沙漠化土地整治过程中防护林体系优化配置的研究

韩梅 韩柏 刘朝霞 何金军 邬晗 贾丽琼 韩胜利

摘要文章对内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗五股地沙漠化土地整治过程中防护林体系的优化配置做了研究。结果表明：在沙漠化土地整治和防护林体系配置过程中，应建造控制面积大于6.67hm2的防护林网，初期在格内设置高立式死沙柳沙障；所选用的树种其生态效益无明显差异，但抗性以新疆杨表现最佳。

关键词沙漠化土地整治；防护林体系；优化配置

中图分类号：S727.23文献标识码：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

农田防护林又称护田林，它是以保护耕地免受风蚀沙埋，改善农田小气候，促进农作物稳产、高产为目标所营建的防护林[1]。其建设不仅关系到当地农田生态系统的生产，而且还可以防止土地沙漠化，改善生态环境和促进农业经济的发展。因此，农防林在选择上首先要充分了解当地的气候、土壤和降水等自然地理条件[2]，只有充分认识当地自然地理条件和植物生物学特性，选择适宜树种，才能使农田防护林起到防护作用。

内蒙古鄂尔多斯市农田防护林树种很多，依据生物多样性与系统稳定性相关的基本原理[3]，考慮到杨树作为三北地区农田林网主栽树种的速生性、广泛适应性和生产实践的易操作性，提出了大面积农田林网建设采用杨树树种[4]。本文经过实践，主要研究农防林的配置结构：包括林带结构（种植密度）、林带方向、防护林树高、冠幅、胁地效应等[5]，这些因素对农田高产的影响不容忽视，为农田防护林建设提供参考。

1材料和方法

1.1研究地概况

研究区五股地位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗境内，属黄河二级阶地、库布齐沙漠北部边缘，40°00′—40°30′N，109°00′—110°45′E，海拔1260m。气候属典型的极端大陆性气候。四季分明，冬季寒冷干燥而漫长，夏季短暂酷热，年平均气温5.5～9.1℃，年平均降水量200mm，降水多集中在7—9月，年平均蒸发量2000mm，为降水量的10倍。无霜期138d，多年平均大风日数达24d，平均风速3.2m.s-1，主要风向为西北风。地貌以流动、半固定沙丘和平坦缓起伏沙地为主，流动沙丘以新月形沙丘和沙丘链为主，沙丘平均高度1.0～10.0m，最高80多m。沙层厚度平均为30m。土壤以风沙土为主，土层风化不明显，系A-C构型或无层次分异。植物数量稀少，盖度较低。

1.2试验设计

树种以适应当地立地条件的合作杨（Populus×xiaozhuanica）为主，新疆杨（Populusalbavar.pyramidalis）、河北杨（Populushopeiensis）为辅，短期即能达到设计所需要的防风能力的要求。栽植密度：主林带3行，副林带2行，株行距1.0m×2.0m。网格设计规格：（1）78m×120m，林网控制面积0.93hm2；（2）78m×150m，林网控制面积1.13hm2；（3）220m×150m，林网控制面积2.94hm2；（4）445m×150m，林网控制面积6.67hm2。

1.3研究方法

采用固定标准行和标准木调查林木成活率，第二年调查保存率。采用隔株随机抽取一株的调查方法调查冠幅。

利用“高精度土壤水分测量仪HH2D”测定距离林带不同距离的土壤容积含水量。

依据数理统计分析的要求，统一整理分析数据。对林木高生长量、胸径生长量等采用双因素有重复的方差分析法分析，优化评选采用灰色关联分析评定法确定。

2结果与分析

2.1不同树种生长状况分析

调查结果见表1、表2。从表中可以看出各数据参差不齐，很难进行直观判断，其生长状况差异很大，必须经过方差分析进行检验。利用单因素多组群方差分析GWBASIC程序进行运算，结果表明各个树种之间树高、胸径生长量均无明显差异，说明试验选用的3个杨树品种，生长表现均良好。

2.2不同网格大小对林木生长的影响

以合作杨为例，调查结果见表3。

单因素多组群方差分析结果表明，以合作杨为例，不同规格网格的树高、胸径生长量都有明显差异，其中以78m×150m的网格林木树高生长量最大，平均达11.82m。说明不同林网面积对防护林的生长量产生明显的作用。

2.3防护林网的胁地效应

2.3.1光胁地效应分析

调查结果见表4、表5。试验所用3种杨树从树冠的几何形态看，都属于圆锥形的，分枝角以河北杨稍大一些，合作杨和新疆杨稍小一些，但差别不大，因此不同树种间遮光强度没有明显的差异。

从表5可知，遮光强度大小主要取决于单位面积上林木的株数，即由密度配置所决定，不同网格面积的防护林林网，树冠的遮光面积以1.13hm2（株行距2m×2m）的最大，达到2.7%，随着密度的降低，遮光面积亦随之减少，当控制面积为6.67hm2时，其遮光面积仅为1.2%。需要指出的是，上述单株平均冠幅大小是在每年进行修枝以控制冠幅生长的状态下测得的，如果不进行修枝，平均冠幅要大得多。所以林冠光胁地是造成农作物生长及产量的重要因素之一。

2.3.2林木根系胁地效应分析

林木根系伸进林带两侧的农田，根系与作物根系同时处于同一系统中的土壤介质内，对土壤水分、养分的竞争是客观存在的[6]。但是随着距离林带的远近变化，其胁地效应也不相同。胁地的影响范围调查结果见图1、图2。

如图1、图2所示，无论是主林带（东西走向）还是副林带（南北走向），随着与林带距离增加，土壤容积含水率呈现出逐渐降低的趋势，尤其是地下20和40cm处，土壤容积含水率从2m处的9.9%和11.7%左右，锐减到6m处的6.2%和9.0%，说明作物根系和林木根系（根毛区）主要分布在地下20～40cm范围内，而且随着根系的水平扩展，一般在距林带6～8m处为林木根系水平扩展的最外缘，此时土壤水分含量达到最低值，然后又呈上升趋势，由此说明，林木地下根系所产生的胁地范围大致在6～8m。

由于林木根系与作物根系对水、肥的竞争作用，从而对生长在林带附近的农作物产量有明显的影响，随着距林带距离的增加，玉米、向日葵和土豆的生长状况趋于良好。经调查，玉米在受胁地影响较大的位于2.5m处，平均株高仅为1.67m，穗长仅为18.3cm，均结穗率仅为70%，而在距林带7.5m处，其平均株高增加到2.5m，穗长增加12～14cm，平均结穗率达100%，向日葵、土豆受到的胁地效应与玉米基本相同。因此，与土壤容积含水率变化相似，一般胁地反映较明显的范围应在距林带≤6.0m的范围内。

经方差检验分析，无论是玉米还是向日葵，随着距林带距离的不同，其株高生长有着极为明显的差异，同时也证明了在距林带6m的范围内胁地现象极明显。如果按照每网格控制6.67hm2农田计算，受到胁地影响的面积约为0.27hm2左右，即因林带胁地的作用，而使农作物生长发育受到明显影响的面积占总面积的4%左右。

2.4防护系统优化配置

防护林网的网格面积不应过小。网格太小，虽然可以降低风速，改善小气候，但胁地效应太大。以主带间距200m，副带间距100m计算，其有效控制面积为2hm2。按照林带胁地范围6m计算，受林带影响约0.18hm2，占总面积的9%，大大超过了平均4%的水平。因此，过去提倡的窄林带小网格农田防护林网模式有待进一步研究。在半干旱地区，治沙造田，进行生态农林工程建设时应选择以下模式：（1）面积控制在6.67hm2以上；（2）分阶段的经营方式，初期截干造林营造林带，造林后3～5年不修枝，依靠杨树萌芽性强的特点；（3）防护林体系应采用大网格林带，小网格风障的方法，即由于网格大，防风作用减弱，会降低防护林的防风效应。

3结论

3.1在鄂尔多斯市达拉特旗五股地所选用的树种其生态效益无明显差异，但抗性以新疆杨表现最佳。

3.2在鄂尔多斯市的农田沙漠化土地整治中，应建造控制面积大于6.67hm2的防护林网，初期，在网格内设置死沙柳沙障。这样既能发挥防护效益，又能最大

限度地降低防护林网的胁地效应。

参考文献：

[1]杜正忠，王晓玫，孙红.农田防护林建设及其效益[J].安徽农学通报（上半月刊），2012，18（15）：132-133

[2]卢立娜，高崇华，赵雨兴，等.鄂尔多斯主要绿化树种适生立地初步研究[J].西部林业科学，2015，44（2）：100-106

[3]李周园，叶小洲，王少鹏.生态系统稳定性及其与生物多样性的关系[J].植物生态学报，2021，45（10）：1127-1139

[4]范志平，姜凤岐，林鹤鸣，等.农田防护林体系结构优化配置研究[J].防护林科技，1996（3）：4-8

[5]朱乐奎.基于流场分析的南疆农田防护林体系优化配置研究[D].石河子：石河子大学，2017

[6]胡海波，贾西川.我国平原农区林带胁地效应及其控制措施研究进展[J].南京林业大学学报（自然科学版），2021，45（2）：235-240

收稿日期：2022-07-29

基金项目：内蒙古自治区行动重大专项“科技兴蒙”项目（KJXM-EEDS-2020006）；中央财政林业和草原科技推广示范项目“黄河流域鄂尔多斯段典型生態经济林模式推广示范”（内林草科推〔2021〕01号）

作者简介：韩梅（1968-），女，江苏宿迁人，大学，高级工程师，从事林业治沙规划研究，E-mail：649447315@qq.com