民勤綠洲紅棗經(jīng)濟(jì)林生態(tài)效益分析

王強(qiáng)強(qiáng)，楊自輝，郭樹江，張劍揮，王多澤

〔1.甘肅民勤荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，甘肅 民勤 733300；2.甘肅省荒漠化與風(fēng)沙災(zāi)害防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(培育基地)，甘肅 武威 733000〕

位于石羊河下游的民勤綠洲，是阻隔巴丹吉林和騰格里兩大沙漠合攏的生態(tài)戰(zhàn)略要地，也是我國(guó)西北生態(tài)安全和絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的重要生態(tài)屏障。民勤是我國(guó)典型的綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，作為西北地區(qū)重要的商品糧基地和經(jīng)濟(jì)作物集中產(chǎn)區(qū)，其經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略地位十分重要[1-4]。近幾十年以來，石羊河流域人口增加，土地過度開發(fā)利用，加之種植單一高耗水的農(nóng)作物和傳統(tǒng)的漫灌方式，農(nóng)業(yè)用水量大幅度增加，水資源供需矛盾日益加劇。由于上游對(duì)水資源的優(yōu)先占用，下游地區(qū)的民勤綠洲不得不開采地下水來彌補(bǔ)水資源供需缺口，因而導(dǎo)致地下水位迅速下降，植被大面積衰退甚至死亡，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化，荒漠化加劇[5-6]。民勤綠洲生態(tài)恢復(fù)和重建的關(guān)鍵在于限制地下水開采量，節(jié)約農(nóng)業(yè)用水。從2006年開始，民勤縣實(shí)施了關(guān)井壓田政策，農(nóng)田面積縮減約2/3，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的萎縮和農(nóng)戶收入降低。因此，通過調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)來協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展顯得尤為重要[7-11]。

棗(ZiziphusjujubaMill.)為鼠李科棗屬植物，在我國(guó)已有八千多年的栽培歷史。棗樹抗性強(qiáng)、耐干旱、耐鹽堿、耐瘠薄、抗風(fēng)沙，其果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富，既可食用，又可入藥，經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高，是發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)林的首選良種[12]。民勤綠洲光熱資源豐富，日照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差大，干旱少雨，適宜棗樹生長(zhǎng)，其果實(shí)品質(zhì)極為優(yōu)良。棗樹在民勤縣栽培歷史悠久，主要作為農(nóng)田防護(hù)林和庭院綠化樹種，規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)化程度不高。近年來，新疆等地區(qū)發(fā)展的矮化密植紅棗栽培技術(shù)，有利于規(guī)?；l(fā)展和現(xiàn)代化管理，是發(fā)展節(jié)水型紅棗經(jīng)濟(jì)林的最佳模式。筆者擬通過研究民勤綠洲紅棗經(jīng)濟(jì)林的防風(fēng)固沙和節(jié)水效益，從生態(tài)效益角度闡明在民勤綠洲發(fā)展紅棗經(jīng)濟(jì)林的必要性，并分析現(xiàn)階段民勤紅棗經(jīng)濟(jì)林發(fā)展存在的問題，提出合理建議，為民勤生態(tài)恢復(fù)和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

民勤縣位于甘肅省河西走廊東段的石羊河流域下游，地理位置為101°49′41″～104°12′10″E、38°03′45″～39°27′37″N，平均海拔1 400 m。屬典型的溫帶大陸性氣候，冬季寒冷，夏季酷暑，晝夜溫差大，年平均氣溫7.6 ℃，極端低溫-30.8 ℃，極端高溫40.4 ℃，無霜期175 d；年均降水量113.2 mm，年均蒸發(fā)量2 604.3 mm，降水量小，蒸發(fā)量大，氣候干燥，干燥度平均5.1，最高達(dá)18.7，相對(duì)濕度47%；光熱充足，年均日照時(shí)數(shù)2 799.4 h，≥10 ℃年活動(dòng)積溫3 036.4 ℃；年平均風(fēng)速2.45 m/s，最大風(fēng)速22.35 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向西北風(fēng)，多年平均8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)37.7 d、沙塵暴日數(shù)26.8 d，年均揚(yáng)沙日數(shù)32.9 d、浮塵日數(shù)18.9 d。境內(nèi)地表水資源缺乏，20世紀(jì)50年代平均每年進(jìn)入民勤境內(nèi)的水量為5.88億m3，但隨著祁連山出山口徑流量的減少及上游大量截流引灌，上游來水量逐漸減少到1億m3左右，綠洲下游生產(chǎn)被迫以開采地下水為主，地下水位每年以0.6～1.0 m速度下降，現(xiàn)在地下水埋深為10～26 m，地下水長(zhǎng)期處于負(fù)均衡狀態(tài)，形成986 km2的降落漏斗。近年來，隨著石羊河流域綜合治理工程的實(shí)施，進(jìn)入民勤的地表徑流增加，地下水位下降趨勢(shì)得到控制。

試驗(yàn)區(qū)選擇在民勤縣薛百鄉(xiāng)民勤治沙綜合試驗(yàn)站，地理坐標(biāo)為38°34′57″N、102°58′52″E，海拔1 350 m，多年平均降水量116 mm。2010—2019年間，年蒸發(fā)量介于1 367.3～1 902.4 mm之間，平均1 591.3 mm，年際間波動(dòng)不大；年降水量介于89.1～191.6 mm之間，平均123.8 mm，年際間波動(dòng)較大，年內(nèi)降水分配不均，多集中在7—9月。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)地選擇

以民勤治沙綜合試驗(yàn)站內(nèi)2年生和4年生矮化密植棗樹林為試驗(yàn)材料。棗樹株行距0.8 m×1.5 m，灌水方式為漫灌和膜下滴灌2種。

2.2 棗樹林調(diào)查

分別在2年生和4年生棗樹林地各選擇30株棗樹作為調(diào)查對(duì)象，調(diào)查其地徑、株高、冠幅、投影蓋度。

2.3 風(fēng)速廓線調(diào)查

在風(fēng)季4月份，選擇風(fēng)沙天氣，分別在農(nóng)田、2年生棗樹林地、4年生棗樹林地各設(shè)置風(fēng)速廓線儀1臺(tái)，觀測(cè)0.3、0.7、1.0 m高度處的風(fēng)速，以及1.0 m處的風(fēng)向，觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)6 h。

2.4 風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)調(diào)查

在風(fēng)季4月份，選擇風(fēng)沙天氣，分別在農(nóng)田、棗樹林地設(shè)置風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)儀，采用風(fēng)向跟蹤濾袋式積沙儀分層收集(每層2 cm×2 cm)和測(cè)定0～30 cm氣流層內(nèi)的輸沙量及風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)。在達(dá)到起沙風(fēng)以上風(fēng)速時(shí)，將積沙儀埋設(shè)于待測(cè)的樣地(下口底部與地面平齊)，觀測(cè)開始時(shí)記錄時(shí)間并同時(shí)打開積沙儀的各個(gè)進(jìn)沙口，觀測(cè)結(jié)束時(shí)記錄時(shí)間并同時(shí)關(guān)閉各個(gè)進(jìn)沙口，將積沙儀帶回實(shí)驗(yàn)室，用1/1 000 g感量的電子天平稱量每臺(tái)積沙儀不同高度層內(nèi)的沙樣質(zhì)量。風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)1周。

2.5 灌水量調(diào)查

選擇民勤治沙綜合試驗(yàn)站附近農(nóng)村的玉米、小麥、洋蔥、籽瓜種植戶，每種作物抽取10戶，對(duì)各種作物灌水量進(jìn)行跟蹤調(diào)查，計(jì)算出不同作物平均灌水量，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)區(qū)漫灌和滴灌棗樹全年灌水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出其平均灌水量。

3 結(jié)果與分析

3.1 防風(fēng)固沙效益

3.1.1 防風(fēng)效果

2年生和4年生矮化密植棗樹均為行帶式配置，株行距0.8 m×1.5 m。2年生棗樹平均株高52 cm，冠幅70 cm×55 cm；4年生棗樹平均株高103 cm，冠幅86 cm×71 cm。農(nóng)田和棗樹林地不同高度風(fēng)速對(duì)比見表1。由表1可知，在近地面0～1 m范圍內(nèi)，和農(nóng)田相比，2年生棗樹林降低風(fēng)速33%，4年生棗樹林降低風(fēng)速49%，平均降低風(fēng)速41%。冬、春季節(jié)，農(nóng)田地表裸露，粗糙度低，種植棗樹增加了地表粗糙度，對(duì)風(fēng)速起到了消減作用[12]。

表1 農(nóng)田和棗樹林地不同高度風(fēng)速對(duì)比

3.1.2 固沙效果

農(nóng)田冬春季節(jié)作物已經(jīng)采收，地表裸露，在風(fēng)沙天氣受風(fēng)力作用容易造成土壤風(fēng)蝕，吹蝕走大量土壤黏粒物質(zhì)，土壤水分含量也會(huì)降低，致使農(nóng)田土壤肥力降低，作物減產(chǎn)[12]。紅棗經(jīng)濟(jì)林能有效消減風(fēng)速，抑制農(nóng)田就地起沙塵，不僅保護(hù)農(nóng)田土壤肥力，而且改善區(qū)域環(huán)境。農(nóng)田和棗樹林地風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)變化特征見圖1。由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，與農(nóng)田裸地相比，棗樹林地可減少71%的沙塵量，即減少71%的風(fēng)蝕量。

圖1 農(nóng)田和棗樹林地風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)變化特征

3.2 節(jié)水效益

對(duì)民勤壩區(qū)傳統(tǒng)農(nóng)作物玉米和小麥，經(jīng)濟(jì)作物洋蔥和籽瓜，以及漫灌和滴灌條件下的紅棗經(jīng)濟(jì)林年均灌水量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：玉米、小麥、洋蔥、籽瓜、漫灌紅棗林、滴灌紅棗林年均灌水量分別為9 000、8 100、11 250、7 200、6 000、3 750 m3/hm2，傳統(tǒng)農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物年均灌水量均高于棗樹林；與玉米、小麥、洋蔥、籽瓜相比，滴灌條件下棗樹林節(jié)水效率分別為58.33%、53.70%、66.67%、47.92%，平均節(jié)水效率為56.66%。

4 討 論

棗的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，民勤綠洲光熱資源豐富，周邊沙漠將其與外界天然隔離，棗樹病蟲害發(fā)生率較低，棗的品質(zhì)佳，因此棗產(chǎn)業(yè)在民勤綠洲具有廣闊的發(fā)展前景。但是近年來受市場(chǎng)波動(dòng)影響，民勤綠洲棗農(nóng)積極性不高，主要存在以下問題：①前期資金投入大，收益慢；②紅棗種植科技含量低，品種單一，品質(zhì)參差不齊；③加工產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量低，主要表現(xiàn)為粗放式的加工，出售大量初級(jí)產(chǎn)品，產(chǎn)品銷售還停留在傳統(tǒng)原始階段。針對(duì)這些問題，在今后的工作中，應(yīng)加強(qiáng)民勤綠洲棗樹栽培技術(shù)和灌溉制度方面的研究，提高棗產(chǎn)量和品質(zhì)，從而打造民勤紅棗品牌；同時(shí)，提高紅棗加工產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量，拓展紅棗銷售市場(chǎng)，以保障棗農(nóng)收益。

5 結(jié) 論

(1)與傳統(tǒng)農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物相比，棗樹林在冬春季節(jié)能有效降低近地面風(fēng)速，0～1 m高度范圍內(nèi)，2年生棗樹林降低風(fēng)速33%，4年生棗樹林降低風(fēng)速49%，平均降低風(fēng)速41%；同時(shí)，棗樹林可減少71%的土壤風(fēng)蝕量，可有效保護(hù)農(nóng)田土壤肥力。因此，種植棗樹防風(fēng)固沙效益顯著。

(2)與傳統(tǒng)農(nóng)作物玉米和小麥，經(jīng)濟(jì)作物洋蔥和籽瓜相比，棗樹滴灌節(jié)約灌溉用水，平均節(jié)水效率為56.66%，節(jié)水顯著。

(3)種植紅棗經(jīng)濟(jì)林在保護(hù)生態(tài)的同時(shí)，還能有效提高棗農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入，使民勤綠洲生態(tài)和經(jīng)濟(jì)步入良性循環(huán)。