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2008年、2013年发生在四川汶川、芦山地区的大地震,对当地生态环境造成严重破坏,山体滑坡、泥石流等次生地震灾害频繁,使森林资源遭到严重破坏。吴春生[1]等通过遥感影像分析汶川地震,得出森林和草地生态系统有所恢复,其中草地面积增加量超过受地震破坏损失量;杨渺[2-3]等对地震极重灾区水土保持等方面进行了跟踪评估;刘洪江[4]采用震后滑坡灾害地面排查及无人机遥感影像对芦山地震次生滑坡灾害危险性评价。地震灾区受损地恢复是一个综合性研究,对于地震的研究多集中于地质等方面,本文以受损地植被恢复为切入点研究地震灾区受损地植被恢复现状,从中总结出经验和技术;并针对九寨沟地震灾区受损地的特殊地理环境和植被系统破坏程度开展植被恢复研究,为九寨沟及其他相应类型区域受损地的植被恢复重建工作提供科学参考。
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2017年8月8日21时19分,四川省阿坝州九寨沟县发生7.0级地震,震源深度20 km,震中地震烈度达9°。九寨沟地处青藏高原东南部,是青藏高原向四川盆地陡跌的过渡带,是我国第一大地形台阶的坎前转折部位。区域内山峰高耸,河谷深切,南高北低[21-22]。根据郭建强[23]对地貌作用的不同特征、地貌空间分布特征的研究,九寨沟分为高山河谷地貌、高山山地地貌、高山坡地地貌。
根据邓东周地震灾区的分类研究成果[8-9],九寨沟地震灾区属于川西高山峡谷区,该区域受损地生态系统复杂多样,山高坡陡,海拔一般在3 000 m以上,相对高差可达2 000 m,土壤类型有黄壤土、黄棕壤土等,气候寒冷,日照强烈,但由于海拔高差悬殊,水热条件差异很大。根据受损程度、海拔、坡度、地形等因子划分了7个立地类型(见表1)。
立地区 立地亚区 海拔/m 植被 坡度/° 土壤 地形 受损状况 川西高山峡谷立地区 高山峡谷东部立地亚区 2000~3600 受损严重,几乎无植被 5~25 土壤少,多为岩石裸露、石栎堆积体等,小部分区域残存少许泥土、泥夹石 崩塌或滑坡形成的堆积体,多为块石堆积,少数为石砾状,稳定性差,多位于地块下部 直接损毁林地 2000~3600 受损严重,几乎无植被 25~45 土壤少,多为岩石裸露、石栎堆积体等,小部分区域残存少许泥土、泥夹石 本次地震的直接损毁林地,主要为崩塌、滑坡坡面稳定性差,多位于地块中部 直接损毁林地 2000~3600 受损严重,几乎无植被 45以上 土壤少,多为岩石裸露、石栎堆积体等,小部分区域残存少许泥土、泥夹石 主要为崩塌、滑坡坡面的地块上部,受损极为严重,多为岩石裸露 直接损毁林地 2000~3600 一般受损,植被生长总体良好,乔木郁闭度0.6~0.8;灌木较稀疏,盖度50%~70%左右 5~45 具备一定土壤,多为山地褐土、山地棕壤、山地灰化棕壤和山地棕色针叶林土,土层厚度30 cm~50 cm 高山峡谷阳坡或阴坡,坡面稳定,受损程度总体较轻 严重受损林地 2000~3600 一般受损,植被生长总体良好,乔木郁闭度0.6~0.8;灌木较稀疏,盖度50%~70%左右 45以上 具备一定土壤,多为山地褐土、山地棕壤、山地灰化棕壤和山地棕色针叶林土,土层厚度30 cm~50 cm 高山峡谷阳坡或阴坡,坡面稳定,受损程度总体较轻 严重受损林地 2000~3600 一般受损的灌木林地,以及部分疏林地、郁闭度不足0.4的有林地 5~45 山地褐土、山地棕壤、山地灰化棕壤,土层厚度
35 cm~50 cm高山峡谷阳坡或阴坡,坡面稳定,受损程度总体较轻 一般受损林地 2000~3600 一般受损的灌木林地,以及部分疏林地、郁闭度不足0.4的有林地 45以上 山地褐土、山地棕壤、山地灰化棕壤,土层厚度
35 cm~50 cm高山峡谷阳坡或阴坡,坡面稳定,受损程度总体较轻 一般受损林地 Table 1. Classification of damaged habitats in Jiuzhaigou earthquake-stricken areas
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结合地震灾区受损地植被恢复模式研究的成功经验,针对不同的立地类型(见表1)采取不同的植被恢复模式治理。
(1)生境修复模式
针对地震灾区直接损毁的受损林地,植被恢复受损严重,几乎无植被,由崩塌或滑坡形成的堆积体,多为块石堆积,少数为石砾状,稳定性差,多位于受损地地块下部。植被恢复受损严重,几乎无植被,坡度5°~25°,土壤少,多为岩石裸露、石栎堆积体等,小部分区域残存少许泥土、泥夹石。针对此类立地类型应进行工程技术和人工植苗造林相结合的生境修复模式,使之坡面能够稳定,改善植物生长的基础条件,再结合人工植苗造林措施恢复受损地植被。
(2)生境修复模式
地震造成森林植被受到局部破坏,部分区域出现不规则分布林中空地、林窗,但受损区域立地质量基本未受破坏,具有森林植被恢复的基础或地震破坏严重,但坡度在25−45°之间,施工难度较难。针对此类立地类型,主要采用人工植苗造林和人工直植被恢复模式进行生境恢复,树种选择抗逆性强、生长快的乡土树种,并加强后期抚育管护,加快恢复受损地森林植被。
(3)生境保育模式
地震造成部分林地林木折断、根系损伤、树冠损伤,针对此类疏林地、郁闭度不足0.4的有林地、坡度大于45°施工难度极大的大滑坡,主要通过适当的人工干预,采取封山育林植被恢复受损地森林植被。封山育林技术模式应根据封禁对象、立地条件,划定封禁区,禁止采伐、砍柴、放牧等措施,实行长点封禁,并设护林员进行管护,借助大自然的恢复能力,恢复受损地的生态功能。
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根据黄海、王雅飞、付诗雨等[14-16]对地震灾后生态修复技术的研究结果,结合九寨沟地震灾区受损地立地类型和植被恢复模式等实际情况,对生境修复模式采取的工程技术主要有4类措施:
(1)浆砌石挡土墙
适用于边坡缓于1∶1、紧邻公路或河道边的陡急型崩塌石质坡面的地块,主要位于坡脚部位,主要作用为稳定坡面,防止土砂移动,同时分散地表水、修正坡度(见图1)。
(2)铅丝笼挡土墙
适用于边坡缓于1∶1的土石边坡或岩石边坡,或有泥土、岩石滑落,或有流水冲击的坡面,主要作用稳定坡面,防止土砂移动,同时分散地表水、修正坡度(见图2)。
(3)土石袋阶梯
适用于坡度接介于1∶1至1∶1.5的受损边坡,主要作用缓解坡面土石流失、滑落,稳定坡面,拦截坡面泥土(见图3)。
(4)浆砌排水渠
适用于具有汇水面的边坡,或有流水冲击的坡面,主要安排在受损坡面的低矮处。主要作用为排洪,将降雨时产生的地表径流引流至坡底,以防止降雨过大时冲刷毁坏工程措施,并避免降雨冲刷坡体导致滑坡和泥石流的发生(见图4)。
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地震灾区受损地植被恢复植物配置总体上是立足于恢复森林植被、恢复生态功能的目标,坚持宜乔则乔,宜灌则灌,乔灌草相结合的思路植被恢复治理,树种选取栽植抗逆性强、生长快的乡土树种与受损地原生植被相同或相近的树种。通过对九寨沟地震灾区乡土植物中筛选,再充分考虑苗木来源保障性和可栽培等实际因素,拟推荐以下植物配置树种(见表2)。
海拔高度/m 植物群落 适宜的植物配置树种推进 1800~2600 针阔混交林 油松(Pinus tabuliformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishansea Mary)、云杉(Picea asperata Mast.)、冷杉(Abies fabri(Mast.)Craib)、红桦(Betula albosinensis Burk.)、锦鸡儿(Caragana sinica (Buc'hoz) Rehder)、白桦(Betula platyphylla Suk.)、青榨槭(Acer davidiiFranch.)、连香树(Cercidiphyllum japonicum Sieb. Et Zucc.)、山杨(Populus davidiana Dode)、忍冬(Lonicera japonica Thunb.)、西南绣球(Hydrangea davidii)等 2600~3600 针叶林 云杉(Picea asperata Mast.)、冷杉(Abies fabri(Mast.)Craib)、铁杉(Tsuga chinensis (Franch.) Pritz.)、疏花槭(Acer laxiflorum Pax)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)、柳叶忍冬(Lonicera lanceolata Wall.)、华西箭竹(Fargesia nitida (Mitford) Keng f.)、悬钩子(Rubus corchorifolius L.f.)、香柏(Sabina pingii var. wilsonii)、杜鹃(Cuculus)、金露梅(Potentilla fruticosa L.)、秀丽莓(Rubus amabilis Focke)、刺悬钩子(Rubus pungens Camb)、窄叶鲜卑花等(Sibiraea angustata (Rehd.) Hand.-Mazz.)、长尾槭(Acer caudatum Wall.)、青杨(Populus cathayana Rehd.)、山杨(Populus davidiana Dode)等 Table 2. Recommended tree species for plant arrangement in damaged habitats of Jiuzhaigou earthquake-stricken areas