（自然地理学专业论文）三峡地区植被空间分布及人类扰动历史.pdf

三峡地区植被空间分布及人类扰动历史 专业名称：自然地理学 学位申请人：何仲翠 指导老师：郑卓教授 摘要 由于长期的人类影响，三峡地区的植被破坏严重，区域生态平衡被打破，植 被的保护和建设研究显得十分必要。本研究采用多学科综合研究方法，利用各种 分析和实验手段，进行野外调查、植被图数字化、数据获取，孢粉分析和文献查 阅等工作。一方面根据三峡地区植被类型，从宏观上研究各类植物的分布特点， 分析现代植被空间分布与气候的对应关系；另一方面根据沉积剖面的粒度和孢粉 研究，分析在人类发展历史上植被的演变情况和人类活动对森林破坏的过程。 三峡地区现代植被数字化结果显示，各类植被比例严重失衡，阔 - i 琳所占的 比例不到1 0 ，次生灌丛植被占了3 7 4 7 ，栽培植被超过3 8 。 通过研究植被的空间分布，提取了三峡地区较为典型的天然树种，主要有： 针叶类的华山松、巴山松和巴山冷杉，落叶阔叶类的麻栎、栓皮栎、红桦和化香 树，常绿阔叶类的多脉青冈和水青冈、青冈栎、米槠、甜槠和包石栎；定量获取 了它们的气候分布和海拔范围适应区间；并揭示出三峡地区天然林的破坏与稻作 农业的发展是密切相关的。 由于历史上不合理的丌垦与砍伐，造成了目前自然植被覆盖率过低的状况。 数据的统计结果表明，典型天然树种适宜生长的空间达2 4 7 7 1 k m 2 ，遍布海拔6 0 0 m 以【二的中、低山，进行天然植被空间恢复是可行的。 本研究可以为三峡地区植被保护、森林恢复以及农业发展提供新的资料。 关键词：三峡地区；植被分布；人类扰动；生态恢复 s p a t i a ld i s t r i b u t i o no fv e g e t a t i o na n d h i s t o r yo fh u m a n d i s t u r b a n c e i nt h et h r e eg o r g e sr e g i o no f t h ey a n g t z er i v e r s p e c i a l i t y ：p h y s i c a lg e o g r a p h y m a s t e rs t u d e n t ：h ez h o n g c u i s u p e r v i s o r ：p r o f z h e n gz h u o a b s t r a c t k a 3 a u l s eo ft h el o n g - t i m ei n f l u e n c eb yh u m a nb e i n g , v e g e t a t i o n so ft h et h r e e g o r g e sa r e ah a v eb e e ns e r i o u s l yd e s t r o y e d t h er e g i o n a lc e o l o g i c a lb a l a n c e i su p s e t ， a n dt h em u l t i p l i c i t yo fw i l d l i f ei sg r e a t l yd e s t r o y e d s ot h er e s e a r c ho nh o wt op r o t e c t a n dr e s t o r e v e g e t a t i o nb e c o m e sq u i t en e o 。s s a r y a c c o r d i n gt om u l t i d i s c i p l i n a r y c o m p r e h e n s i v es t u d i e s ，t h i st h e s i sa d o p t sav a r i e t yo fa n a l y s e sa n de x p e r i m e n t s , s u c h a sf i e l ds u r v e y , v e g e t a t i o nm a p d i g i t i z a t i o n ，d a t a l i z a t i o n ，p o l l e na n a l y s i sa n dl i t e r a t u r e r e v i e w , t h e ni n t e g r a t es p a c i a ld i s t r i b u f i o no fv e g e t a t i o nw i t ht h eh i s t o r yo fh u m a n d i s t u r b a n c e t h i st h e s i ss t u d i e st h er e g i o n a lv e g e t a t i o nd i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i ca n dt h e r e l a t i o nb e t w e e nm o d e mv e g e t m i o na n dc l i m a t eb a s e do nt h ev e g e t a t i o nt y p ea n di n t h et h r e eg o r g e s o nt h eo t h e rh a n d ，a c c o r d i n gt ot h eg r a n u l a r i t ya n dp o l l e na n a l y s i s i ns e d i m e n t a r ys e c t i o n ，i ta n a l y z e st h ev e g e t a t i o n se v o l u t i o na n df o r e s td e s t r u c t i o ni n h u m a nd e v e l o p m e n th i s t o r y t h ev e g e t a t i o nd i g i t i z a t i o nr e s u l ts h o w st h ee , c o l o g i c a li m b a l a n c ei nt h ew h o l e s t u d y i n ga r e a , b r o a d l e a ff o r e s ta c c o u n t sf o rl e s st h a n1 0 ，s c r u br e a c h e s3 7 4 7 a n d c u l t i v a t e dv e g e t a t i o ni sm o r et h a n3 8 a c c o r d i n gt ot h es t u d yo fv e g e t a t i o nd i s t r i b u t i o na n dc l i m a t ei nt h et h r e e g o r g e s ，s o m et y p i c a ln a t u r a lt r e e sa r el i s t e da sf o l l o w s ：n e e d l e l e a ft r e e s ，l i k ep i n u s 1 1 1 a r m a n d i i , p h e n r y ia n da b i e sf a r g e s i i ；b r o a d l e a fd e c i d u o u st r e e s 1 i k eq u e r c u s a c u t i s s i m a ，q v a r i a b i l i s , b e t u l aa l b o - s i n e n s i sa n dp l a t y c a r y as t r o b i l a c e a ；b r o a d l e a f e v e r g r e e nf l e e s ，l i k ec y c l o b a l a n o p s i sm u l t i n e r v i s , f a g u sl o n g i p e t i o l a t a , cg l a u c a , c a s t a n o p s i se y r e i , cc a r l e s i ia n dl i t h o c a r p u sc l e i s t o c a r p u s i tq u a n t i t a t i v e l yg a i n s t h e i rs u i t a b l ei n t e r v a lo fc l i m a t ed i s t r i b u t i o na n da l t i t u d es p a n ，a n dr e v e a l st h ec l o s e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nn a t u r a lf o r e s td e s t r u c t i o na n d d e ec u l t i v a t i o nd e v e l o p m e n t b e c a u s eo ft h ei r r a t i o n a lr e c l a m a t i o na n dl o g g i n gi nh i s t o r y , i tr e s u l t si nt h e p r e s e n ts i t u a t i o nt h a tt h ec o v e r a g eo fn a t u r a lv e g e t a t i o ni sr a t h e rl o w t h ed a t a l i z a t i o n s t a t i s t i c a lr e s u l ts h o w st h a tt h er e s t o r a t i o ns p a c eo fn a t u r a lf o r e s ti s h u g ea n di t s s u i t a b l eg r o w t hs p a c ei s2 4 7 7 1 k m 2 ，m u c hm o r et h a nt h ec u r r e n tt o t a lv a l u e t h e s u i t a b l eg r o w t ha r e as p r e a d sa l lo v e rt h em i d d l e l o wm o u n t a i n sw h o s ea l t i t u d e e x c e e d s6 0 0 m t h i ss t u d yc a l l p r o v i d e n e wm a t e r i a l sf o rv e g e t a t i o n p r o t e c t i o n ，f o r e s t r e s t o r a t i o na n df u t u r ea g r i c u l t u r ed e v e l o p m e n ti nt h et h r e eg o r g e sa r e a k e y w o r d ：t h et h r e eg o r g e s ；v e g e t a t i o nd i s t r i b u t i o n ；h u m a nd i s t u r b a n c e ： e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n i v 第1 章前言 1 1 研究背景 第1 章前言 自二十世纪以来，全球环境经历着前所未有的巨大变化。发达国家与发展 中国家的经济建设都取得了巨大成就。在经济环境不断改善的同时，自然环境却 不断恶化，人类对自然的某些影响已经超过自然界的自我调节限度。生态环境恶 化、温室效应、酸雨危害、南极臭气怪空洞扩大、自然资源枯竭、生物多样性消 失等问题的威胁，使越来越多人担忧人类文明能否持续发展下去。 全球的环境恶化不容乐观，中国长江三峡地区的环境问题也日趋严重。与 沿海地区不同，三峡地区的经济发展缓慢，巫山、巴东等地区甚至停滞不前。直 到三峡工程的启动，当地的经济发展才受到重视。 f 然而三峡地区的植被破坏历史却早许多，建国以来曾受几次严重破坏，如 在大跃进时期和森林承包制度变化的时候，广大地区的森林资源受到灭顶之灾； 除此之外，由于社会稳定，医疗进步，人口剧增，生活方式改变甚少，居民大部 分依然以柴草为主工燃料，使林木及土地需求量大增，因此森林破坏相当严重。 到目前为止，除了海拔在1 3 0 0 m 以上的中高山地区还保存有天然森林外， 其它广大地区均为次生林甚至为秃地。由于植被破坏严重，水土流失、滑坡、泥 石流等自然灾害时有发生。 三峡工程于2 0 0 6 年5 月2 0 日全线峻工，大坝达到1 8 5 m 设计高程。三峡水 库坝高1 8 5 m ，长2 3 3 5 m ，水库长6 0 0 k m ，平均宽1 1 k m 。淹没总面积1 0 8 4 k m 2 ， 2 0 0 9 年计划移民总人口1 1 3 万( 江洪，2 0 0 3 ) 。三峡工程的环境利弊影响一直存 在争议：一方面，三峡工程是一项环保工程，三峡工程在建设过程中及运行后， 对流域水质、泥沙、地质灾害等采取了一系列监控措施，加上国家近年在库区大 力推行退耕还林、水土保持、岸坡绿化带工程及危岩与滑坡灾害的预防与治理等， 三峡地区植被空间分布及人类扰动历史 三峡坝区和三峡库区的生态与环境总体良好。但另一方面三峡工程又引起不少区 域生态问题，如小气候环境变化、土地质量下降和破坏、物种的生活习性环境改 变、百万移民安置带来的生态影响、“消落区”和下游盐碱化等等，都成为影响三 峡地区的植被分布及其演变的直接的、主要的因素( 陆佑楣，1 9 9 6 ；翁立达等， 2 0 0 3 ；王儒述，2 0 0 4 ) 。 因此，对三峡地区的植被研究成为目前环境保护的重要课题，伴随着三峡 工程的的开展，对三峡地区植被的研究也越来越深入。 1 2 研究现状 1 2 1 三峡地区植被与植物资源的研究 三峡地区森林植被在空间上发展不均匀，无明显垂直分带，且分布分散， 人为干扰严重。目前，在7 0 多个植被类型中，森林类型占2 5 个，江岸两侧海 拔8 0 0 m 以下地区森林已经很少。森林类型中，马尾松( p i n u s m a s s o n i a n a ) 、柏木 ( c u p r e s s u s # n e b m ) 林的分布面积最大，并在许多疏林中成为主要树种，主要是 飞播或人工种植( 肖文发等，2 0 0 4 ) 。 天然植被破坏较少的区域都是地处偏僻、交通不便的山区，如神农架山区、 宜昌大老岭森林公园和五峰后河地区。 神农架山区是地球上中纬度地区保存较为完好的唯一的原始森林分布区 域，因其独特的地理环境和遭人为破坏较少，形成了环境原始，物种多样，自然 资源# 富等特点。它不仅是野生动植物资源的宝库，也是长江流域重要的水源涵 养地，对保护三峡水利工程、改善生态环境和维护生态平衡发挥着重要作用。 由于二神农架山区位于中国亚热带向温带过渡的地区，地理位置优越，自然 条件得天独厚，森林植被茂密，植物资源丰富，现知神农架林区有高等维管束植 物1 9 9 科、8 7 2 属、2 7 6 2 种，其中蕨类植物2 9 7 种，裸子植物3 0 种，被子植物 2 4 3 5 种：低等植物中，菌类7 5 3 种，地农1 9 1 种，堪称中华植被与物种荟萃这 地和华中最大的“天然植物园”( 马俊，2 0 0 6 ) 。 神农架海拔较高，植被垂直分带明显。海拔8 0 0 m 以下地带为哑热带常绿 2 第1 章前言 阔叶林，主要树种有小叶青( c y c l o b a l a n o p s i sm y r s i n a e f o l i a ) 、曼青冈( co x y d o n ) 、 刺时栎( q u e r c u s s p i n o s a ) 、巴东栎( 0e n g l e r i a n a ) ，并见有马尾松林和柏木林。海 拔8 0 0 1 5 0 0 m 地带为亚热带常绿阔叶与落叶阔叶混交林，主要有树种有青稠( q m y r s i n a 咖妇) 、刺叶栎、栓皮栎( q v a r i a b i l i s ) 、化香( p l a t y c a r y as t r o b i l a c e a ) 、鹅 耳枥( c a r p i n u st u r c z a n i n o w i 0 等，并杂有小块马尾松和杉木( c u n n i n g h a m i a l a n c e o l a t a ) 林。海拔1 5 0 0 - - 1 8 0 0 m 地带为暖温带落叶阔叶林，主要树种有水青冈 ( f a 弘sl o n g i p e t i o l a t a ) 、山杨( p o p u l u sd a v i d i a n a ) 、化香、亮叶桦( b e t u l al u m i n i f e r a ) 、 鹅耳枥等。海拔1 8 0 0 - 2 6 0 0 m 地带为温带针阔叶混交林，下部树种以华山松但 a r m a n d i i ) 、栎树( q s e r r a t at h u n b ) 、水青冈、红桦假a l b o - s i n e n s i s ) 为主，上部以 华山松、山杨、冷杉( a b i e s 向b r o 、红桦、槭树( a c e rs e r r u l a t u m ) 等混杂成林为特 色。海拔2 6 0 0 m 以上为寒温带针叶林，主要是松、冷杉、云杉( p i c e aa s p e r a t a ) 等组成的原始森林。 宜昌大老岭保护区植物种类也较为丰富，有种子植物1 2 2 科4 3 5 属8 6 5 种，其中 属国家保护的珍稀植物2 4 种。森林分为分布于中低海拔( 海拔约1 5 0 0 m 以下) 的针、阔叶次生林和分布于中高海拔( 海拔约1 0 0 0 - 2 0 0 0 m ) 的常绿落叶阔叶混 交林、针叶林和落叶阔叶林两大类( 蔡晟等，2 0 0 0 ；沈泽昊等，2 0 0 0 ) 。 五峰后河古植被群落起源于一亿三千万年前，后河的原生态环境，后河神 秘的自然现象，依仗关门峡这道与外隔绝的天然屏障，得以躲过第四纪冰川的浩 劫，完好地保存下来。后河保护区植物区系属泛北极植物区，中国一日本森林植 物亚区，华中地区。是我国第三纪植物区系重要保存地区，同时也是亚热带和温 带地植物区系重要交汇地区。这里的森林植物有亚热带常绿阔叶林与落叶阔叶混 交林的形态特征。保护自然植被垂直分布明显，海拔1 1 5 0 m 以下的基带性植被 为常绿阔叶带，海拔1 1 5 0 - 1 5 0 0 m 主要是常绿、落叶阔叶混交林带，主要植被类 型有曼青冈光叶珙桐( d a v i d i ai n v o l u c r a t a ) 林、宜昌楠( p h o e b e z h e n n a n y i c h a n g ) 、 棉柯( l i t h o c a r p u sh e n r y i ) 、栓皮栎林和山羊角树( c a r r i e r e ac a l y c i n a ) 一水丝梨 ( s y c o p s 西s i n e n s i s ) 林等群系：海拔1 5 0 0 1 7 5 0 m 主要为落叶阔叶林带，主要树种 有银鹊树( t a p i s c i as i n e n s i s ) 、金钱槭( d i p t e r o n i as i n e n s i s ) 、水青冈、檫木( s a s s a f r a s l z u m u ) 、连香树( c e r c i d i p h y l l u m j a p o n i c u m ) ；在海拔1 7 5 0 2 2 5 2 m 为山地灌丛( 注： 参考湖北后河国家级自然保护区管理局资料) 。 3 二峡地区植被空间分布及人类扰动历史 库区植物生物多样性丰富，植物种类在50 3 2 种以上，而且乡土树种多。 李旭光的文章中提到长江三峡库区，共有植物6 0 8 8 种，分属2 0 8 科1 4 2 8 属，其 中蕨类植物4 1 科1 0 0 属，4 0 0 种；裸子植物9 科3 0 属，8 8 种；被子植物1 7 0 科1 2 9 8 属，5 6 0 0 种。植物区系成分丰富，植物类群起源古老，特有植物丰富， 植被类型多样( 李旭光，2 0 0 4 ；黄真理，2 0 0 1 ) 。陈伟烈等在研究三峡库区的植 物与复合农业中提到三峡库区除苔藓植物外有高等植物1 9 0 科、1 0 1 2 属、3 0 1 4 种，库区高等植物总数，约为全国的1 0 2 8 ，种子植物总数占全国的9 8 5 ( 陈 伟烈等，1 9 9 4 ) 。库区植物物种丰富，其中有3 6 种为库区的特有植物，它们为市 辖区进行植被恢复与重建提供了丰富的物种资源。这些资源包括了纤维植物、淀 粉与糖类植物、油脂植物、药用植物和观赏植物等多种类型，大多具有潜在的和 现实的开发利用价值，是发展市辖区经济，实现市辖区经济与社会可持续发展的 重要基础( 涂修亮等，2 0 0 0 ) 。 三峡地区还分布着众多的珍稀濒危植物，它们都是极其珍贵的种质资源和基因资 源。在中国植物红皮书稀有濒危植物名录中，三峡地区分布有4 9 种珍 稀濒危植物，隶属于3 4 科4 6 属。其中属国家一级傈护的3 种，国家二级保护的 2 2 种，国家三级保护的2 4 种。按地区划分，在湖北境内有4 0 种，在藿庆境内 有3 2 种。按濒危度划分，濒危类5 种，稀有类2 4 种，渐危类2 0 种。由于地质 运动和人为活动等因素对环境的剧烈影响，使珍稀濒危植物分布不均衡，并大部 分局限于边缘山区，垂直分布多在海拔5 0 0 1 5 0 0 m 的常绿阔叶林或常绿落叶混 交林内，且多呈零星残遗分布状( 翟洪波等，2 0 0 6 ：何平等，2 0 0 0 ) 。 1 2 2 植被保护方面的研究工作 森林是陆地生态系统的主体，是人类生命的摇篮。在三峡地区发展的历程 垦，植被资源的保护一直没有得到应有的重视，直到三峡工程的起步，才得到各 方人士的普遍关注和广泛重视。天然林保护工程、退耕还林工程、岸坡绿化带工 程等一个个植被保护工程相续开展，自然保护区的建立，科研项目的启动，这些 都体现了国家政府和学术界对三峡地区生态坏境的重视。 然而，三峡地区在植被保护上仍然存在着不少问题，如库区森林植被破坏 严重；自然保护区存在“批而不建、建而不管、管而不严”的情况；法制不健全， 4 第1 章前言 执法不力；资金投入严重不足；宣传教育不力；科学研究薄弱，专业人员缺乏等 等。在政策工作上应该提高认识，加强对自然保护区的建设领导；明确主管部门， 理顺管理体制；科学核定编制，加强队伍建设，提高自身素质；加强立法，强化 执法；疏通和拓宽资金渠道，加大投资力度，合理开发，适当提高自养能力；加 强宣传教育，提高群众参与意识；做好生物多样性保护的基础工作，深入开展科 学研究( 李旭光，2 0 0 4 ) 。在保护措施上更应调整林种结构，优化树种组成；实 施分类经营，建立和完善生态补偿机制；实施天然林保护战略，开创现代林业管 理的新局面；建立科技推广体系，加速科技成果的转化( 谢影等，2 0 0 2 ) 1 2 3 生态恢复的研究 恢复生态学是生态学的分支学科，致力于研究那些在自然突变和人类活动的压力 条件下受到破坏的自然生态景观的恢复和重建问题。它是生态学的分支学科，已 经广泛应用于陆地生态系统、淡水生态系统、河口与海岸生态系统、海洋生态系 统等。已成为人类从事自然景观建设、自然资源保护和生物多样性管理的重要工 具，也是人类对由经济社会活动导致的退化生态系统、各类废弃地进行生态治理 的科学技术基础( 李明辉，2 0 0 4 ；孙书存等，2 0 0 4 ) 。 陆生生态系统植被恢复与重建，应从退耕还林和考虑不同海拔高度植被的 垂直地带性分布合理搭配植物物种入手。物种选择应符合特定的生态环境和具有 经济效益( 涂修亮等，2 0 0 0 ) 。 三峡地区的植被，对维护区域的生态环境和发展区域经济是不理想的，现 存的自然植被及人工或半人工营造的森林，不足以保持地区水土，其他灌丛和草 丛，更不能有效地阻止水土流失。涂修亮等认为陆生生态系统植被恢复与重建着 重退耕还林和物种的合理搭配入手。首先，应考虑不同海拔高度植被的垂直地带 性分布，在2 0 0 - - 5 0 0 m 的低山丘陵，上述两种模式是有其优越性的；在5 0 0 - 2 0 0 0 n l 的中、高山区，则应以用材林为主，兼顾库区特有的资源植物，如中药材、漆树 等。其次，海拔2 0 0 m 以上的植被，受工程影响较小，受移民靠后安置影响较大， 从开发移民的角度，适当调整物种结构，以缓和移民二次用地的矛盾，促进库区 经济的持续发展( 涂修亮等，2 0 0 0 ) 。 余作岳等提出在一定的人工启动下热带极度退化的森林生态系统恢复可以 5 三峡地区植被空间分布及人类扰动历史 分三步走：重建先锋群落、配置多层次多种乡土树种和阔叶林和重建复合农业生 态系统：任海等认为，对次生林地生态系统的恢复可以采用封山育林、林分改造 和透光抚育等方法。 而对退耕地的生态恢复研究中，孙凡等认为三峡地区的退耕还林必须坚持 与长江中上游生态林工程建设相结合，搞好植树造林。在坡度较缓，土层较厚的 退耕地，应大力发展经济林，实行林农、林牧、林药、林商、林工、林果、林菌 等多种退耕还林复合模式( 孙凡等，2 0 0 1 ) 。郭晓敏等认为优选的植物组合及合 理配置并辅以工程措施能快速促进植被恢复过程，先进造林技术和林农牧复合经 营方式是维持生态恢复过程稳定的先决条件。 另外三峡地区长期不合理的土地利用方式和对森林的不合理砍伐导致脆弱 的土壤系统和森林生态系统的严重退化、生产力下降和严重的水土流失。三峡工 程建设和移民安置对区域森林生态系统的压力和影响将是长期的。目前对对三峡 地区植被人为破坏历史还没有系统化的研究。 1 3 研究意义与目的 由于长期的人类影响，工业化和城市化发展、库区移民、掠夺性砍伐等原 因，三峡地区的植被破坏程度严重，区域生态平衡被严重打破，生境多样性也损 失惨重。因此加强对植被保护和恢复，是当酊环境保护的重要课题。前人已经对 当地的植被区系、植物类型，生态保护措施等都研究得比较深入透彻。 三峡地区特别是长江三峡一带的基岩多为石灰岩，山地陡峭，土壤层稀薄， 植被一旦破坏就难以恢复。原生的天然植被在该地区的生长与区域自然环境、水 文气候等有着密切的关系。因此育必要从区域寻找植物生长的自然影响因素。 本文一方面根据蔓峡地区植被类型，从宏观上研究区域植被分南特点，分 析现代植被与气候的对应关系；另一方面根据沉积剖面提取花粉数据，分析三峡 地区植被的演变历史和人为对森林破坏的发展过程。同时，实地调查三峡地区的 森林保护和农业现状，为三峡地区植被保护、森林恢复以及未来的农业发展提供 新的资料，使当地的人类生存和经济发展，特别是农业发展与自然环境保护町持 续地协调发展。 6 第1 章前言 1 4 技术路线 本次研究采用多学科协同研究的方法，利用现代各种先进的软件分析和实 验手法，从植被图数字化、信息提取，孢粉分析和文献查阅等分析方法，结合野 外实地调查，将植被分布与人为扰动分析相结合，为三峡地区的植被保护与恢复 提供依据。主要技术路线为： 扎野外采样，并到相关部门收集资料 b 实验室样品处理与分析 c 数字化三峡地区植被图( 1 ：i o o o o o o ) d 数据处理，获取植物分布气候数据 e 图像处理，把数据反映到直观图上 f 通过样品孢粉分析，获得当地的植被的演变史；通过植被与气候的数据 分析，初步确定区域的植被保护与恢复区划。 7 三峡地区植被空间分布及人类扰动历史 8 图1 - 1 技术路线示意图 第2 章研究区的自然地理概况 第2 章研究区的自然地理概况 2 1 地理位置 三峡地区，通常指瑜西、鄂西和鄂中，但本文所研究的三峡地区范围要广 泛得多，除上述地区外，还包括其毗邻的湖南和陕西范围内的若干区域，地处“天 府之国”和“两湖粮仓”之间，跨东经1 0 8 8 一1 1 3 。37 ，北纬2 9 。4 一3 2 。， 总面积约为1 1 1 万k m z 。最东端为湖北天门，最西端达重庆云阳，长江横穿其中， 以长江三峡为中心，跨越湖北、陕西、湖南和重庆四省市 2 2 地质地貌 图2 - 1 研究区域地理位置 三峡地区位于我国第一与第二阶梯的过度地带，地势自西北向东南倾斜。 西北处于秦巴山地南麓，属于秦岭淮阳山地南部；西南位于武陵山脉东北段，属 9 三峡地区植被空间分布及人类扰动历史 于云贵高原北部；东边是长江中下游平原西端低平的江汉湖积冲积平原；西边处 于四川盆地的东部的低山与丘陵地带( 刘明光等，1 9 9 7 ) 。全区山地( 海拔l o o m 以上) 面积占总面积的7 3 6 ，最高海拔位于神农架主峰神农顶，达3 1 0 0 m ，最 低海拔l l m ，处位于东部江汉平原，全区平均海拔是6 5 0 m 。 图2 2 三峡地区地势示意图 三峡地区的地质地貌是强烈的造山运动所引起的海陆变迁和江河发育的结果。地 壳经历了印支、燕山、和喜马拉雅等长期、频繁和复杂的造山运动后，地区的基 本构造框架才形成，在区域大地构造上主要包括秦岭褶铍东南部和扬子准地台 ( 刘明光等，1 9 9 7 ；宜昌地质矿产研究所，1 9 8 7 ) 。 恩施、宜昌、神农架大部分区域是由燕山运动隆起和喜马拉雅运动上升而 形成的陡峭山地和丘陵，并且以石灰岩为主，溶蚀侵蚀强烈，岩溶( 残丘、峰丛、 峰林) 发育，沟谷密布，峡谷幽深：东部江汉平原是燕山运动以来下沉占优势面 形成的湖积、冲积平原，地势平坦，河道弯曲，湖泊众多；四川盆地是燕山运动 下沉而喜马拉雅运动上升而形成的锰，盆内具有平原、丘陵和山地( 刘明光等， 】9 9 7 ) 。 1 0 第2 章研究区的自然地理概况 2 3 气候条件 三峡地区属于湿润亚热带季风气候，具有从亚热带向暖温带过渡的特征。 光照充足，热量丰富，无霜期长，降水丰沛，四季分明，雨热同季。 由于三峡地区独特的地理位置，冷暖气团交替频繁、年际变化很大，降水 虽丰沛但季节分配不均。这些气候不稳定因素带来各种气候灾害。春季回暖较早， 但多低温阴雨和寒潮；夏季长，高温多雨，常有暴雨伴洪涝，6 7 月出现梅雨 天气，盛夏7 8 月多伏旱；秋季短，气温下降快；冬季气候寒冷而干燥( 蒋德 隆等，1 9 9 1 ) 。区域年均温1 4 5 ，7 月均温1 8 8 ，极端最高温可达4 5 ，为 中国酷热地区之一。年降水量8 5 0 1 6 0 0 r a m ，降水多集中在夏季，冬季降水较 少，相对湿度较大：整个区域四季气候明显，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。 图2 - 3 三峡地区综合气候图 三峡地区植被空间分布及人类扰动历史 由于三峡地区地势西北高东南底，因西北有山岭阻挡，北方冷空气不易侵 入，气温较邻近的区稍高，特别是四川盆地，由于盆地之功，冬季温暖，年最低 温也在0 0 以上；相反，夏季从太平洋副热带高气压吹来的暖空气北上受阻，冷 暖气团在此相汇梅雨天气，当暖气团盘踞时又会引起高温多雨天气；由于西部山 区海拔高差悬殊，气候垂直差异明显，平均海拔每增高1 0 0 m ，年均气温递减 o 6 6 ，年均降水递增5 5 m m 。 2 4 水能资源 长江自西向东横穿其中，区内河网密布、湖泊众多、水量丰富。主要支流 有大宁河、官渡河、香溪河、黄玛河、沮漳河、荆江和清江等，还有洪湖、长湖、 南湖、隔河岩水库、西斋水库等无数湖泊水库。雨水流经各大河湖后汇入长江。 由于该区地形复杂、河流落差大、雨水丰富而且集中，因而水能蕴藏量巨 大，水力资源丰富。河流年径流量丰富，但径流时宅分布不均。 地面径流深度一般在5 0 0 一1 2 0 0 m m 之间，长江三峡以南山地径流深度在 1 2 0 0 r a m 左右，川黔山地为5 0 0 一7 0 0 r a m 。由于径流丰富，本区域内河流的水量 均十分丰富。 三峡地区径流基本由雨水补给，区内平均年降水量在8 5 0 1 6 0 0 m m 之间， 自东北向西南逐步增加。因而本区径流的分布亦呈同样趋势。山地迎风坡雨量丰 沛，径流也丰富，年径深度可达1 2 0 0 m m 以上。但在平原河谷地区年径流深度都 在8 0 0 r a m 以下。四川盆地的径流深度只有4 0 0 6 0 0 m m 。 在长江中游宜昌以下，由于区间有丰富的径流注入，因此长江的径流量大 为增加。宜昌站多年平均径流量为4 5 3 0 亿m 3 ， 雨水是全带径流的全部补给来源，所以径流的年内分配取决于降雨的季节 变化( 孙鸿烈等，2 0 0 4 ) 。总的特点是春夏河川径流比较 富，秋季受台风影响， 也町形成较多的径流量。一年中连贯个月最大径流量集中在4 7 月，占全年总 径流量的6 0 一7 0 。 长江每年平均径流量为9 7 5 5 亿1 1 1 3 ，占全国总径流量的3 7 ，水能蕴藏量 1 2 第2 章研究区的自然地理概况 2 6 8 亿千瓦，占全国水能蕴藏量的4 0 。要实现长江水资源的开发利用，并同时 控制长江洪水，兴建长江三峡水利枢纽是关键。三峡水利枢纽位于长江西陵峡下 段，宜昌市上游约5 0 k i n 的三斗坪。它控制着长江流域面积的5 5 ，长江上游平 原来水一半以上( 王儒述，2 0 0 4 ；孙鸿烈等，2 0 0 4 ) 。因此，一旦发生大洪水， 由于大坝的存在，对广大的中下洲平原来说，其情况可以大大改善，特别是在上 游洪水与中下游洪水相遇时，其作用更大。另外三峡工程的建成还有改善航运、 发电供水和灌溉养殖等诸多效益 2 5 土壤问题 三峡地区随着南北热量差异和东西海拔不同，由北到南依次出现各种森林 土壤，如北部秦巴山地的黄棕壤和黄褐壤，南部武陵山由于气候潮湿，土壤发育 以黄壤和红壤为主，而水稻土广泛分布在江汉平原和四川盆地上。除气候条件外， 地形的垂直变化也影响土壤的发育，在不同的垂直带内，从低海拔到高海拔均有 不同类型的土壤，这些变化仍是受气候条件所制约，例如西南部的武陵山带海拔 5 0 0 m 以下为黄壤和红壤，5 0 0 一1 0 0 0 m 为山地黄壤，1 0 0 0 一1 5 0 0 m 为山地黄棕 壤，1 5 0 0 m 以上为山地灰棕壤和草甸土( 吴征镒，1 9 8 0 ) 。 本区域土壤侵蚀严重，这是自然原因与人为原因相结合的结果。首先是降 水量和降水强度都较大。区域年降水量在8 5 0 1 6 0 0 r a m 之间，4 7 月降水量又 占全年降水量的一半以上，许多埽一日最大降水量可达1 0 0 2 5 0 m m ，因此降水 侵蚀力度非常之大。其次，人为不合理的农林牧生产结构和土地利用方式也是导 致土壤侵蚀的主要原因之一。单一的粮食生产、陡坡开垦或森林采伐过度都会引 起土壤加速侵蚀。由于严重的土壤侵蚀，使这里土薄、肥少、水缺，生态系统处 于严重恶化状态。许多地方荒山秃岭，表土层被侵蚀，底土层出露。而侵蚀下来 的泥沙在沟谷和下游河流内沉积下来，迅速淤塞水库，抬高河床，埋下很大的危 机( 孙鸿烈等，2 0 0 4 ) 。 三峡地区植被空间分布及人类扰动历史 2 6 植被概况 三峡地区的常绿阔叶林是亚热带地区相对稳定的最高级植被类型，生产量 较高，资源丰富。这种阔叶林遭到砍伐或连续破坏后，原来的森林环境条件会迅 速发生变化。在不再受人为干扰的情况下，这种砍伐的迹地上还能够经过萌生的 灌丛或萌生林阶段，形成针、阔叶混交林或常绿、落叶阔叶混交林。如果不再受 人为干扰，这种过渡阶段的针、阔叶混交林或常绿、落叶阔叶混交林仍然可以继 续向上发展，最后还是可以恢复为次生的常绿阔叶林。另一方面，如果在原生的 常绿阔叶林继续不断地被砍烧破坏或刀耕火种，在降水充沛的条件下，极易引起 水土流失，以至于土层瘠薄，形成光山秃岭，造成自然环境恶化，森林植被也就 难以恢复，甚至人工造林也感到困难( 吴征镒，1 9 8 0 ；侯学煜，1 9 8 2 ) 。而三峡 地区正是经历着后一类型的植被向下演替。 三峡地区是我们中华民族文化发展的主要基地之一，历史已经相当悠久。人类长 期的生产活动对本区域植被必然会产生巨大的影响，主要表现在对植被资源的利 用上。由于农业生产活动主要集中在江汉平原和四川盆地以及低山丘陵地区，所 以目前三峡地区以典型的原生常绿阔叶林为主的自然植被已经日渐缩小，基本上 仅残存于交通不便的山地峡谷之中， 其他低山丘陵、平原和盆地几乎已经 为次生植被和人工植被所取代。其中 除了有相肖面积的荒山灌木草丛之 外，主要有马尾松林、经济林和农田 栽培植被( 武吉华等，1 9 8 3 ；侯学煜 等，2 0 0 1 ) 。 三峡地区地处我国中部亚热带 地区，水平地带植被类型的组成为： 由秦岭一大巴山，经大神农架，到大 别山以北属于北亚热带常绿落叶阔 叶混交林带，以南的广大地区属于亚 1 4 图2 4 所属植被带示意图 第2 章研究区的自然地理概况 热带常绿阔叶林带( 如图2 - 4 所示) 。由于其地域辽阔，区内植物资源丰富，种 类繁多，组成复杂，植被类型在空间分布上具有很大的混杂性 北亚热带常绿落叶阔叶混交林带是亚热带常绿阔叶林向落叶阔叶林过渡的 地带，是一个群落交错带。在温暖湿润的生境中可出现小片的常绿阔叶林，或以 常绿树种为主的混交林。落叶树种除麻栎( q a c u t t s s i m a ) 、栓皮栎、槲栎( q a l i e n a ) 外，有较多的白栋( q - f a b , o 、黄檀( d a l b e r g i aj l 印印m ) 、化香、枫香( l i q u i d a m b a r 正o r m o s a n a ) 、山槐0 l b i z i ak a l k o r a ) 、黄连木( p i s t a c i ac h i n e n m s ) 、三角枫口c e r b u e r g e r i a n u m ) ，常绿树种多为青冈栎( c y c l o b a l a n o p s i sg l a u c a ) 、苦槠( c a s t a n o p s i s s c l e r o p h y l l a ) 、女贞伍i g u s t r u ml u c i d u m ) 、石楠( p h o a n i as e r r u l a t a ) 、红楠( m a c h i l u s t h u m b e r ) 等，灌木层中也有较多的常绿或半常绿种类，如：构骨( t t e x c o r n u t a l i n d l ) 、 胡颓子( e l a e a g n u s p u n g e n s ) 、山胡椒( l i n d e r ag l a u c a ) 、狭叶山胡椒( 已a n g u s a f o l i a ) 、 竹叶椒( z a n t h o x y l u mp l a n i s p i n u m ) 、白檀( s y m p l o c o sp a n i c u l a t a ) 、小叶女贞 ( l i m s m “nq u i h o u i ) 等。此外，马尾松、杉木和油茶、油桐能在此亚带内正常生长， 分布也较广泛( 吴征镒，1 9 8 0 ) 。 地带性的亚热带常绿阀叶林上层优势种以青冈属( c y c l o b a l a n o p s i s ) 、栲属 ( c a s t a n o p s i s ) ：t 丑d 栎属( l i t h o c a r p u s ) 6 p 较耐寒的种类，如：青冈栎、曼青冈、小叶 青冈( cm y r s i n a e f o l i a ) 、苦槠、甜槠( c a s t a n o p s i s e y r e i ) 、石栎、包石栎( l i t h o c a r p u s c l e i s t o c a r p u s ) 等。这类森林破坏后所形成的次生灌丛，多为落叶阔叶灌丛，常见 的主要种类为：白栎、短柄袍树( q s e r r a t a v a r b r e v i p e t i o l a t a ) 、映山红( r h o d o d e n d r o n s i m s i i ) 、黄檀、漆树等。 西部山区相对高差大，呈明显的垂直结构。在海拔较高的山地上，由于海 拔的变化依次分布着常绿阔叶林、常绿与落叶阔叶混交林、落叶阔叶林和落叶针 叶林。 研究区内秦岭一大巴山系和神农架地区，海拔2 2 0 0 m 以上的高山带为寒温 带针叶林，代表性森林为巴山冷杉口b i e sf a r g e s i i ) 林，并有大片的高山革甸和箭 竹( s i n a r u n d i n a r i as p p ) 丛；海拔1 7 0 0 - 2 2 0 0 m 中山地带为针阔叶混交林，针叶林 以华山松林为代表，落叶阔叶林以多脉青冈( cm u l t i n e r v i s ) 、水青冈林和锐齿槲 栎( q a l i e n av a la c u t e s e r r a t a ) 林为代表，并生有次生的红桦；海拔1 7 0 0 m 以下地 带为常绿阔叶林和落叶阔叶林，主要有青网混交林和栓皮栎林等；海拔8 0 0 m 以 三峡地区植被空间分布及人类扰动历史 下的低山地带为亚热带常绿阔叶林，但主要为阔叶次生林带，多系人工种植的经 济林，常绿树种主要以包青冈栎和石栎为代表，同时还有零星的马尾松分布( 吴 征镒，1 9 8 0 ：侯学煜，1 9 8 2 ：武吉华等，1 9 8 3 ；侯学煜等，2 0 0 1 ) 。 西南武陵山脉东段五峰山地区，森林植物有亚热带常绿阔叶林与落叶阔叶 混交林的形态特征，在海拔1 7 0 0 m 以上为山地灌丛，并长有栓皮栎林； 1 3 0 0 - 1 7