浅析石羊河林场封沙育林的技术要点及生态效益

张兴慧

（武威市石羊河林业总场，甘肃民勤 733399）

石羊河林场位于甘肃省武威市民勤县境内，地处石羊河下游，发达的水系为石羊河林场提供了充足的灌溉水源。在石羊河林场沙漠化治理工作中，累计控制流沙面积达3.33 万hm2，有效保护了武威市水利、电力、农业等重要民生基础设施。石羊河林场是“三北”防护林工程西北沿线的重要组成部分，现有林场管护面积6.1 万hm2。石羊河林场基于武威市北部的沙漠化土地，种植梭梭、白刺、柽柳、沙拐枣等沙生植物。同时，结合武威市沙漠防治的实际情况与经验，创新发展封沙育林技术（林木修复、补植补造、“麦草沙障+灌木造林”），通过多种树木混合高密度种植形成了沙丘森林小气候，促进了沙丘林下土壤发育，提高了土壤的氮磷钾含量，取得了理想的生态效益。

1 石羊河林场概述

1.1 区域条件

石羊河位于河西走廊以东地区，是甘肃省境内的第三大河流，发源于祁连山脉东部雪山，全长250.0 km[1]。石羊河林场位于石羊河下游的民勤县，基于现有的物种结构和区位环境条件，构建了科学多样的森林生态系统。石羊河林场现有林地0.40 万hm2、疏林0.20 万hm2、灌木林2.80 万hm2、未成林0.10 万hm2、未开发荒山荒地1.70 万hm2、苗圃地0.06 万hm2、辅助生产用地0.02 万hm2，拥有国家级公益林3.4 万hm2、地方公益林1.9 万hm2。得益于石羊河林场的建设发展，现阶段武威市森林覆盖率达52.4%。

石羊河林场现有人工灌木林面积2.4 万hm2，主要树种包括梭梭、沙拐枣、毛条、花棒、红柳等；天然灌木林面积0.4 万hm2，主要树种包括红砂、麻黄、白刺、沙蒿，平均覆盖率5%～45%。石羊河林场现存野生动物数量相对较少，有一级保护动物金雕、二级保护动物鸢、苍鹰、荒漠猫、鹅喉羚等11 种。

1.2 沙漠化防治现状

自石羊河林场建成以来，累计在民勤绿洲外围形成长408.0 km 的风沙线，累计造林面积3.7 万hm2，保存率74%；石羊河林场长期坚持封沙育林工作，累计造林1.3 万hm2，包括防风固沙林1.2 万hm2，农田防护林533.3 hm2，经济林466.7 hm2，造林保存率达97.5%[2]。石羊河林场在流动沙丘区域设置黏土、柴草沙障共计1.6 万km，封沙育林面积共1.8 万hm2，控制流沙3.3 万hm2、保护绿洲面积8.0 万hm2、草场2.9 万hm2，沙漠化防治效果显著，有效保护了武威市沙漠周边沿线村镇与电力、水利、交通设施。

2 封沙育林技术

2.1 林木修复

1）对部分重度退化的乔木林，通常使用带状采伐更新、块状皆伐更新、林冠下造林、补植等方式进行修复。对于中度、轻度退化的乔木林，使用带状采伐更新、择伐、疏伐、生长伐、卫生伐和截干复壮等修复方式[3]。2）可以使用隔带、隔株、分行、截干复壮等方式修复已经开始退化的农田防护林网、林带。3）选择樟子松、刺槐等适应性、抗旱性强的树种替代已死亡或不能适应环境的树木。在科学选择树种的基础上合理安排栽植密度、优化林分结构。

2.2 补植补造

受树木生长周期影响，石羊河林场存在周期性灌木林沙区退化现象，因此，石羊河林场结合武威市的自然生态情况，对已出现沙区退化的灌木林采用补植补造等方式进行修复，以保证石羊河流域的植被密度始终维持在合理范围内。1）在补植补造前，需进行沙区压沙，沙区压沙是提高补植补造树木成活率、土壤种子量与沙丘植被覆盖度的基础性措施。2）在补植补造过程中，通过调整不同树种的混交比例，提升森林整体的稳定性与抗逆性；或通过配合平茬进一步促进补植补种树木的生长。3）为避免树木生长受外界环境干扰，需在补植补造结束后封沙育林，并定期为树木补充水分与营养物质。4）对于立地条件相对较好的地块，石羊河林场通常在雨季采取人工模拟飞播的方式提高土壤种子量，以加快森林更新速度。

2.3 技术组合

1）石羊河林场综合运用“截干复壮+释放花绒寄甲”等病虫害防治技术、“麦草沙障+灌木造林”等灌溉整地技术，以提高封沙育林工作效果。2）积极学习国际先进的造林技术，结合石羊河林场封沙育林工作的实际情况进行调整、运用。3）石羊河林场与各高校、研究所积极展开交流合作，创新封沙育林技术，将最新研究成果引进封沙育林工作中，以提高防护林修复水平。

3 生态效益

3.1 沙丘森林小气候的形成

石羊河林场使用多种树木混合种植，不同的树种通过光合作用、呼吸作用、蒸腾作用向空气中释放不同的物质，这些物质促进了沙丘森林小气候的形成。朱辉对民勤县石羊河林场森林树种的生长规律进行研究发现，树木在生长过程中会引起森林温度、湿度、风速等气候要素的变化，这些因素的变化促进了沙丘森林小气候的形成[4]。

3.1.1 森林温度

民勤县石羊河林场在坡向不同、土层不同的位置上种植树木，受坡向、土层等因素影响，树木的生长状况存在一定差异，具体表现在不同坡向树木的枝叶密度差异、根系深度差异等，由此导致森林的郁闭度、森林密度存在差异，进而造成了不同坡向、位置的树木受太阳辐射与日照强度不同，为沙丘森林小气候的形成创造基础条件。

受石羊河林场森林坡度、位置等因素影响，树木接收的太阳辐射和日照时间存在差异，光照、辐射的不同导致树木蒸腾作用释放的水蒸气温度不同，进而导致同一片森林中存在不同的温度，温度差异的存在使森林内部的气候环境逐渐与周边气候、大环境气候产生不同，进而形成温度更温和、均匀的沙丘森林小气候。

3.1.2 森林湿度差异

封沙育林使森林中的气候温度发生变化，且民勤县存在较大的昼夜温差，温度的变化引起了森林空气湿度的变化。石羊河林场通过封沙育林整地工作提高了森林的地表植被覆盖率和树木高度，进而形成了大量的森林蒸腾作用，使林地上空的湿度增加，造成森林内的空气湿度与大环境的空气湿度差异显著，形成了湿度更高的沙丘森林小环境。

3.1.3 森林风速变化

封沙育林会引起森林内部和周边风速的变化。石羊河林场树种刚种植时，由于树木生长位置不同，树冠受风速影响也存在差异，逐渐导致在不同位置生长的树木呈现不同的形态，这种形态与大环境的风向变化密切相关。树木外在轮廓线条长期受风速的影响发生变化，导致森林内部的风速比大环境的风速低。当气流穿越森林时，由于森林内外风速差异显著，森林上方乱流得到加强，风速加快。

林中风速水平的分布由边缘向内逐渐水平扩散，随着距离的不断增加，风速不断降低[5]。树木枝干和树叶形成的阻力会降低风速，而森林内部密度不同，对风速的减弱程度也不同，这就导致石羊河林场内部存在多种不同速度的气流，且气流速度还会受季节性影响，使森林内部与森林外部环境的风速差异显著，形成了多种气流速度并存的沙丘森林小气候。

3.2 促进沙丘林下土壤的发育

如表1 所示，林下土壤有机质含量与林木种植密度呈正比。例如，石羊河林场白刺种植密度为1668 株·hm-2，林下土壤速效钾含量为41 mg·kg-1，水解磷最高含量为44.2 mg·kg-1，林下土壤最大含氮比重为0.28%，最高含氮量为43.3 mg·kg-1。林下土壤氮含量代表林下土壤的实际供氮水平，受沙丘森林小气候差异化影响，不同树种林下土壤0～20 cm 含氮量差异较大，如沙丘森林小气候形成前，沙拐枣种植地土壤0～20 cm 含氮量20.78 mg·kg-1，沙丘森林小气 候形成后含氮量提升至32.53 g·kg-1；毛条种植地土壤0～20 cm 含氮量从36.17mg·kg-1提升至44.83 mg·kg-1；红柳种植地土壤0～20 cm 含氮量从15.65 mg·kg-1提升至22.37g·kg-1。

表1 石羊河林场土壤氮磷钾含量随种植密度的变化

3.3 石羊河林场封沙育林展望

石羊河林场地处沙漠干旱区，石羊河林场封沙育林项目在沙漠化防治工作中发挥重要作用。石羊河林场在恶劣的环境下展开科学化经营，从经济效益、生态效益的综合角度出发全面提升石羊河林场防风、生态防护等功能，使石羊河林场区域内沙漠化治理在持续稳定中不断提升效果，充分发挥石羊河林场沙漠化防治对民勤县绿洲基础设施、农田、村舍农庄的保护作用，将石羊河林场打造为甘肃省干旱荒漠区治沙示范工程，同时为石羊河林场未来长期持续发展奠定基础。石羊河林场在沙漠化防治工作中需要进一步强化资源保护，以此进一步提升石羊河林场的生态效益，并编制科学的林场森林经营方案。在沙漠化防治工作中，石羊河林场构建完善公益林抚育管护责任体系。石羊河林场鼓励社会各界参与到沙漠化防治事业中，并积极学习国际前沿知识与技术提升沙漠化防治工作水平，充分整合社会力量提升民勤县沙漠化防治效果。石羊河林场在未来的封沙育林沙漠化防治工作中需要坚持统筹规划原则、讲求实效的原则、生态效益和经济效益相结合原则，将植被保护作为沙漠化防治工程中的重点工作内容，并进一步强化濒临沙漠化地区的基本农田生态保护与建设，在封沙育林中坚持工程治沙和植物治沙并举。在充分发挥封沙育林沙漠化防治优势的同时，还需要兼顾封沙育林产业生态效益和经济效益，展现出石羊河林场封沙育林沙漠化防治的综合价值。

4 结语

在沙漠化防治工作中，为增强民勤县沙漠化防治效果、强化资源保护、提升生态效益，石羊河林场需编制科学的林场森林经营方案，构建完善的公益林抚育管护责任体系，积极鼓励社会各界参与沙漠化防治，学习前沿知识与技术。

石羊河林场地处沙漠干旱区，封沙育林项目在沙漠化防治工作中发挥了重要作用，应从经济效益、生态效益的角度出发全面提升石羊河林场防风、生态防护等功能，使石羊河林场区域内沙漠化防治效果不断提升，充分发挥石羊河林场沙漠化防治对民勤县绿洲基础设施、农田、村舍农庄的保护作用，将石羊河林场打造为甘肃省干旱荒漠区治沙示范工程，为石羊河林场未来长期可持续发展奠定基础。