章古台地区农田防护林对风蚀的影响

肖巍

(1.辽宁章古台科尔沁沙地系统国家生态定位观测研究站，辽宁 阜新 123000；2.辽宁省沙地治理与利用研究所，辽宁 阜新 123000；3.辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁 阜新 123000)

土壤风蚀是指松散的土壤物质被风吹起、搬运和堆积的过程以及地表物质受到风吹起的颗粒的磨蚀等。在我国的干旱和半干旱风沙区营建农田防护林是防治土壤风蚀、防止土地沙漠化、减轻风沙对农业危害、稳定农业产量的有效措施，同时也发挥着调节生态系统、美化生态景观的功能[1]。国内外对农田防护林的研究多从林带结构[2-5]、林带优化配置模式[6-8]、防护效益[9-12]等角度开展。

辽宁章古台地区位于我国科尔沁沙地的南部，是北方农牧交错带的典型地区，自1970年以后，当地建设了大量的杨树和樟子松农田防护林，农田的土壤得到了一定程度的保护。本文通过对辽宁章古台沙地两个树种农田防护林网内部风蚀情况的研究，确定林网内风蚀的变化，为科尔沁沙地南部农田防护林网的规划和网内种植提供科学依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于辽宁西北部章古台地区(121°53′—122°22′ E，42°43′—42°51′ N)，地处科尔沁沙地南缘，属亚湿润干旱区，行政区划隶属于辽宁省彰武县。平均海拔226.5 m，年降水量450～550 mm，年蒸发量1 200～1 450 mm，年均气温6.1 ℃，年平均无霜期155 d，年均风速3.7 m·s-1。土壤主要为风沙土，物理砂粒含量多，黏粒含量少，养分贫瘠，有机质含量较低。该地区沙地起源于古代冲击沙地，是第四纪冰期后西辽河及其支流泛滥沉积的沙层，其后西辽河下切及泛滥面缩小而形成的沙质阶地。

1.2 试验地选择

试验地设在章古台农田林网中的平缓沙地农田，种植作物为花生，样地基本情况见表1。该地区农田防护林主林带走向与主害风垂直，走向为122°30′—302°30′，副带与主带垂直。主带距为125～300 m，副带距为300～500 m。

表1 样地基本情况

1.3 研究方法

试验采用标尺法。2017年11月初，自农田防护林网主林带南侧边缘处开始，每隔20 m设置1个监测点，在每个监测点插入1根竹签。在竹签贴近地面的0 cm处划上1条痕迹线，并向上标记刻度。2018年3—5月，每间隔15 d左右采集1次数据，用直尺测量竹签上相对于0 cm痕迹处埋入土里的深度或露出地面的高度，以观测风积或风蚀的深度。

杨树林网的监测点设在距离主林带南侧0、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、205 m处(205 m的监测点位于相邻主林带上)；樟子松林网的监测点别设在距离主林带南侧0、20、40、60、80、100、120、140、160、161 m处(161 m点位于相邻主林带上)；以无林带和林网保护的农田地为对照，在主害风沿线上自农田边缘开始，自北向南每隔20 m设一个监测点，共设置10个监测点。连点成线，构成监测带，设3次重复，形成3条监测带。

1.4 数据处理

所得数据运用Excel2007进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 农田防护林对表层土壤的保育作用

表2 农田防护林网风蚀监测结果

农田防护林网对于表层土壤具有一定的保育作用。由表2可以看出，在无林带和林网保护的农田中表层土壤平均风蚀深度为1.32 cm，而樟子松农田防护林网内土壤表层风蚀深度为0.72 cm，杨树农田林网内为0.93 cm，仅为无林带和林网农田的54.5%和70.5%，说明在春季大风的气候条件下产生了土壤侵蚀，农田防护林网可以对表层土壤有保护作用。3—5月间，樟子松农田防护林网对土壤表层的保育作用要优于杨树农田防护林网。

2.2 农田防护林网中风蚀沙埋特征

2.2.1 杨树农田防护林网内土壤风蚀特征 用正数代表风积，用负数代表风蚀，由图1中可知，杨树林网内不同地点风蚀程度不同。在12个监测点中，仅有2个监测点出现积沙，其余均出现风蚀现象。积沙出现在距离杨树林网主林带南侧0 m和80 m处，0 m处积沙明显，积沙厚度3 cm，80 m处积沙为0.5 cm。风蚀最严重的地点出现在20 m处，风蚀深度3.1 cm，这可能是因为风吹过林带后，风速增加造成的；其次是100～140 m处，风蚀为2.5 cm，这一地点处于南北林带的中间处；在160～206 m的监测点，风蚀程度较轻。在2—5月，杨树林网对距离其主林带南侧80 m以及160～206 m较好的防护作用。

图1 杨树林网内的风蚀情况

2.2.2 樟子松农田防护林网内土壤风蚀特征

图2 樟子松林网内的风蚀情况

由图2可以看出，樟子松防护林网内出现了明显的风积和风蚀现象。在樟子松林网中共设置监测点10个，有4个监测点出现积沙，其余监测点发生风蚀。积沙最为严重的监测点出现在樟子松林网相邻主林带北侧(距离该主林带南侧161 m处)，积沙厚度为3.33 cm；其余积沙的监测点分别为距离主林带南侧0、120和140 m处，积沙厚度分别为0.87、0.37和0.47 cm。风蚀最严重的监测点出现在距离主林带南侧100 m处，风蚀为4.17 cm；其次是带40和160 m处，分别为3.37和2.67 cm；20 m、60～80 m，风蚀程度较轻。可以看出，樟子松林网在距离主林带南侧20、80、120～140 m处，对土壤具有较好的防护作用。

3 结论和讨论

3.1 樟子松和杨树农田防护林网内土壤表层风蚀深度仅为无林带和林网农田的54.5%和70.5%，说明在春季大风的气候条件下产生土壤侵蚀，农田防护林网可以对表层土壤有保护作用。

3.2 2种农田防护林的防护距离有所不同。在杨树农田防护林网中，在主林带南侧80、160～206 m风蚀作用较小，表层土壤防护作用较好；在樟子松农田防护林网中，风蚀作用较小的是距离主林带南侧20、80、120～140 m处。

3.3 2种农田防护林网的防护效能有所差别。在樟子松和杨树的防护林网中，均出现了风积和风蚀现象，风蚀在出现频率和程度上均高于风积。但是在风蚀量上，樟子松林网明显要小于杨树。