淺析石羊河林場(chǎng)封沙育林的技術(shù)要點(diǎn)及生態(tài)效益

張興慧

（武威市石羊河林業(yè)總場(chǎng)，甘肅民勤 733399）

石羊河林場(chǎng)位于甘肅省武威市民勤縣境內(nèi)，地處石羊河下游，發(fā)達(dá)的水系為石羊河林場(chǎng)提供了充足的灌溉水源。在石羊河林場(chǎng)沙漠化治理工作中，累計(jì)控制流沙面積達(dá)3.33 萬(wàn)hm2，有效保護(hù)了武威市水利、電力、農(nóng)業(yè)等重要民生基礎(chǔ)設(shè)施。石羊河林場(chǎng)是“三北”防護(hù)林工程西北沿線的重要組成部分，現(xiàn)有林場(chǎng)管護(hù)面積6.1 萬(wàn)hm2。石羊河林場(chǎng)基于武威市北部的沙漠化土地，種植梭梭、白刺、檉柳、沙拐棗等沙生植物。同時(shí)，結(jié)合武威市沙漠防治的實(shí)際情況與經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新發(fā)展封沙育林技術(shù)（林木修復(fù)、補(bǔ)植補(bǔ)造、“麥草沙障+灌木造林”），通過(guò)多種樹(shù)木混合高密度種植形成了沙丘森林小氣候，促進(jìn)了沙丘林下土壤發(fā)育，提高了土壤的氮磷鉀含量，取得了理想的生態(tài)效益。

1 石羊河林場(chǎng)概述

1.1 區(qū)域條件

石羊河位于河西走廊以東地區(qū)，是甘肅省境內(nèi)的第三大河流，發(fā)源于祁連山脈東部雪山，全長(zhǎng)250.0 km[1]。石羊河林場(chǎng)位于石羊河下游的民勤縣，基于現(xiàn)有的物種結(jié)構(gòu)和區(qū)位環(huán)境條件，構(gòu)建了科學(xué)多樣的森林生態(tài)系統(tǒng)。石羊河林場(chǎng)現(xiàn)有林地0.40 萬(wàn)hm2、疏林0.20 萬(wàn)hm2、灌木林2.80 萬(wàn)hm2、未成林0.10 萬(wàn)hm2、未開(kāi)發(fā)荒山荒地1.70 萬(wàn)hm2、苗圃地0.06 萬(wàn)hm2、輔助生產(chǎn)用地0.02 萬(wàn)hm2，擁有國(guó)家級(jí)公益林3.4 萬(wàn)hm2、地方公益林1.9 萬(wàn)hm2。得益于石羊河林場(chǎng)的建設(shè)發(fā)展，現(xiàn)階段武威市森林覆蓋率達(dá)52.4%。

石羊河林場(chǎng)現(xiàn)有人工灌木林面積2.4 萬(wàn)hm2，主要樹(shù)種包括梭梭、沙拐棗、毛條、花棒、紅柳等；天然灌木林面積0.4 萬(wàn)hm2，主要樹(shù)種包括紅砂、麻黃、白刺、沙蒿，平均覆蓋率5%～45%。石羊河林場(chǎng)現(xiàn)存野生動(dòng)物數(shù)量相對(duì)較少，有一級(jí)保護(hù)動(dòng)物金雕、二級(jí)保護(hù)動(dòng)物鳶、蒼鷹、荒漠貓、鵝喉羚等11 種。

1.2 沙漠化防治現(xiàn)狀

自石羊河林場(chǎng)建成以來(lái)，累計(jì)在民勤綠洲外圍形成長(zhǎng)408.0 km 的風(fēng)沙線，累計(jì)造林面積3.7 萬(wàn)hm2，保存率74%；石羊河林場(chǎng)長(zhǎng)期堅(jiān)持封沙育林工作，累計(jì)造林1.3 萬(wàn)hm2，包括防風(fēng)固沙林1.2 萬(wàn)hm2，農(nóng)田防護(hù)林533.3 hm2，經(jīng)濟(jì)林466.7 hm2，造林保存率達(dá)97.5%[2]。石羊河林場(chǎng)在流動(dòng)沙丘區(qū)域設(shè)置黏土、柴草沙障共計(jì)1.6 萬(wàn)km，封沙育林面積共1.8 萬(wàn)hm2，控制流沙3.3 萬(wàn)hm2、保護(hù)綠洲面積8.0 萬(wàn)hm2、草場(chǎng)2.9 萬(wàn)hm2，沙漠化防治效果顯著，有效保護(hù)了武威市沙漠周邊沿線村鎮(zhèn)與電力、水利、交通設(shè)施。

2 封沙育林技術(shù)

2.1 林木修復(fù)

1）對(duì)部分重度退化的喬木林，通常使用帶狀采伐更新、塊狀皆伐更新、林冠下造林、補(bǔ)植等方式進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于中度、輕度退化的喬木林，使用帶狀采伐更新、擇伐、疏伐、生長(zhǎng)伐、衛(wèi)生伐和截干復(fù)壯等修復(fù)方式[3]。2）可以使用隔帶、隔株、分行、截干復(fù)壯等方式修復(fù)已經(jīng)開(kāi)始退化的農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)、林帶。3）選擇樟子松、刺槐等適應(yīng)性、抗旱性強(qiáng)的樹(shù)種替代已死亡或不能適應(yīng)環(huán)境的樹(shù)木。在科學(xué)選擇樹(shù)種的基礎(chǔ)上合理安排栽植密度、優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)。

2.2 補(bǔ)植補(bǔ)造

受樹(shù)木生長(zhǎng)周期影響，石羊河林場(chǎng)存在周期性灌木林沙區(qū)退化現(xiàn)象，因此，石羊河林場(chǎng)結(jié)合武威市的自然生態(tài)情況，對(duì)已出現(xiàn)沙區(qū)退化的灌木林采用補(bǔ)植補(bǔ)造等方式進(jìn)行修復(fù)，以保證石羊河流域的植被密度始終維持在合理范圍內(nèi)。1）在補(bǔ)植補(bǔ)造前，需進(jìn)行沙區(qū)壓沙，沙區(qū)壓沙是提高補(bǔ)植補(bǔ)造樹(shù)木成活率、土壤種子量與沙丘植被覆蓋度的基礎(chǔ)性措施。2）在補(bǔ)植補(bǔ)造過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整不同樹(shù)種的混交比例，提升森林整體的穩(wěn)定性與抗逆性；或通過(guò)配合平茬進(jìn)一步促進(jìn)補(bǔ)植補(bǔ)種樹(shù)木的生長(zhǎng)。3）為避免樹(shù)木生長(zhǎng)受外界環(huán)境干擾，需在補(bǔ)植補(bǔ)造結(jié)束后封沙育林，并定期為樹(shù)木補(bǔ)充水分與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。4）對(duì)于立地條件相對(duì)較好的地塊，石羊河林場(chǎng)通常在雨季采取人工模擬飛播的方式提高土壤種子量，以加快森林更新速度。

2.3 技術(shù)組合

1）石羊河林場(chǎng)綜合運(yùn)用“截干復(fù)壯+釋放花絨寄甲”等病蟲(chóng)害防治技術(shù)、“麥草沙障+灌木造林”等灌溉整地技術(shù)，以提高封沙育林工作效果。2）積極學(xué)習(xí)國(guó)際先進(jìn)的造林技術(shù)，結(jié)合石羊河林場(chǎng)封沙育林工作的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整、運(yùn)用。3）石羊河林場(chǎng)與各高校、研究所積極展開(kāi)交流合作，創(chuàng)新封沙育林技術(shù)，將最新研究成果引進(jìn)封沙育林工作中，以提高防護(hù)林修復(fù)水平。

3 生態(tài)效益

3.1 沙丘森林小氣候的形成

石羊河林場(chǎng)使用多種樹(shù)木混合種植，不同的樹(shù)種通過(guò)光合作用、呼吸作用、蒸騰作用向空氣中釋放不同的物質(zhì)，這些物質(zhì)促進(jìn)了沙丘森林小氣候的形成。朱輝對(duì)民勤縣石羊河林場(chǎng)森林樹(shù)種的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，樹(shù)木在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)引起森林溫度、濕度、風(fēng)速等氣候要素的變化，這些因素的變化促進(jìn)了沙丘森林小氣候的形成[4]。

3.1.1 森林溫度

民勤縣石羊河林場(chǎng)在坡向不同、土層不同的位置上種植樹(shù)木，受坡向、土層等因素影響，樹(shù)木的生長(zhǎng)狀況存在一定差異，具體表現(xiàn)在不同坡向樹(shù)木的枝葉密度差異、根系深度差異等，由此導(dǎo)致森林的郁閉度、森林密度存在差異，進(jìn)而造成了不同坡向、位置的樹(shù)木受太陽(yáng)輻射與日照強(qiáng)度不同，為沙丘森林小氣候的形成創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

受石羊河林場(chǎng)森林坡度、位置等因素影響，樹(shù)木接收的太陽(yáng)輻射和日照時(shí)間存在差異，光照、輻射的不同導(dǎo)致樹(shù)木蒸騰作用釋放的水蒸氣溫度不同，進(jìn)而導(dǎo)致同一片森林中存在不同的溫度，溫度差異的存在使森林內(nèi)部的氣候環(huán)境逐漸與周邊氣候、大環(huán)境氣候產(chǎn)生不同，進(jìn)而形成溫度更溫和、均勻的沙丘森林小氣候。

3.1.2 森林濕度差異

封沙育林使森林中的氣候溫度發(fā)生變化，且民勤縣存在較大的晝夜溫差，溫度的變化引起了森林空氣濕度的變化。石羊河林場(chǎng)通過(guò)封沙育林整地工作提高了森林的地表植被覆蓋率和樹(shù)木高度，進(jìn)而形成了大量的森林蒸騰作用，使林地上空的濕度增加，造成森林內(nèi)的空氣濕度與大環(huán)境的空氣濕度差異顯著，形成了濕度更高的沙丘森林小環(huán)境。

3.1.3 森林風(fēng)速變化

封沙育林會(huì)引起森林內(nèi)部和周邊風(fēng)速的變化。石羊河林場(chǎng)樹(shù)種剛種植時(shí)，由于樹(shù)木生長(zhǎng)位置不同，樹(shù)冠受風(fēng)速影響也存在差異，逐漸導(dǎo)致在不同位置生長(zhǎng)的樹(shù)木呈現(xiàn)不同的形態(tài)，這種形態(tài)與大環(huán)境的風(fēng)向變化密切相關(guān)。樹(shù)木外在輪廓線條長(zhǎng)期受風(fēng)速的影響發(fā)生變化，導(dǎo)致森林內(nèi)部的風(fēng)速比大環(huán)境的風(fēng)速低。當(dāng)氣流穿越森林時(shí)，由于森林內(nèi)外風(fēng)速差異顯著，森林上方亂流得到加強(qiáng)，風(fēng)速加快。

林中風(fēng)速水平的分布由邊緣向內(nèi)逐漸水平擴(kuò)散，隨著距離的不斷增加，風(fēng)速不斷降低[5]。樹(shù)木枝干和樹(shù)葉形成的阻力會(huì)降低風(fēng)速，而森林內(nèi)部密度不同，對(duì)風(fēng)速的減弱程度也不同，這就導(dǎo)致石羊河林場(chǎng)內(nèi)部存在多種不同速度的氣流，且氣流速度還會(huì)受季節(jié)性影響，使森林內(nèi)部與森林外部環(huán)境的風(fēng)速差異顯著，形成了多種氣流速度并存的沙丘森林小氣候。

3.2 促進(jìn)沙丘林下土壤的發(fā)育

如表1 所示，林下土壤有機(jī)質(zhì)含量與林木種植密度呈正比。例如，石羊河林場(chǎng)白刺種植密度為1668 株·hm-2，林下土壤速效鉀含量為41 mg·kg-1，水解磷最高含量為44.2 mg·kg-1，林下土壤最大含氮比重為0.28%，最高含氮量為43.3 mg·kg-1。林下土壤氮含量代表林下土壤的實(shí)際供氮水平，受沙丘森林小氣候差異化影響，不同樹(shù)種林下土壤0～20 cm 含氮量差異較大，如沙丘森林小氣候形成前，沙拐棗種植地土壤0～20 cm 含氮量20.78 mg·kg-1，沙丘森林小氣 候形成后含氮量提升至32.53 g·kg-1；毛條種植地土壤0～20 cm 含氮量從36.17mg·kg-1提升至44.83 mg·kg-1；紅柳種植地土壤0～20 cm 含氮量從15.65 mg·kg-1提升至22.37g·kg-1。

表1 石羊河林場(chǎng)土壤氮磷鉀含量隨種植密度的變化

3.3 石羊河林場(chǎng)封沙育林展望

石羊河林場(chǎng)地處沙漠干旱區(qū)，石羊河林場(chǎng)封沙育林項(xiàng)目在沙漠化防治工作中發(fā)揮重要作用。石羊河林場(chǎng)在惡劣的環(huán)境下展開(kāi)科學(xué)化經(jīng)營(yíng)，從經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的綜合角度出發(fā)全面提升石羊河林場(chǎng)防風(fēng)、生態(tài)防護(hù)等功能，使石羊河林場(chǎng)區(qū)域內(nèi)沙漠化治理在持續(xù)穩(wěn)定中不斷提升效果，充分發(fā)揮石羊河林場(chǎng)沙漠化防治對(duì)民勤縣綠洲基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)田、村舍農(nóng)莊的保護(hù)作用，將石羊河林場(chǎng)打造為甘肅省干旱荒漠區(qū)治沙示范工程，同時(shí)為石羊河林場(chǎng)未來(lái)長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。石羊河林場(chǎng)在沙漠化防治工作中需要進(jìn)一步強(qiáng)化資源保護(hù)，以此進(jìn)一步提升石羊河林場(chǎng)的生態(tài)效益，并編制科學(xué)的林場(chǎng)森林經(jīng)營(yíng)方案。在沙漠化防治工作中，石羊河林場(chǎng)構(gòu)建完善公益林撫育管護(hù)責(zé)任體系。石羊河林場(chǎng)鼓勵(lì)社會(huì)各界參與到沙漠化防治事業(yè)中，并積極學(xué)習(xí)國(guó)際前沿知識(shí)與技術(shù)提升沙漠化防治工作水平，充分整合社會(huì)力量提升民勤縣沙漠化防治效果。石羊河林場(chǎng)在未來(lái)的封沙育林沙漠化防治工作中需要堅(jiān)持統(tǒng)籌規(guī)劃原則、講求實(shí)效的原則、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合原則，將植被保護(hù)作為沙漠化防治工程中的重點(diǎn)工作內(nèi)容，并進(jìn)一步強(qiáng)化瀕臨沙漠化地區(qū)的基本農(nóng)田生態(tài)保護(hù)與建設(shè)，在封沙育林中堅(jiān)持工程治沙和植物治沙并舉。在充分發(fā)揮封沙育林沙漠化防治優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還需要兼顧封沙育林產(chǎn)業(yè)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，展現(xiàn)出石羊河林場(chǎng)封沙育林沙漠化防治的綜合價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

在沙漠化防治工作中，為增強(qiáng)民勤縣沙漠化防治效果、強(qiáng)化資源保護(hù)、提升生態(tài)效益，石羊河林場(chǎng)需編制科學(xué)的林場(chǎng)森林經(jīng)營(yíng)方案，構(gòu)建完善的公益林撫育管護(hù)責(zé)任體系，積極鼓勵(lì)社會(huì)各界參與沙漠化防治，學(xué)習(xí)前沿知識(shí)與技術(shù)。

石羊河林場(chǎng)地處沙漠干旱區(qū)，封沙育林項(xiàng)目在沙漠化防治工作中發(fā)揮了重要作用，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的角度出發(fā)全面提升石羊河林場(chǎng)防風(fēng)、生態(tài)防護(hù)等功能，使石羊河林場(chǎng)區(qū)域內(nèi)沙漠化防治效果不斷提升，充分發(fā)揮石羊河林場(chǎng)沙漠化防治對(duì)民勤縣綠洲基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)田、村舍農(nóng)莊的保護(hù)作用，將石羊河林場(chǎng)打造為甘肅省干旱荒漠區(qū)治沙示范工程，為石羊河林場(chǎng)未來(lái)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。