阴山北麓农田防护林建设的若干探讨

狄伟佳， 马 礼， 贺翔宇 (首都师范大学资源环境与旅游学院,北京 100048)

阴山北麓农田防护林建设的若干探讨

狄伟佳， 马 礼*， 贺翔宇 (首都师范大学资源环境与旅游学院,北京 100048)

通过对内蒙古化德县农田防护林现状的调查以及当地生态环境的分析，指出农田防护林建设存在的问题。结合当地气候、水土条件、生态环境、树种的生态适应性与当地多年农田防护林建设的实践，得出适宜的农田防护林配置方式：①农田防护林宜选用灌木柠条和乔木白榆、小叶杨为主要造林树种。②北部丘陵防风固沙牧林区农田防护林宜采取窄林带小网格、灌木防护林带模式，南部丘陵滩川农牧林区农田防护林宜采取窄林带小网格、灌乔木带状混交防护林带配置方式。③林带结构宜为疏透型，种植密度不宜过大，最适疏透度为0.25～0.35。在网格南侧副林带留出风缺口，以减轻农田风蚀。④防护林配置时，其主林带方向应尽量与主风向垂直，主林带方向为近南北方向，副林带为近东西方向，充分考虑地貌条件，其配置走向应尽量与田块走向一致，与农田道路、渠系相结合，灵活配置。

农田防护林；树种选择；林带配置；阴山北麓；化德县

内蒙古阴山北麓常称为后山地区，主要包括乌兰察布市的四子王旗、察右中旗、察右后旗、商都县、化德县，包头市的固阳县和达茂旗，呼和浩特市的武川县，锡林郭勒盟的太仆寺旗和多伦县，地处我国北方农牧交错带中段，属生态最为脆弱的地区之一。由于该区风沙活动强烈和对土地的不合理利用，导致风沙危害农田现象十分普遍。农田防护林是农田生态系统的重要屏障，是生态建设的重要工程措施，是以保护耕地免受风蚀沙化，改善农田小气候，促进农作物稳产、高产为目的所营造的防护林[1-2]。为了减轻风沙对农田的危害，当地农田防护林的建设受到了很大重视。20世纪50年代，内蒙古开始营造防护林，起到了一定的防风固土作用，部分农田风蚀沙化情况得到了一定的改善[3]。近年来，阴山北麓及其毗邻的河北省坝上高原农田防护林大片死亡，已引起中央有关部门高度重视。如何重建更新农田防护林关系到当地生态安全与农业发展，是当前亟待解决的问题。目前对于防护林网的研究集中于农田防护林的生态作用、结构配置、防风效能以及防护林效益等方面[4-8]。不同地域农田防护林的配置不同。该文以该市化德县为例，从农田防护林的现状、存在的问题入手，结合当地的生态环境以及树种的生态适应性，探讨农田防护林树种的选择、林带空间配置和防护林带结构等，为当地农田防护林建设提供科学参考依据。

1 研究区概况

化德县位于41°37′～42°17′N，113°32′～114°48′E，地处阴山北麓，属北方半干旱农牧交错带，是我国沙漠化最危险最明显的地区之一。该县气候特征为典型的半干旱偏干大陆性季风气候，冬季漫长严寒多风，夏季少雨，春季短促多风沙。年均气温2.5 ℃，≥10 ℃年均积温1 890 ℃，年均日照为3 078.7 h，太阳辐射强。多年平均降水量为328 mm，降水年际变化大，最多年份501 mm，最少年份166 mm，多集中在6～8月份。年平均大风日数约30 d。全县土壤类型主要为栗钙土，由于土壤有机质含量较低，质地疏松，一旦植被遭到破坏，抗风蚀能力差，大风天气土壤中微粒随风飘走，剩下较粗的沙粒，使土壤更加贫瘠，造成土地沙化。地高天寒，气候干旱、水资源短缺和多风沙天气限制了该县的农业发展。

根据《化德县综合农业区划》全县分为2个综合农业区，即北部丘陵防风固沙牧林区和南部丘陵滩川农牧林区。北部丘陵防风固沙牧林区气候条件较差，降水量和气温都低于南部，土壤风蚀沙化严重，风多雨少，多年平均降水量低于300 mm，且地下水储量较少，水资源贫乏。地貌类型包括波状高平原、低山丘陵、缓坡丘陵和山间洼地。南部丘陵滩川农牧林区，降水量和气温都优于北区，土地肥力较好，多年平均降水量300～350 mm,水资源相对于北区较多。地貌类型主要为缓坡丘陵、低山丘陵盆地和宽谷。

2 研究方法

在化德县上述2个农业区的典型地段考察调研农田防护林的现状、生态效应及其存在的问题，总结近50年农田防护林建设的成功经验与教训。以当地水土条件为基础，调查近年防护林树种的生态适应性，确定耐旱耐寒树种及科学的树种结合，探索农田防护林的配置方式和林带结构等。

3 农田防护林建设存在的问题

调查发现，化德县农田防护林建设较少，虽在各个乡镇都有分布，但分布范围较小，防护林体系不完善。由于过去对防护林体系结构配置、树种选择及综合防护效果等研究较少,缺乏科学依据，农田防护林体系建设存在着树种选择不尽适宜、结构配置不合理、管护不力而造成防护林时有损毁、林带胁地和树龄老龄化等问题。

3.1 树种单一防护林建设虽然已经有了数十年的实践,在防护林建设树种的选择方面积累了一些经验，但是对“适地适树”仍存在认识上的偏差。农田防护林树种主要为乔木杨树，由于树干之间空隙大，冬春季节大风天气多，其防风固土能力不强，而防风固土适宜灌木树种种植极少，树种单一，防护林抗风蚀能力差，且易造成规模性病虫害发生，影响防护林的建设质量。

3.2 林带结构配置不尽合理当地农田防护林结构配置不尽合理主要表现在：①配置方式比较单一，大部分农田防护林的配置整齐，呈近似正方形或长方形农田网眼，未能充分考虑地貌、风向和风力等因素而防护效果不佳。②主林带带间距过大，超过树高的20倍，防护效果差。③林带栽植行数偏多，密度过大。当地农田防护林多由5～6行的乔木杨树组成，株行距为1.0 m×1.5 m～1.5 m×2.0 m[3]，种植密度过大，而当地水土条件差，生态环境脆弱，乔木多长成“小老头”树，容易因连年干旱缺水造成大面积衰败甚至死亡。

3.3 防护林管护不力多年来，农田防护林只造不管，导致一些防护林因人畜破坏而残缺不全，未能及时补植，影响防护林的防护效果。近年以来，因生态建设的加强，防护林损毁现象明显减少，但是仍需加强管护。

3.4 林带胁地问题农田防护林在防风固土、增温保墒和提高农作物产量等方面发挥了重要作用，但是由于树木根系庞大，同毗邻农田农作物争夺水分和养分以及林冠遮阴引起的日照减少、光照强度减弱及小气候的变化对农作物光合作用的影响[9-10]，导致防护林带两侧至少10 m内的农作物不能正常生长而显著减产，这就是林带胁地问题。林带胁地问题使得农民对农田防护林建设的积极性降低，成为制约当地农田防护林发展的重要因素之一。

3.5 农田防护林的老龄化随着树龄的增加，农田防护林的防护功能发生变化，其生长速度和防护质量逐渐降低，防风效能开始下降。20世纪80年代以前营造的农田防护林已进入衰败期，很多农防林进入成、过熟林阶段，近年出现大量死亡，亟待更新重建。

4 结果与分析

4.1 农田防护林树种的选择遵循适地适树的原则，根据当地造林立地条件，选择生态幅度宽、适应性强、表现良好的树种，最好为乡土树种。化德县属半干旱偏干地区，故应选择一些耐旱耐风沙的低矮树种。柠条具有低水势、低蒸腾的耐旱特性[11]，有较强抗风沙能力，适应性好且为当地乡土树种，为适宜的防护林建设灌木树种。白榆深根、耐寒耐旱耐瘠薄，生态幅度宽，适应性广，当地也有白榆种植历史，生态适应性较好，为适合的乔木林树种[12]；小叶杨耐风沙耐寒耐盐碱，对土地质量要求不高，蒸腾作用较小，根幅窄，胁地范围较小，较适合当地生态环境，为较适宜的乔木树种。对林带进行合理的树种配置，实行以灌为主，灌乔结合，多树种混交。此外，为减轻胁地作用对农作物生长的影响，可在胁地范围内种植耐阴和耐瘠薄的牧草，同时采取乔木截根保田的措施，即在林带靠近耕地一侧切断乔木伸向田间的水平根系，减少乔木对水分和养分的吸收，减小胁地作用，从而保证林网内农作物正常生长。

4.2 农田防护林林带空间配置该县地高天寒，气温较低，降水稀少，大风日数多，年平均大风日数为30 d左右，风沙活动频繁。土壤质地疏松，冬春季节农田缺乏覆盖，较易遭受风蚀，生态环境脆弱。只有进行科学合理的农田防护林林带配置，才能发挥较好的防护效果。

当地水土条件较差，不适宜大面积种植树木。实践证明，当地适宜采用窄林带小网格的防护林模式配置，可以节约土地，减少对地下水的消耗。此外，当地风沙危害普遍，农田极易遭受风蚀，而树木高度较低，故林带间距不宜太大。适合的防护林带间距能够提高农田防护林的防护作用。当有效防护距离与林带间距比值为1时，则认为是理想的林带间距，偏离1越大，其林带间距质量越差[13]。化德县南部丘陵滩川农牧林区降水条件比北部较好，其成林乔木树高仅为13～14 m，其有效防护距离为树高15～17倍,故建议采用主林带带间距≤200 m，副林带带间距≤400 m的小网格。 北部丘陵防风固沙牧林区多年平均降水量小于300 mm，不适合乔木的生长，灌木高度为0.7～1.5 m，故建议主林带间距为20～50 m，副林带间距约为100 m。

防护林在配置时主林带走向应尽量与主风向垂直，但由于当地以丘陵地形为主，故二者夹角至少应大于60°，配置方向应与田块方向一致，与农田道路、渠系相结合[14]，配置方式灵活多样。当地主风向为WWN，故主林带为近南北方向，副林带为近东西方向。

4.3 农田防护林林带结构林带结构决定林带的防护性能，通常分为紧密结构、疏透结构和通风结构。紧密型结构虽然防风效果较好，但风积物易沉积于林带前和林带内，气流通过林带后风速恢复很快，相对有效防护距离较短，不适合农田防护林，通风型结构防护效果较差，考虑当地多风且多大风天气的实际，农田防护林林网宜采用适中的疏透型林带结构，即乔木和灌木的树干层间有不同程度的透风空隙，林带上下透风均匀，相对有效防风距离较大，防风效果较好，且不会在林带内和林缘造成风积物的沉积[4,15]。疏透度是度量林带结构的重要指标[16]。根据内蒙古地区的研究经验，窄林带的最适疏透度为0.25～0.35。在采取疏透型林带结构时，应注意混交方式、林带宽度和栽植密度。

鉴于过去农田防护林建设的实践经验总结，北部丘陵防风固沙牧林区，气候条件较差，降水量和气温都低于南部，土壤风蚀沙化严重，地力较低，风多雨少，多年平均降水量低于300 mm，且地下水贫乏，不适合生态耗水量大的乔木生长。灌木生态耗水量少，适应性强，固土能力强，故应采取窄林带小网格灌木防护林模式。即迎风侧主林带营造20 m宽的灌木林带，其内的灌木林带由2～3行组成一带，带宽度为3～5 m，株距为1 m，行距为1.5 m。副林带为2～3行灌木。

南部丘陵滩川农牧林区，年降雨量300～350 mm，宜采取窄林带小网格、乔灌木带状混交防护林带配置方式，即主林带由2行乔木2行灌木组成，副林带由1行乔木2行灌木组成，灌木带设置在林带迎风外侧，有利于其光合作用，较好发挥其固土作用，弥补乔木固土作用的不足，乔木带设置在靠近农田一侧[14]。灌木防护林，生态耗水量少，适应性强，固沙能力好，但高度一般不超过2 m，防护范围小。乔木防护林防风范围较大，防风效能较好，但由于当地气候严酷，其生长缓慢，生态耗水量多，存活率低，不适宜大面积种植，且乔木防护林林带林冠部分较为紧密，但树干之间空隙大，难以阻挡风沙流。乔灌结合则弥补了各自缺陷，在发挥防风固土过程中，灌木主要用于构建林带下部的稠密枝条，防风固土，阻挡风沙从林带下部通过，乔木阻挡上部气流，从而提高防护林的防风效果。该区降水量仅300～350 mm，林带植树密度不宜过大，采取乔木株距2 m，行距2 m，灌木株距1 m，行距1.5 m，乔灌之间行距2 m的设计。此外，由于气流经过林带后形成近地表气流，对农田形成局部风蚀，为减少这种风蚀情况，防护林建设时，应在小网格南侧副林带留出缺口，为网格内的近地表气流留出路以减轻土壤风蚀。

5 结论

通过对当地农田防护林现状及存在问题进行分析，并结合当地干部群众数十年农田防护林建设的经验，得出以下结论：

(1)在半干旱偏干地区，农田防护林宜以灌为主，乔灌结合。造林树种主要为灌木柠条和乔木白榆、小叶杨。

(2)在常年降水量不足300 mm的防风固沙区，农田防护林宜采取窄林带小网格、灌木防护林模式，即主林带间距为20～50 m，副林带间距约为100 m。迎风侧主林带营造20 m宽的灌木林带，其内的主副林带由2～3行组成一带，带宽度为3～5 m，株距为1 m，行距为1.5 m。

(3)在常年降水量300～350 mm的农牧林区，农田防护林宜采取窄林带小网格、乔灌木带状混交防护林带配置方式。主林带之间的间距≤200 m，副林带之间的间距≤400 m。实行灌乔结合带状混交方式，即主林带由2行乔木2行灌木组成，副林带由1行乔木2行灌木组成，灌木带设置在林带迎风外侧，乔木带设置在靠近农田一侧。林带结构为疏透型，最适疏透度为0.25～0.35。林带种植密度不宜过大，采用乔木株距2 m，行距2 m，灌木株距1 m，行距1.5 m，乔灌之间行距2 m的设计。在网格南侧副林带留出风缺口，以减轻农田风蚀。

(4)防护林带配置时，其主林带方向应尽量与主风向垂直，主林带方向为近似南北方向，副林带为近似东西方向，充分考虑地貌条件，其配置走向应尽量与田块走向一致，与农田道路、渠系相结合，灵活配置。

该研究仅是对阴山北麓风蚀沙化地区农田防护林建设的初步探讨，以期能够为防治农田风蚀沙漠化提供科学参考依据

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Discussion on the Construction of Farmland Shelterbelt in the North Foothills of Yinshan Mountain

DI Wei-jia, MA Li*, HE Xiang-yu

(College of Environment and Tourism Resource, Capital Normal University, Beijing 100048)

The paper is based on the investigation of the farmland shelterbelts in Huade County, Inner Mongolia, the analysis of local ecological environment and the experience of shelterbelts construction. The results show:①Caraganakorshinskii,UlmuspumilaandPopulussimoniiare the most suitable species.②The north should take the shrubs protective mode and the south should take the narrow belt of small grid, ribbon and shrubs mixed shelter belt configuration mode.③The forest structure is thin transparent type. The optimal steam penetration is 0.25 to 0.35. To alleviate the land wind erosion, leave the wind gap in the south of auxiliary shelterbelt. ④The direction of the shelter forest is nearly north-south direction, and the auxiliary forest belt is nearly east-west. Its construction should be consistent with the strike of the bench border, combined with farmland road, canal system, considering the condition of landscape fully.

Farmland shelterbelt; Tree species selection; Forest configuration; North Yinshan Mountains region; Huade County

国家自然科学基金项目(41071068,40671006)。

狄伟佳(1991- )，女，河北邢台人，硕士研究生，研究方向：资源开发与区域发展。*通讯作者，教授，博士，从事综合自然地理方面的教学和科研工作。

2015-03-26

S 727.24

A

0517-6611(2015)14-189-03