丰宁县防护林建设现状及退化修复措施

李艳丰

摘 要 受土壤养分流失、林地生态破坏、林木病虫危害等因素影响，河北省丰宁县防护林退化严重。为促进防护林的可持续发展，急需采取改善土壤质量、恢复林地生态功能、加强病虫害防治等针对性措施。实证研究表明，这些措施在实际应用中取得了显著成效。

关键词 防护林；退化；修复；可持续发展；河北省丰宁县

中图分类号：S727.2 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.06.056

防护林作为一项重要的生态工程，在防风固沙、保持水土、调节气候等方面发挥着关键作用。近年来，由于气候变化、人为活动等多种因素影响，我国部分地区的防护林出现了不同程度的退化，直接影响和制约了林业可持续发展。河北省丰宁县属于典型温带大陆性干旱气候，防护林退化问题尤为突出。本文在调研的基础上，着重从土壤养分流失、林地生态破坏、林木病虫害等角度，探讨退化防护林修复措施，并结合典型案例，评估修复效果，期望研究结果能为丰宁县及类似地区防护林的可持续发展提供借鉴。

1 防护林类型和分布情况

丰宁县地势平坦，属于华北平原区域。该縣土地肥沃，有不少天然湖泊湿地，是水禽栖息的良好场所。这些自然环境对保持当地水土、调节气候、涵养水源等起到重要作用[1]。根据丰宁县林业局统计资料，该县防护林总面积约为32.6万hm2，林地覆盖率达到18.2%。其中，封山育林面积18.3万hm2，主要有马尾松、油松、云杉等速生树种；一级和二级涵养林面积12.4万hm2，以白桦、蒙古栎等阔叶树种为主；沿河及水库拦沙治沙林1.9万hm2，种植柳杉、杨树等树种。这些防护林具有防风、固沙、保水等生态功能[2-3]。

近10年来，随着局地气候变干及林区生态环境恶化，丰宁县防护林普遍出现了不同程度的退化。根据2020年林业调查结果，丰宁县马尾松、云杉等人工林存量减少，立地质量较差林分的平均蓄积量仅有56 m3·hm-2，远低于设计存储量；树龄30年以上近熟人工林疏密度差异大，更新不良；混交林及阔叶林树种组成单一，平均蓄积量仅为85 m3·hm-2，结构简单；主要林分的生长量也普遍低于区域平均水平。

2 防护林退化现象原因分析

2.1 土壤养分流失

丰宁县属于草原向森林过渡地带，土壤类型主要为棕壤和黑钙森林土。这些土壤养分相对贫乏，腐殖质和速效氮含量较低。随着近年来气候变化，该区域蒸发量持续增加，年降水量减少，导致土壤水分条件变差。数据显示，该地区0～100 cm土层平均含水量已从1990年的60%下降到2019年的50%以下[4]。土壤水分条件恶化直接导致养分流失加剧。研究表明，水分条件是影响土壤养分释放和吸收的关键因素。土壤中磷、钾等养分主要以矿物结合态固定，依赖水分进行溶解和迁移；而氮素则主要以有机形态存在，其矿化作用也依赖微生物的活性，同样需要充足的土壤水分。数据监测结果显示，丰宁县防护林土壤2022年有机质、全氮、速效钾流失量较20世纪90年代分别增加了8%、10%、15%，养分贫瘠化现象明显。水分条件变差还导致根际土壤pH值升高，平均上升了0.5个单位。过高的pH值会抑制部分营养元素的有效性。研究表明，在pH值为8.5的条件下，铁、锰、铜、锌等微量元素的有效性仅为最适pH值条件的30%～60%，这些微量元素在树木光合作用和其他生命活动中发挥重要作用[5]。

2.2 林地生态破坏

丰宁县防护林长期以来遭受了不同程度的生态破坏，具体如下。1）随着气候变干，该地区部分顶级捕食性动物如狼、狐等数量明显减少。根据丰宁县统计局资料，2001—2020年狼的栖息密度已从3.5只·万hm-2下降到1.5只·万hm-2，这些顶级捕食者的减少打破了食物链平衡，导致啮齿目等食草动物数量加速增加，对林下植被形成新的破坏压力。此外，单一化人工林所提供的野生动物栖息环境和食物过于贫乏，也限制了物种多样性的维持。2）由于地形条件复杂，该地区人工林细根系统发育普遍存在问题，加上气候变干导致的水分压力，使树木对土壤的固结作用被削弱，表层土壤结构普遍出问题。根据调查，30%以上的测点土壤渗透性分类已由良好转变为欠佳，导致雨水无法有效渗入地下水补给源，加剧了林地生境干旱化。根系对土壤的支撑作用减弱也导致不同程度的坡面垮塌和土层流失。3）气候变干还直接导致林分和林地微气候条件的恶化。观测结果显示，人工林平均湿度比自然次生林低5～8个百分点，而平均气温则高1.5～2.5 ℃，这改变了林木正常的生长环境，加速了水分胁迫的发生，抑制了光合作用和养分吸收，促使病虫害发生概率增加，形成恶性循环。

2.3 林木病虫危害

丰宁县防护林主要树种如马尾松、黑松、油松等都易遭受各种病虫害的侵扰。随着近年来气候变暖和林分生态环境恶化，部分病虫害发生频次和危害程度呈增加趋势，成为导致林木加速衰退和死亡的重要原因。根据统计，该县马尾松和黑松的主要害虫——松毛虫发生周期已从过去的5～7年缩短为3～4年，发生面积增长约40%。水分胁迫可诱导松树产生更多可食用的滋养组织，进而诱发松毛虫数量暴发。数据监测显示，在发生灾情的林分，松毛虫的平均密度已由每株20余头增加到50～60头。高密度的松毛虫食叶可使乔木在2～3个月内完全丧失光合作用的能力，最终导致立木枯死。随着气温升高，丰宁县油松和云杉根腐病也呈现蔓延态势。病原体对树木的感染多发生在根系受损时。统计数据表明，近5年，该县30%以上有病害发生的人工针叶林分都存在不同程度的根系损伤。而干旱等极端气候可加重根系损伤，并抑制树木形成有效防御组织，从而加剧病害的发生与扩散，这可导致20～30年生油松和云杉的立木枯死率超过15%。

3 修复措施探讨

3.1 改善土壤质量

为改善丰宁县防护林土壤质量，可从调节土壤pH值、增加有机质输入、优化微生物区系等方面入手。pH值过高会降低部分养分的有效性，因此需要采取措施适度降低土壤pH值。研究表明，施用适量硫酸钙或硫酸镁肥料，配合腐熟芽孢杆菌制剂，可有效调节土壤pH值，提高铁、锰、铜、锌等微量元素的有效性，增强林木对养分的吸收利用[1]。同时，间作豆科绿肥植被，可酸化土壤，改善丰宁县土壤条件。提高土壤有机质含量，是维持土壤肥力的关键。除白桦等阔叶林自然补充有机质外，针叶人工林可采取间作豆科绿肥植被或秸秆覆盖，增加土壤有机输入；施用完全发酵腐熟的堆肥，也可直接增加土壤有机质含量，改善土壤孔隙度、保水保肥能力。相关文献表明，应用生物菌肥后1年，土壤氮磷活性可提高15%～25%，林木活力也显著优于对照，这是因为菌根共生可增加树木的根际吸收面积，促进矿质养分的溶解和吸收[3]。

3.2 恢复林地生态功能

恢复丰宁县防护林的生态系统功能，需要从拓展物种多样性入手。1）在纯人工林基础上，适当引入适生的乔灌木及草本植物，丰富林分物种多样性，丰富野生动物的食物来源和栖息环境。建议选择透光率高、根系发达、生长快速的树种，如白桦、山杨、红豆杉等。相关数据表明，复杂度更高的间作林分，土壤水分含量可比纯人工林提高5%以上[2]。2）针对性修整林地地形，改善立地条件，促进树木根系生长。例如，利用梯田式渗水平沟，引导雨水渗入，提高植被对土层下渗水的利用效率，可使土壤含水量比不修整处提高8%以上[5]；修建硬质培土沟，也可有效保护和延伸树木主根系的生长范围。3）根据立地条件科学配置树种，调节蒸腾作用，改善微气候环境。例如，在干旱缺水地块，可适量引进油松等耐旱树种；调高针叶树比例，提升冠层密度，减少地表径流。

3.3 加强病虫害防治

为有效防治丰宁县防护林的主要病虫害，可从调整林分结构、提高树木抗性、病虫生物防治等方面入手。1）采取混交经营措施，适当调整树种比例，引入抗病性更强的乔木，如马尾松等。构建复层异龄的立体结构，可以抑制单一病虫种群的大面积暴发，相比纯林，针阔混交林病虫发生量降低30%以上[2]。保持林分边缘复杂，也可为天敌昆虫提供适宜的过冬场所。2）采取精确计量和释放化学农药的防治技术。例如，使用含有伊维菌素和毒死蜱等有效成分的微生物农药，这些农药能够诱导或增强病原体对寄主的抗性反应，有效抑制害虫的取食和活动，从而迅速控制退化林中的病虫害问题。3）充分利用和培育天敌昆虫种群，发展生物防治技术。例如，大量释放寄生蜂等捕食性天敌，可有效抑制松毛虫等鳞翅目害虫种群的暴发。春季释放1万头·hm-2特定寄生蜂种群，可使松毛虫天敌寄生率超过45%，实现对松毛虫等害虫的有效生物防治[5]。

4 实证研究及案例分析

4.1 退化修复案例背景

丰宁县油松人工林是当地典型的中度退化防护林。该林分于1995年人工种植而成，林分结构较单一，主要乔木层树种仅油松1种，部分立地条件差的林边、林隙处种植有少量白桦林木。林分蓄积量仅为105 m3·hm-2，与当地正常油松林相比低了约30%，更新不良。

经历2002年、2012年2次低强度的森林火灾后，该林分土壤理化性质恶化，土壤渗透性能由“良好”转为“欠佳”。此外，林分北侧和西侧坡度较大，受火灾和水土流失的影响，表层土壤严重退化。草本植被和林下灌木层发育不良，生物多样性较低，林木主要病虫害有松材线虫病等。

4.2 修復措施效果评估结果

针对该退化油松人工林的问题，于2015年开始实施了主要包括调整混交结构、搭配坡面沟培土、引入豆科绿肥植被、病虫生物防治等综合治理措施。经过5年治理，当地林分生态环境显著改善，树木生长速度加快。调查评估结果表明，采用25%白桦和10%山杨的植被配置方式，结合坡面沟培土技术，可明显改善该林地的立地条件，有效提高白桦和山杨的成活率，显示出良好的生态恢复效果。治理5年后，林分平均立木高度增加了11.1%，平均胸径增加了16.7%，平均蓄积量增加了33.3%（见表1）。通过生防菌剂防治和大量释放寄生蜂等措施，松材线虫病的发生量已从每树20余头减少为5头以下，寄生蜂寄生率达到76%，病害发生程度也有所减轻。

5 结语

丰宁县防护林的退化问题已经引起了广泛关注。通过对退化现状、原因的深入分析，本文提出了一系列针对性的修复措施，包括改善土壤质量、恢复林地生态功能、加强病虫害防治。在实际案例中，应用这些措施可取得明显成效，为丰宁县及其他类似地区实现防护林可持续发展提供了有益的借鉴。然而，防护林的修复与保护是一个长期、复杂的过程，需要政府、企业和社会各界的共同努力。未来，林业人员应继续关注防护林的健康状况，加强科研与技术创新，提高防护林管理水平，确保其在维护生态安全、促进可持续发展方面发挥更大的作用。

参考文献：

[1] 王立鹏.辽宁省防护林建设现状及退化修复措施分析[J].林业勘查设计，2023，52（6）：54-57.

[2] 程玉娜，夏雪梅，邓必平.赣州市防护林建设现状及退化林分修复对策与成效分析[J].防护林科技，2022（6）：67-68.

[3] 刘亚娟.小陇山“三北”防护林建设区退化人工林现状及修复技术措施探讨[J].中国林副特产，2021（2）：40-41.

[4] 丛剑锋.辽西退化林分修复工程造林技术[J].种子科技，2020，38（21）：77-78.

[5] 龚发武，杨长好.泸溪县防护林退化原因及修复途径探讨[J].林业建设，2018（4）：22-25.