喬灌草結(jié)合治理我國(guó)北方土地風(fēng)沙化問題的研究進(jìn)展

布鳳琴， 杜雙件， 方李明， 劉倩倩，陳 虹

(1.山東建筑大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)南 250101;2.山東濟(jì)南英雄山風(fēng)景區(qū)，山東濟(jì)南 250101)

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喬灌草結(jié)合治理我國(guó)北方土地風(fēng)沙化問題的研究進(jìn)展

布鳳琴1， 杜雙件1， 方李明2， 劉倩倩1，陳 虹1

(1.山東建筑大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)南 250101;2.山東濟(jì)南英雄山風(fēng)景區(qū)，山東濟(jì)南 250101)

摘要分析了土地風(fēng)沙化的形成原因以及特點(diǎn)，介紹了植物治沙以及喬灌草結(jié)合的相關(guān)概念，指出喬灌草結(jié)合模式在治理北方土地風(fēng)沙化中的必要性及應(yīng)注意的問題，旨在優(yōu)化喬灌草結(jié)合模式，使其在治理北方土地風(fēng)沙化實(shí)踐中發(fā)揮更加突出的作用。

關(guān)鍵詞喬灌草結(jié)合；北方；土地風(fēng)沙化治理

Research Progress of Wind-Sand Land Controlled by Shrub Meadow in Northern China

BU Feng-qin1, DU Shuang-jian1, FANG Li-ming2et al (1. School of Art, Shandong Jianzhu University, Jinan, Shandong 250101; 2. Scenic Spot of Yingxiong Mountain, Jinan, Shandong 250101)

Abstract We analyzed the characteristics and formation reasons of wind-sand land, introduced the associated concepts of controlling sediment by plants and shrub meadow, and pointed out the necessity and problems in applying shrub meadow in controlling wind-sand land in northern China. The shrub meadow method was optimized, so as to control the wind-sand land in northern China.

Key words Shrub meadow; Northern China; Controlling of wind-sand land

近年風(fēng)沙化土地逐漸擴(kuò)大和蔓延，不僅導(dǎo)致土地退化，而且使一些其他的環(huán)境問題加劇，譬如沙塵暴、霧霾等[1-2]。在北京、河北、山東、河南等北方地區(qū)，土地風(fēng)沙化問題尤為嚴(yán)重，造成了一系列不良影響。如何去應(yīng)對(duì)北方土地風(fēng)沙化問題應(yīng)該引起人們的極大關(guān)注[3]。國(guó)內(nèi)在治理土地荒漠化的實(shí)踐中，探索出的植物治沙方法取得了突出的效益，其中喬灌草結(jié)合的模式被證實(shí)為是一種非常有效的途徑[4]。筆者對(duì)北方風(fēng)沙化土地特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)喬灌草模式進(jìn)一步研究，以推動(dòng)北方土地風(fēng)沙化治理進(jìn)程。

1土地風(fēng)沙化的成因、分布以及特點(diǎn)

1.1土地風(fēng)沙化的概念在溫帶半濕潤(rùn)、濕潤(rùn)地區(qū)，以及在亞熱帶、熱帶地區(qū)的疏松沙質(zhì)地表因風(fēng)力作用產(chǎn)生風(fēng)沙活動(dòng)并出現(xiàn)類似沙漠化地區(qū)的沙丘起伏地貌景觀的過程[5]。

注：a.北京；b.河北；c.山東；d.河南；e.福建；f.廣東；g.臺(tái)灣。Note：a.Beijing; b.Hebei; c.Shandong; d.Henan; e.Fujian; f.Guangdong; g.Taiwan. 圖1　土地風(fēng)沙化的多發(fā)區(qū)域Fig. 1　Frequent occurrence areas of wind-sand land

1.2土地風(fēng)沙化的成因及分布土地風(fēng)沙化成因大體分為兩大類：①古河床、沖積扇、河漫灘上的沙崗、高崗地沙丘植被受風(fēng)力吹揚(yáng)，河流中游河谷平原沙質(zhì)沉積物在枯水旱季受風(fēng)吹揚(yáng)分布在沿河階地，形成了沿河風(fēng)沙化土地。②海城河階地、沙洲的沙質(zhì)沉積物受到風(fēng)力吹揚(yáng)形成海岸沙地。風(fēng)沙化土地分布(圖1)主要是在河流下游的沙質(zhì)古河床(如河南、山東的黃河故道，北京的永定河故道等)，泛濫決口扇形地段(如河北、豫東和豫北平原等)及濱海沙地(如河北、山東、福建、臺(tái)灣和廣東沿海地段等)[6]。

1.3北方風(fēng)沙化土地的特點(diǎn)北方風(fēng)沙化土地主要有以下特點(diǎn)：①在干旱兩季土地風(fēng)沙化存在不同的特征，在雨水充足的季節(jié)一般表現(xiàn)不明顯，在干旱多風(fēng)的季節(jié)則會(huì)加劇。我國(guó)北方屬溫帶大陸性氣候，年降水量較少，大多為干季，所以北方土地風(fēng)沙化問題更容易加劇。②北方黃河、海河等河流河床較多，潛在的風(fēng)沙化土地面積較廣。③北方風(fēng)沙化土地大多以斑塊狀分布在綠色環(huán)境中，有片狀流沙、灌叢沙堆、餅狀及新月形沙丘、沙丘鏈、沙壟風(fēng)蝕地、粗化地表等，并無復(fù)雜的風(fēng)沙地貌。

2植物治沙的現(xiàn)狀植物不僅能減少風(fēng)沙帶來的危害，而且還能夠防止土地繼續(xù)退化，改善區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，在一定程度上抑制浮塵、沙塵暴、霧霾天氣的發(fā)生，從而保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。植物種植在提高植被覆蓋率的同時(shí)還能形成地域的景觀特色，進(jìn)而充分挖掘地區(qū)發(fā)展的潛力。植被種植在治理土地沙漠化、土地退化中是既經(jīng)濟(jì)有效又無二次污染的技術(shù)措施，現(xiàn)已成為我國(guó)應(yīng)對(duì)土地退化、沙化，改善自然條件，建設(shè)生態(tài)環(huán)境的主要手段。我國(guó)從20世紀(jì)50年代開始就非常注重植物治沙的工作，先后在河北西部，河南東部，陜西的榆林、定邊、靖邊，甘肅的河西走廊，內(nèi)蒙古的磴口、赤峰，遼寧的章古臺(tái)等地開展了大規(guī)模的植物治沙活動(dòng)，建立起諸多植物治沙的成功典范。70年代末“三北”防護(hù)林建設(shè)工程同90年代初全國(guó)防沙治沙工程的實(shí)施，促使植物治沙工作更上了一個(gè)新臺(tái)階。至2008年，京津周邊地區(qū)平均植被蓋度較 8 年前增加了20%，并初步形成了三道抵御風(fēng)沙危害的生態(tài)屏障，即在沙化草原區(qū)通過沙障、灌草結(jié)合的措施固定流沙；在壩上及雁北地區(qū)營(yíng)造防護(hù)林帶和林網(wǎng)，阻止風(fēng)沙的侵襲；在北京及城郊地區(qū)建設(shè)縱橫交錯(cuò)的綠化網(wǎng)，凈化空氣[6]。

3喬灌草結(jié)合治理北方土地風(fēng)沙化的研究

綜合以上治沙現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)植物治沙是非常有效的治理途徑，而喬灌草結(jié)合模式更加適合北方流沙多、生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定的土地風(fēng)沙化現(xiàn)狀。

3.1喬灌草結(jié)合及其模式內(nèi)涵不同的專家學(xué)者對(duì)喬灌草結(jié)合的內(nèi)涵有著不同的說法，筆者比較認(rèn)同以下兩種：①喬灌草結(jié)合是針對(duì)林、牧、農(nóng)諸產(chǎn)業(yè)部門目標(biāo)單一、手段落后的局限性，借鑒天然植物地理群落，對(duì)喬灌草(廣義“草”應(yīng)含農(nóng)作物在內(nèi))統(tǒng)籌使用、科學(xué)配置，以充分發(fā)揮植物資源的作用，取得最大的水土保持及其他防護(hù)效能和經(jīng)濟(jì)效果[7]。②喬灌草結(jié)合的模式是根據(jù)生態(tài)適應(yīng)性和植物地域分布規(guī)律，科學(xué)確定地表植被建設(shè)中喬、灌、草的結(jié)構(gòu)和比例，實(shí)現(xiàn)最佳配置，通過喬、灌、草相互結(jié)合與合理選擇植物種類，形成各植物間協(xié)調(diào)生長(zhǎng)、相互促進(jìn)的立體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、防護(hù)功能強(qiáng)大的水土保持林草植被生態(tài)系統(tǒng)[8]。

3.2喬灌草結(jié)合對(duì)于治理土地風(fēng)沙化的作用

3.2.1固沙作用。喬灌草構(gòu)成的植物群落以其茂密的枝葉和聚集在一起的枯落物來保護(hù)表層的沙粒，避免風(fēng)對(duì)地表直接的作用，增加地面的粗糙程度，降低近地層的風(fēng)速，加速土壤形成過程，在地表形成“結(jié)皮”，提高黏結(jié)力，增強(qiáng)抗風(fēng)蝕能力，起到固沙作用。

3.2.2阻沙作用。根據(jù)風(fēng)沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，輸沙量與風(fēng)速的3次方呈正相關(guān)，所以風(fēng)速削弱后，其運(yùn)輸能力下降，輸沙量自然減少。此外，風(fēng)速削弱在減輕地表風(fēng)蝕的同時(shí)，還可以使風(fēng)沙流中的沙塵粒下沉堆積，從而起到了阻沙的作用。喬木具備一定的固沙和阻沙能力，加上固沙、阻沙能力較強(qiáng)的灌木，配合草本植物構(gòu)成的地被，共同作用會(huì)起到很好的阻沙效果。

3.2.3改良退化的土壤。喬灌草植物群落一旦形成，可以在很大程度上加速風(fēng)沙土的成土過程，改良不同退化程度的土壤，主要表現(xiàn)在以下方面：機(jī)械組成發(fā)生變化，粉粒、黏粒含量增加；物理性質(zhì)發(fā)生變化，比重、容重減小，孔隙度增加；水分性質(zhì)發(fā)生變化，田間持水量增加，透水性減??；有機(jī)質(zhì)含量增加；氮、磷、鉀三要素含量增加；碳酸鈣含量增加，pH提高；土壤微生物數(shù)量增加。

3.2.4改善小氣候的作用。喬灌草結(jié)合的植物群落會(huì)形成內(nèi)在的循環(huán)系統(tǒng)，使反射率、風(fēng)速、水面蒸發(fā)量顯著降低，提高相對(duì)濕度。隨著植被覆蓋面積增大，會(huì)更好地改善小氣候，經(jīng)過改善的小氣候會(huì)影響風(fēng)沙化環(huán)境，從而形成可持續(xù)的良性循環(huán)。

3.3喬灌草結(jié)合模式在治理北方土地風(fēng)沙化中的必要性不同植物類型對(duì)風(fēng)沙化治理的作用是不一樣的，配置合理的喬灌草植物組合對(duì)于應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的自然災(zāi)害和改善自然環(huán)境獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。喬灌草相結(jié)合模式的提出,是由單純營(yíng)造喬木林向喬灌草相結(jié)合造林的一個(gè)轉(zhuǎn)折。大量的調(diào)查與觀測(cè)研究表明,喬木在干旱、瘠薄的侵蝕劣地會(huì)生長(zhǎng)不良,而灌木有較強(qiáng)的適應(yīng)性,可以在幾年內(nèi)形成一定規(guī)模，具有較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。草與灌木有著類似的特點(diǎn)，也發(fā)揮著不可或缺的作用。

通過綜合應(yīng)用喬灌草結(jié)合以及多項(xiàng)措施，可以達(dá)到植物物種多樣、群落穩(wěn)定，生態(tài)功能、經(jīng)濟(jì)功能與景觀效果整體優(yōu)化的整治目標(biāo)，克服營(yíng)造純林群落導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差、病蟲害多的弊病。如果在風(fēng)沙化土地停止人為干擾，喬灌草群落植被可以自然繁衍，可能逆轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)良性的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)。

3.4喬灌草結(jié)合在治理北方土地風(fēng)沙化中應(yīng)注意的問題

3.4.1喬灌草結(jié)合模式?！皢?灌+草”是一個(gè)典型的種植模式，在不同類型地塊和不同功能要求下這個(gè)模式應(yīng)具備不同的組合，如“喬+灌”“灌+草”“草+喬”等[4]。

歸納其喬灌草結(jié)合的類型，大體可以分為：①地域分布與配置的結(jié)合，包括喬灌草三者的位置及其所占土地面積的比例；②人工植物群落內(nèi)部配置上結(jié)合，包括水平地面上株間、行間等的混交類型和垂直剖面上由立木(喬)—下木(灌)—活地被物(草)構(gòu)成的復(fù)層混交林；③時(shí)間進(jìn)程上的結(jié)合，即在立體條件不同的地方，喬、灌、草的種植時(shí)間不同[7]。

3.4.2北方喬灌草結(jié)合模式植物種類的選擇。植物選擇應(yīng)符合種植區(qū)域內(nèi)特殊的自然以及人工條件，優(yōu)先考慮鄉(xiāng)土樹種，適當(dāng)提高植物種類，形成多樣性的植物群落[9]，還應(yīng)該注意常綠植物和落葉植物的結(jié)合，保證群落功能的時(shí)效性，適應(yīng)不同季節(jié)的氣候特征，以更好地應(yīng)對(duì)土地風(fēng)沙化在不同季節(jié)出現(xiàn)的問題。選擇的植物種類本身應(yīng)不產(chǎn)生污染，方便培育推廣和后期管理。以下是針對(duì)北方土地風(fēng)沙化問題構(gòu)建喬灌草模式的優(yōu)選樹種(表1)。

表1針對(duì)北方土地風(fēng)沙化問題構(gòu)建喬灌草模式的優(yōu)選樹種

Table 1 The optimal tree species for establishing shrub meadow mode in controlling wind-sand land in northern China

類型Type樹種Treespecies喬木Arbor樟子松、油松、側(cè)柏、旱柳、刺槐、棗、毛白楊、白蠟、白榆、白樺、杞柳、元寶楓、胡枝子灌木Shrub沙地柏、矮紫杉、紫穗槐、沙棘、黃荊、紅瑞木、蒙古蕕草本Herb狼尾草、狗尾草、蒲公英、白茅、荷蘭菊、紅花酢漿草

3.4.3實(shí)踐過程。喬灌草植物群落系統(tǒng)的構(gòu)建要從不同地塊實(shí)際情況出發(fā)，根據(jù)土地風(fēng)沙化的不同程度因地制宜，制定詳細(xì)周密的計(jì)劃，既要有近期安排，又要有遠(yuǎn)期的目標(biāo)，注意不同植物在不同時(shí)期的生長(zhǎng)狀況以及效益，在實(shí)踐過程中要不斷地對(duì)比考證，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。

4展望

治理開發(fā)土地風(fēng)沙化是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,應(yīng)該從當(dāng)

今生態(tài)環(huán)境建設(shè)以及可持續(xù)發(fā)展時(shí)局出發(fā)，主動(dòng)采取科學(xué)有效的方法去應(yīng)對(duì)這個(gè)突出問題。喬灌草結(jié)合模式是經(jīng)過檢驗(yàn)的一種有效的植物組合方式，在治理北方土地風(fēng)沙化的問題上是非常值得推廣的。今后可結(jié)合北方土地風(fēng)沙化的實(shí)際情況，深入對(duì)喬灌草模式的研究，探索出不同類型風(fēng)沙化土地的喬灌草治沙模型及技術(shù)，使其在治理北方土地風(fēng)沙化問題上發(fā)揮更加積極有效的作用。

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收稿日期2015-12-30

作者簡(jiǎn)介布鳳琴(1967- )，女，山東聊城人，副教授，碩士，從事園林植物景觀與生態(tài)研究。

中圖分類號(hào)S 727.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)03-048-02