新疆典型绿洲农田防护林健康诊断与评价

桑巴叶 陈启民 古丽米娜·吐尔孙江

摘要：本研究以阿克苏市防护林为例，对典型绿洲农田防护林的健康状况进行了诊断与评估。通过实地调研，采用样线法和样带法进行样地布设，调查树种组成、生物量、年龄结构及退化成因等。研究结果表明，阿克苏市防护林体系相对健全，林网完整度较高，但仍存在一些问题，主要体现在年度防护林造林任务分配不均、空间分布上呈现出显著的不合理性、农田防护林在不同土壤立地条件下的生长状况差异显著以及树种选择较单一等方面。本文为农田防护林的进一步规划和建设提供参考。

关键词：农田防护林，健康诊断，评价

Health Diagnosis and Evaluation of Farmland Protective Forests in Typical Oasis of Xinjiang--Taking Aksu Protective Forest as an Example

SANG Baye， CHEN Qimin

Institute of Afforestation and Sand Control Research， Xinjiang Academy of Forestry Science， Urumqi830063，China.

Abstract：In this study， the health status of typical oasis farmland protection forests was diagnosed and assessed by taking Aksu City protection forest as an example. Through field research， sample plots were laid out using the sample line method and sample strip method to investigate the species composition， biomass， age structure and causes of degradation. The results of the study showed that the protection forest system in Aksu City is relatively sound and the integrity of the forest network is high， but there are still some problems， which are mainly reflected in the uneven distribution of annual protection forest afforestation tasks， the spatial distribution of the significant irrationality， the significant differences in the growth status of farmland protection forests under different soil conditions， and the selection of a single tree species， and so on. This paper provides reference for further planning and construction of farmland protection forests.

Key words： Farmland protection forests; Health diagnosis; Evaluation

在農林生态系统中，农田防护林发挥着不可或缺的重要功能。其首要功能是有效降低风速、防止土壤风蚀，为农田生态系统提供保护。同时，农田防护林还能调节周围的大气、植物和土壤环境，维持农田小气候平衡，在防止农作物遭受风沙危害方面起到重要的绿色安全屏障作用。农田防护林所具有的生态、经济和社会效益，充分体现了其在促进农业可持续发展和改善生态环境方面的重要价值^[1-3]。目前，对农田防护林的研究主要集中在林带结构^［4-5］、空间配置与防风效应^［6-8］、经营管护^［9-10］、衰退机制与修复^［11-12］和健康程度评价^［13-14］等方面。农田防护林系统是一个小型的生态系统，本文以阿克苏市防护林为例，从农田防护林林网规格、年龄结构、生长发育现状诊断和稳定性评价等方面对典型绿洲农田防护林的健康状况进行了评价，旨在为农田防护林的规划和建设提供参考。

1材料与方法

1.1试验区概况

研究地点位于塔克拉玛干沙漠北缘的阿克苏市，位于79°43′26″—82°00′38″E， 39°28′57″—41°30′10″N，该地区属暖温带干旱型气候，多年平均气温 9.9℃，年均蒸发量1900～2600mm，年均降水量为44.6㎜～60.8㎜，年均日照时间为1996.8～2862.7h，无霜期为211d，主要防护林类型有新疆杨、苹果、香梨、核桃、红枣、葡萄等，土壤类型主要是棕漠土（主要为沙土、沙壤土、黏土、重黏土、盐碱土）。

1.2试验方法

本文所用数据主要来源于2023年7-9月的野外调查和2021年阿克苏市防护林普查数据。

对阿克苏市防护林情况进行调研，采用样线法和样带法布设调查样地，调查树种组成、生物量（树高、胸径）、边材面积比、年龄结构、防护林走向和防护林退化成因等。

阿克苏市风向以西北风为主，从西北向绿洲边缘向内部每隔5km划分一条样带，总3条样带，90个农田防护林网，调查其主林带间距、副林带间距、林网大小和林网完整情况。

2 结果与分析

2.1典型绿洲农田防护林林网规格评价

由表1可见，随着从绿洲边缘向内部深入，主林间距差异较小，而副林间距则逐渐增大。虽然林网平均完整度大致相同，但其变异系数逐渐上升，表明绿洲外围的防护林林网生存状态相对一致；而绿洲内部的防护林完整度数据较离散，防护林管理良莠不齐。

通过对90个林网数据进行统计（表2），所有条田周边均布有防护林。其中，只有1条或2条防护林的林网占比非常低，而3条防护林的林网占到了33.3%，4条防护林的配置占比最高。表明阿克苏市的防护林体系相对健全，绝大多数条田周边都有3条或完整的防护林，形成了良好的保护屏障。此外，条田的面积规划也相当合理，平均每块条田面积为12.33-13.47hm²。同时，林网的完整度也相当高，超过了75%。考虑到部分防护林在更新过程中，阿克苏市的防护林完整度较高，绿洲农田得到了有效的保护。

2.2典型绿洲农田防护林年龄结构评价

2.2.1  阿克苏市农田防护林种植规模年际变化规律

由表3和图1中可见，自2000年至2021年，阿克苏市每年都在积极推进农田防護林配套新建及老林带的更新工作。充分体现了阿克苏市政府对绿洲内农田防护林建设的重视。然而，根据所提供的数据，还有不尽合理之外，主要表现在各年造林保存规模差异较大，最小的年份为2001年，仅46.57hm²（也有可能部分林带已进行了更新），最大年份为2019年，达1126.95hm²，平均每年保留274.78hm²，标准差达264.18，均值标准误差达56.33，说明阿克苏市每年分配的防护林造林任务不均，农田防护林中长期的规划不够完善，存在盲目更新造林的态势。可能会造成以下几种不利因素：首先，经营管理难度加大。不同年龄的农田防护林需要采取不同的经营管理措施，灌溉需求也存在差异。如果造林规模不一致，会导致部分年份出现水资源过量或不足的情况，造成浪费或防护林退化。其次，后期农田防护林更新造成困难。农田防护林（杨树）通常在20年林龄时开始更新。如果造林规模较小的年份到达更新年龄时，可能会出现“无地可造”的局面；而造林规模较大的年份到达更新年龄时，则可能会出现任务过重、大面积农田缺乏防护林保护的情况。

2.2.2 阿克苏市农田防护林空间布局

在2000年至2021年的22年期间（如图2所示），阿克苏市农田防护林每年的造林活动在空间分布上呈现出显著的不合理性。具体而言，造林地块并未按照均匀分布的原则进行分配，而是呈现出明显的地域偏向性。例如，在2000年、2010年、2012年至2017年以及2020年，更新造林活动主要集中在阿克苏市的东部地区；而在2001年、2011年以及2021年，则主要偏向于该市的中部地区；至于2008年和2009年，更新造林则更多地发生在南部地区。

这种非均匀的空间分布模式会导致某些区域在特定年份内相对集中地出现大量的防护林。虽然这种集中分布在一定程度上方便了管理，但在进行防护林更新时，有可能大面积集中连片的农田将缺乏能够产生有效防护效益的农田防护林的保护。这种局面对农业生产和生态环境都可能产生不利影响，因此有必要对农田防护林的空间布局进行更为科学和合理的规划。

2.3典型绿洲农田防护林生长发育现状诊断

在阿克苏市的两种土壤立地条件（平原区沙壤土和山前戈壁区砾质戈壁土）下，调查了农田防护林的生物量（树高、胸径）和边材面积比等指标。山前戈壁区具有较大的坡度，其砾质戈壁土的保水保肥性能较差。在灌溉过程中，容易形成“跑马水”，导致灌溉不充分且容易渗漏。

2.3.1  阿克苏市农田防护林胸径生长规律

从图3和图4中可以明显看出，绿洲平原区的沙壤土上的防护林，胸径随着林龄的增长呈现出逐渐升高的趋势。在20年林龄时，胸径可达30cm以上，表现出良好的生长态势。然而，在山前戈壁区砾质戈壁土上的防护林，由于受到水肥条件的限制，4-13年的防护林胸径变化并不明显，均未达到10cm。这表明在该时间段内，防护林生长状况不良，生长速度缓慢，不仅影响了其生态效益的发挥，而且木材蓄积也未能明显增加，经济效益也无法得到体现。

2.3.2  阿克苏市农田防护林树高分布规律

从图5和图6中可以看出，绿洲平原区的沙壤土上的防护林，树高随着林龄的增长呈现出快速升高的趋势。在13年林龄时，树高达20m左右，之后树高的增长速度开始减缓。此外，由于干旱胁迫的影响，还可能发生一定程度的退化，导致树高有所缩减。相比之下，山前戈壁区砾质戈壁土上的防护林，由于受到水肥条件的限制，其树高在4-13年的生长过程中变化并不明显，均未达到10m。这表明在该时间段内，这些防护林的生长状况不良，生长速度缓慢，林相不整齐，影响了其生态防护效益的发挥。

2.3.3  阿克苏市农田防护林边材面积占比分布规律

由图7和图8可见，绿洲平原区的沙壤土上的防护林，随着林龄的增长，边材面积占比呈现降低的趋势，至13年时，变化趋缓，维持在62%左右。这一现象可能是由于树木生长过程中，随着树龄的增长，树木的生理机能逐渐衰退，导致边材面积占比逐渐降低。此外，绿洲平原区的环境条件相对稳定，可能有助于树木保持一定的边材面积占比。

相比之下，山前戈壁区砾质戈壁土上的防护林，由于干旱胁迫的影响，边材面积占比的下降速度较快。在短短10年左右的时间内，边材面积占比就下降到了比较低的水平。这可能是由于山前戈壁区的恶劣环境条件及干旱胁迫对树木生长产生不利影响，导致边材面积占比快速下降。

2.4典型绿洲农田防护林稳定性评价

2.4.1 阿克苏市农田防护林树种组成合理性分析

阿克苏市2021年的防护林普查数据（表4）显示，大多数防护林为纯林，混交林占比很低。阿克苏市的防护林建设涉及了杨树、沙枣、胡杨等共计13个树种，在这些树种中，杨树的种植规模最为庞大，占据了全市防护林面积的82.78%；沙枣的规模位列第二，仅占10.47%；而胡杨的面积位列第三，占4.70%。阿克苏市防护林营建中杨树的比例过高，尽管杨树具有生长迅速、树体高大的优势，但其材质差、价格低，农民的收益少。因此，农民不愿管理，缺少灌溉，导致了防护林的退化。此外，杨树还容易感染各种病虫害，一旦发生如光肩星天牛等蛀干害虫，可能会对大规模的杨树防护林造成毁灭性的打击。

2.4.2 阿克苏市农田防护林病虫害分析

阿克苏市防护林病虫害发生较少，表明了阿克苏市对农田防护林建设的重视，在病虫害预测预报、防早防了和林木检疫等各个环节做了大量的工作。目前，阿克苏发生病虫害种类主要有春尺蠖、破腹病、粉蚧等，发生程度并不严重，属于可防可控的局面。

3 讨论与结论

3.1 通过对阿克苏市农田防护林的研究，该市防护林网呈现以下规律，从绿洲边缘向内部深入，主林带间距差异较小，而副林带间距则逐渐增大。虽然林网平均完整度大致相同，但其变异系数逐渐上升，表明绿洲外围的防护林管理水平相对较高，林网生存状态相对一致；而绿洲内部的防护林网差异相对明显，完整度数据较离散，防护林管理良莠不齐。

3.2 阿克苏市防护林规划质量不高，年度造林规模不均，空间分布上呈现出显著的不合理性，这将造成经营管理难度加大、水资源空间配置不均、调配困难，甚至对后期农田防护林更新造成困难。因此，需要进一步完善中长期规划，对农田防护林的空间布局和年龄结构进行优化，以确保布局均衡，利于农田防护林高效经营和可持续发展。

3.3 阿克苏市农田防护林在不同土壤立地条件下的生长状况存在显著差异。平原区的沙壤土条件利于防护林生长，而山前戈壁区的砾质戈壁土则因水肥条件的限制导致防护林生长不良。因此，针对不同立地条件采取相应的管理措施或筛选适宜的防护林树种，对于提升农田防护林质量和促进生态效益发挥至关重要。

3.4 阿克苏市防护林建设在树种选择上存在一定的问题。首先，当前防护林大多数为纯林，生物多样性低，结构不稳定，对环境变化的适应性较弱。其次，杨树在防护林中的比例过高，其他优良树种应用少，杨树木材价值较低。建议防护林建设中选用更多的树种优化配置，积极推广应用一些材质好、收益大的树种，以增加农民收益和激发其参与防护林建设的积极性。此外，应加强树种筛选及配置模式研究工作，筛选出适宜当地环境条件的优良树种，通过科学合理的树种配置和管理措施，促进防护林的可持续高质量发展，提高防护林综合效益的发挥。

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