西北地區(qū)水土保持林建設(shè)的三大熱點問題研究＊

趙宏斌

（定邊縣森防站，陜西定邊 718600）

西北地區(qū)是我國植被覆蓋率最低、生態(tài)環(huán)境最為脆弱的地區(qū)，這里的生態(tài)環(huán)境建設(shè)是全國生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重中之重。建國50多年來，我國在“三北”和長江中下游等地區(qū)的防護林工程、天然林保護工程、退耕還林（草）工程、防沙治沙工程等方面作了大量工作。僅三北防護林體系建設(shè)四期工程自2001年實施以來，已累計完成建設(shè)任務(wù)271.50萬hm2，其中完成造林面積150.31 萬hm2，完成新封山育林面積121.19萬hm2，完成建設(shè)任務(wù)已占工程規(guī)劃建設(shè)總?cè)蝿?wù)的28.58%。西北地區(qū)同全國其它地區(qū)一樣，在生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面取得了顯著成效。針對生態(tài)環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題，眾多專家學者開展了多方面的科學研究工作。特別是從1985年起，在國家科技攻關(guān)項目支持下，開展了黃土高原防護林體系營建技術(shù)和流域綜合治理等方面的研究與示范，在黃土高原不同類型區(qū)建立11個試區(qū)，并組織了第2次對黃土高原的系統(tǒng)考察活動。這些工作的開展對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護與建設(shè)、以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到積極推動作用，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了強有力的技術(shù)支撐。同時也使西北地區(qū)的水土保持林建設(shè)問題成為人們關(guān)注的焦點。與西北地區(qū)水土保持林建設(shè)密切相關(guān)的土壤干燥化、有害生物防治和水土保持林建設(shè)的質(zhì)量問題也就成為西北地區(qū)水土保持林建設(shè)的三大熱點問題。

1 土壤干燥化

干旱是制約西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的主要因素。自20世紀60年代中期在該地區(qū)人工植被下發(fā)現(xiàn)土壤干層以來，土壤干燥化引起越來越多人的重視，已經(jīng)成為該地區(qū)水土保持林建設(shè)學研究的熱點?，F(xiàn)有的研究表明，土壤干層不僅存在于人工植被和旱作農(nóng)田中，黃土丘陵溝壑區(qū)的天然植被，如白羊草、長芒草和茭蒿也存在夏伏干層。氣候干旱化是造成黃土高原土壤干層形成的主要原因［1～4］。土壤干層廣泛地存在于黃土高原的不同氣候區(qū)，但其在土層中出現(xiàn)的深度則因植被種類和地形的不同而不同［1～2］。一般認為在40 cm以下就可以形成干層，最深可達10 m左右［2］，遠遠大于黃土高原人工造林樹種根系的垂直分布深度。林木根系吸水對細根分布層以下土壤水分有一定的消耗，其土壤耗水深度和耗水量因氣候、土壤的水分條件和樹種的不同而不同。據(jù)2004年4月至10月在中科院長武農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站觀測結(jié)果顯示，刺槐林地的土壤耗水深度最深達310 cm，超過細根分布層以下110 cm，林地細根分布層以下土壤水分的消耗占土壤水分虧缺總量的56%以上。同一時期在中科院安塞農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站的觀測結(jié)果顯示，刺槐、油松和側(cè)柏林地的土壤耗水深度最深分別為260 cm、270 cm和270 cm，分別超過細根分布層以下10 cm、20 cm和20 cm，刺槐、油松和側(cè)柏林地細根分布層以下土壤水分的消耗分別占土壤水分虧缺總量的23.8%、65.7%和17.8%［5］。但是，對土壤干層的研究也有不同的結(jié)論，如王孟本等（1996）對檸條灌木林的長期研究證實，極端豐水條件非常有利于水分虧缺補償，可使人工林地的土壤干層大部或完全消失［6］。

對土壤干燥化問題的研究雖已有一定的積累，但總體還處于研究的起步階段。到目前為止，對黃土高原土壤干層的形成機制還不甚了解。特別是對人工林根系與土壤干燥化關(guān)系的研究幾乎是空白，大多數(shù)關(guān)于土壤干層的研究對此僅僅停留在推測階段。此外，對土壤干層僅有定性分析，缺乏定量研究，不能很好地指導(dǎo)生產(chǎn)［2］。對土壤干燥化問題的研究仍將是今后研究的熱點問題。

2 有害生物防治

西北地區(qū)林業(yè)有害生物發(fā)生猖獗且危害極為嚴重，有害生物（包括病、蟲、草、鼠）危害已成為制約林業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要災(zāi)害性問題［7］。楊樹天牛的嚴重發(fā)生曾造成寧夏、甘肅、新疆等地防護林帶楊樹的毀滅性死亡。多年來，科研工作者相繼開展了有害生物的防治研究，“黃斑星天牛的防治技術(shù)”、“華山松小蠹防治技術(shù)”、“林區(qū)無公害滅鼠技術(shù)”、“楊樹潰瘍病綜合防治技術(shù)”等一批代表性成果在西北地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，在生產(chǎn)防治中發(fā)揮了積極有效的作用。但以往有害生物的研究多把注意力集中在了有害生物與寄主、環(huán)境的關(guān)系上，從大系統(tǒng)、大環(huán)境、大氣候的寬視野研究有害生物的不多。有害生物化學防治與環(huán)境保護的矛盾往往不能統(tǒng)一，生產(chǎn)中可以防治有害生物而不污染環(huán)境的藥物很少。有害生物往往在造成災(zāi)害之后才投入人力、物力和財力進行集中研究，前瞻性研究少。因此，有害生物防護治技術(shù)的超前研究已成為提高水土保持林建設(shè)質(zhì)量的重要課題。

目前有害生物及其防治的熱點集中在分子水平上研究其與寄主的關(guān)系，從更為微觀的角度研究有害生物呈現(xiàn)出前所未有的熱潮。在常規(guī)研究和微觀研究尚不能完全解決有害生物防治的情況下，生態(tài)控制有害生物的研究也將成為防治有害生物的熱點，并得到進一步加強。

3 水土保持林建設(shè)的質(zhì)量

培育高質(zhì)量人工林一直是林業(yè)工作者追求的目標。許多學者從不同層面對水土保持林建設(shè)的質(zhì)量問題進行分析和探討。特別針對西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的水土保持林建設(shè)質(zhì)量問題提出許多對策和建議。研究提出以合理規(guī)劃、科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以政策為保障，以市場經(jīng)濟為機制，使我國人工林的質(zhì)量能有大的飛躍［8］。在政策和體制方面要改變生產(chǎn)計劃下達方式、逐步加大科技支撐力度、進一步完善投資標準、加強技術(shù)標準建設(shè)、加大質(zhì)量調(diào)控力度等等。這些研究對西北地區(qū)提高水土保持林建設(shè)質(zhì)量具有十分重要的意義，也為水土保持林建設(shè)質(zhì)量問題的深入研究打下良好基礎(chǔ)。

3.1 水土保持林建設(shè)質(zhì)量的內(nèi)涵

百年大計，質(zhì)量第一。概括地說，水土保持林建設(shè)質(zhì)量的高低主要體現(xiàn)在人工林（包括人工撫育改造的天然林）是否具有持續(xù)高效的生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益。對于西北地區(qū)，人工林的生態(tài)效益是第一位的，并且主要體現(xiàn)在水土保持作用方面。人工林的水土保持作用從人工林營造之后或從幼齡期開始就可發(fā)揮作用，并隨時間的增長而增加，當達到一定時間、一定狀態(tài)時，其水土保持效益最大，其發(fā)展曲線基本呈“S”型（圖1a）。用x（t）表示水土保持功能的發(fā)展過程，則水土保持功能單位時間的發(fā)展速度為dx／dt。用Logistic曲線來分析這一過程，則有Logistic方程：

式中：c為積分常數(shù)；r為光、水、肥等環(huán)境分配系數(shù)；k為光、水、肥等的環(huán)境利用系數(shù)。

圖1 水保功能發(fā)展過程及發(fā)展速度曲線

為了分析研究水土保持功能的發(fā)展過程和發(fā)展速度，給出x和dx／dt的曲線（圖1）。分析曲線的性質(zhì)可得：圖1（a）中的R（t0，k／2）點為曲線x的拐點，該點為發(fā)展速度dx／dt的最大值，即為圖1（b）中的H點。曲線dx／dt的兩個拐點B1（t1，rk／6）和B2（t2，rk／4），對應(yīng)于x曲線中A1［t1，k／6（3－√3）］和A2［t2，k／6（3＋√3）］。隨著人工林的生長及其生態(tài)環(huán)境的變化，光、水、肥等環(huán)境分配系數(shù)r和環(huán)境利用系數(shù)k也會相應(yīng)地改變，則其水土保持功能也將相應(yīng)改變。因此，可將人工林水土保持功能的發(fā)展過程分為3個階段，分別稱為成長期、成熟期和減退期。成長期的人工林具有一定的水土保持功能，并且以一定的速度發(fā)展，逐漸上升到rk／6；成熟期的人工林已具有保持水土的能力，水土保持功能的發(fā)展速度由rk／6逐漸上升到最大值rk／4之后，又逐漸下降為rk／6；進入減退期，人工林仍有一定的水土保持功能，但已達不到保持水土的目的，發(fā)展速度逐漸下降而趨于零。

因此，對于西北地區(qū)水土保持林建設(shè)質(zhì)量的評價應(yīng)主要以人工林成長期水土保持功能的發(fā)展速度和成熟期持續(xù)發(fā)揮作用的保持水土功能為標準。西北地區(qū)高質(zhì)量的人工林不僅要較快地具有高效的水土保持功能，而且要能夠持續(xù)地具有生態(tài)效益。

3.2 提高水土保持林建設(shè)質(zhì)量的途徑

在人工林水土保持功能發(fā)展過程中，成熟期可以理解為水土保持功能的可持續(xù)發(fā)展期。在這一時期，人工林能夠起到保持水土的作用。若減退期隨意延長，則人工林的水保功能將減弱，達不到保持水土的目的。因此，培育高質(zhì)量的人工林，必須以可持續(xù)發(fā)展理論和近自然林業(yè)理論為指導(dǎo)，綜合應(yīng)用水土保持林建設(shè)的各項技術(shù)措施，調(diào)整人工林的光、水、肥等環(huán)境分配系數(shù)r和環(huán)境利用系數(shù)k，使人工林盡快進入成熟期，并保持成熟期的持續(xù)穩(wěn)定。在具體的水土保持林建設(shè)過程中應(yīng)注意以下幾個環(huán)節(jié)：

3.2.1 規(guī)劃設(shè)計，規(guī)劃設(shè)計是水土保持林建設(shè)過程中實施各項技術(shù)措施的依據(jù)，科學合理的造林規(guī)劃設(shè)計是培育高質(zhì)量人工林的前提 在進行規(guī)劃設(shè)計時，一定要做到適地適樹，設(shè)計先進實用的造林技術(shù)措施。要做到宜草則草，宜林則林。選擇優(yōu)良樹種，科學地配置林種和樹種，科學合理地確定造林密度和抗旱造林技術(shù)措施，認真制定各項撫育管護措施。

3.2.2 造林施工，造林施工是培育高質(zhì)量人工林的基礎(chǔ) 一定要選擇良種壯苗，認真按照技術(shù)要求進行整地和栽植，確保成活率和保存率。

3.2.3 撫育管理，撫育管理是培育高質(zhì)量人工林的保障 “三分造七分管”。在優(yōu)質(zhì)施工的基礎(chǔ)上，進行科學的撫育管理，調(diào)控人工林的生態(tài)環(huán)境，才能使其快速生長，并持續(xù)高效地發(fā)揮水土保持作用。因此，一定要落實各項撫育管理措施，做好人工林撫育和病蟲害的防治工作。

4 結(jié)論

土壤干燥化和有害生物（包括病、蟲、草、鼠）的危害對西北地區(qū)人工林抗旱性和抗病、蟲、鼠害能力提出更高要求的同時，也在一定程度上影響著西北地區(qū)水土保持林建設(shè)質(zhì)量的提高。對土壤干燥化機理的認識，將為西北地區(qū)水土保持林建設(shè)理論和技術(shù)提供科學依據(jù)。有害生物（包括病、蟲、草、鼠）防治技術(shù)的突破，將為西北地區(qū)水土保持林建設(shè)提供良好的保障措施。土壤干燥化和有害生物的防治與西北地區(qū)水土保持林建設(shè)的質(zhì)量密切相關(guān)，這些問題的提出和解決都以西北地區(qū)提高水土保持林建設(shè)質(zhì)量為目的。因此，西北地區(qū)水土保持林建設(shè)三大熱點問題的核心是水土保持林建設(shè)的質(zhì)量問題。水土保持林建設(shè)質(zhì)量的持續(xù)提高不僅要依靠水土保持林建設(shè)學科自身的發(fā)展，而且有賴于相關(guān)學科的發(fā)展和進步。

［1］楊維西.試論我國北方地區(qū)人工植被的土壤干化問題［J］.林業(yè)科學，1996，32（1）：78－85.

［2］王 力，邵明安，侯慶春.黃土高原土壤干層初步研究［J］.西北農(nóng)林科技大學學報（自然科學版），2001，29（4）：34－38.

［3］王國梁，劉國彬，周生路.黃土高原土壤干層研究述評［J］.水土保持學報，2003，17（6）：156－159.

［4］楊文治，田均良.黃土高原土壤干燥化問題探源［J］.土壤學報，2004，41（1）：1－6.

［5］趙 忠，李 鵬.渭北黃土高原主要造林樹種根系分布特征及抗旱性研究［J］.水土保持學報，2002.，16（1）：96－99.

［6］王孟本，李洪建.極端降水條件對林水分循環(huán)的影響［J］.土壤侵蝕與水土保持學報，1996，2（3）：83－92.

［7］韓崇選.林區(qū)鼠害綜合治理技術(shù)［M］.西北農(nóng)林大學出版社，2003.

［8］翟明普.西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的水土保持林建設(shè)問題［J］.林業(yè)科學.2000.36（6）：10－11.