陰山北麓農田防護林建設的若干探討

狄偉佳， 馬 禮， 賀翔宇 (首都師范大學資源環境與旅游學院,北京 100048)

陰山北麓農田防護林建設的若干探討

狄偉佳， 馬 禮*， 賀翔宇 (首都師范大學資源環境與旅游學院,北京 100048)

通過對內蒙古化德縣農田防護林現狀的調查以及當地生態環境的分析，指出農田防護林建設存在的問題。結合當地氣候、水土條件、生態環境、樹種的生態適應性與當地多年農田防護林建設的實踐，得出適宜的農田防護林配置方式：①農田防護林宜選用灌木檸條和喬木白榆、小葉楊為主要造林樹種。②北部丘陵防風固沙牧林區農田防護林宜采取窄林帶小網格、灌木防護林帶模式，南部丘陵灘川農牧林區農田防護林宜采取窄林帶小網格、灌喬木帶狀混交防護林帶配置方式。③林帶結構宜為疏透型，種植密度不宜過大，最適疏透度為0.25～0.35。在網格南側副林帶留出風缺口，以減輕農田風蝕。④防護林配置時，其主林帶方向應盡量與主風向垂直，主林帶方向為近南北方向，副林帶為近東西方向，充分考慮地貌條件，其配置走向應盡量與田塊走向一致，與農田道路、渠系相結合，靈活配置。

農田防護林；樹種選擇；林帶配置；陰山北麓；化德縣

內蒙古陰山北麓常稱為后山地區，主要包括烏蘭察布市的四子王旗、察右中旗、察右后旗、商都縣、化德縣，包頭市的固陽縣和達茂旗，呼和浩特市的武川縣，錫林郭勒盟的太仆寺旗和多倫縣，地處我國北方農牧交錯帶中段，屬生態最為脆弱的地區之一。由于該區風沙活動強烈和對土地的不合理利用，導致風沙危害農田現象十分普遍。農田防護林是農田生態系統的重要屏障，是生態建設的重要工程措施，是以保護耕地免受風蝕沙化，改善農田小氣候，促進農作物穩產、高產為目的所營造的防護林[1-2]。為了減輕風沙對農田的危害，當地農田防護林的建設受到了很大重視。20世紀50年代，內蒙古開始營造防護林，起到了一定的防風固土作用，部分農田風蝕沙化情況得到了一定的改善[3]。近年來，陰山北麓及其毗鄰的河北省壩上高原農田防護林大片死亡，已引起中央有關部門高度重視。如何重建更新農田防護林關系到當地生態安全與農業發展，是當前亟待解決的問題。目前對于防護林網的研究集中于農田防護林的生態作用、結構配置、防風效能以及防護林效益等方面[4-8]。不同地域農田防護林的配置不同。該文以該市化德縣為例，從農田防護林的現狀、存在的問題入手，結合當地的生態環境以及樹種的生態適應性，探討農田防護林樹種的選擇、林帶空間配置和防護林帶結構等，為當地農田防護林建設提供科學參考依據。

1 研究區概況

化德縣位于41°37′～42°17′N，113°32′～114°48′E，地處陰山北麓，屬北方半干旱農牧交錯帶，是我國沙漠化最危險最明顯的地區之一。該縣氣候特征為典型的半干旱偏干大陸性季風氣候，冬季漫長嚴寒多風，夏季少雨，春季短促多風沙。年均氣溫2.5 ℃，≥10 ℃年均積溫1 890 ℃，年均日照為3 078.7 h，太陽輻射強。多年平均降水量為328 mm，降水年際變化大，最多年份501 mm，最少年份166 mm，多集中在6～8月份。年平均大風日數約30 d。全縣土壤類型主要為栗鈣土，由于土壤有機質含量較低，質地疏松，一旦植被遭到破壞，抗風蝕能力差，大風天氣土壤中微粒隨風飄走，剩下較粗的沙粒，使土壤更加貧瘠，造成土地沙化。地高天寒，氣候干旱、水資源短缺和多風沙天氣限制了該縣的農業發展。

根據《化德縣綜合農業區劃》全縣分為2個綜合農業區，即北部丘陵防風固沙牧林區和南部丘陵灘川農牧林區。北部丘陵防風固沙牧林區氣候條件較差，降水量和氣溫都低于南部，土壤風蝕沙化嚴重，風多雨少，多年平均降水量低于300 mm，且地下水儲量較少，水資源貧乏。地貌類型包括波狀高平原、低山丘陵、緩坡丘陵和山間洼地。南部丘陵灘川農牧林區，降水量和氣溫都優于北區，土地肥力較好，多年平均降水量300～350 mm,水資源相對于北區較多。地貌類型主要為緩坡丘陵、低山丘陵盆地和寬谷。

2 研究方法

在化德縣上述2個農業區的典型地段考察調研農田防護林的現狀、生態效應及其存在的問題，總結近50年農田防護林建設的成功經驗與教訓。以當地水土條件為基礎，調查近年防護林樹種的生態適應性，確定耐旱耐寒樹種及科學的樹種結合，探索農田防護林的配置方式和林帶結構等。

3 農田防護林建設存在的問題

調查發現，化德縣農田防護林建設較少，雖在各個鄉鎮都有分布，但分布范圍較小，防護林體系不完善。由于過去對防護林體系結構配置、樹種選擇及綜合防護效果等研究較少,缺乏科學依據，農田防護林體系建設存在著樹種選擇不盡適宜、結構配置不合理、管護不力而造成防護林時有損毀、林帶脅地和樹齡老齡化等問題。

3.1 樹種單一防護林建設雖然已經有了數十年的實踐,在防護林建設樹種的選擇方面積累了一些經驗，但是對“適地適樹”仍存在認識上的偏差。農田防護林樹種主要為喬木楊樹，由于樹干之間空隙大，冬春季節大風天氣多，其防風固土能力不強，而防風固土適宜灌木樹種種植極少，樹種單一，防護林抗風蝕能力差，且易造成規模性病蟲害發生，影響防護林的建設質量。

3.2 林帶結構配置不盡合理當地農田防護林結構配置不盡合理主要表現在：①配置方式比較單一，大部分農田防護林的配置整齊，呈近似正方形或長方形農田網眼，未能充分考慮地貌、風向和風力等因素而防護效果不佳。②主林帶帶間距過大，超過樹高的20倍，防護效果差。③林帶栽植行數偏多，密度過大。當地農田防護林多由5～6行的喬木楊樹組成，株行距為1.0 m×1.5 m～1.5 m×2.0 m[3]，種植密度過大，而當地水土條件差，生態環境脆弱，喬木多長成“小老頭”樹，容易因連年干旱缺水造成大面積衰敗甚至死亡。

3.3 防護林管護不力多年來，農田防護林只造不管，導致一些防護林因人畜破壞而殘缺不全，未能及時補植，影響防護林的防護效果。近年以來，因生態建設的加強，防護林損毀現象明顯減少，但是仍需加強管護。

3.4 林帶脅地問題農田防護林在防風固土、增溫保墑和提高農作物產量等方面發揮了重要作用，但是由于樹木根系龐大，同毗鄰農田農作物爭奪水分和養分以及林冠遮陰引起的日照減少、光照強度減弱及小氣候的變化對農作物光合作用的影響[9-10]，導致防護林帶兩側至少10 m內的農作物不能正常生長而顯著減產，這就是林帶脅地問題。林帶脅地問題使得農民對農田防護林建設的積極性降低，成為制約當地農田防護林發展的重要因素之一。

3.5 農田防護林的老齡化隨著樹齡的增加，農田防護林的防護功能發生變化，其生長速度和防護質量逐漸降低，防風效能開始下降。20世紀80年代以前營造的農田防護林已進入衰敗期，很多農防林進入成、過熟林階段，近年出現大量死亡，亟待更新重建。

4 結果與分析

4.1 農田防護林樹種的選擇遵循適地適樹的原則，根據當地造林立地條件，選擇生態幅度寬、適應性強、表現良好的樹種，最好為鄉土樹種?；驴h屬半干旱偏干地區，故應選擇一些耐旱耐風沙的低矮樹種。檸條具有低水勢、低蒸騰的耐旱特性[11]，有較強抗風沙能力，適應性好且為當地鄉土樹種，為適宜的防護林建設灌木樹種。白榆深根、耐寒耐旱耐瘠薄，生態幅度寬，適應性廣，當地也有白榆種植歷史，生態適應性較好，為適合的喬木林樹種[12]；小葉楊耐風沙耐寒耐鹽堿，對土地質量要求不高，蒸騰作用較小，根幅窄，脅地范圍較小，較適合當地生態環境，為較適宜的喬木樹種。對林帶進行合理的樹種配置，實行以灌為主，灌喬結合，多樹種混交。此外，為減輕脅地作用對農作物生長的影響，可在脅地范圍內種植耐陰和耐瘠薄的牧草，同時采取喬木截根保田的措施，即在林帶靠近耕地一側切斷喬木伸向田間的水平根系，減少喬木對水分和養分的吸收，減小脅地作用，從而保證林網內農作物正常生長。

4.2 農田防護林林帶空間配置該縣地高天寒，氣溫較低，降水稀少，大風日數多，年平均大風日數為30 d左右，風沙活動頻繁。土壤質地疏松，冬春季節農田缺乏覆蓋，較易遭受風蝕，生態環境脆弱。只有進行科學合理的農田防護林林帶配置，才能發揮較好的防護效果。

當地水土條件較差，不適宜大面積種植樹木。實踐證明，當地適宜采用窄林帶小網格的防護林模式配置，可以節約土地，減少對地下水的消耗。此外，當地風沙危害普遍，農田極易遭受風蝕，而樹木高度較低，故林帶間距不宜太大。適合的防護林帶間距能夠提高農田防護林的防護作用。當有效防護距離與林帶間距比值為1時，則認為是理想的林帶間距，偏離1越大，其林帶間距質量越差[13]?；驴h南部丘陵灘川農牧林區降水條件比北部較好，其成林喬木樹高僅為13～14 m，其有效防護距離為樹高15～17倍,故建議采用主林帶帶間距≤200 m，副林帶帶間距≤400 m的小網格。 北部丘陵防風固沙牧林區多年平均降水量小于300 mm，不適合喬木的生長，灌木高度為0.7～1.5 m，故建議主林帶間距為20～50 m，副林帶間距約為100 m。

防護林在配置時主林帶走向應盡量與主風向垂直，但由于當地以丘陵地形為主，故二者夾角至少應大于60°，配置方向應與田塊方向一致，與農田道路、渠系相結合[14]，配置方式靈活多樣。當地主風向為WWN，故主林帶為近南北方向，副林帶為近東西方向。

4.3 農田防護林林帶結構林帶結構決定林帶的防護性能，通常分為緊密結構、疏透結構和通風結構。緊密型結構雖然防風效果較好，但風積物易沉積于林帶前和林帶內，氣流通過林帶后風速恢復很快，相對有效防護距離較短，不適合農田防護林，通風型結構防護效果較差，考慮當地多風且多大風天氣的實際，農田防護林林網宜采用適中的疏透型林帶結構，即喬木和灌木的樹干層間有不同程度的透風空隙，林帶上下透風均勻，相對有效防風距離較大，防風效果較好，且不會在林帶內和林緣造成風積物的沉積[4,15]。疏透度是度量林帶結構的重要指標[16]。根據內蒙古地區的研究經驗，窄林帶的最適疏透度為0.25～0.35。在采取疏透型林帶結構時，應注意混交方式、林帶寬度和栽植密度。

鑒于過去農田防護林建設的實踐經驗總結，北部丘陵防風固沙牧林區，氣候條件較差，降水量和氣溫都低于南部，土壤風蝕沙化嚴重，地力較低，風多雨少，多年平均降水量低于300 mm，且地下水貧乏，不適合生態耗水量大的喬木生長。灌木生態耗水量少，適應性強，固土能力強，故應采取窄林帶小網格灌木防護林模式。即迎風側主林帶營造20 m寬的灌木林帶，其內的灌木林帶由2～3行組成一帶，帶寬度為3～5 m，株距為1 m，行距為1.5 m。副林帶為2～3行灌木。

南部丘陵灘川農牧林區，年降雨量300～350 mm，宜采取窄林帶小網格、喬灌木帶狀混交防護林帶配置方式，即主林帶由2行喬木2行灌木組成，副林帶由1行喬木2行灌木組成，灌木帶設置在林帶迎風外側，有利于其光合作用，較好發揮其固土作用，彌補喬木固土作用的不足，喬木帶設置在靠近農田一側[14]。灌木防護林，生態耗水量少，適應性強，固沙能力好，但高度一般不超過2 m，防護范圍小。喬木防護林防風范圍較大，防風效能較好，但由于當地氣候嚴酷，其生長緩慢，生態耗水量多，存活率低，不適宜大面積種植，且喬木防護林林帶林冠部分較為緊密，但樹干之間空隙大，難以阻擋風沙流。喬灌結合則彌補了各自缺陷，在發揮防風固土過程中，灌木主要用于構建林帶下部的稠密枝條，防風固土，阻擋風沙從林帶下部通過，喬木阻擋上部氣流，從而提高防護林的防風效果。該區降水量僅300～350 mm，林帶植樹密度不宜過大，采取喬木株距2 m，行距2 m，灌木株距1 m，行距1.5 m，喬灌之間行距2 m的設計。此外，由于氣流經過林帶后形成近地表氣流，對農田形成局部風蝕，為減少這種風蝕情況，防護林建設時，應在小網格南側副林帶留出缺口，為網格內的近地表氣流留出路以減輕土壤風蝕。

5 結論

通過對當地農田防護林現狀及存在問題進行分析，并結合當地干部群眾數十年農田防護林建設的經驗，得出以下結論：

(1)在半干旱偏干地區，農田防護林宜以灌為主，喬灌結合。造林樹種主要為灌木檸條和喬木白榆、小葉楊。

(2)在常年降水量不足300 mm的防風固沙區，農田防護林宜采取窄林帶小網格、灌木防護林模式，即主林帶間距為20～50 m，副林帶間距約為100 m。迎風側主林帶營造20 m寬的灌木林帶，其內的主副林帶由2～3行組成一帶，帶寬度為3～5 m，株距為1 m，行距為1.5 m。

(3)在常年降水量300～350 mm的農牧林區，農田防護林宜采取窄林帶小網格、喬灌木帶狀混交防護林帶配置方式。主林帶之間的間距≤200 m，副林帶之間的間距≤400 m。實行灌喬結合帶狀混交方式，即主林帶由2行喬木2行灌木組成，副林帶由1行喬木2行灌木組成，灌木帶設置在林帶迎風外側，喬木帶設置在靠近農田一側。林帶結構為疏透型，最適疏透度為0.25～0.35。林帶種植密度不宜過大，采用喬木株距2 m，行距2 m，灌木株距1 m，行距1.5 m，喬灌之間行距2 m的設計。在網格南側副林帶留出風缺口，以減輕農田風蝕。

(4)防護林帶配置時，其主林帶方向應盡量與主風向垂直，主林帶方向為近似南北方向，副林帶為近似東西方向，充分考慮地貌條件，其配置走向應盡量與田塊走向一致，與農田道路、渠系相結合，靈活配置。

該研究僅是對陰山北麓風蝕沙化地區農田防護林建設的初步探討，以期能夠為防治農田風蝕沙漠化提供科學參考依據

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Discussion on the Construction of Farmland Shelterbelt in the North Foothills of Yinshan Mountain

DI Wei-jia, MA Li*, HE Xiang-yu

(College of Environment and Tourism Resource, Capital Normal University, Beijing 100048)

The paper is based on the investigation of the farmland shelterbelts in Huade County, Inner Mongolia, the analysis of local ecological environment and the experience of shelterbelts construction. The results show:①Caraganakorshinskii,UlmuspumilaandPopulussimoniiare the most suitable species.②The north should take the shrubs protective mode and the south should take the narrow belt of small grid, ribbon and shrubs mixed shelter belt configuration mode.③The forest structure is thin transparent type. The optimal steam penetration is 0.25 to 0.35. To alleviate the land wind erosion, leave the wind gap in the south of auxiliary shelterbelt. ④The direction of the shelter forest is nearly north-south direction, and the auxiliary forest belt is nearly east-west. Its construction should be consistent with the strike of the bench border, combined with farmland road, canal system, considering the condition of landscape fully.

Farmland shelterbelt; Tree species selection; Forest configuration; North Yinshan Mountains region; Huade County

國家自然科學基金項目(41071068,40671006)。

狄偉佳(1991- )，女，河北邢臺人，碩士研究生，研究方向：資源開發與區域發展。*通訊作者，教授，博士，從事綜合自然地理方面的教學和科研工作。

2015-03-26

S 727.24

A

0517-6611(2015)14-189-03