1.5 植被
植被是指某一地区植物群落的总体,是影响土壤侵蚀和水土流失的重要因素。植被及其覆盖变化可以反映土壤侵蚀的类型、特征与变化,为土壤侵蚀和水土流失治理提供科学依据。
1.5.1 主要植被类型
基于植物群落学—生态学原则,采用不重叠的等级分类法,依据植物种类组成、外貌和结构、生态地理分布以及植物动态变化等植物群落特征,将我国植被划分为11个植被型组,53个植被型和植被亚型,859个群系组、群系和亚群系(表1-6)。
表1-6 我国植被类型简表
续表
1.5.2 植被分布规律与分区
影响植被空间分布的主要因素是温度和水分。中国植被分布不仅受纬度地带性(温度)和经度地带性(水分)的影响而表现出空间水平分异规律,而且沿海拔变化呈垂直更替变化,共同构成植被分布的“三向地带性”。
在水平地带性方面,受夏季风影响,我国降水从东南向西北逐渐减少,植被类型呈现明显的经向变化。尤其是在昆仑山—秦岭—淮河一线以北的温带和暖温带地区,植被类型由东南向西北依次更替:落叶阔叶林/针阔混交林→草甸草原→典型草原→荒漠草原→草原化荒漠→典型荒漠。在我国东南季风区,即大兴安岭—吕梁山—六盘山—青藏高原一线以东以南,纬度地带性明显。由北向南,随着纬度的递减,植被类型依次更替:寒温带针叶林→温带针阔叶混交林→暖温带落叶阔叶林→亚热带常绿阔叶林→热带季雨林/雨林。
我国山地植被的垂直地带性大致可以分为湿润区和干旱区山地植被的垂直地带性两大类型。在东部季风区,雨量充沛,山地植被以森林植被类型占优势,高海拔处的植被由低温—中生灌丛、草甸或冻原类型构成。例如,温带的长白山海拔2691m,具有较完整的垂直地带性,随海拔增高植被类型依次为:山地针阔叶混交林→山地寒温针叶林→亚高山矮曲林→高山冻原。而在西北内陆干旱区,水分少,森林植被通常退居其次,甚至全然消失,旱生的草原或荒漠植被往往占据主导地位。如位于荒漠草原带的阿尔泰山,其植被类型随海拔从低到高依次为:荒漠草原/典型草原→山地寒温性、温性针叶林(阴坡)→亚高山灌丛草甸→高山嵩草草甸→山地冻原。
在同一水平或垂直地带范围内的不同地区,由于地质构造、地貌、地表组成、土壤、水分、局部气候及其他生态因素的差异,会造成植被的异质性和多样性,称为植被分布的非地带性或区域性,如热带季雨林由于局部地区的焚风作用时常出现成片的稀树草原。
根据我国植被类型及其地理分布特征,采用三向地带性与非地带性相结合的综合原则,按照“先地带性、后非地带性,先水平地带性、后垂直地带性,先高级植被分类单位、后低级植被分类单位,先大气候(水热条件)、后地貌基质”的顺序,将我国划分为8个植被区域,12个植被亚区域,28个植被地带,116个植被区和464个植被小区(表1-7)。
1.5.2.1 寒温带落叶针叶林区域
寒温带落叶针叶林区域位于我国最北部,包括大兴安岭北部及其支脉伊勒呼里山地。只包含南寒温带落叶针叶林1个植被地带,地带性植被为兴安落叶松。本区以山地为主,具有明显的垂直地带性。随着海拔的增加,植被类型依次更替:含蒙古栎的兴安落叶松林→杜鹃—兴安落叶松林→藓类—兴安落叶松林→偃松矮曲林。由于降水少,冬季寒冷漫长,主要农作物为耐寒的各种麦类、甜菜、马铃薯、甘蓝等。
1.5.2.2 温带针叶、落叶阔叶混交林区域
温带针叶、落叶阔叶混交林区域位于东北平原以北、以东的广阔山地,包含温带北部和南部2个针叶、落叶阔叶混交林地带。地带性植被是以红松为优势种、伴生多种阔叶树的红松阔叶混交林。区内植物种类繁多,针叶树除红松外,北部有云杉、冷杉和落叶松,南部有沙冷杉等;阔叶树包括紫椴、水曲柳、核桃楸等;林下灌木有毛榛、刺五加等。由于人为活动剧烈,区内原始林面积已急剧缩减,次生林和人工林面积不断扩大。大片草甸和沼泽被开垦为农田,种植小麦、玉米、大豆、马铃薯和水稻等。
表1-7 中国植被区划
1.5.2.3 暖温带落叶阔叶林区域
暖温带落叶阔叶林区域位于东经103°30′~124°10′,北纬32°30′~42°30′之间,呈北窄南宽的三角形,包含暖温带北部和南部2个落叶栎林地带。地带性植被是以栎林为代表的落叶阔叶林,山地还分布有油松、赤松、侧柏等。区内人类活动历史悠久,自然植被几乎荡然无存,平原地区多为冬小麦、玉米等栽培植被,山区广布灌丛和草丛。
1.5.2.4 亚热带常绿阔叶林区域
亚热带常绿阔叶林区域包括秦岭—淮河一线至北回归线之间的广大亚热带区域,西至青藏高原东部边缘。根据生态外貌和生境水分条件的差异,划分为东部和西部2个亚区域;在各亚区域内根据生境热量差异,各划分3个植被地带。地带性植被是亚热带常绿阔叶林,以壳斗科中的常绿种类、樟科、山茶科和竹亚科的植物为主。在人类活动的长期影响下,自然植被残存较少。平原、低山丘陵和盆地多种植农作物,以一年二熟为主,如水稻—玉米、小麦—水稻、双季稻等;果树多为苹果、梨、桃等落叶种类;经济作物有茶、油桐和漆树等。
1.5.2.5 热带季雨林、雨林区域
热带季雨林、雨林区域位于我国最南端,包括北回归线以南的云南、广东、广西和台湾4省(自治区)的南部,以及西藏东喜马拉雅南坡南缘山地和南海诸岛,包含东部、西部和南海珊瑚岛3个亚区域,共5个植被地带。其中,东部和西部亚区域由于存在明显的干季,地带性植被为以龙脑香科、楝科、梧桐科、无患子科、漆树科、豆科、大戟科、桑科植物组成的半常绿季雨林。南海珊瑚岛亚区域的地带性植被为由麻风桐和海岸桐组成的热带珊瑚岛常绿阔叶林及滨海植被。由于长期受人类活动影响,本区域现以农作物、经济林、用材林等人工植被和次生植被以及荒坡为主。农作物有三熟水稻、甘蔗、番薯,经济作物有槟榔、香蕉、椰子和橡胶等。
1.5.2.6 温带草原区域
温带草原区域位于东经83°~127°,北纬35°~52°之间,连续分布在松辽平原、内蒙古高原和黄土高原地区,另有一小部分坐落在新疆北部的阿尔泰山区,包含东部和西部2个草原亚区域,共3个植被地带。尽管面积辽阔,由于降水贫乏,植物种类相对较少。地带性植被为禾草草原,以耐旱的多年生根茎禾本科草类为主。区内植被的经向地带性明显,从东南向西北,依次出现森林草原、典型草原和荒漠草原。因大面积垦荒、放牧,草原退化已相当严重,原始植被所剩无几。
1.5.2.7 温带荒漠区域
温带荒漠区域位于东经108°以西,北纬36°以北,包括新疆的准噶尔盆地和塔里木盆地、青海的柴达木盆地、甘肃和宁夏北部的阿拉善高原,以及内蒙古鄂尔多斯台地的西段,包含东部和西部2个荒漠亚区域,共3个植被地带。地带性植被是温带荒漠植被,主要以藜科、菊科、禾本科、蝶形花科、蔷薇科和毛茛科植物为建群种。降水量少,水分成为植被生长发育的主要限制条件,经向地带性较纬向地带性更为明显。此外,区内分布有天山、昆仑山、阿尔泰山和祁连山等巨大山系,垂直地带性也比较显著。由于绝大部分地区不适合人类居住,植被仍保持着自然面貌;而区内宜居地区多数已被开垦为农田或牧场。
1.5.2.8 青藏高原高寒植被区域
青藏高原高寒植被区域即为青藏高原地区,包含3个植被亚区域,共6个植被地带。由于青藏高原独特的地形地貌特点,植被水平分布规律在高原面上呈现出东南—西北方向的“高原地带性”。在高原东南部的山地峡谷区,海拔介于3000~4000m,河谷侧坡发育着以森林为代表的山地垂直带植被。向西至川西北部、青海南部和藏北东部,海拔升至4000~5000m,植被以高寒灌丛和高寒草甸为主。继续向西北至羌塘高原,海拔4500~5000m,取而代之的是高寒草原和高寒荒漠草原植被;而海拔较低的藏南谷地分布着温性草原和温性干旱落叶灌丛植被。继续往西北至平均海拔5000m以上的青藏高原最北部,即喀喇昆仑山与昆仑山之间的山原和湖盆区,分布有大面积的冻土和高寒荒漠植被;在海拔较低的西部阿里地区,则发育着以山地温性荒漠或草原化荒漠为基底的山地垂直带植被。受限于高海拔和低温,农业主要集中在河谷地区,包括青稞、燕麦、荞麦和马铃薯等。
1.5.3 植被覆盖与土壤侵蚀
据《中国植被图集(1:1000000)》,我国各类植被的覆盖面积占全国陆地总面积的75.4%,城镇、湖泊、冰川等的覆盖面积占比为24.6%。目前,多采用遥感方法提取归一化差分植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI),以监测植被覆盖度及其动态变化。有研究表明,1982—2010年,全国植被的生长季(4—10月)NDVI显著增加;但1999—2010年增速明显放缓。从空间分布上来看,1982—2010年,我国南方地区的生长季NDVI大幅持续增加;但在北方地区,NDVI呈现先增后减的趋势。20世纪80年代至90年代中期,由于温度总体上升,降水增加,植被生长良好,NDVI显著增加;从90年代中期至2010年,温度持续上升的同时降水减少,严重影响北方地区,特别是干旱和半干旱地区的植被生长。
土壤侵蚀与植被覆盖紧密相关,土壤侵蚀产流量和产沙量通常随植被覆盖度增加呈指数减少(图1-3),但减少的程度和方式与植被类型、土壤性质以及地形特征有关。黄明斌等发现,黄土高原沟壑区小流域径流量随植被盖度的增大而减少,并且森林小流域比相同盖度的天然草地小流域的蒸腾量大,径流量小;张兴昌等在黄土高原的野外径流小区试验表明,相比农作物,牧草、灌木间作或种植天然牧草能有效减少土壤侵蚀。在我国不同的植被区域,植被类型各异,土壤、地形也有所差异,土壤侵蚀状况各不相同。例如,寒温带落叶针叶林区域和温带针叶、落叶阔叶混交林区域是我国重要的木材生产基地之一,森林植被覆盖率70%~80%,且下层植被丰富,能有效涵养水源、保持土壤,减少水土流失。但近几十年来,由于农田大量开垦,水土流失状况也十分严重。在温带草原区,过度放牧和毁林开矿,严重影响现有森林和其幼苗幼树的生长,森林植被退化严重。如在乌兰察布高原乌拉山天然次生林区,森林覆盖率只有4.9%,强烈的土壤侵蚀下,甚至有大面积的基岩出露。青藏高原高寒植被区域同样存在过度放牧、草地退化的问题。1982—2009年,青藏高原近12%的草地植被覆盖度持续降低,主要涉及柴达木盆地、祁连山、共和盆地、江河源地区及川西地区等。植被覆盖度降低,草地退化,伴随而来的就是水土流失和土地沙化。截至2009年,西藏自治区土地沙化面积约为21.6万km2,占全区总面积的18.0%。
图1-3 不同研究中雨滴溅蚀与细沟与细沟间侵蚀相对侵蚀速率随植被覆盖度的变化