[科普中国]-植被演化

我国植被演化史地史因素

地史条件是影响特定区域植被的重要因素。我国秦岭奠基于古、中生代，在经受漫长时间的剥蚀和夷平作用下，在中生代并不高，自第三纪以来，新构造运动以跳跃的方式使秦岭上升，太白山在第三纪末到第四纪早期，其海拔高度还在2750m以下，经过第四纪到现 在才升到3767m， 大致在中更新世，秦岭的轮廓已与现代接近。

古生代初期以前，秦岭山区尚潜伏于大海之中，只有少最的低等悬浮植物如藻类、菌类等生存于水中；在古生代中期志留纪与泥盆纪之间，由于开里东运动，秦岭南缘开始浮出水面，形成低山，逐渐出现了蕨类原始高等植物；到了古生代末期石炭纪与二叠纪之间，海西运动前后，气候条件阴暗潮湿，蕨类植物达到了昌盛时期，并出现了银杏等裸子植物，种群数量较大，生长繁茂，分布普遍；中生代前期三叠纪和侏罗纪，蕨类植物继续昌盛，裸子植物亦进人昌盛时期，自然景观以高大密集的蕨类和裸了植物及相应的栖居动物为代表，但此时被子植物已经出现；新生代前期第三纪时由于当地地理条件变化，主要是包围地表较厚云层的消失，太阳普照大地，温度升高，出现了海洋和内陆的差异，当时全国大都在亚热带、热带气候笼罩之下，因而喜生于湿热阴暗环境的蕨类植物开始衰退，裸子植物昌盛。植物群落多以柳杉、杉和杨梅科等亚热带或热带植物组成，同时还含有松类植物。接着被子植物进人全盛，鹅耳枥、榆及其他一些被子植物已成为秦岭北坡生物群落的优势成分，并夹杂有榛、蔷薇、珍珠梅、山楂、胡枝子等属的植物成分。 到第三纪末期，由于陆地环境日益发展，被子植物空前昌盛，裸子植物衰退，出现了草本植物，秦岭地区植被更为复杂，落叶阔叶林和松柏类森林增多，草本植物更多出现。由于喜马拉雅运动山体升高，垂直分异日益明显，秦岭的植被垂直地带性已经形成。从当时的植物区系组合看，山麓和低山区是以榆属、桦属、栎属的植物为主，组成阔叶林；其次有少量榉属、朴树属、赤杨属、柳属、漆树属、银杏属及柳杉属等的一些植物。在海拔较高的生态环境严酷地段，主要由松科和柏科，特别是松属植物组成。 这时，在秦岭最高或较高地带出现云杉属和冷杉属。在这个时期，森林中的灌木和草本植物主要有鼠李科、木樨科、蔷薇科、豆科、禾本科、莎草科、菊科、石竹科、玄参科、紫草科、十字花科等科的植物。秦岭以南的汉江地区，气候在晚第三纪时比秦岭北坡湿润，森林主要由栎域山核桃属、栗属及番荔枝科和大戟科等植物构成。

进入第四纪以后，被子植物大昌盛，由于在此时期秦岭地区经历了3~4次的冷暖干湿交替变化过程，植物群落也经历了几次大面积的兴起和消亡。古植物资料表明，早史新世秦岭地区气候经历了冷-暖-冷的变化，冷期海拔500~1000m分布有云、冷杉针叶林；海拔1100 ~ 1600m为落叶松林；海拔1600~2100m为灌丛草甸；海拔2200~2500m为雪线。这个时期的气候变冷，对秦岭的森林影响较大，把大致位于海拔2200~2500m左右的针阔混交林推至海拔500m左右，使原来在秦岭占绝对优势的阔叶林退缩到山前盆地最低之处。早更新世中期，由于气候变暖，秦岭阔叶林又回升到海拔2000m左右，云、冷杉组成的针叶林则移至海拔 2000m以上地带。早更新世末期，气候又渐变冷，在此期间，秦岭森林分布的基本特点大体是： 海拔500~800m为云、冷杉针叶林800~3000m为落叶针叶林；1300~1800m左右为灌丛草甸；1800~2300m为寒荒漠；雪线约在2200~2300m左右。中更新世期间，秦岭地区气候又渐转暖，前期温润、后期偏干，此期秦岭地区植被虽在种类成分、结构等方面与现代有一定差异，但垂直地带性类型与当前基本接近。至晚更新世，前期气候冷湿，植被与早更新世前期相似；晚更新世中后期偏干温，其植被与当前相似；末期变为千暖气候，秦岭基带出现森林草地，但上部变化不大。

全新世以来，除前期有过一个冷期以外，其后一直较为温和，直到现 在未发生特殊波动，植被从全新世中期以来数千年也不可能有大的波动。

上述冰期与间冰期的交替导致了植物种类的大规模南北迁移，而秦岭的东西向延展正是植物种类迁移的通道，成了许多物种的避难所。陕西省牛背梁国家级自然保护区位于陕西境内秦岭山脉东段，地跨柞水、长安、宁陕三县。区内牛背梁是秦岭东段的最高峰，南坡山势陡峭，北坡上部多呈平台和缓坡，这种“北缓南陡”的小地形，构成了避难所条件较好的一部分，变动过程中所受的影响远小于北坡。东西构造的秦岭山地虽也曾被第四纪以来的变迁所波及，并发生过 一定程度的山岳冰川，但雪线以下的南坡地区水热条件仍有利于植物生存和发展，保存有许多孑遗物种，如古老的铁杉属、柿属、鹅耳栃属、盐肤木属。当前在本区植被中仍占有重要位置。

冰后期约一万年来，全球气候出现过较小规模的冷暖波动。自全新世中期（距今7000年）至 今，我国有过几次明显的气候波动：暖湿时期（距今2000~7000年），年均温比现今高3℃以上，关中基本属于亚热带气候；温期（秦汉至宋初），西安梅树尚可大量生存；干凉时期（宋代以后），气温趋于降低，气候也趋于干旱，尤其是明清以来是自全新世中期后最寒冷的时期，对应于欧洲的现代小冰期。17世纪我国汉水、太湖、淮河、洞庭湖均多次结冰。这种小规模的气候变动虽对本区植被无大的本质影响，但植物种属的消长和植被垂直带的迁移则是必然的。全新世中期以来，气候的恶化使森林有减小或向南退却的倾向，这个问题值得我们高度重视。

人为活动人为活动是影响特定区域植被的又一重要因素。人类活动初期及其以前的秦岭地区的植被状况如今已找不到记载，但根据半坡时期西安地区的植被状况可以推测当时的秦岭植被状况。根据14C测定，半坡时期距今约5 600~6080年，当时西安地区气候湿润，林木茂密，林内沼泽草丛旺盛，竹林混夹期间，斑鹿柄息于林内，獐活动于林内沼泽，竹鼠生活在竹林中。位于西安南部的秦岭山区，其生态条件更加湿润温暖。当时秦岭山区应是典型的亚热带植被，其垂直植被分异为：海拔1600m以下是栎林为主的亚热带常绿阔叶和落叶阔叶林；1600~2100 m为 针阔混交林；1900~2400m为云杉、冷杉针叶林；2300~2 800m为落叶针叶林；2900~3400m为高山灌丛草甸；3400~3767m为高寒草甸草原；3767m以上已近雪线，即高山上分布着针叶林；广大山地除落叶栎林以外，还夹杂大量的常绿阔叶林；河谷地带除森林外，则分布有大量的沼泽草丛。据新石器文化遗址安康柏树岭文物14C测定结果，当时属新石器仰韶文化， 距今4500~4700年，其木椽、木炭、石斧、石叉叶行小刀等记载了先民对陕南的开发，也反映了当时森林广布的自然景观，人类活动最多限制于河谷岸边，人类对自然植被的影响十分有限。

从公元前2100年止公元前221年，经历了夏、商、周、春秋战国时期，历时1800年。在此期间，虽然我国经历了冷暖期交替，但冷期持续时间较短，约200年，因而植被性质变异较小。当时我国长江流域及其以南地区森林广布茂密，作为其最大支流的汉江上游，气候温暖湿润、雨量充沛，森林广布而又十分繁茂。战闻时期我国南方虽有楚、吴、越等同，但其主要的农业地区都在长江中、下游平原地带，而陕南等地基本上仍属“榛莽未碎”之地。西周末年农耕传人汉中， 少数农田仅在河谷盆地平原之中。根据当时的生态条件与地区历史特征，秦岭山区的植物种类只能更加繁多，生长更加繁茂，并增加了一些高寒落叶成分，常绿成分相对有所减少。由于当时整个陕南地区人口稀少，大约56万，并且活动多集中在海拔1000m以下的低山丘陵或海拔600m以下的盆地平原，因此秦岭植被仍保持着天然的原始状态，即使植被受到人为活动影响， 但仍然极其微弱。

从公元前221年到公元581年，约800年间属秦汉魏晋和南北朝时期。期间全国气候经历了第二个温暖期和第二个寒冷期，冷暖性植物不仅经历了一个南北移动和更加复杂的自然陶冶，更重要的是此期的人为影响已逐步凸现。秦汉时期由于地广人稀，人为干扰活动有限，因此，森林恢复良好，自然度较高，是“多竹木”的地区（《史记》卷129《货殖列传》。春秋战国时期，社会动荡，秦统一六国后“六王毕、四海一，蜀山兀，阿房出”，秦修兵马坑，烧制陶俑，都要耗费了大量木材。这些木材大多来自于秦岭，当时不仅秦岭北坡的林木被砍伐，而且难免要波及去蜀的秦岭南坡。西汉、东汉时期，政治相对修明，经济繁荣，社会进步，人民安居乐业。秦汉时期陕南3郡12县均位于汉江、虑陵江以及汉江干流的平川盆地区域，其人口不足3万，按农业经济原则每平方公里可养100人计算，30万人口仅需3000 km2，加之当地气候水热优越，人民生活水平相对低下，仅用现今陕南低山丘陵平川区28400 km2的1/9即可满足当时人们的生活需求，因而陕南自然植被面貌基本未受破坏。汉末以后，中国又重新处于分裂动乱状态，三国鼎立时，汉中郡为蜀，西晋时属梁洲。人口由于战争影响而逐步减少，到庸时仅有25万人，对自然植被的破坏较剧烈，但较自然恢复力，其影响相当有限。陕南地区农业发展及山林大规模破坏始于三闻时代。诸葛亮北伐曹魏，屯兵五千，以汉中盆地为基础，囤积军粮，垦殖耕耘，修渠造垠，采薪取火，伐木筑营等，均以扩大破坏天然植被为前提，用人工农业植被代替自然植被，用人文录观装饰、修改和破坏自然景观。虽然三国时期对当地植被破坏影响相对较大，但多集中于汉中盆地与周围，很难波及深山偏远之地，因此偏远地段的植被还基本保持自然状态。

从隋文帝杨坚称帝（公元618年）至907年的唐王朝，到公元907年至960年间的五代十国， 大约经历379年。隋庸定都长安，汉中、川、渝乃唐王朝大后方，由于长期社会安定，经济发展，交通最为繁荣。秦岭交通也以这个时期最为繁荣昌盛，各路不仅驿站连绵，而且增设了许多驿馆。 社会与政治安定与否直接影响社会生产，人口的增减直接关系到人的活动范围和对自然界影响的深度和广度。隋代陕南人口大约75万，较南北朝时期增加了 2.5倍。唐王朝建立后，有所波动， 经过贞观、开元和天宝之治，到天宝年间，陕南人口已达120万。中唐以后，由于社会原因人口减少，唐末五代十国战争迭起，陕南人口减少到56万左右。连续近380多年的人口数摄起伏，必然反映在人对自然植被的利用程度的增减。由于生产力的发展和全国集中统一凝聚力地提高，秦岭山区的自然植被已经开始受到人类生产、生活、军事等日益显著地影响。栈道修筑要大量的木材，对自然植被有重要影响。但是，由于人口数量有限，加之技术水平和生产工具的限制，尚难达到对森林植被严重破坏的程度，对整个自然景观的改变较为微弱。这种状况也反映在历代文人学士的文学著作中，唐李白的“蜀道难，难于上青天”写出了当时秦巴山区及其植被茂密给交通造成的困难和阻隔状况。

从公元960年到1368年的400年间，经历北宋、辽、金、南宋及元朝，为我国历史上的宋元时期。这一时期结束了五代十国的封建割据，汉族重新建立起大一统的中央集权国家。宋室南迁，中国又陷人战乱、分裂的局面，最终蒙古族获胜，建立了元政权统治了整个中华大地。此时期我国气候结束了第三个温暖期和第三个寒冷期，并经历着第四个温暖期，在400年间有200 年的寒冷期和100多年的温暖期。冷暖期的交替，使自然植被经历了一个南北迁徙和上下移动的分布过程。12世纪的寒冷期使我国热带和亚热带的果林受到严重危害，不仅使荔枝分布限 制在福州以南，而且使北方梅花近于绝迹，以至于后来北方有人把杏花误认为梅花。

经历了五代十国的数十年战乱，到北宋王朝的建立采取的“不抑兼并”的政策，使农业、手 工业、商业都有所发展，不仅粮食需求增多，而且茶、丝、纸等以开发利用自然梢被资源的作坊生产业也得到发展。随着生产的发展，人口增加（北宋时期陕南人口已达77万），促使耕地面积不断扩大，这必然使拼地向森林区域延伸，平原河谷农业代替了自然植被。同时，农业的发展促使了市镇、水利、交通和建筑的发展，使道路交叉和河流交汇处大都增加或扩大了聚落的形成。 所有建筑，如桥阁、栈阁、险板阁等，都对其所在地区和邻近地区的自然植被进行了不同程度地摧残和破坏。自元人主中原，结束了长时期各族之间的战乱，采取各项生息政策，政通人和，人口增加，当时陕南人口约20万，农业耕种不仅对自然植被危害较小，而且在蜀道上栽桢树木的传统得以坚持，使当地原被破坏的自然植被得到一定程度的恢复。

自公元1368年至1911年，经历了明清两代王朝，前后约540年。这个时期我国气候基本处于第四个寒冷期（明代）和第四个温暖期（清代）。元朝末年，由于元王朝民族歧视、政治腐败、经济盘剥和落后生产力严重束缚，激起中原地区农民起义。朱元璋在明王朝建立前后提出 了一系列励精图治，符合民愿的政治和经济政策，屯 田和重视经济作物种植，兴修水利和交通，以振国兴邦。公元1381年发动8万人整治川陕交通；1391年开凿广元千佛崖险道，后又修补连云栈道桥阁2000多间。在这种情况下，人口数量增加，整个陕南人口已近120万。明代中叶以后，国内矛盾加剧，政治腐败，农民起义叠起，大批农民被迫进山毁林开荒种田，1508年著名的四川农民起义曾进攻汉中，整个势力波及陕南，山区自然植被面貌和自然经济受到严重冲击。真正大规模地对陕南山区自然资源开发利用始于明末清初，早期的土地开发仅限于各个盆地的部分地区，广阔起伏的茫茫山地还是被茂密的森林所覆被，经过明末战乱，山林未辟，人烟荒疏。清王朝入关后，为恢复被明末农民战争打乱的封违秩序，采取了圈地、恢复地主土地及各项赋税制等一系列政治、经济措施，使社会经济得到了快速发展，人口增加。康熙、雍正、乾隆年间称为盛世，陕南人口已超过280万；咸丰时陕南人 口逾330万，人们为满足生活和社会经济发展的需要，向山区进军，向林地索取，使当地自然植被和土地资源承受着巨大压力。这是人们艰辛开拓、自然索取、破坏山林、恶化环境、自然植被遭受摧残的记载和写照。山民的进入和土地的垦殖使城镇建制日益发展，乾隆年间已增设了留坝、佛坪、定远（镇巴）、宁陕、汉阴、孝义（柞水）、诸厅及砖坪、镇坪等营，促进了聚落的发展和对山区的开发，使自然植被急剧退却。雍正年间，汉中已有熟地130多万亩，安康117万余亩。农地地开垦和农田水利地建设既繁荣了山区经济，又使山区的自然景观、人文风 =貌发生了急剧变化。清代中叶，陕南许多地方已有“深山邃谷，到处有人，寸地皆耕，尺水为淄”，到进光初年陕南便成为“低山尽村庄，沟岔无余土”的状况。随着农业经济发展，与其相关的行业如手工艺作坊、加工业、饲养、纺织、制造等也开始兴起，同时采矿、炼铁、造纸、烧木炭、木材加工等加工业也得到快速发展，这不仅使草原、丘陵、浅山，而且使深山、高山地区都成为发展生产资源的依托，森林杭被逍到严重破坏。清代中期以后，国内阶级矛盾日益尖锐激化，1774 年白莲教暴动，其活动中心就在陕南及川鄂交界处，然而直到嘉庆初年，清政府除继续安置流民伐木开山种地外，还下谕旨“莫若将山内老林量加砍伐，其地尚可拨给流民自行耕种，而所伐木材，可作为建盖庐所之用。官廯所笛木梢，取给老林，也属其便”。这道命令既出，陕南森林备受大难，从而迅速改变了山区以林为根本的土地利用结构方式，秦岭山区许多地方遂成为荒山秃岭。清朝末年，政治腐败，战争频繁，西方帝国主义入侵，公元1840年鸦片战争爆发，1862年太平军进驻陕南及关中，同治以后清政府大举行兵，镇压陕南山区农民起义，连续10多年的天 灾人祸，加上清末回民起义，不仅使陕南人口锐减，而且使当地森林面积迅速减少和退却。尽管如此，但据记载资料，这时的人类活动范围主要还是在海拔1000m以下，垦殖区主要在河谷平原、盆地及附近的丘陵和浅山区，海拔2000 m以上山地仍然保持着森林植被的原始状态。

从公元1911年辛亥革命到1949年新中国建立近40年间，我国从旧民主革命转人新民主主义革命。这个时期由于帝国主义的人侵，国内政治经济形势变化剧烈，西方近代科学技术的传入，使我国东部沿海地区得到了一定发展，交通改善，经济繁荣，人口增加。民国初年陕南人口约为256万，到上世纪30年代陕南人口已达370万。民同初年，军阀混战，经济紊乱和衰退。 民国26年开始，“同民经济建设运动”使社会经济在一定时期有所发展，但由于帝国主义和官僚买办阶级的双压迫，使民族工业和农村经济岌岌可危，国民经济和国内建设停滞不前。陕南由于秦岭山高坡陡，交通闭塞，经济发展落后，加之抗日战争，大量流民入山，生产无政府状态加剧，人民被迫向深山老林求生，山林又遭浩劫。虽然山区自然景观保持了清代末期的状况，但对自然破坏在深度和广度上都有所加剧，影响范围已达海拔1200m以上，甚至波海拔1600 m的林区范围，自然植被的人为破坏向林区高山扩展，在局部地区水土流失加剧。

自1949年新中国建立后，中国人民结束了千百年的封建、半封建、半殖民地的黑暗社会统治，开始了社会主义革命和建设，经过半个多批纪的艰苦努力和逮设，社会经济有了长足进步， 自然和社会面貌发生了翻天覆地的变化。解放以来，中国共产党领导中人民进行恢复生产和发展经济的工作，多次调整生产关系，进行农田基本建设，扶持山区生产，发展山区交通，进行科学考察和资源调杏，开展水土保持，提高山区文化教育，改善山区环境等，所有这些都在秦岭山区发挥了积极作用，为发掘山区资源，促进山区经济发展，提高山区人民生活水平等方面做出了巨大贡献。然而由于山区经济基础薄弱，生产手段落后，加之较长时期的“左”的政策失误与缺乏深入的科学凋査研究，因而许多不 良后果在秦岭山区突现出来，给当地社会生产、经济发展、生态环境以及山区植被造成严重的影响。首先是肓目扩大耕地，除盆地、河谷、丘陵、浅山区外，拼地不断向低山以至于中山发展，森林植被节节后退。当前森林已后退到海拔1400~1600 m，有些地方达到1800 m，相当大面积的栎林退化成灌丛、荒山和草坡。农田面积增大和森林面积缩小，森林植被备逍摧残，森林生态效益严重锐减，从而引起农业生产自然条件恶化，生产率下降；其次为人口政策失误。人口数量急剧增加，导致对土地的过量需求。人口的急剧增加不仅使耕地面积迅速扩大，林地急剧减少，而且使土地的生产力极度下降，导致大量人口向林区移居，从而使森林破坏加速， 森林结构和生物区系成分趋向简单，资源匮乏，生态失调；第三为超载滥伐，缺乏林业可持续经营思想和科学利用森林资源理论。上世纪60年代陕西省相继在秦巴山区成立了 6大林业局， 以采伐秦巴山区森林资源为主要生产任务。据统计，陕西省太白林业局1979年采伐任务为 5500 m3，而实际采伐10453 m3，几乎超倍采伐。1980年采伐任务为53000m3，而实际采伐 56188 m3。超量采伐不仅使采伐量大大超过森林生长量，导致资源匮乏，而且使森林面积极度减少，林份结构变差，物种多样性降低，森林环境恶化，生态效能变差；第四为违背自然规律，肓目开发与引种。自上世纪80年代以来，各大林业局为了培育后备资源，背造了大面积的速生人工林，其主要引种树种为华北落叶松，由于严重违背了“适地适树”科学造林原则，以至于营造起来的华北落叶松不仅病虫害发生频繁，生长量极低，而引起土壤结构和肥力严重衰退，林下植物种类减少，特别是珍稀动物大熊猫的食物资源竹林面积显著减少，这不仅使大熊猫的食物资源出现短缺和活动范围缩小，而且导致其栖息地发生严重退化、片段化和岛屿化。自1998年国家实施退耕还林和天然林保护工程以来，秦岭林区的森林植被滥伐和破坏得到有效遏制，滥伐、 烧荒、放牧等破坏森林的现象基本得到杜绝；各大林业局和地方政府基本停止了森林采伐工作， 其工作重点已由原来的森林采伐利用转移到森林的营造和管护的轨道上2。

植被演替的方向演替是指某一植物群落被另一植物群落所代替的变化发展过程，是群落内外环境与植物之间相互关系在时间和空间上不断变化和发展的结果，其发展方向是演替顶级。植被演替可由气候变迁、土壤侵蚀、河流泛滥或自然灾害等外部原因所引起，还可由于采伐、抚育、垦荒、灌溉、引种、栽培等人类活动所引起。3