遼西北沙地治理的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益分析

曹明川

（遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114039）

水環(huán)境與水生態(tài)

遼西北沙地治理的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益分析

曹明川

（遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114039）

以圍封為主，人工栽培固沙植物為輔的方法固定流動(dòng)沙丘，可以在5～6年內(nèi)使嚴(yán)重沙化的沙丘，基本得到穩(wěn)定，植被獲得恢復(fù)，沙地土地生產(chǎn)力提高3～5倍。在起伏比較大的沙丘的平緩地段和丘間低地開(kāi)發(fā)農(nóng)田，須營(yíng)造防護(hù)林，實(shí)施保護(hù)性耕作措施，也可以帶狀栽培沙打旺，防止土地發(fā)生風(fēng)蝕沙化。在起伏比較大、沙化比較強(qiáng)的沙丘，利用小面積丘間低地，營(yíng)造優(yōu)良品種楊樹(shù)，可以獲得速生豐產(chǎn)。

圍封；治理；生態(tài)效益；經(jīng)濟(jì)效益

1 圍封治理措施

1.1 對(duì)沙丘穩(wěn)定性影響

由于遼西北實(shí)施了圍封禁牧與實(shí)施人工栽培固沙植物等措施，從而有效促進(jìn)了沙地植被的恢復(fù)，流動(dòng)沙丘大多發(fā)展為半固定沙丘，沙丘分布狀況發(fā)生明顯變化。這里對(duì)沙丘的變動(dòng)狀況，與開(kāi)始治沙時(shí)的情況進(jìn)行比較，同時(shí)也與鄰接沒(méi)有治理的沙丘進(jìn)行比較，借以分析圍封治理后的效應(yīng)。

試驗(yàn)示范區(qū)在2001年11月，共有較大的流動(dòng)沙丘13個(gè)，流動(dòng)速度3～15m/a。其中8個(gè)沙丘采取了人工栽培固沙植物進(jìn)行固定，其余5個(gè)沙丘采取自然恢復(fù)植物固定。經(jīng)過(guò)4～5年圍封治理，每個(gè)沙丘有70%～80%面積由流動(dòng)發(fā)展為半流動(dòng)。流動(dòng)沙丘面積由44hm2降低為11hm2，由15%減少為3.75%。至2006年，除了大流動(dòng)沙丘存在沒(méi)有完全固定的部分以外，還存在8個(gè)小流動(dòng)沙丘，每個(gè)沙丘面積為30m×50m。

采取人工固定和自然恢復(fù)固定兩種固沙方式，雖然都獲得了顯著效果，但人工固定沙丘的植被恢復(fù)強(qiáng)度與沙丘穩(wěn)定速度明顯高于自然固定沙丘。由于治理時(shí)間短，沙丘仍然存在流動(dòng)部分，人工固定沙丘的固定面積達(dá)70%～85%，植物覆蓋度達(dá)55%～70%，自然恢復(fù)沙丘的固定面積達(dá)60%～75%，植物覆蓋度45%～50%。

無(wú)論是人工促進(jìn)恢復(fù)還是自然恢復(fù)方式，流動(dòng)沙丘都沒(méi)有完全穩(wěn)定，大的流動(dòng)沙丘內(nèi)部仍然存在沒(méi)有固定部分，示范區(qū)內(nèi)也存在著一些小的風(fēng)蝕坑和小沙丘，還需3～5年時(shí)間才可達(dá)到完全固定。

1.2 沒(méi)有圍封治理的沙丘土地

在圍封治理區(qū)北部是固定沙丘和半固定沙丘，面積133.34hm2，其中固定沙丘占86.67hm2，半固定沙丘和流動(dòng)沙丘占46.67hm2，中部為丘間洼平地，面積66.67hm2。這塊沙地由于長(zhǎng)期被牛羊頻繁踐踏和啃食，導(dǎo)致沙化迅速發(fā)展。至2014年，流動(dòng)沙丘猛增至7個(gè)，延伸達(dá)20～30m/a，流動(dòng)沙丘面積占這塊沙地的1/3，為66.67hm2。中部的凹平沙地，被沙壓沙埋，發(fā)生沙化，其中20hm2，覆蓋沙層厚度20～50cm，46.67hm2覆蓋沙層厚度3～10cm。周圍的固定沙丘面積由86.67hm2減少為46.67hm2， 半固定沙丘面積由46.67hm2增加為93.33hm2。靠西南部的固定沙丘發(fā)生強(qiáng)烈風(fēng)蝕，風(fēng)蝕深度達(dá)20～30cm/a，由此可知，過(guò)度放牧引起沙化的后果非常嚴(yán)重。

1.3 圍封治理對(duì)沙地植被恢復(fù)影響

試驗(yàn)示范區(qū)內(nèi)，2010年秋季至2014年秋季，沙地植被覆蓋率逐年遞增，由原來(lái)的70%增加現(xiàn)在的75%。流動(dòng)沙丘區(qū)的主要代表性植物如沙蓬的分布面積逐年在減小，生長(zhǎng)逐漸呈現(xiàn)衰弱狀態(tài)。半流動(dòng)沙丘到固定沙丘階段的代表性植物（如細(xì)葉胡枝子、山馬料、野麥子、拂子茅等）呈增多態(tài)勢(shì)。

在植被的抽樣調(diào)查中，沙蓬出現(xiàn)的頻率逐年減少，即從2010~2015年間，由38%降低為21%。在2015年圍封區(qū)的20塊標(biāo)準(zhǔn)沙地調(diào)查中，流動(dòng)沙丘代表性植物沙蓬分布的頻度為20%，多度為5.8株/m2，半流動(dòng)沙丘代表性植物差巴戈蒿的頻度與多度仍較高，分別為45%和23.3株/m2。

2 防護(hù)林帶和固沙植物對(duì)小氣候條件影響

圍封經(jīng)過(guò)5年治理使流動(dòng)沙丘的植被覆蓋率由原來(lái)的15%逐漸恢復(fù)到60%，圍封治理效應(yīng)明顯?，F(xiàn)在就平緩沙地防護(hù)林帶和流動(dòng)沙丘固沙植物對(duì)小氣候條件的影響，進(jìn)行觀測(cè)分析。

2.1 試驗(yàn)地與調(diào)查方法

治理試驗(yàn)區(qū)的土地分為兩部分，一是流動(dòng)沙丘固沙區(qū)，二是平緩沙地。為此，選擇了植物覆蓋率45%和固沙植物覆蓋率85%的兩個(gè)區(qū)域，與沒(méi)有進(jìn)行治理的沙丘進(jìn)行比較。觀測(cè)儀器距離地面的高度1.2m，觀測(cè)要素為風(fēng)速、地面溫度，地面最高溫度、最低溫度，地中5～20cm溫度，使用國(guó)家氣象局檢定的常規(guī)氣象儀器觀測(cè)；空氣溫度、濕度觀測(cè)使用自計(jì)溫濕度表觀測(cè)。在無(wú)葉期和有葉期各進(jìn)行1次。

2.2 平緩沙地農(nóng)業(yè)利用區(qū)防護(hù)林帶防護(hù)作用

2010年4月下旬進(jìn)行了無(wú)葉期觀測(cè)，在林帶5～10倍樹(shù)高背風(fēng)面范圍內(nèi)，一天之中的平均風(fēng)速能夠降低23%，地面溫度相應(yīng)提高了0.3℃，地中溫度相應(yīng)提高了3.1℃，而水面蒸發(fā)隨之降低了4.7mm。

當(dāng)年5月下旬有葉期觀測(cè)，距離5～10倍樹(shù)高處的林帶風(fēng)速則平均降低了10%，空氣溫度相應(yīng)增加了1.0℃，地面溫度相應(yīng)提高了1.8℃，地中溫度隨之增加了1.5℃，然而水面蒸發(fā)則相應(yīng)降低了5.5mm。

2.3 固沙植物對(duì)小氣候影響

經(jīng)過(guò)人工固定后的流動(dòng)沙丘，植物覆蓋率隨之增加，沙面相對(duì)基本穩(wěn)定，對(duì)小氣候環(huán)境產(chǎn)生一定影響。在無(wú)葉期，流動(dòng)沙丘的風(fēng)速可達(dá)10.1m/s，固沙區(qū)覆蓋率45%時(shí)風(fēng)速可達(dá)7.1m/s，固沙區(qū)覆蓋率85%的風(fēng)速則降為6.9m/s，固沙區(qū)和流動(dòng)沙丘的覆蓋率分別降低了30%和31.7%?？諝鉁囟仍?.1℃～0.4℃之間。地面溫度在1.0℃～1.2℃之間。地中土層厚度為5～20cm時(shí)溫度在0.3℃～1.2℃之間。

固沙區(qū)與流動(dòng)沙丘在有葉期間進(jìn)行比較，其風(fēng)速在3.9%～18.8%之間變化，氣溫在0.5℃～2.1℃之間，地面溫度變化范圍為6.6℃～9.0℃ ，土層5～20cm地中溫度在0.1℃～0.7℃之間變化 ，水面蒸發(fā)則降低了0.9mm。隨著連續(xù)多年進(jìn)行固沙，植物覆蓋率也隨之相應(yīng)增加，小氣候效益也在逐年提高，固沙區(qū)植物覆蓋率85%比固沙區(qū)植物覆蓋率45%的風(fēng)速低20%～35.3%，空氣溫度相應(yīng)提高了0.7℃～1.9℃，地面溫度增加了5.2℃～7.3℃，地中溫度也隨之提高0.3℃～1.0℃，水面蒸發(fā)相應(yīng)減少了1.2mm。

3 防止土壤風(fēng)蝕作用

流動(dòng)沙丘向前移動(dòng)，處于堆積階段；半流動(dòng)沙丘部分處于流動(dòng)，部分表面積沙或表土風(fēng)蝕；固定沙丘由于不合理的利用土壤出現(xiàn)風(fēng)蝕沙化。試驗(yàn)點(diǎn)選設(shè)在小氣候觀測(cè)點(diǎn)附近，按照不同土地類型和植被類型選擇土壤風(fēng)蝕測(cè)試區(qū)域，基準(zhǔn)采取植物根徑，測(cè)試植物的風(fēng)蝕深度及基沙層厚度，分析固沙植物影響土壤風(fēng)蝕程度。

3.1 防護(hù)林帶防止風(fēng)蝕的作用

在試驗(yàn)區(qū)域的中部設(shè)置樹(shù)高5.5m的防護(hù)林帶，這樣對(duì)林帶附近的農(nóng)田發(fā)揮了明顯防護(hù)效應(yīng)。由于降低了風(fēng)速，使表層土壤無(wú)風(fēng)蝕現(xiàn)象發(fā)生，但因受越冬的甘草植株的影響，積沙現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。由于土地面積較大，僅憑單條林帶無(wú)法滿足防護(hù)全部土地，在沒(méi)有防護(hù)林保護(hù)的地段，風(fēng)蝕面積發(fā)生達(dá)3%～10%，風(fēng)蝕深度可達(dá)0.3～3.6cm，由于植株的影響，積沙面積與積沙強(qiáng)度相應(yīng)較大。在西北部的開(kāi)發(fā)區(qū)，地勢(shì)有較大起伏，地面臺(tái)高0.8～1.0m，發(fā)生風(fēng)蝕面積的概率較大，侵蝕深度一般可達(dá)3.7cm，局部最大可達(dá)25cm。土地開(kāi)發(fā)區(qū)的南端15～20m范圍內(nèi)發(fā)生大面積風(fēng)蝕，風(fēng)蝕深度一般可達(dá)7cm，局部最大可達(dá)30cm。

3.2 防止土地風(fēng)蝕的作用

流動(dòng)沙丘固沙區(qū)包括3個(gè)方面，分別是沙丘對(duì)照點(diǎn)、植物覆蓋率45%和85%的固沙區(qū)。覆蓋率85%小區(qū)沙面已經(jīng)無(wú)移動(dòng)，由于附近沙丘仍然有沙塵侵入，故積沙層厚度達(dá)7～15cm。植物覆蓋率45%小區(qū)，仍然發(fā)揮作用的是人工固沙設(shè)置的網(wǎng)格，其吹蝕面積僅占5%，吹蝕深度和積沙厚度分別為12，6cm。經(jīng)過(guò)圍封治理后的流動(dòng)沙丘已經(jīng)開(kāi)始逐步轉(zhuǎn)化為半固定沙丘，乃至向固定沙丘開(kāi)始發(fā)展。沒(méi)有經(jīng)過(guò)治理的流動(dòng)沙丘的對(duì)照點(diǎn)，逐年向東北偏東方向逐漸移動(dòng)20～30m。

4 植物對(duì)風(fēng)沙土養(yǎng)分含量影響

4.1 風(fēng)沙土剖面

從流動(dòng)沙地開(kāi)始的發(fā)育的土壤剖面，土壤無(wú)層次，含有機(jī)質(zhì)很低。經(jīng)過(guò)固沙植物的栽培，促進(jìn)了自然植物的侵入，隨著植物覆蓋率逐年不斷提高，沙面日趨穩(wěn)定，由植物的枯死根系與枯枝落葉層共同作用下，出現(xiàn)了大量腐殖質(zhì)層，腐殖質(zhì)層厚度0.3～4.5cm。

4.2 風(fēng)沙土養(yǎng)分

在固沙植物的發(fā)展及其演替過(guò)程中，流動(dòng)風(fēng)沙土逐漸發(fā)育成為固定的風(fēng)沙土，由土壤腐殖質(zhì)層的逐年增加，其有機(jī)質(zhì)和其他養(yǎng)分的含量也在明顯加大，固定56年的沙丘，有機(jī)質(zhì)提高0.051%～0.136%，全N增加0.062%～0.239%，全K增加0.308%～0.320%，而全P增加不明顯。

5 沙地開(kāi)發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)效益

5.1 植物產(chǎn)量

沙地在圍封以后大量的天然植物加速侵入，原來(lái)生長(zhǎng)的植物其生長(zhǎng)量也迅速提高，因而其生物量快速增加。圍封后大量的天然植物如牧草、蒿草和灌木，其生長(zhǎng)速度加快，每年合計(jì)產(chǎn)量82.9375萬(wàn)kg，由于圍封而增加的產(chǎn)量按70%計(jì)算，凈增加產(chǎn)量58.0562萬(wàn)kg，最近3年凈經(jīng)濟(jì)價(jià)值34.8339萬(wàn)元（如表1）。

表1 天然植物經(jīng)濟(jì)效益

5.2 楊樹(shù)人工林

圍封治理初期，按照沙地地貌的自然走向，從南往北沿著沙丘帶之間的平緩沙地規(guī)劃兩條道路，在兩側(cè)營(yíng)造了6行楊樹(shù)林帶，同時(shí)在沙丘的平緩地段和部分丘間地低地營(yíng)造了楊樹(shù)片林，既有防護(hù)林作用，又有經(jīng)濟(jì)林價(jià)值，總經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)45萬(wàn)元。

5.3 樟子松固沙林

位于試驗(yàn)示范區(qū)的東南部，1998～2000年?duì)I造，受圍封影響，生長(zhǎng)量增加，增加經(jīng)濟(jì)價(jià)值77.6萬(wàn)元，如表2。

表2 樟子松經(jīng)濟(jì)效益

5.4 錦雞兒固沙林

在治沙過(guò)程中，營(yíng)造了錦雞兒固沙林，除了發(fā)揮生態(tài)效益外，還具有很大的燃料和飼料價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益33.2萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)效益與社會(huì)效益的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，參照遼寧省固沙造林研究所對(duì)樟子松固沙林效益的評(píng)價(jià)方法，即效果評(píng)價(jià)與消耗評(píng)價(jià)方法進(jìn)行，各種間接效益為直接經(jīng)濟(jì)效益的3.04倍，即各種間接效益的經(jīng)濟(jì)價(jià)值703.76萬(wàn)元，直接經(jīng)濟(jì)效益與間接效益的合計(jì)935.26萬(wàn)元。6年中項(xiàng)目共計(jì)投入120萬(wàn)元，產(chǎn)出與投入之比值，為7.79倍。

［1］李智慧，姜延輝.灌木草場(chǎng)培育技術(shù)在遼北沙地治理中的應(yīng)用［J］.吉林水利，2007（S1）.

［2］馮華，孫振巖，王彪.寧姜流動(dòng)沙地快速治理開(kāi)發(fā)技術(shù)［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2005（11）.

［3］尹長(zhǎng)勇.鄂溫克旗沙地治理技術(shù)與效益分析［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（12）.

［4］王仁德，吳曉旭.毛烏素沙地治理的新模式［J］.水土保持研究，2009（5）.

［5］石亞紅，馮華，譚玉偉.泰來(lái)縣風(fēng)沙區(qū)治理開(kāi)發(fā)模式淺析［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2005（10）.

（責(zé)任編輯：尹健婷）

Ecological and economic benefits of sandy land management in the northwest of Liaoning Province

CAO Ming-chuan
（Anshan Hydrology Bureau of Liaoning Province,Anshan 114039,China）

The migratory dune is controlled by the method of enclosure based and supplemented by artificial cultivation sand fixing plants,the serious sand dunes can basically stable and vegetation recovery in 5 to 6 years,the land productivity of sand will increase by 3~5 times.Farmland development must construct the protection forest and implement protective tillage in the relatively flat terrains and lowland area in the sand dunes with large undulation.Astragalus adsurgens belt also can be grow to prevent the wind erosion and desertification.The improved poplar is a fast growth and high yield tree specie,we can planted poplar in the small lowland area which between the sand dunes with large undulation.

enclosure;governance;ecological benefit;economic benefit

S157

B

1672-9900（2017）01-0035-04

2016-12-09

曹明川（1986-），男（漢族），遼寧鞍山人，助理工程師，主要從事水文水資源監(jiān)測(cè)、管理及論證等工作,（Tel）13704171965。