宁夏中部干旱带斜翼窨井式鱼鳞坑集水造林模式探讨

任建治

（吴忠市红寺堡区林业和草原局，宁夏吴忠 751999）

0 引言

红寺堡区位于宁夏中部腹地，地处烟筒山、大罗山和牛首山之间，是宁夏扶贫扬黄灌溉工程（“1236”工程）的主战场。也是全国最大的易地搬迁移民集中安置区，1998年开发建设，2009年设立市辖区。行政区域面积2 767 km2，辖2镇3乡1街道64个行政村8个城镇社区。累计开发耕地4.67万hm2，搬迁安置移民23.5万人，是全国最大的易地生态移民扬黄扶贫集中安置区。

红寺堡地处东经105°43′45"～106°42′50"，北纬37°28′08"～37°37′23"，是承接宁夏东西南北的地理中心，北临吴忠市利通区和青铜峡市、灵武市，南至同心县，东至盐池县，西北与中宁县接壤。北距固原市220 km，西距甘肃省兰州市360 km。境内盐中高速、福银高速、定武高速3条高速公路和盐兴公路、黄同公路、滚新公路、恩红公路4条县道纵横交错，太中银铁路、滚红高速、福银高速公路和正在建设的银西高铁穿境而过，东距银川河东机场、西距中卫香山机场均不超过150 km。

红寺堡地势南高北低，平均海拔1 240～1 450 m，属典型的温带大陆性气候，常年干旱少雨，昼夜温差大。平均年降水量251 mm，年平均蒸发量2 387 mm。年平均气温8.7℃，日温差13.7℃，全年大于10℃积温可达3 200℃以上，全年日照时数2 900～3 550 h，是我国太阳能资源较丰富的地区之一。年平均风速2.9～3.7 m/s，大风日数25天，风光资源丰富。

1 斜翼窨井式鱼鳞坑集水造林模式发展历程

历史上红寺堡区人民在对抗恶劣的生存环境、改善生活环境和提升自我生活质量上，发挥了极为睿智的聪明才智，在红寺堡区各地都有典型的高效利用有限的自然降雨种植树木以改善人居环境和提供果品的实例。如磨脐子现存2万hm2杏树林是充分利用坡地降雨径流造林的实例（图1）。徐冰水现存零星的沙枣榆树是典型的利用山地、道路富水造林的实例（图2）。周新庄红枣林是使用集雨水窖植树的实例（图3）。上边窑大柳树是利用山泉水的典型实例（图4）。同时在巴泉沟、石碳沟等小环境下形成了臭椿、沙枣、柽柳的自然水环境成林的实例。

图2 徐冰水散生乔木

图3 周新庄庭院枣林

图4 上边窑大柳树

2014年起，罗山管理局借鉴彭阳县的“88542”造林模式在小罗山一带采用大穴鱼鳞坑造林技术营造了近千亩沙枣和榆树，目前表现良好。

2019年，红寺堡区林业和草原局选择在新庄集乡马渠旧址南侧开展了山地旱作造林树种选择实验。当时供选择的树种为：地径≥3 cm国槐30株；地径≥0.4 cm文冠果210株；地径≥2 cm杏树200株；地径≥3 cm刺槐210株；地径≥2 cm沙枣200株；地径≥3 cm榆树300株；高≥1.5 m樟子松200株；高≥0.5 m云杉50株；地径≥3 cm臭椿200株；地径≥2 cm香花槐200株；地径≥2 cm白蜡200株。试验期间，红寺堡区气候状况为2019年10月1日～2020年7月1日共计达到5 mm的降雨为5次，降雨总量49.5 mm（其中2020年1月1日～2020年7月1日，达到5 mm的降雨为2次，降雨总量18.6 mm）；2020年7月1日～2020年10月1日达到5 mm的降雨为11次，降雨总量176 mm。由上述数据来看红寺堡区马渠水土保持树种选择实验实施期间即发芽生长期处于红寺堡区极端干旱期。实验结果为：白榆、沙枣、刺槐等在栽植时土壤含水量几乎为零，在2020年特别干旱年的情况下，仅在栽植时补水约0.3 m3/株，在7月中旬补水一次，约0.2 m3/株。表现出较高适宜性，可以用于红寺堡区黄土区水土保持造林。其中，白榆成活率达到76.7%、沙枣成活率达到58.3%。樟子松因苗木无土球，苗木过高可能导致成活率降低；杏树因假植时间过长（疫情封村不能及时栽植，假植12天）。其他树种不宜大面积栽植。实验结论：基本达到了山地旱作植树和树种选择目的，不足是未做灌水量需求、保水措施、苗木大小及部分树种截杆等对比试验。

2021年，红寺堡区在试验地周围利用中央造林资金开展了该模式扩展种植，面积为40.13 hm2，经过近三年的观察总体成活率为70%。第一年成活率为86%，第二年成活率为75%，成活率下降的原因为杏树在越冬后出现不明原因死亡。当前，成活的树木除少量被偷牧的羊只破坏，均生长正常。

2 斜翼窨井式鱼鳞坑集水造林模式特点

1）分利用自然降雨，并将雨水集中于种植坑内，根据雨水径流量计算公式计算在红寺堡区雨季一次有效降雨达到15 mm时，该模式单坑汇水面积为20 m2，理论值为2.16 m3，除去下渗等损耗按50%有效收集量计算，单坑集水量为1 m3。一般7～10月会出现5～7次15～22 mm的有效降雨。

2）与“88542”模式相比较，该模式成本为“88542”模式的1/5，因为红寺堡区降雨量少，降雨频次少，只有在7月以后才会出现有效的地表径流，降雨强度和时长才比较明显，因此，该模式不需要像“88542”模式采用长距离、全面性的深度整地，只采取点状窨井式整地。其好处有三点：一是大幅度降低成本；二是减少地表破坏；三是定向深度水渗透，与植物根系生长规律契合，同时减少因施工造成大面积土层结构变动而引发地质灾害。

3）与大穴鱼鳞坑模式相比较，该模式中的翼状导流槽充分收集了有限的降雨，同时窨井式坑穴可最大可能收集并及时渗透集水，避免一般鱼鳞坑容水空间不足造成堤埂被冲毁的现象发生，引发集水浪费和二度维修等问题。

4）便于节水保水措施配合，更为有效利用水资源。由于种植穴为直径80～100 cm，可定制40 cm×80 cm的PE材质多次利用的防蒸腾片，其结构为3 mmPE膜上直接冲压成6～8 cm直径的带孔的瘤状突起，安装为在种植完成后直接覆盖在坑穴地面上并用固定钉固定即可，不在覆土等操作（因为坑为下陷坑），同时可防止杂草生长。

5）极大减少外水使用，节约水资源。通过集水模式，用水尽量控制为2次，一次是必需的定植水（每株10 kg），一次是栽植当年抗旱用水（每株30 kg）；从而降低造林成本，并解决红寺堡区造林过于依赖外来水的现状。

6）有效减少水土流失，为黄河减负。该模式翼状导流槽和鱼鳞坑有效地阻拦了坡地地表径流挟沙能力和数量，减少土沙入沟、入河的问题，具体数据还待测量。

7）该模式理论依据是“山水林田湖草沙一体化保护和系统治理”理念，也是红寺堡区山区综合治理的最根本的作业措施，是红寺堡区未来生态修复的出路之一。

8）该模式的缺点，其实施条件需5°以上的坡面，才能有效收集雨水，保证树木成活。2020年，我们在东川村与树种选择实验同时做了榆树的极限抗旱实验，经过多年观测得出如下结论：东川村实验地为平地，当年种植树木成活率为100%，第二年保存率为75%，第三年保存率为55%，第四年保存率为40%。保存率损失的原因是没有给予外水补充同时自然降水未有效收集。因此，不适宜平地或低坡度地区造林。

3 斜翼窨井式鱼鳞坑集水造林模式技术流程

3.1 整地技术流程

3.1.1种植坑规格与开挖方式。开挖100 cm宽100 cm长深100～120 cm的深穴，回填土2/3（先表土后心土）形成窨井状的坑穴；在坑间，由上缘向上开挖与上缘夹角为45～60°、宽20 cm深15 cm长不小于200 cm的两条导流槽，如鸟翼状；使用余土沿下边缘堆砌长120 cm米、高40 cm下宽50 cm上宽30 cm的鱼鳞状拦水埂；修整种植坑，使得坑内深达到40～50 cm，尽量有5～10 cm在本土以下。

3.1.2种植密度。建议采取乔灌混交，乔木密度为4 m×5 m，控制在30～32株/667m2；灌木种植在乔木中间，密度为32株以上，采用常规鱼鳞坑整地。

3.1.3树种选择。整体树种应选用耐旱植物，乔木参考树种有白榆、旱榆、沙枣、山杏、刺槐等。灌木参考树种有霸王、酸枣、花棒、紫穗槐等。

乔木树种规格建议选用地径2.5～4 cm的苗木，留干高度小于80 cm；尽量选用营养袋（直径30 cm×40 cm）苗或30 cm直径的带土球苗。

3.1.4辅助工程建设。拦沙沉泥工程：在砂石较多或落差较大的支沟中上流每隔500 m建造拦沙坝或沉沙坝，沉沙完成后及时种树种草以固定泥沙，阻断泥沙下流（目前的半成品有长渣子水库；张家沟水库、龙北沟水坝、土坡石炭沟水坝）。集水工程：在地势平缓地上做小型集水窖（池）。

3.2 实施意见

当年10月前完成整地，以便完成集水，增加种植坑内土壤含水量，促使土壤活化。当年11月份或第二年3～4月份完成种植。

3.3 种植注意事项

选取无病虫害、健康的苗木；种植时必须浇灌10～15 kg的定植水，与种植时间的延差不应该大于48 h；在旱季6月份尽可能灌溉一次以上。

4 斜翼窨井式鱼鳞坑集水造林模式应用的预期效果

1）有效收集雨水，增加土壤含水量，按红寺堡区现有有效降水量180 mm，35%的有效截流计算，按5次有效降雨达15 mm以上的降雨，每20 m2每年可收集雨水5 m3以上，分批并汇聚于1个鱼鳞坑整地，可保证造林需求。

2）阻止泥沙流失，减少主要河道积沙量，减轻途经农田盐碱程度。

3）可实现国土绿化2.67万～4万hm2，其中可营造乔木林2万～2.67万hm2，种植果树1万hm2以上。可种树2200万株以上。从而提升红寺堡区森林覆盖率10个百分点，增加红寺堡区蓄积量，提升森林质量。