榆林典型沙化地区定位监测浅谈

郝新忠，李 强，石长春，张继平，蒋晋豫，艾 锋

(1.陕西省林业科学院，陕西 西安 710000; 2.榆林学院 生命科学学院，陕西 榆林 719000)

随着国家生态文明建设的高质量推进，“强监管，补短板”成为新时期我国水土保持与荒漠化防治的重要举措[1-2]。尽管前人在荒漠化防治中作了大量的工作，取得了丰硕的成绩，但从总体上分析，因经济高速发展驱动的人工生产建设项目对自然的破坏使得榆林沙化土地面积占比仍然很高，因此“北治沙，南治土”的基本格局需要继续推进，亟待强化沙地生态系统的跟踪监测[3-4]。

基于上述原因，本文收集了榆林市荒漠化、沙化及沙尘暴定位监测站19年的定位观测数据，从气象、土壤、植被、地下水位角度分析榆林市沙化监测结果，并在此基础上提出了防沙治沙的建议，旨在为榆林市科学治沙提供决策依据。

1 定位监测范围和现状

毛乌素沙地东南部沙质荒漠化土地位于E107°14'～110°36'，N37°57'～39°35′，沙化土地集中分布在北部长城沿线，东西长420 km，南北宽120 km。监测范围包括定边县、靖边县、横山区、神木市、府谷县、佳县和榆阳区七个县(区)的99个乡(镇)，30个农林场，该区土壤为风沙土，占该地区土地面积70%以上。沙化土地分布特点为沙化程度由东南向西北递增，该区域是植物地理学重要分界线，具有地域上的独特性和代表性。

陕西省林业科学院治沙研究所荒漠化监测站位于榆林的毛乌素沙地东南部，气候属于温带半干旱区，土地荒漠化表现形式为草地沙化、矿产开发引起的土地沙化。监测项目始于2002年，获得了一手详实沙化土地监测数据资源[5]。

2 定位监测的目的

荒漠化与沙化监测目的是为了掌握榆林市沙化典型地区土地和沙化土地的现状及动态变化，为政府制定防沙治沙与防治荒漠化的政策和长远发展规划、保护、改良和合理利用国土资源，实现可持续发展战略提供基础资料和科学依据[6]。

3 定位监测的内容和方法

3.1 监测内容

气象因子：包括降水量、蒸发量、平均风速、主风方向、大风日数、扬沙日数、沙尘暴日数。

土壤因子：包括土壤类型、腐殖质层厚度、土壤孔隙度、土壤机械组成、土壤有机质含量、土壤养分含量、土壤水分。

植被因子：应用样方(5m×5m)法监测植被类型、植物种类、植被盖度(%)、灌草植株密度(株/m2)及乔木密度(株/hm2)、植物高度(cm)、生物量(g/m2)。

地下水位：包括地下水埋深、矿化度、pH值、水化学类型。

3.2 监测方法

3.2.1 气象因子监测

通过陕西省林科院治沙所设立的自动气象站以及榆林市气象局获取，榆林市2016～2020年气象数据见表1。

3.2.2土壤因子监测

表2 2016～2020年榆林市四个典型样地水分

在样地内用土壤水分仪测量各监测点的土壤含水量(体积比)，采用铁锨、环刀、电子秤、密封袋、标签、记号笔等工具按要求取回土样，在化验室按规定内容(指标)对土样进行测试。

3.2.3植被因子监测

根据监测所在区域植被分布状况，对沙化土地类型、植被类型和植被盖度不同的地段布设监测样地进行植被因子指标调查。在监测区域共布设了14个样地，每个样地内布设两个样方，样方面积为5m×5m，每年从5月至9月，每月一次，共五次对28个样方内的植被因子(指标)进行详细的监测和记录。

表3 2016～2020年榆林站典型植被样地监测情况多年汇总表

表4 2016～2020年榆林站6个典型观测井平均水位变化情况表单位：m

3.2.4 地下水监测

采用观测井方法进行地下水监测，观测井主要设置在利用地下水灌溉的农区、生态移民新村和矿区土地。榆林监测站设置观测井10个，每年对地下水监测9次，把监测和化验的数据做详细的记录。

4 监测结果与分析

4.1气象因子

由表1可看出，榆林市年均降水414 mm左右，且季节分配极不均衡。1～2季度为降雨低谷期，3季度为降水高峰期。近年来，年平均气温与降水量均呈现波动中有升高的趋势，年蒸发量总体有下降趋势。而扬沙日数与沙尘暴日数总体上有逐年减少的趋势，这与生态环境的改善密不可分。而年平均风速的波动变化，则可能与全球环境变化有关。只要植被盖度增加，地面裸漏面积小，水分蒸发量降低，地表土壤被植物根系紧紧包裹于地面，大风袭来，不易起沙，扬沙、浮尘、沙尘暴次数大大降低。

4.2 土壤因子

由表2可看出，沙化草地土壤平均含水量明显高于其它灌木林地，总体有下降趋势。主要原因是草地均为下湿地，粘土含量大，地下水位高。无灌溉耕地大于乔木林和灌木林地，乔木林地大于灌木林地。无灌溉耕地地表含土量较林地大，乔木林地蒸发量较灌木林地小。但土壤含水量过高对沙化草地植被生长有害，植被长期生长在含水量高的环境中，根系易缺氧，造成植被枯死现象。同时，毛乌素沙地土壤含水量与降雨量呈正相关关系，采矿区土壤含水量整体低于非采矿区，植被盖度高区域土壤含水量大于植被盖度低的区域，这是由蒸发量不同引起的。

4.3 植被因子

榆林属于温带干旱大陆性气候，因地带性植被不能发育，形成了以沙生植物为主的生态系统，植物以耐旱、耐寒、耐沙埋、耐风蚀的沙生植物为主。固定、半固定沙生植物主要有沙蒿(Artemisia desertorum)、沙竹(Psammochloavillosa(Trin.)Bor)、柠条(Caragana korshinskii，)、牛心朴(Pycnostelma lateriflorum Hemsl.)、针茅(Stipa capillata Linn.)等。沙丘地带广泛而稀疏地分布着沙蒿(Artemisia desertorum)、沙米(Agriophyllum squarrosum (Linn.) Moq.)、沙竹(Psammochloavillosa(Trin.)Bor)、沙柳(Salix cheilophila)等植物；在低湿滩地上，有盐生草甸、沼泽草甸灌丛等植被群落。人工营造的植被有旱柳、杨类、樟子松( Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)、油松(Pinus tabuliformis Carrière)、花棒(Hedysarum scoparium)、踏郎(Hedysarum fruticosum)、沙柳(Salix cheilophila)、柠条(Caragana korshinskii，)、柽柳(Tamarix chinensis Lour.)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn)、紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn.)、沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)、草木樨(Melilotus suaveolens Ledeb.)等；天然植被有沙柳(Salix cheilophila)、乌柳(Salix cheilophila Schneid.)、沙地柏(Sabina vulgaris)等灌木以及针茅(Stipa capillata Linn.)、牛心朴(Pycnostelma lateriflorum Hemsl.)等多年生草本植物。

由表3可看出，对多个样地通过长期植被因子监测情况来看，榆林沙区植被覆盖度呈显著的线性增加趋势,年递增率为2.3%,增加速率呈现出自南而北、自东向西的递减过程。沙地大部分已得到固定或半固定，植被盖度多数已达到30%以上。部分四、五十年的飞播灌木林地，植被盖度及生物量的变化基本达到峰值，原飞播灌木(踏郎、黑沙蒿、花棒等)部分枯死，植被盖度也有所下降，逐渐有衰退趋势，取而代之一些草本植物陆续长了起来，主要原因是沙区植被生长已经超出贫瘠沙地土壤的生产承载力。尤其一些沙柳(Salix cheilophila)和紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn.)因年代长老死现象严重急需平茬复壮更新，近年来有些沙区放牧情况有所抬头，灌木(草本)层受到严重破坏。为了巩固现有的治沙成果，建议加大对固沙植被的结构、密度、植物种的配置研究，对过熟林地尽快进行群落结构调整，实行以草为主，乔、灌、草稀植的搭配模式，提高林分质量与群落稳定性，以调控沙地生态变化过程，让防沙治沙成果永不褪色。

4.4 地下水位

榆林监测区共有10个观测井，每年对每个观测井共监测地下水位9次，最后取平均值。由表4可看出，通过多年的监测得出，降雨量与地下水位基本呈正相关关系，即每年降雨量多地下水位就高，降雨量少地下水位就低。非采矿区的观测井单月水位和一年的平均水位都明显高于采矿区观测井单月水位和一年的平均水位，靠近矿区的水井水位下降幅度明显，而非矿区的水井水位下降相对缓慢，甚至有水位回升情况。主要原因，随着榆林市经济发展速度的加快，煤、油、气开采与日俱增，一定程度破坏了地下的水体与水系，导致地下水位逐渐降低。同时，水位的变化与季节性和农业灌溉用水等因素也有关系，植被生长受到直接或间接的影响[7]。

5 对策及建议

数十年高强度的煤、油、气等自然资源的高强度开采与利用给榆林本已脆弱的生态环境雪上加霜，因此加强矿区生态重建已迫在眉睫。根据当前“碳达峰、碳中和”国家战略引导，结合榆林当地林草覆盖率和矿区生态破坏实际，依托“榆林防止二次沙化及国土绿化五年行动方案”的政策，以重点工程和示范区建设为突破口，努力使沙区生态环境得到明显改善。此外，根据榆林治沙多年的经验，种植乔(灌)木林，无论是防风固沙还是保持水土流失都不及草地或灌草地，因草地只要盖度达到一定的比例，就像绿色的地毯一样，紧紧包裹在地面上，对防风固沙和保持水土流失效果相当好，所以，榆林的治沙模式应该采取以草为主，林(灌木林)草结合的治沙模式。其次，在毛乌素沙区应对治沙工程及其方向进行战略调整，积极培育沙产业、开发沙生态治理模式。总之，在长期荒漠化治理过程中，榆林市积累了丰富的经验，得到国际社会高度评价，进一步建议如下：(1)政策激励，调动群众参与荒漠化治理的积极性。(2)科技支撑，提高荒漠化治理水平。(3)工程牵动，加快荒漠化治理步伐。(4)行政推动，保证荒漠化防治工作的顺利实施。