守护南水北调水源地——记TNC河南丹江石漠化土地近自然精准修复项目

河南丹江湿地国家级自然保护区水源涵养林。图源：TNC

烟波浩渺、群山环绕，鸟鸣不绝，位于汉江中上游的丹江口水库，坐落于湖北省丹江口市和河南省南阳市淅川县，是南水北调中线工程的水源地，库区周边的生态安全直接影响河南、河北、北京、天津四省市约7900万受水区居民的用水安全。同时，位于这片区域的丹江湿地国家级自然保护区是河南省生物多样性最为丰富的地区之一，内有中国一级保护动物如白鹤、朱鹮等，二级保护动物如大天鹅、鸳鸯、隼、红腹锦鸡等，国家二级保护植物如香果树、杜仲、银杏等。

然而丹江口水库周边山地坡度大、耕地多，且主要分布在库周河流附近，一段时间以来，农业实践带来的化肥、农药、除草剂残留带来的农业面源污染已成为库区水体（河流、湖泊）污染的重要风险源。此外，历史上不合理的森林采伐和开垦利用造成了库周植被破坏、水土流失、山地石漠化等环境问题，生态系统退化、调节功能衰退，健康状况下降，流域生态环境保护工作面临着一系列艰巨的挑战。

在此背景下，自2018年至2022年，大自然保护协会（TNC）中国项目与河南省林业局合作，共同在淅川县河南丹江湿地国家级自然保护区及其周边开展生态保护与修复工作，致力于保障南水北调工程水源地的生态系统健康和重要的生态系统服务功能。数年的监测结果表明，近自然精准生态修复技术在植被存活率、生态功能恢复、降低水土流失方面效果显著，对示范区的修复成效显著。

土地石漠化的危害

石漠化，也称作石质荒漠化，是指在热带、亚热带湿润、半湿润气候条件和岩溶及其发育的自然背景下，受人为活动干扰，地表植被遭受破坏，造成土壤严重侵蚀基岩大面积裸露、土地退化的现象。由于石漠化地区土层薄、土壤保水保肥能力差、岩石漏水性强，这一区域生态修复面临着诸多问题与挑战，比如如何避免种植带来的土壤扰动以减少水土流失，如何克服土壤瘠薄和水分流失下提升造林成活率，以及如何人工促进自然更新等。

而历史上很长一段时期内的森林采伐与农业垦荒造成了丹江口水库库周森林退化，引发水土流失和土地石漠化，正威胁到丹江口水库的生态安全。其中，南水北调中线工程的主要淹没区和渠首所在地——河南淅川县石漠化最为严重，石漠化面积约占土地总面积的26.4%。

淅川典型石漠化土地。图源：赵铭石/TNC

土地石漠化不仅制约着当地经济社会的发展，而且对南水北调中线水源区水质及供水安全造成严重影响。

因此，丹江的水清不清，关键要看淅川的山绿不绿。淅川县境内的部分库区水域不仅是南水北调中线工程的核心水源区，还是丹江口水库的两大支流之一丹江汇入水库的最后一道屏障，发挥着南水北调中线工程“净水器”的作用，直接关系着京津冀地区家家户户的用水取水安全。通过恢复库周石漠化山地植被，可在有效维护丹江口库区及周边生态平衡的同时，减少水土流失对库区带来的地质隐患，保障南水北调水质安全，以及恢复当地生物多样性。

退化土地近自然精准生态修复

针对上述问题，2021年，TNC联合中国科学院武汉植物园，以丹江口水库库周的典型石漠化生态系统为对象，开发使用于这一地区的“退化土地近自然精准生态修复”技术体系并开展示范工作。

“退化土地近自然精准生态修复”是指以自然生态系统的结构与功能为参照，精准识别退化生态系统的时空变化特征及其驱动因素，精准诊断生态恢复的障碍因子，通过适当的人为干预措施精准施策，激发生态系统自我修复的能力，扭转退化趋势，加速正向演替进程，从而构建健康的生态系统（张克荣等，2013）。

项目于2021年春季开始实施，主要采用了以下措施：

1

人工整地，减少对原生植被的破坏

开展小面积人工整地工作，最大程度减少种植带来的土壤扰动和水土流失，种植穴的布置更强调因地制宜，利用微小地形优势，“见缝插针”，既解决了部分造林地大型机械不能到达的问题，也能有效提升造林苗木的存活率。小规模人工整地更大的益处在于保留了原有的先锋灌木树种以及大部分的原生草本，不但避免土壤裸露和水土流失，同时有助于生物多样性的提升。

人工整地栽植保留了大部分原生草本及灌木。图源：赵铭石/TNC

2

植物功能型优化组合技术

为更好地模拟自然演替过程，同时尽快恢复地表植被，实施伊始，项目组即设计多种树种混交造林。在只考虑本地树种的基础上，引入固氮植物与非固氮植物、演替早期树种与演替中后期树种、针叶树种与阔叶树种、常绿树种与落叶树种、以及乔灌草等不同植物优化组合，建立多样性高、结构复杂、抗性强的群落。

实际实施过程中，在考虑当地苗木供应以及村民建议下，选择种植的乔木树种丰富多样，包括合欢（Albizia julibrissin，固氮树种，演替先锋树种）、香椿（Toona sinensis，内生固氮菌树种，演替先锋树种）、侧柏（Platycladus orientalis，针叶、演替先锋树种）、苦楝（阔叶、先锋树种）、栓皮栎（Quercus variabilis，地带性顶级群落建群种、演替中后期树种）、女贞（Ligustrum lucidum，常绿阔叶树种）、五角枫（Acer pictum，深根性、演替中后期树种）、臭椿（Ailanthus altissima，耐旱先锋树种）。同时，还适当搭配种植白刺花（Sophora davidii）、马棘（Indigofera pseudotinctoria）、花椒（Zanthoxylum bungeanum）等灌木。

种植的乡土树种。图源：袁晓良/TNC

3

微地貌土壤种子库补充

石漠化区域植被恢复困难的另一个重要因素是母树或种子匮乏，加之土壤质量等因素，无法完成自然更新，为加快这一植被自然恢复进程，项目组在对项目地微地貌进行研究，识别水土移动（流失）路径，分类利用微型石窝、微型沉积洼、裂隙等，“见缝插针式”点播深根系乡土植物种子，适当补充乡土植物种子库，形成不规则点状分布格局，既有助于破除退化生态系统恢复过程中的种源限制障碍，同时也对首次栽植无法覆盖区域进行了有效补充。

点播种子长出的栓皮栎和合欢幼苗。图源：袁晓良/TNC

多年监测显示“近自然精准生态修复技术”效果显著

2021年春季完成石漠化造林后，TNC项目团队一直与当地村民合作开展长期管护，并依据天气及土壤状况开展浇水。中国科学院合作伙伴也对示范区开展了每月一次的长期监测，包括对造林地土壤、植被以及土壤动物等指标的监测，不断加深对造林地的认识，研判植物长势、土壤改善以及修复区域的植物群落多样性的提升状况，综合评估石漠化土地近自然精准修复的成效。

样地植被调查。图源：TNC

监测结果显示，即使在干旱年景，选用树种如侧柏、香椿、黄栌、五角枫等存活率高，侧柏和香椿的成活率达到97%以上，黄栌和五角枫成活率也超过85%，体现出乡土树种在石漠化地区造林的适应性和重要性。同时，在监测过程中也对照未施工和其他造林区域，结果显示示范区的植物丰富度和多样性也显著高于其他。示范区草本植物的盖度、丰富度、多样性指数以及土壤动物的丰富度指数和多样性指数等与对照区均无显著差异，说明近自然精准修复对造林地土壤的扰动较小，没有破坏原有植被，造林地的草本层植被快速的得到恢复，能有效的减少造林初期的水土流失。

多年的监测结果初步表明，近自然精准修复技术在存活率、生态功能、降低水土流失方面效果显著，对示范区的修复取得成效。在石漠化近自然精准修复的多重试验下，也初步揭示了“香椿+侧柏-花椒+马棘-龙须草”的组合是最适合当地的石漠化修复的优良的治理模式。

基于上述工作，项目在2023年12月发表在植物科学学报的“退化生态系统近自然精准修复——基于自然的解决方案”（点击文末“阅读原文”可获取链接）一文作为对上述工作的系统性总结，并从2023年开始将近自然精准生态修复的理念进一步推广到湖北省十堰市。

未来我们将继续推进现有修复措施的持续监测和改进，同时探索石漠化近自然生态修复的新模式和新方法，在修复树种选择上，考虑增加具有经济效益和景观效果的乡土树种，让库区山更绿、水更清的同时，让库区人民的生活更美好。

张克荣，张小全，李潜，赵铭石，王龙柱，张全发. 退化生态系统近自然精准修复——基于自然的解决方案[J]. 植物科学学报，2023，41（6）：751−758

参考文献