正如恩克斯所指出的:“我们不要过分陶醉于我们对自然的胜利。对每一次这样的胜利,自然界都报复了我们”。由于人类对自然发展规律还没有透彻的了解,因此,在我们改造自然及自然索取资源的过程中,往往只顾及了眼前利益,而忽略了可能带来的意想不到的长远影响。正是这些被人们忽视的长远影响的积累,从根本上改变了自然环境的现状,危及到适宜人类生存的生态环境。
我国的多年冻土主要分布在两个地区,一是东北的大小兴安岭;另一个是青藏高原及西部高山。青藏高原及西部高山,自古到今这里人烟稀少,自然资源还未大量开发,人为活动对自然环境的影响尚未表现出来,或者说,人为活动对这一地区自然环境的干扰,还没有超出环境自然自我调节的限度,但自然生态环境的恶化已有显示,只是变化还不那么明显。以青藏公路沿线来说,自五十年代修建以来,曾经多次维修改线,尤其是1974~1980年改为沥青路面,由于工程浩大,施工期长,同时又多是机械施工,铲除植被、取土筑路和机械辗压等,使沿线植被受到相当的破坏。有的地段,公路两侧的百米之内无一块草皮,近几年沙漠化日渐发展,沙层覆盖路面的事常有发生,严重者路面积沙有1.0米多厚,阴塞交通,增加了养路的工作量,公路上用推土机推沙开道,疏导车辆已成为近几年养路工作的新内容。这些只是现时人们观察到的。至于自然生态环境的破坏及其它方面的影响,还有待我们去发现探索。
下面着重介绍大小兴安岭自然生态环境变化的情况。
冻土和森林是大小兴安岭冻土区自然环境统一体的两个重要组成因素。多种人为活动及森林采伐,使冻土发生退化,并引起自然生态环境的改变,直接影响到森林的更新、林型变异、森林轮伐期的长短,以及其它生态环境的恶化等。
多年的观测表明,大小兴安岭林区已出现天然更新不良、林型变化大、人工更新成活率低、林木生长量下降等问题。它的发生固然与树种质量、苗木立地条件、土壤水分及温度以及培育管理等多种因素有关,但森林采伐后的冻土退化所引导的土壤水热条件的改变,是导致生态平衡破坏的重要因素之一。森林采伐后,由于下垫面状况及热交换条件的改变,采伐迹地与未伐林内土壤相比,水热条件发生了较大变化。前边已介绍过,皆伐迹地地表的太阳辐射强度将增加25~50倍。当土壤吸收的太阳辐射增多时,温度就升高。有人作过这样的观测,在具有灌木的松林中,距林缘50米的林内风速为林缘风速的55~75%,离林缘70米处的林内风速则减小到23~27%,进入林内100米处,其风速仅为林缘的2.3%。可见,森林采伐之后必然导致风力增强,从而加强了采伐迹地表面与大气之间的湍流交换,促进了土壤表层水分的蒸发变干。上述过程的最终结果是,加速了采伐迹地土壤水分的减少和地温升高,使采伐前林地土壤冷湿的水热环境发生了根本的改变。同时,随着冻土退化,冻土最大季节融化深度加深,冻结层上水水位随着下降,这样就更加促使表层土壤变干。
落叶松幼苗生长期,要求土壤潮湿,在土壤干旱情况下,需要遮阴降低地表温度。表17所列数据是落叶松幼苗生长期较适宜的土壤湿度条件。从表17看出,落叶松幼苗的出土生长期(5~6月),0~5厘米表土层的湿度均大于50%;5~20厘米土壤的湿度也在32%以上。各种类型的采伐迹地上,一般来说土壤温度条件大多不能满足落叶松幼苗生长对土壤湿度的要求。另外,白桦是落叶松林的伴生树种,它对环境的适应幅度极宽,也可以生长在石质陡坡、河谷、沼泽及草甸上,甚至在火山喷出物以及火烧迹地上,还能作为先锋树种独立成林。因此,在采伐迹地上白桦是种间竞争的胜者,昔日的纯落叶松林逐渐演变成白桦落叶桦混交林,使森林质量发生改变。据估算,小兴安岭某林区,1950年针叶树占68%,1976年针叶树比例下降到48%;其中红松由28%下降为17%。大兴安岭地区,一些火烧鸡迹地在天然更新时,落叶松林基本上被白桦林取代。
表17 落叶松幼苗发育期的土壤温度状况
土类 | 土层深度 (厘米) | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 备注 |
在冲积砂土上发育的草甸土--中粘土壤 | 0~5 5~20 20~40 40~70 | 66.72 39.97 34.70 29.94 | 51.79 34.58 29.60 23.94 | 54.46 33.79 26.20 23.44 | 42.14 30.12 22.61 20.13 | 年月四次观测平均 |
0~5 5~20 20~40 40~70 | 61.27 34.31 27.30 28.64 | 68.39 32.0 24.58 22.50 | 41.9 23.19 21.61 17.89 | 66.73 28.23 19.87 17.70 | 同上 |
森林过度采伐和土壤水热条件的改变,必然导致森林生态环境的恶化和森林更新不良。日久天长,便会出现森林更新跟不上采伐,无林地面积日趋扩大的现象。林地面积缩小,将使长期借居森林的运动物迁移,尤其是以昆虫为食的鸟类减少,致使森林推动了抵御病虫害的武器,多种害虫大量繁衍侵袭林木。另外,针叶林都不同程度的具有分泌树脂的能力。这些树木浆汁和树脂不仅是树木生长不可缺少的物质,而且对树木本身愈合外界创伤,抵御病虫害也有重要作用。森林采伐后,热交换条件改变,造成冻土退化,土壤水分减少,从而使树汁及树脂分泌不足,这样不仅影响和抑制了树木的生长,同时也大大降低了树木抵抗病虫害的能力。鸟类减少,树汁和树脂分泌不足,致使森林病虫害连年发生,且受灾面积日渐扩大。人们说,森林病虫害是“无形的火灾”。提起森林火灾,人们可能还记忆犹新,1987年5月6日的大兴安岭特大火灾,20天就烧毁数百公倾森林。可以想象,病早害对森林的破坏是多么的严重!据统计,近年来小兴安岭林区的116.4万亩森林中,就有近74万亩不同程度地遭受病虫害。
目前,大兴安岭林区的城镇与居民点,由于对工业及生活污水的处理缺乏统一规划,大量污水排入地下,致使冻结层上水受到严重污染,仅大肠肝菌一项已超过生活用水标准(每升不超过3个)。同时,随着冻土层的退化及冻土岛的缩小与消失,冻结层上水、层间水、层下水的联系不断加强与扩大。长此以往,人们公认的水质较好的冻结层间水及冻结层下水也将遭到污染。这种状况在南界附近的城镇及大居民点表现得更为突出。
森林具有增加降水,涵养水源、保持水土、防止土壤流失等作用。大量观测资料证实,依纬度和自然地理条件不同,森林内的降水可比林外增加3~30%。大气降水通过林冠下木层和活地被层被吸收20~40%;其余部分再进入枯枝落叶层,此层可吸收本身重量500~700倍的水分,使大部分降水保存下来。据计算,每亩林地比无林地大约多蓄水20立方米。这样,5万亩森林所含蓄的水量,就相当于一个总容量为100万立方米的小型水库。因此,森林素有“绿色水库”之美名。人们说,“山上多种树,等于修水库,水多它能吞,水少它能吐。”在北美山区,有人在两年内对100次以上的降水作过观测,来自森林采伐区的地表径流量比林区可大10~20倍。它足以说明,森林对增加降水和涵养水源的巨大作用。
图32、33是小兴安岭伊春市近20年年平均降水与蒸发量变化曲线。由图看出,由图看出,近20年来降水量变化的趋势是逐年减少,而蒸发量的趋势却是逐年增加。这种变化趋势引起了区域地下水储量的减少和地下水位的下降。近些年,枯水季节常出现地下水短缺现象。由于地下水减少,河流得不到更多的补给,多年来细水长流的汤旺河现出汛期洪水暴发,枯水期断流的现象。
表18 嫩江、汤旺河年径流量多年变化
河流 年分 | 嫩江(库漠屯站) | 汤旺河(沙岭站) |
1952 | 48.65(亿米3) | |
1953 | 88.20 | |
1954 | 24.87 | 32.90(亿米3) |
1955 | 89.54 | 73.61 |
1956 | 82.05 | 74.85 |
1957 | 67.17 | 57.30 |
1958 | 86.39 | 46.56 |
1959 | 80.40 | 66.39 |
1960 | 76.23 | 58.50 |
1961 | 57.84 | 84.81 |
1962 | 64.09 | 54.22 |
1963 | 74.20 | 75.68 |
1964 | 40.99 | 42.24 |
1965 | 36.78 | 47.64 |
1966 | 56.38 | 43.79 |
1967 | 58.21 | 33.92 |
1968 | 29.58 | 43.58 |
1969 | 66.21 | 69.55 |
1970 | 56.74 | 27.05 |
多年平均值 | 59.37 | 54.33 |
表19 汤旺河年输沙量、侵蚀模数统计值
年分 项目 河流 | 1957 | 1958 | 1959 | 1964 | 1965 | 1966 | 1967 | 1968 | 1969 | 年平均值 | |
汤旺河沙岭站 | 年输沙量 (吨) | 21.0 | 26.1 | 20.8 | 23.4 | 24.5 | 12.7 | 36.4 | 54.6 | 28.4 | |
年侵蚀模数 (吨/公里2) | 9.6 | 11.0 | 11.5 | 12.5 | 13.6 | 6.76 | 19.4 | 29.1 | 15.3 |
表18~19汇总了该区嫩江,汤旺河1952~1970年间的径流量及年输沙量,由表18可见,1952~1970年嫩江多年平均年径流量为59.4亿米3,五十年代低于此值的占22.2%;六十年代占80%。汤旺河多年平均适流量为54.3亿米3,五十年代低于平均值者占28.6%;六十年代占70%。上述事实说明,近20年来,林区河流径流量的变化趋势是减少的。这是森林过度采伐,无林地扩大,使林地蓄水对河流补给减少;年降水减少而蒸发量增大,引起自然生态环境变化的又一表现。是大自然对人们违背自然规律的惩罚。从表19看出,汤旺河的年径流量六十年代比五十年代有较大衰减,而河流输沙量及侵蚀模数(吨/公里2)确出现增大趋势说明其流域的水土流失在逐年增加。1957~1969年汤旺河及平均年侵蚀模数为15.3吨/公里2,相当于每年流失0.11毫米厚的土壤层。此值虽小,可累计数年其后果难以想象。
据调查,地球上大约有三分之一的陆地是干旱区或是各类型荒漠,其中不少荒漠正是破坏森林的恶果。
今天墨西哥的一些地区,很多年前也曾经是碧波沃野、谷堆如山的粮仓,如今却成了荒芜的侵蚀地。巴西哈陆河以北,原是面积达300平方英里的大西洋热带林区,昔日的一片苍翠肥沃之土地,在近30年里由于森林遭到破坏,使整个生态体系失去了平衡,造成450种植物和204种鸟类完全绝迹。由于失去了鸟类,若干害虫及寄生虫大量繁洗,向林木、树叶、果实侵袭,这里变成沙漠已是指日可待的事情。
上述自然环境的类似变化,在我国也曾发生过。
我国辽宁省西北部的风沙地,在一百多年以前还是草木茂盛的草原,由于战争破坏和过度砍伐,再加上滥垦滥牧,破坏了自然生态平衡,使地面裸露。日久天长,在风的作用下繁茂的草原却变成了现在黄沙蔓延的风沙地。