榆林市沙區(qū)不同灌木林地生態(tài)效益對(duì)比

張雷

摘要：指出了陜西榆林沙區(qū)自20世紀(jì)50年代開始實(shí)施三北防護(hù)林工程以來(lái)，大規(guī)模植樹造林，防風(fēng)固沙，取得了優(yōu)異的成績(jī)。到2018年底林木覆蓋面積109.7×104 hm2，覆蓋率達(dá)33%。陜西榆林沙區(qū)主要類型是灌木固沙林，目前灌木林地占總林地面積的73%。不同灌木林地中現(xiàn)有檸條灌叢26.3萬(wàn)hm2，花棒灌叢5.4萬(wàn)hm2，沙柳灌叢26萬(wàn)8hm2，紫穗灌叢7.6萬(wàn)hm2，沙棘灌叢2.04萬(wàn)hm2，踏郎灌叢3.4萬(wàn)hm2，沙蒿灌叢21.6萬(wàn)hm2，共計(jì)92.34萬(wàn)hm2。陜西榆林沙區(qū)不同灌木林的存在，對(duì)減輕風(fēng)沙、恢復(fù)生態(tài)平衡、逆轉(zhuǎn)沙漠化起了積極的作用。探究了陜西榆林沙區(qū)不同灌木林地的生態(tài)效益與固沙作用，為該地區(qū)人工植被建設(shè)及改善生態(tài)環(huán)境提供理論參考。

關(guān)鍵詞：灌木林地;固沙;生態(tài)效益;陜西榆林沙區(qū)

中圖分類號(hào)：S718.56

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2020）13-0134-02

1 引言

植被體系的生態(tài)功能概念既有正值也有負(fù)值，一定的域值范圍內(nèi)，恢復(fù)生態(tài)平衡表現(xiàn)為正值，若超出這個(gè)正值可能會(huì)出現(xiàn)一定的不良效果。這種特性的形成有可能是干旱與半干旱沙區(qū)的區(qū)別。陜西榆林沙區(qū)人工防風(fēng)灌木林具有正反兩面的雙重性，灌木林在防風(fēng)固沙的同時(shí)影響著土壤的各種性質(zhì)，從而改變周圍環(huán)境及氣象因子對(duì)氣候的影響，從而影響沙地水分狀況[1]。因此，建立科學(xué)有效的評(píng)價(jià)體系，使這種評(píng)價(jià)體系能夠評(píng)估防風(fēng)固沙灌木林的生態(tài)功能，對(duì)現(xiàn)有防護(hù)林進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，提高綜合生態(tài)效益，從而指導(dǎo)該地區(qū)防護(hù)林體系的建設(shè)。

2 榆林市沙區(qū)自然地理概況

榆林沙區(qū)位于陜西省北部，鄂爾多斯高原與黃土高原交接處，最突出特點(diǎn)為沙地水位較高。屬于溫帶半干旱大陸季風(fēng)氣候，東西長(zhǎng)約420 km，總面積約18107.4 km2，占榆林市總面積42%。該地區(qū)基巖多為侏羅系、白堊系灰綠色、紅色頁(yè)巖，地表由沖擊與風(fēng)積沙層覆蓋。沙丘連綿，地貌以流動(dòng)沙地、固定沙地、湖盆灘地、河谷階地等類型為主。按植被地理來(lái)說(shuō)，榆林沙地防護(hù)建設(shè)在植被物種及造林中，以早生灌木網(wǎng)帶為基本結(jié)構(gòu)，結(jié)合草地與局部林木的植被模式，構(gòu)成草木-林業(yè)-農(nóng)作物的復(fù)式系統(tǒng)[2]。

按照自然地帶性質(zhì)榆林沙地植被以梁地上的草原、灌木叢，沙丘、沙生灌叢，草甸、鹽土、沼澤植被為主。植物種類以生長(zhǎng)在半流動(dòng)沙地的沙蒿、沙米、沙竹等半灌叢和草本植物及固定沙丘地的灌木植物為主，植物種類少，覆蓋度低。

3 不同灌木固沙林的防風(fēng)效益

3.1 不同灌木林地的防風(fēng)效益

防風(fēng)和固沙是榆林沙區(qū)人工灌木固沙林種植的主要原因，榆林沙區(qū)灌木林占總林地面積的75%。不同灌木林中的固沙植被能對(duì)環(huán)境進(jìn)行改善，還會(huì)對(duì)固沙植被控制的氣象因子產(chǎn)生影響，有利于植物生長(zhǎng)，灌木林地綜合生態(tài)效益中最重要的指標(biāo)為降低風(fēng)速。灌木植物表現(xiàn)在不同的高度、分布不同及枝葉的數(shù)量，對(duì)風(fēng)速的影響也不相同。有研究表明，所有垂直斷面高2.5 m在風(fēng)速降低的平均值中，花棒由于植株長(zhǎng)勢(shì)高大，總體防風(fēng)效果好，花枝遮擋面積大，在高度2.5 m處降風(fēng)速度達(dá)54%，而沙柳防風(fēng)效果為57%，踏郎防風(fēng)效果為53%。另外高度在0.3 m處，踏郎、紫穗等灌木叢因枝數(shù)較多，所以擋風(fēng)效果更強(qiáng)，能夠更有效的降低近地面表層0.3 m處風(fēng)速。不同植被降低風(fēng)速均不同，踏郎降低風(fēng)速為77%，紫穗降低風(fēng)速為16%[3]。

同時(shí)，灌木植物透風(fēng)效果與植被分枝數(shù)及植被稀疏密度有關(guān)系。灌木生長(zhǎng)高度和枝葉濃密程度有關(guān)，在防風(fēng)沙效能上，分枝數(shù)所起的作用比較弱。

3.2 灌木叢種植地表粗糙度與防風(fēng)效果

灌木固沙林對(duì)風(fēng)速的影響與其改變粗糙度有關(guān)。沙地中種植灌木林后，增加地表粗糙程度，氣流在擴(kuò)散過(guò)程中被植被阻擋和地表摩擦而降低風(fēng)度。不同灌木林地的固沙物種，由于植物自身生長(zhǎng)表現(xiàn)不同及自身形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，每種灌木林對(duì)風(fēng)速的影響效果也不同。

有研究表明，踏郎、花棒對(duì)降低風(fēng)速效果最明顯。踏郎雖然高度沒有同齡花棒高，但踏郎枝條密集，可以更加有效阻擋風(fēng)力，降低地面風(fēng)速效果明顯。相比于同齡其他植被種類，紫穗槐林和沙柳林地表粗糙程度比花棒林分別低于11倍和12倍，紫穗槐林和沙柳林地表粗糙程度比踏郎林分別低于10倍和11倍。由此可以看出花棒與踏郎防風(fēng)效果好，造林后在短時(shí)間內(nèi)即可發(fā)揮效益[4]。同期的紫穗槐、沙柳等植被枝條過(guò)于稀疏，形成的防風(fēng)面積稀疏，所以防風(fēng)效果不如花棒、踏郎。沙蒿防風(fēng)效果位于其他灌木林之間[5]。

4 榆林市沙區(qū)人工灌木林的固沙作用

4.1 灌木林輸沙量的測(cè)定

由于灌木固沙可影響地表風(fēng)速，還可減弱風(fēng)對(duì)地面的吹蝕，從而減少地表輸沙量，起到防風(fēng)固沙的效益作用。

不同灌木林對(duì)阻止流沙功能有差別，與0.3 m高處植被對(duì)風(fēng)速減弱與這種有關(guān)系。踏郎分枝多生長(zhǎng)密集，可降低對(duì)地表處風(fēng)速;花棒植株高但分枝少、生長(zhǎng)稀疏，主要由植被高度影響風(fēng)速，對(duì)近地表處風(fēng)速影響小。踏郎林地輸沙量最小，固沙效果較好;花棒林地中輸沙量最高，固沙效果較差，其他灌木林地介于兩者之間。輸沙量隨不同灌木林高度存在不同，踏郎因近地層分枝樹多，減風(fēng)效果明顯，在下層中輸沙量比較多，在5 cm以下輸沙量少?；ò粢蛑θ~緊密度比較疏松，因此風(fēng)速較大時(shí)增加沙粒躍起的高度，在空間分布的中上層中輸沙量較踏郎大。

輸沙量的多少總是在垂直空間層的分布中隨著高度的增加而增加，近地氣層30 cm范圍內(nèi)的輸沙量基本在氣流中進(jìn)行搬運(yùn)，特別在10 cm內(nèi)集中了大部分沙量，10 cm內(nèi)的輸沙量占比較大，5 cm內(nèi)輸沙量占總量的71%左右，表明輸沙量具有氣流貼地表性。也由此表明，防風(fēng)固沙林中不同灌木林的種植顯著地降低了輸沙量，各種灌木林生物特性不同，輸沙量分布也不同。

4.2 不同人工灌木林的小氣候效應(yīng)

固沙林地的建設(shè)，不僅起到防風(fēng)固沙的作用還可改變沙漠環(huán)境，還可影響周圍小氣候環(huán)境，到達(dá)一定規(guī)模時(shí)候可引起氣象因子的變化。

影響空氣的溫度和濕度是植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境因子，灌木叢影響林地的氣候，小氣候特征與流沙地明顯不同。研究人員對(duì)固沙林小氣候效應(yīng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)春秋季具有增溫作用，在夏季具有降溫作用，對(duì)地表溫度的影響基本一致[6]。但是，固沙林改變空氣濕度和溫度的作用并不顯著。固沙林中樹齡在20年以上的，雖在夏季能降溫，但降溫幅度非常小，可使局部空氣濕度增加。灌木林地在6～9月平均氣溫比流沙對(duì)照地低大約0.3 ℃，這種現(xiàn)象主要于林灌的反射和遮擋有關(guān)系，遮蓋度增加，使太陽(yáng)輻射量降低，林內(nèi)增溫速度減慢，林地氣溫較低。從10月到來(lái)年，林地外平均氣溫較林地內(nèi)平均氣溫高約0.8 ℃，固沙林不僅可減小林地風(fēng)速，還可使空氣流動(dòng)性變小，降低熱量散失速度，使林內(nèi)氣溫相比較林地外增高，反之同理[7]。

人工固沙林對(duì)空氣濕溫度的作用隨著季節(jié)變化而不同，由于灌木林地植被受溫度、風(fēng)速、空氣濕度的影響，使林地中的水分蒸發(fā)量逐漸減少。因此，逐步增加固沙林空氣中的相對(duì)濕度，有效提高并減少蒸發(fā)量，并且可以有效減少水分的丟失，從而使沙地水分留存。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析榆林沙區(qū)人工固沙灌木林的生態(tài)功能，不同的灌木林具有降低風(fēng)速、減少地面水分蒸發(fā)、減少輸沙量等不同的功能。不同品種灌木林采用防風(fēng)效能、輸沙量、空氣濕度與空氣溫度等生態(tài)效益觀測(cè)指標(biāo)，根據(jù)榆林地區(qū)特殊氣候環(huán)境，對(duì)風(fēng)沙的侵蝕能力、風(fēng)速的遮擋等與灌木品種的林帶高度、林齡、生長(zhǎng)的疏透度有關(guān)，所以在灌木林地中可以選擇林帶較高、林齡較大的灌木叢，以緊密型高，低度疏透型為主。不同灌木林地的建立，不僅可以增加地面粗糙度，阻擋風(fēng)速，從而減少不同灌木林中風(fēng)沙流的攜沙量，降低輸沙率，達(dá)到防風(fēng)固沙的作用，發(fā)揮多種效益，從而指導(dǎo)建設(shè)防護(hù)林體系，起到積極有效的理論指導(dǎo)和實(shí)踐意義。

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