晉北地區(qū)林草生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建思路及措施

郭學(xué)斌

(山西省林業(yè)和草原科學(xué)研究院，山西 太原 030012)

晉北地區(qū)位于毛烏素沙漠前沿，地處暖溫帶落葉闊葉林向溫帶干旱草原的過渡帶，屬農(nóng)牧交錯區(qū)，自然降水少,土壤干旱,植被蓋度低，冬春季風(fēng)沙危害大，曾是中國的三大風(fēng)沙源之一。21世紀(jì)以來，隨著退耕還林和防沙治沙工程的實施，該地區(qū)造林速度不斷加快，植被蓋度大幅提升，生態(tài)系統(tǒng)逐步建立，生態(tài)環(huán)境得到了明顯改善。筆者通過對晉北地區(qū)林草生態(tài)系統(tǒng)的特征、功能和效益進行分析，指出了其林草高質(zhì)量發(fā)展中存在的問題，提出了要針對當(dāng)?shù)亓⒌貤l件，調(diào)整優(yōu)化林草生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建思路，科學(xué)確定林草生態(tài)建設(shè)目標(biāo)，采取適宜的構(gòu)建措施，以期建立更加穩(wěn)定、高效的林草生態(tài)系統(tǒng)。

1 晉北地區(qū)自然條件概況

晉北地區(qū)主要指山西省大同市、朔州市的大部分縣(市、區(qū))。年均氣溫3.5 ℃～7.1 ℃，極端最高氣溫 34.5 ℃～37.9 ℃，極端最低氣溫-40.4 ℃～-31.0 ℃，年降水量350 mm～450 mm，年蒸發(fā)量1 800 mm～2 300 mm，干燥度指數(shù)2.0～3.0，無霜期120 d～160 d，年均大風(fēng)天數(shù)達30 d以上，屬于半干旱風(fēng)沙區(qū)。該區(qū)域氣候寒冷多風(fēng)，水資源匱乏，自然植被稀疏，生態(tài)環(huán)境敏感脆弱。

2 晉北地區(qū)森林資源現(xiàn)狀

在新中國成立之初，晉北地區(qū)森林覆蓋率為1%左右，黃土裸露，風(fēng)沙危害嚴重。20世紀(jì)50年代至60年代，為改善生態(tài)條件，當(dāng)?shù)卣疇I造了大面積小葉楊防護林，到20世紀(jì)80年代，又在桑干河沿岸營造了楊樹豐產(chǎn)林。21世紀(jì)以后，隨著三北防護林、退耕還林還草及環(huán)北京地區(qū)防沙治沙等國家林業(yè)重點工程的實施，當(dāng)?shù)赜譅I造了楊樹、油松、樟子松、檸條、紫穗槐等林分，大大減少了風(fēng)沙危害和水土流失，生態(tài)環(huán)境得到了極大改善。根據(jù)2020年山西省森林資源年度清查結(jié)果，大同市森林面積為29.02×104hm2，森林覆蓋率為20.61%，朔州市森林面積為15.80×104hm2，森林覆蓋率為20.50%，建立了喬灌混交、針闊結(jié)合的林草生態(tài)系統(tǒng)。

3 晉北地區(qū)林草生態(tài)系統(tǒng)效益分析

晉北地區(qū)的林草生態(tài)建設(shè)經(jīng)歷了植被恢復(fù)、生態(tài)重建、效益提升3個階段。受不同時期歷史條件、經(jīng)濟狀況和人們思維認知的影響，林草建設(shè)目標(biāo)發(fā)生了從改善自然條件、生產(chǎn)木材到增加生態(tài)功能的轉(zhuǎn)變，營造林種也經(jīng)歷了從楊樹防風(fēng)固沙林、人工用材林到喬灌混交防護林，再到林草融合的發(fā)展過程。從科學(xué)綠化和林草融合新理念的角度分析晉北地區(qū)當(dāng)前的林草發(fā)展模式和生態(tài)系統(tǒng)的特征、功能及效益，發(fā)現(xiàn)有以下特點及不足。

1)以小葉楊純林為主的防護林，仍發(fā)揮著防風(fēng)固沙的功能，但防護效益逐年下降。20世紀(jì)50年代至60年代栽植的小葉楊純林是晉北風(fēng)沙區(qū)防護林的主體，在防風(fēng)固沙、防治土壤沙化和改善生態(tài)環(huán)境方面起到了巨大作用，但隨著樹齡的增加，其樹體生長勢衰弱。目前，有小葉楊成過熟林20×104hm2以上，樹木低矮，呈現(xiàn)“小老樹”狀，多數(shù)受病蟲侵害，部分干梢枯死，防護效益嚴重下降，是退化林分改造、更新的主要對象。

2)以針葉純林為更新林分的防護林，防護效益得到提升，但林分結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。20世紀(jì)80年代至90年代及21世紀(jì)初，在小葉楊“小老樹”更新改造中，營造了油松、樟子松純林，豐富了晉北地區(qū)防護林類型，提高了其防護效益。但由于初植密度大，樹木生長量小，生物多樣性少，極易受風(fēng)災(zāi)、雪災(zāi)、火災(zāi)等自然災(zāi)害和病蟲害的影響，林分狀態(tài)不穩(wěn)定，需要進行提質(zhì)增效，優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)。

3)以喬木為優(yōu)勢樹種構(gòu)建的林分，幼齡期生長較好，但營林理念不科學(xué)。晉北地區(qū)屬半干旱風(fēng)沙區(qū)，年降水量少、蒸發(fā)量大，土質(zhì)疏松、易風(fēng)蝕，林種選擇應(yīng)以防護林為主，但在樹種選擇和配置模式上一直存在爭議。之前林業(yè)生產(chǎn)中營造了大面積針葉樹純林或以喬木樹種為主的喬灌混交林，幼齡期樹體較小，需水量較少，樹木長勢較好。但進入中齡期后，樹木水分需求量較大，干旱影響凸顯，樹木生長量迅速下降，長勢提前衰退，呈“小老樹”狀，特別是喬木密度較大時，衰退時間更早。因此，在晉北地區(qū)營造以喬木為優(yōu)勢樹種的林分不科學(xué)。

4)以木材生產(chǎn)為目的，大面積營造速生豐產(chǎn)林，林種選擇不準(zhǔn)確。桑干河沿岸或灘涂地下水位較高，營造楊樹速生豐產(chǎn)林比較適宜。20世紀(jì)80年代至90年代，在桑干河沿岸營造了大面積楊樹速生豐產(chǎn)林，10年生群眾楊豐產(chǎn)林年均蓄積生長量可達15 m3/hm2。但總體看，晉北大部分地區(qū)為半干旱區(qū)，年降水量不足400 mm，不適宜發(fā)展速生豐產(chǎn)林。據(jù)第九次森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)顯示，晉北地區(qū)的喬木林蓄積量僅33 m3/hm2，年均生長量僅1.5 m3/hm2。按照“以水定林”的營林理念，可在河流沿岸低濕地帶小面積營造楊樹豐產(chǎn)林用于木材生產(chǎn)，不宜大面積發(fā)展豐產(chǎn)林。

5)以大規(guī)格整地和使用無性系良種為主的用材林營林技術(shù)，在半干旱風(fēng)沙區(qū)不適宜。在桑干河沿岸楊樹用材林營造過程中探索總結(jié)出的“三大一深”等造林技術(shù)和經(jīng)驗，在防護林建設(shè)中不適用。一是大規(guī)格整地不適宜。半干旱風(fēng)沙區(qū)植被少，大規(guī)格整地對原生植被破壞較大，極易造成水土流失，引起土壤沙化。二是無性系良種不適宜。無性系良種適應(yīng)區(qū)域和范圍小，選擇單一樹種的無性系良種營建防護林，容易造成基因狹窄，遺傳多樣性減少，林分不穩(wěn)定。

4 晉北地區(qū)林草生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建思路

4.1 構(gòu)建原則

晉北地區(qū)林草生態(tài)建設(shè)要堅持以水定林、生態(tài)優(yōu)先、適樹(草)適地、林草融合的原則，調(diào)整發(fā)展思路，轉(zhuǎn)變營林方式，采用適宜的構(gòu)建措施。

4.2 總體思路

1)促進小葉楊防護林向多樣化的鄉(xiāng)土樹種防護林轉(zhuǎn)變。樹齡超過50 a的小葉楊防護林，雖然大多數(shù)已為成過熟林，防護效益逐年下降，但由于面積較大，仍起著巨大的生態(tài)屏障作用。小葉楊防護林的更新改造，應(yīng)根據(jù)退化程度分類逐步實施。在更新改造中，要注重應(yīng)用抗逆性強的優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種，提高樹種多樣性，提升防護林的穩(wěn)定性、功能及效益。

2)促進楊樹用材林向多功能、多效益林分轉(zhuǎn)變。20世紀(jì)末，受傳統(tǒng)林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響，晉北地區(qū)營造的楊樹用材林，除在立地條件好的河流兩岸生長較好外，其他林分受水分條件的制約，沒有達到速生豐產(chǎn)的目的。應(yīng)調(diào)整營林目標(biāo)，進行更新改造，優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，減小楊樹密度，增加其他鄉(xiāng)土喬、灌樹種，促進用材林向多功能林分轉(zhuǎn)變，增加林分的多效性。

3)促進人工純林向天然更新的林草融合近自然林分轉(zhuǎn)變。目前，晉北地區(qū)的林草生態(tài)系統(tǒng)仍以人工林生態(tài)系統(tǒng)為主，林分結(jié)構(gòu)簡單，單層林較多，林分更新仍以人工措施為主，經(jīng)營方式缺乏可持續(xù)性。應(yīng)采取人工輔助的方式，提升人工林天然更新和自然演替的能力，促進人工純林向混交、異齡、復(fù)層的近自然林分轉(zhuǎn)變，提高林草生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5 晉北地區(qū)林草生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建措施

5.1 林種選擇

針對晉北地區(qū)干旱缺水、氣候寒冷，處于農(nóng)牧交錯帶的氣候特點，林種應(yīng)以防護林為主，生態(tài)功能是當(dāng)?shù)亓植萁ㄔO(shè)的主要目標(biāo)。防護林可按防護對象劃分為防風(fēng)固沙林、農(nóng)田防護林、草地防護林等，構(gòu)建模式可分為林圍林、林圍農(nóng)、林圍草模式，應(yīng)根據(jù)不同的防護目的選擇適宜的防護林類型和構(gòu)建模式。

5.2 樹(草)種選擇

水分是植被生長的決定因素，要遵循以水定林、以水定樹、適樹(草)適地、宜喬則喬、宜灌則灌、宜草則草的科學(xué)綠化理念。根據(jù)微地形立地因子的變化，選擇抗逆性強的優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種或草種，不宜采用無性系苗木營造防護林。

5.3 整地除草

晉北地區(qū)造林季節(jié)與干旱缺水期、風(fēng)沙危害期一致。新造林地宜采用小規(guī)格或適度規(guī)模整地，盡量減少對原生植被的破壞，減少土壤風(fēng)蝕。新造林地幼樹的管理，可采用栽植穴內(nèi)除草，不宜進行大面積除草，以防導(dǎo)致新的水土流失。

5.4 構(gòu)建模式

草原和森林都是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)建立喬灌草結(jié)合的多類型、多景觀的林草生態(tài)系統(tǒng)。針對晉北地區(qū)干旱缺水的氣候特點，應(yīng)減少高大喬木樹種的栽植數(shù)量和密度，增加灌木樹種栽植比例。根據(jù)不同地形的土壤水分承載力，在選擇適宜樹(草)種的基礎(chǔ)上，確定其混交配置模式，形成符合地域特征，草地、灌木林和喬木林相互融合的林草生態(tài)系統(tǒng)。

5.5 經(jīng)營方式

樹立林草融合的近自然經(jīng)營理念，調(diào)整人工林林分結(jié)構(gòu)和樹種組成，探索人工林的天然更新方式、途徑和喬灌草立體化配置技術(shù)。促進人工林向喬灌草混交的近自然林分轉(zhuǎn)變，構(gòu)建混交、異齡、復(fù)層的林草生態(tài)系統(tǒng)，提升晉北地區(qū)林草生態(tài)系統(tǒng)的功能和效益。