荒漠化區(qū)域公益林生態(tài)效益監(jiān)測與對策研究＊

吳 婷 ，邴丹琿

（1.甘肅敦煌西湖國家級自然保護(hù)區(qū)管理局，甘肅 敦煌 736200；2.甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730020）

森林生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程形成的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用主要包括森林在涵養(yǎng)水源、保育土壤、固氮釋氧、營養(yǎng)物質(zhì)累積、凈化大氣、森林防護(hù)、生物多樣性保護(hù)及森林游憩等方面提供的生態(tài)服務(wù)功能，不同區(qū)位氣候條件不同，森林類型不同，其發(fā)揮的生態(tài)功能也不盡相同。我國于80年代末開始實(shí)行了林業(yè)分類經(jīng)營，森林被分為了商品林、生態(tài)公益林等[1]。如荒漠化和水土流失嚴(yán)重區(qū)公益林主要生態(tài)功能為防風(fēng)固沙[2]。

1 荒漠化區(qū)域公益林生態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀

甘肅敦煌西湖國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)公益林監(jiān)測點(diǎn)作為主要的荒漠類型監(jiān)測點(diǎn)，旨在探索荒漠化區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)及環(huán)境變化規(guī)律。保護(hù)區(qū)有國家級公益林總面積111.6萬畝，包括有林地1.65萬畝，疏林地8.35萬畝，灌木林地101.6萬畝[3]。保護(hù)區(qū)生態(tài)區(qū)劃為荒漠化和水土流失嚴(yán)重地區(qū)及江河兩岸，其中：荒漠化和水土流失嚴(yán)重地區(qū)公益林面積為95.53萬畝；江河兩岸公益林面積3.49萬畝。根據(jù)公益林生態(tài)功能主要為防風(fēng)固沙，故設(shè)置公益林效益監(jiān)測樣地4個 （其中固定樣地2個、觀測樣地2個）、集沙槽2個、風(fēng)蝕樣地4個、小氣候監(jiān)測場1座。通過對風(fēng)、溫、光、濕、氣壓、降水等常規(guī)氣象因子進(jìn)行系統(tǒng)、連續(xù)觀測，獲得具有代表性、準(zhǔn)確性和比較性的林區(qū)氣象資料。

2 荒漠化區(qū)域生態(tài)效益監(jiān)測方法

2.1 空氣負(fù)氧離子的測定

使用空氣負(fù)離子濃度測定儀。在同一觀測點(diǎn)垂直的4個方向，待儀器穩(wěn)定后每個方向連續(xù)記錄5個負(fù)離子濃度的波峰值。觀測選擇在晴天進(jìn)行，每天6：00-18：00進(jìn)行，間隔 2h觀測 1次，每次采樣時間不少于10min。

2.2 氣象因子測定

采用無線自動氣象站測定風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、最低溫度、最高溫度、定時溫度、相對濕度、地表定時溫度、地表最高溫度、地表最低溫度、10cm土壤溫濕度、30cm土壤溫濕度、50cm土壤溫濕度、100cm土壤溫濕度、日照時數(shù)、總輻射、光合有效輻射等指標(biāo)，并利用自制的自動蒸發(fā)儀測定蒸發(fā)量。

2.3 土壤理化性質(zhì)指標(biāo)測定

2.3.1 森林枯落物測定

枯落物厚度，采用卷尺測量樣方內(nèi)枯落物厚度，并記錄數(shù)值；枯落物持水量，采用電熱恒溫干燥箱將枯落物烘干24h，然后將烘干的枯落物樣品稱重，原狀裝入細(xì)網(wǎng)尼龍袋，進(jìn)行浸水實(shí)驗，浸泡24h后，靜置至枯落物有極少的水滴滴出為止，稱枯落物的濕重并按公式進(jìn)行計算：

2.3.2 土壤物理性質(zhì)測定

土壤容重，采用200 cm3環(huán)刀或其他規(guī)格的環(huán)刀，在選定的代表性測定地點(diǎn)，挖掘土壤剖面，根據(jù)剖面發(fā)生層次或機(jī)械分層，用環(huán)刀采取土樣，每層土壤應(yīng)不少于3個重復(fù)。待取出環(huán)刀后，用鋒利的削刀切去環(huán)刀兩端多余的土，使環(huán)刀內(nèi)的土壤體積與環(huán)刀容積相等，最后將環(huán)刀兩端用蓋子蓋好，分別放入塑料袋內(nèi)并寫好標(biāo)簽，帶回室內(nèi)備用。將充滿土樣的環(huán)刀，放入烘箱中在105℃下烘至恒重、稱重[4]。

2.3.3 土壤化學(xué)性質(zhì)測定

在觀測樣地采用土壤養(yǎng)分測速儀，測定土壤N、P、K含量，土壤pH值、土壤有機(jī)質(zhì)含量。土壤被分為A、B兩層，按照不同的土壤層次分別測定以上各指標(biāo)，每一層土壤在測定時均設(shè)3次重復(fù)。

2.4 防風(fēng)固沙指標(biāo)測定

主要測定無林地土壤風(fēng)蝕厚度、有林地土壤風(fēng)蝕厚度、無林地輸沙量、有林地輸沙量。測定積沙槽中沙子的重量，并將所測數(shù)據(jù)整理換算成年土壤風(fēng)蝕量，以確定土壤風(fēng)蝕狀況。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查

2.5.1 林分環(huán)境因子調(diào)查

1）下木及活地被物調(diào)查。調(diào)查種類、層次、高度、頻度、蓋度、生長狀況及分布特點(diǎn)等。

2）土壤調(diào)查。調(diào)查記載土壤名稱、母質(zhì)、母巖、層次、厚度、顏色、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、根系多少、碳酸鹽反應(yīng)、pH值等。

3）環(huán)境因子調(diào)查。調(diào)查記載標(biāo)準(zhǔn)地位置、海拔高度、地形、坡地、坡向、坡位等。

4）每木調(diào)查。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)分別對所有樹種測定樹木高度、冠幅、胸徑，并按徑階記錄、統(tǒng)計的工作，稱為每木調(diào)查或每木檢尺。

2.5.2 植被調(diào)查

1）林下植被調(diào)查。用樣方調(diào)查，標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)四角各設(shè)一塊1m×1m樣方進(jìn)行植被調(diào)查，標(biāo)準(zhǔn)地中心設(shè)一塊5m×5m樣方進(jìn)行灌木調(diào)查。設(shè)置好樣方后，要估測一下總蓋度、營養(yǎng)苗及生殖苗的平均高度。記錄樣方內(nèi)所出現(xiàn)的全部植物名稱，對每種植物作密度、蓋度、高度、物候相、生產(chǎn)力指標(biāo)調(diào)查。

2）地被物監(jiān)測因子的測定。在調(diào)查樣地內(nèi)設(shè)置樣方3～5個，分別收集樣方內(nèi)所有地被物地上部分及枯落物，地上部分里面分離出活地被物，立即稱取鮮重，得到地上部分鮮重。后將地上部分、地下部分、枯落物、活地被物用紗布袋包好，放入烘箱內(nèi)（80℃，6～8 h）烘干后稱重，得到地上、地下、枯落物及活地被物干重。然后將稱重后的枯落物和活地被物分別放入水中浸泡24 h后，從水中迅速取出并稱重，經(jīng)計算即可分別測得枯落物吸水量和活地被物持水量。

3）蓄積量調(diào)查。采用角規(guī)測樹法測定每公頃蓄積量。

3 荒漠化區(qū)域生態(tài)效益監(jiān)測情況

甘肅敦煌西湖國家級自然保護(hù)區(qū)針對荒漠化區(qū)域布設(shè)2個固定樣地，根據(jù)2018年收集數(shù)據(jù)顯示：

1號樣地主要樹種檉柳，海拔1098m，年降雨量37mm，年平均溫度24.9℃，土壤類型砂質(zhì)壤土，地形地貌，沙漠平灘，樹種（檉柳、沙拐棗、梭梭）風(fēng)沙流量監(jiān)測顯示積沙槽平均積沙量1135200g；

2號樣地主要樹種胡楊，海拔1019m，年降雨量37mm，年平均溫度24.9℃，土壤類型草甸鹽土，地形地貌，平灘，樹種（胡楊、黑枸杞）風(fēng)沙流量監(jiān)測顯示積沙槽平均積沙量0g；

小氣候監(jiān)測場，采集負(fù)氧離子平均值17.996；土壤蝕積量0mm；氣象數(shù)據(jù)見表1。

土壤刨面特征，棕黃色，砂礫質(zhì)結(jié)構(gòu)，疏松型，石櫟含量，10%以下，土壤理化性質(zhì)見表2。

表1 氣象場監(jiān)測數(shù)據(jù)

表2 各樣地土壤化學(xué)性質(zhì)

通過數(shù)據(jù)對比，胡楊作為該荒漠化區(qū)域唯一喬木樹種，是特有的珍貴森林資源，對于穩(wěn)定荒漠河流地帶的生態(tài)平衡，防風(fēng)固沙，調(diào)節(jié)氣候，具有十分重要的作用。

4 荒漠區(qū)域生態(tài)效益監(jiān)測存在問題

4.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)缺乏連續(xù)性

生態(tài)公益林效益監(jiān)測必須不間斷連續(xù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)才有實(shí)用性和對比性，但保護(hù)區(qū)采集數(shù)據(jù)的完整性無法保證、部分監(jiān)測指標(biāo)難以達(dá)到技術(shù)要求[5]。小氣候監(jiān)測場監(jiān)測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中丟失現(xiàn)象頻發(fā)；土壤蝕積量和風(fēng)沙流量無法正常監(jiān)測，集沙槽設(shè)置對于基本數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確采集；負(fù)氧離子監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置的位置距離遠(yuǎn)，可行性較差。

4.2 外業(yè)監(jiān)測難度大，內(nèi)業(yè)測算環(huán)節(jié)多

荒漠化區(qū)域保護(hù)類型具有特殊性，風(fēng)沙大且環(huán)境惡劣，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸不暢時有發(fā)生，監(jiān)測設(shè)備經(jīng)常性受損等不確定因素多。且區(qū)域內(nèi)植被稀少，積沙槽、枯落物收集不能簡單用統(tǒng)一監(jiān)測方法進(jìn)行，對于外業(yè)監(jiān)測技術(shù)要求較高；同時氣象監(jiān)測等數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸，數(shù)據(jù)統(tǒng)計量大，加大了工作難度。

4.3 專業(yè)技術(shù)人員匱乏

目前保護(hù)區(qū)技術(shù)人員較少，且無專業(yè)的監(jiān)測人員，同時受單位性質(zhì)的影響，對招納技術(shù)型人才有局限性，致使公益林效益監(jiān)測發(fā)展滯后。

4.4 認(rèn)識不高重視程度不夠

大部分林業(yè)人員對公益林效益監(jiān)測只有宏觀的認(rèn)識，簡單地認(rèn)為是對公益林的監(jiān)測，忽略了其產(chǎn)生效益的價值，致使技術(shù)人員為監(jiān)測而監(jiān)測，監(jiān)測不深入，監(jiān)測效果不理想。

5 荒漠化區(qū)域公益林生態(tài)效益監(jiān)測建議

5.1 健全效益監(jiān)測體系

充分考慮不同區(qū)域，不同森林資源情況，加強(qiáng)各類效益監(jiān)測站點(diǎn)的建設(shè)，逐步將效益監(jiān)測工作納入常規(guī)事宜，提高監(jiān)測技術(shù)，改善監(jiān)測條件，加強(qiáng)技術(shù)人員培訓(xùn)。

5.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測科學(xué)化

考慮區(qū)域特殊性,合理布設(shè)監(jiān)測內(nèi)容，適當(dāng)擴(kuò)大風(fēng)蝕樣地進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)，將10X10的樣地調(diào)整為20X20的樣地，對集沙槽和風(fēng)蝕樣地數(shù)據(jù)進(jìn)行月采集，同時新建枯落物收集器并將其分別放置于喬木和灌木樣地內(nèi)；森林生態(tài)系統(tǒng)負(fù)氧離子定位觀測，開展土壤理化性質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測，科學(xué)設(shè)置采樣點(diǎn)，按照操作規(guī)程采集土樣，做到測算數(shù)字準(zhǔn)確，計算方法適用，確保各項監(jiān)測指標(biāo)的準(zhǔn)確性和可利用性。

5.3 充分發(fā)揮生態(tài)效益

公益林能夠減緩和適應(yīng)氣候變化，荒漠化區(qū)域公益林效益發(fā)展顯得尤為重要，公益林中各種植物的生長和光合作用不僅可以使公益林吸收大量的二氧化碳,釋放出大量的氧氣,同時也能夠把大氣中含有二氧化碳物質(zhì)通過生物量的形式進(jìn)行有效固定?？捎行Х乐顾恋牧魇?提升土壤的肥力與肥沃程度，起到涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙以及固氮釋氧的重要作用。加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的公益林保護(hù)與建設(shè)，除了能夠有效促進(jìn)森林生物植被的恢復(fù)外，還可通過效益監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算碳匯量，讓其不僅發(fā)揮生態(tài)效益，同時發(fā)揮經(jīng)濟(jì)和社會效益。

6 結(jié)語

2004年時，我國啟動了森林生態(tài)效益補(bǔ)償制度，在很大程度上促進(jìn)了公益林的發(fā)展，提高了公益林的面積和質(zhì)量，使其有效發(fā)揮了生態(tài)功能[6-7]。同時在很大程度上使得社會效益有所提高，利于更好地保護(hù)自然資源，促進(jìn)資源的可持續(xù)利用，具有廣闊的發(fā)展前景，放眼當(dāng)下來看，提高森林質(zhì)量和管理水平，充分發(fā)揮公益林的生態(tài)效益，是地區(qū)公益林管理的重要任務(wù)，也是以后長期追求的目標(biāo)。