沙漠化土地整治過程中防護林體系優(yōu)化配置的研究

韓梅 韓柏 劉朝霞 何金軍 鄔晗 賈麗瓊 韓勝利

摘要文章對內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達拉特旗五股地沙漠化土地整治過程中防護林體系的優(yōu)化配置做了研究。結果表明：在沙漠化土地整治和防護林體系配置過程中，應建造控制面積大于6.67hm2的防護林網(wǎng)，初期在格內(nèi)設置高立式死沙柳沙障；所選用的樹種其生態(tài)效益無明顯差異，但抗性以新疆楊表現(xiàn)最佳。

關鍵詞沙漠化土地整治；防護林體系；優(yōu)化配置

中圖分類號：S727.23文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.015

StudyontheOptimalAllocationofShelterbeltSystemintheProcessofDesertificationLandConsolidation

HanMei1，HanBai1，LiuZhaoxia1，HeJinjun1，WuHan2，JiaLiqiong3，HanShengli4

（1.OrdosMunicipalInstituteofForestryandGrasslandScience，Ordos017000，China;2.OrdosCityMeteorologicalBureau，Ordos017000，China;3.OrdosCityForestrySecurityCenter，Ordos017000，China;4.DaladBannerAfforestationGeneralField，Ordos017000，China）

AbstractThispaperstudiedtheoptimalallocationofshelterbeltsystemintheprocessofdesertificationlandconsolidationinWugudiVillage，DaladBanner，OrdosCity，InnerMongolia.Theresultsshowedasfollows：intheprocessofdesertificationlandconsolidationandshelterbeltsystemconfiguration，ashelterbeltnetwithacontrolareagreaterthan6.67hm2shouldbeconstructed，andhighverticaldeadsandwillowbarrierwassetupinthegridintheearlystage;therewasnoobviousdifferenceintheecologicalbenefitsoftheselectedspecies，buttheresistanceofPopulusalbavar.pyramidaliswasthebest.

Keywordsdesertificationlandconsolidation;shelterbeltsystem;optimalallocation

農(nóng)田防護林又稱護田林，它是以保護耕地免受風蝕沙埋，改善農(nóng)田小氣候，促進農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)為目標所營建的防護林[1]。其建設不僅關系到當?shù)剞r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)，而且還可以防止土地沙漠化，改善生態(tài)環(huán)境和促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。因此，農(nóng)防林在選擇上首先要充分了解當?shù)氐臍夂颉⑼寥篮徒邓茸匀坏乩項l件[2]，只有充分認識當?shù)刈匀坏乩項l件和植物生物學特性，選擇適宜樹種，才能使農(nóng)田防護林起到防護作用。

內(nèi)蒙古鄂爾多斯市農(nóng)田防護林樹種很多，依據(jù)生物多樣性與系統(tǒng)穩(wěn)定性相關的基本原理[3]，考慮到楊樹作為三北地區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)主栽樹種的速生性、廣泛適應性和生產(chǎn)實踐的易操作性，提出了大面積農(nóng)田林網(wǎng)建設采用楊樹樹種[4]。本文經(jīng)過實踐，主要研究農(nóng)防林的配置結構：包括林帶結構（種植密度）、林帶方向、防護林樹高、冠幅、脅地效應等[5]，這些因素對農(nóng)田高產(chǎn)的影響不容忽視，為農(nóng)田防護林建設提供參考。

1材料和方法

1.1研究地概況

研究區(qū)五股地位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達拉特旗境內(nèi)，屬黃河二級階地、庫布齊沙漠北部邊緣，40°00′—40°30′N，109°00′—110°45′E，海拔1260m。氣候屬典型的極端大陸性氣候。四季分明，冬季寒冷干燥而漫長，夏季短暫酷熱，年平均氣溫5.5～9.1℃，年平均降水量200mm，降水多集中在7—9月，年平均蒸發(fā)量2000mm，為降水量的10倍。無霜期138d，多年平均大風日數(shù)達24d，平均風速3.2m.s-1，主要風向為西北風。地貌以流動、半固定沙丘和平坦緩起伏沙地為主，流動沙丘以新月形沙丘和沙丘鏈為主，沙丘平均高度1.0～10.0m，最高80多m。沙層厚度平均為30m。土壤以風沙土為主，土層風化不明顯，系A-C構型或無層次分異。植物數(shù)量稀少，蓋度較低。

1.2試驗設計

樹種以適應當?shù)亓⒌貤l件的合作楊（Populus×xiaozhuanica）為主，新疆楊（Populusalbavar.pyramidalis）、河北楊（Populushopeiensis）為輔，短期即能達到設計所需要的防風能力的要求。栽植密度：主林帶3行，副林帶2行，株行距1.0m×2.0m。網(wǎng)格設計規(guī)格：（1）78m×120m，林網(wǎng)控制面積0.93hm2；（2）78m×150m，林網(wǎng)控制面積1.13hm2；（3）220m×150m，林網(wǎng)控制面積2.94hm2；（4）445m×150m，林網(wǎng)控制面積6.67hm2。

1.3研究方法

采用固定標準行和標準木調(diào)查林木成活率，第二年調(diào)查保存率。采用隔株隨機抽取一株的調(diào)查方法調(diào)查冠幅。

利用“高精度土壤水分測量儀HH2D”測定距離林帶不同距離的土壤容積含水量。

依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計分析的要求，統(tǒng)一整理分析數(shù)據(jù)。對林木高生長量、胸徑生長量等采用雙因素有重復的方差分析法分析，優(yōu)化評選采用灰色關聯(lián)分析評定法確定。

2結果與分析

2.1不同樹種生長狀況分析

調(diào)查結果見表1、表2。從表中可以看出各數(shù)據(jù)參差不齊，很難進行直觀判斷，其生長狀況差異很大，必須經(jīng)過方差分析進行檢驗。利用單因素多組群方差分析GWBASIC程序進行運算，結果表明各個樹種之間樹高、胸徑生長量均無明顯差異，說明試驗選用的3個楊樹品種，生長表現(xiàn)均良好。

2.2不同網(wǎng)格大小對林木生長的影響

以合作楊為例，調(diào)查結果見表3。

單因素多組群方差分析結果表明，以合作楊為例，不同規(guī)格網(wǎng)格的樹高、胸徑生長量都有明顯差異，其中以78m×150m的網(wǎng)格林木樹高生長量最大，平均達11.82m。說明不同林網(wǎng)面積對防護林的生長量產(chǎn)生明顯的作用。

2.3防護林網(wǎng)的脅地效應

2.3.1光脅地效應分析

調(diào)查結果見表4、表5。試驗所用3種楊樹從樹冠的幾何形態(tài)看，都屬于圓錐形的，分枝角以河北楊稍大一些，合作楊和新疆楊稍小一些，但差別不大，因此不同樹種間遮光強度沒有明顯的差異。

從表5可知，遮光強度大小主要取決于單位面積上林木的株數(shù)，即由密度配置所決定，不同網(wǎng)格面積的防護林林網(wǎng)，樹冠的遮光面積以1.13hm2（株行距2m×2m）的最大，達到2.7%，隨著密度的降低，遮光面積亦隨之減少，當控制面積為6.67hm2時，其遮光面積僅為1.2%。需要指出的是，上述單株平均冠幅大小是在每年進行修枝以控制冠幅生長的狀態(tài)下測得的，如果不進行修枝，平均冠幅要大得多。所以林冠光脅地是造成農(nóng)作物生長及產(chǎn)量的重要因素之一。

2.3.2林木根系脅地效應分析

林木根系伸進林帶兩側的農(nóng)田，根系與作物根系同時處于同一系統(tǒng)中的土壤介質內(nèi)，對土壤水分、養(yǎng)分的競爭是客觀存在的[6]。但是隨著距離林帶的遠近變化，其脅地效應也不相同。脅地的影響范圍調(diào)查結果見圖1、圖2。

如圖1、圖2所示，無論是主林帶（東西走向）還是副林帶（南北走向），隨著與林帶距離增加，土壤容積含水率呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，尤其是地下20和40cm處，土壤容積含水率從2m處的9.9%和11.7%左右，銳減到6m處的6.2%和9.0%，說明作物根系和林木根系（根毛區(qū)）主要分布在地下20～40cm范圍內(nèi)，而且隨著根系的水平擴展，一般在距林帶6～8m處為林木根系水平擴展的最外緣，此時土壤水分含量達到最低值，然后又呈上升趨勢，由此說明，林木地下根系所產(chǎn)生的脅地范圍大致在6～8m。

由于林木根系與作物根系對水、肥的競爭作用，從而對生長在林帶附近的農(nóng)作物產(chǎn)量有明顯的影響，隨著距林帶距離的增加，玉米、向日葵和土豆的生長狀況趨于良好。經(jīng)調(diào)查，玉米在受脅地影響較大的位于2.5m處，平均株高僅為1.67m，穗長僅為18.3cm，均結穗率僅為70%，而在距林帶7.5m處，其平均株高增加到2.5m，穗長增加12～14cm，平均結穗率達100%，向日葵、土豆受到的脅地效應與玉米基本相同。因此，與土壤容積含水率變化相似，一般脅地反映較明顯的范圍應在距林帶≤6.0m的范圍內(nèi)。

經(jīng)方差檢驗分析，無論是玉米還是向日葵，隨著距林帶距離的不同，其株高生長有著極為明顯的差異，同時也證明了在距林帶6m的范圍內(nèi)脅地現(xiàn)象極明顯。如果按照每網(wǎng)格控制6.67hm2農(nóng)田計算，受到脅地影響的面積約為0.27hm2左右，即因林帶脅地的作用，而使農(nóng)作物生長發(fā)育受到明顯影響的面積占總面積的4%左右。

2.4防護系統(tǒng)優(yōu)化配置

防護林網(wǎng)的網(wǎng)格面積不應過小。網(wǎng)格太小，雖然可以降低風速，改善小氣候，但脅地效應太大。以主帶間距200m，副帶間距100m計算，其有效控制面積為2hm2。按照林帶脅地范圍6m計算，受林帶影響約0.18hm2，占總面積的9%，大大超過了平均4%的水平。因此，過去提倡的窄林帶小網(wǎng)格農(nóng)田防護林網(wǎng)模式有待進一步研究。在半干旱地區(qū)，治沙造田，進行生態(tài)農(nóng)林工程建設時應選擇以下模式：（1）面積控制在6.67hm2以上；（2）分階段的經(jīng)營方式，初期截干造林營造林帶，造林后3～5年不修枝，依靠楊樹萌芽性強的特點；（3）防護林體系應采用大網(wǎng)格林帶，小網(wǎng)格風障的方法，即由于網(wǎng)格大，防風作用減弱，會降低防護林的防風效應。

3結論

3.1在鄂爾多斯市達拉特旗五股地所選用的樹種其生態(tài)效益無明顯差異，但抗性以新疆楊表現(xiàn)最佳。

3.2在鄂爾多斯市的農(nóng)田沙漠化土地整治中，應建造控制面積大于6.67hm2的防護林網(wǎng)，初期，在網(wǎng)格內(nèi)設置死沙柳沙障。這樣既能發(fā)揮防護效益，又能最大

限度地降低防護林網(wǎng)的脅地效應。

參考文獻：

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收稿日期：2022-07-29

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)行動重大專項“科技興蒙”項目（KJXM-EEDS-2020006）；中央財政林業(yè)和草原科技推廣示范項目“黃河流域鄂爾多斯段典型生態(tài)經(jīng)濟林模式推廣示范”（內(nèi)林草科推〔2021〕01號）

作者簡介：韓梅（1968-），女，江蘇宿遷人，大學，高級工程師，從事林業(yè)治沙規(guī)劃研究，E-mail：649447315@qq.com