顯偏多。其中沅江、資水、湘江來水量偏多31%52%;但從統(tǒng)計4 條支流把口站的年輸沙量來看,除湘江湘潭站偏多12%之外 ,其余澧水石門站、沅江桃源站偏少50 %以上。湘潭、桃江、桃源、石門 4 站水量總的變化趨勢不明顯,但湘潭、桃江、桃源3 站 20 世紀 90 年代以來水量比 20 世紀 80 年代大。湘潭、石門兩站沙量總的變化略有減少;桃江、桃源兩站

17、自上游先后于 1962、1995 年分別建成柘溪、五強溪水庫后,沙量較建庫前明顯減小。資料表明,各站水量與沙量的年際變化基本保持一致,但沙量變幅大于水量變幅。湘潭、桃江、桃源、石門4站 2002 實測水沙特征值見表2,逕流量、輸沙量與多年平均值及2001 年值對比見圖23。2002 年湘潭、桃江、桃源、石門水文控制站年逕流量與多年平均值比較,各站偏大18%52%;與上年度比較,各站偏大26%91%。年輸沙量與多年平均值比較,湘潭站偏大12%,其它各站偏小35%78%; 與上年度比較 ,各站均偏大47%以上。湘江湘潭站2002 年逐月逕流量與輸沙量的變化見圖4,湘江湘潭、沅江桃源站逕流量年內(nèi)分配

18、不均,主要集中在58 月;兩站輸沙量年內(nèi)變化與逕流量變化相應 ,58 月的輸沙量分別占年輸沙量的80%、96%。湘江含沙量20 世紀的 70 年代與 20 世紀 40年代相比 ,增長了 43%,即增長 5 倍3 。湘江干流河床較20 世紀 50 年代普遍淤高0.6m 左右 ,河道行洪能力大大降低。在歷史上,湘江的水質(zhì)優(yōu)良一直是比較有名的。古人形容為“湘江秀木茂盛 ,江澄如練 ” 。毛澤東同志也曾以“漫江碧透 ” 、 “魚翔淺底 ”來稱贊湘江美景。直至 20 世紀 70 年代 ,湘江整體水質(zhì)仍為至類,有“綠色湘江 ”之稱 5。湘江自古還有著豐富的水產(chǎn)資源。株洲綠口江段,古稱津口 ,杜甫曾有 “白

19、魚困密網(wǎng) ,黃鳥喧嘉音 ”的詠嘆。過去 ,湘江有許多深水潭,水草豐盛 ,是魚類越冬和繁殖的理想場所,人稱魚潭。然而,由于植被破壞而導致的水土流失夾帶了農(nóng)藥、化肥殘留物和土壤中的有機質(zhì)、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)進入水體 ,造成江水的污染。據(jù)初步統(tǒng)計,湘江流域每年使用農(nóng)藥4 萬 t 左右 ,化肥 220 萬 t 左右。每年經(jīng)雨水沖洗帶入逕流,輾轉(zhuǎn)匯入湘江的農(nóng)藥、化肥量分別為700 t 和 2.2 萬 t 左右。畜禽養(yǎng)殖污染比重也不斷上升。因此,農(nóng)業(yè)化肥和農(nóng)藥污染也是導致湘江有機污染負荷逐年提高的重要原因。湘江被污染后,含有多種重金屬的污染物淤積潭底,魚類無法生存 ,有的已成為死水一潭。昔日泛舟湘江,“停橈

20、沙浦晚 ,把酒聽漁歌 ”的怡人情趣 ,已隨水哀哀逝去。湘江的污染已引起魚類資源減少。20 世紀 80 年代調(diào)查指出,湘江香爐山魚類產(chǎn)卵場萎縮了近70 km,魚苗產(chǎn)量比20 世紀 50 年代減少了近30 倍,魚產(chǎn)量由 50 年代的 500 萬 kg 降低到 250 萬kg。全國 3 000 家重點工業(yè)污染企業(yè),湖南省占217 家,其中分布在湘江流域的占150 多家 ,大量污水排入湘江。湘江的污徑比為3.12%,約為長江的2.5 倍。短短二三十年來,湘江水質(zhì)污染的速度之快 ,影響之廣是前所未有的。20 世紀 80 年代以來 ,湘江水質(zhì)由類下降至類。據(jù)統(tǒng)計 : 2001年,湘江 33 個水系監(jiān)測斷面

21、僅17 個在類標準以內(nèi),水質(zhì)達標率僅52%。將湘江流域8個地級市 1997 年至 2003 年的廢水排放進行了對照。結(jié)果顯示,一方面 ,湘江流域國家控制的8種污染物中 ,汞、鎘、鉛、六價鉻、砷、石油類、氰化物等物質(zhì)的年排放量呈逐年下降趨勢;另一方面 ,生活污水的排放量在逐年增加,2003 年湘江流域8 個地級市城鎮(zhèn)生活污水排放量就達 8 億 t,而流域內(nèi)僅建成生活污水處理廠7 座,總處理規(guī)模雖已達61.7 萬 t/d,但實際年處理量僅為處理能力的41.9%,以致每年有近7 億 t 城市生活污水直排湘江水域。長、株、潭三市飲用水源水質(zhì)均未達標準要求5。3應對措施3.1加強流域管理與規(guī)劃要完善流域

22、水資源綜合利用規(guī)劃,建立流域綜合模型,提倡系統(tǒng)的流域規(guī)劃與管理方法。以便提供各種開發(fā)活動的效益、費用比較和結(jié)果等信息,從而幫助流域規(guī)劃和管理人員做出正確決策。各級政府要加大依法監(jiān)管的力度,加強對自然資源和生態(tài)環(huán)境的保護,在維護生態(tài)平衡的前提下進行開發(fā)利用,堅決制止亂砍濫伐、亂采亂挖、亂殺亂捕等破壞森林植被、造成水土流失和破壞生態(tài)平衡的違法行為。實行“造、封、管、節(jié)”并舉 ,確保森林資源持續(xù)增長。健全江河、湖庫的水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡,實行水量水質(zhì)的統(tǒng)一監(jiān)督管理。污染物排放總量控制,限制耗水大、排污多的工業(yè)發(fā)展。促進流域與區(qū)域水污染的綜合治理,不斷提高湘江上水資源涵養(yǎng)能力和環(huán)境質(zhì)量。合理利用、節(jié)約和保護

23、湘江中上游水資源,提高水資源利用率,改善湘江流域日益惡化的生態(tài)環(huán)境。建議湖南省發(fā)展改革委員會組織制訂關于湘江生態(tài)環(huán)境建設的規(guī)劃和措施 ,并認真監(jiān)督執(zhí)行。3.2加強法制建設和宣傳教育依法建設和保護生態(tài)環(huán)境。嚴格按照中華人民共和國環(huán)境保護法、 中華人民共和國土地管理法、 中華人民共和國森林法、 中華人民共和國水法、 中華人民共和國水土保持法 、 中華人民共和國草原法、 中華人民共和國野生動物保護法等法律的規(guī)定,進一步完善我省具體實施細則和管理辦法,建立健全生態(tài)環(huán)境建設的執(zhí)法監(jiān)督體系,加大執(zhí)法力度,強化經(jīng)濟建設過程中對生態(tài)環(huán)境的建設和保護。對在經(jīng)濟建設過程中引起生態(tài)環(huán)境破壞,造成水土流失和環(huán)境污染的

24、行為,依據(jù)相關法律法規(guī)進行嚴肅查處。全面普及中小學生態(tài)環(huán)境保護教育 ,利用廣播、電視、網(wǎng)絡等手段對公民進行環(huán)境法制和知識教育,在全社會樹立生態(tài)環(huán)境的憂患與保護意識。完善生態(tài)環(huán)境信息發(fā)布制度,拓寬公眾參與渠道,充分發(fā)揮新聞媒介的輿論監(jiān)督和導向作用6 。3.3加強林業(yè)生態(tài)環(huán)境保護措施湘江流域生態(tài)環(huán)境建設的主攻方向是:切實保護好現(xiàn)有的森林植被,加大封山育林和退耕還林力度 ,提高森林覆蓋率;調(diào)整林種、樹種結(jié)構(gòu),增加混交林和防護林比重,提高森林防護效能。根據(jù)湖南省水土保持生態(tài)建設規(guī)劃(20012050 年),我省防治水土流失的總體目標是:近期“ 十一五 ”期間 ,每年治理水土流失面積1 700 km2, 水土流失治理程度達到45%,水土保持生態(tài)建設初見成效。中期20112030 年,水土流失治理程度達到75%,四水及其干支流泥沙明顯減少 ,生態(tài)環(huán)境明顯改善。遠期20312050 年,水土流失治理程度達到90%以上 ,四水入湖泥沙減少80%,基本達到人與自然和諧共處的目標。為了實現(xiàn)上述目標,“十一五 ”期間我省要實施四大水土保持工程。一是小流域綜合治理工程。要以湘西北武陵山區(qū)、湘中紅壤丘陵區(qū)為重點,對 520 條小流域進行綜合治理;二是坡耕地整治工程。要在全