西北地区水土保持林建设的三大热点问题研究＊

赵宏斌

（定边县森防站，陕西定边 718600）

西北地区是我国植被覆盖率最低、生态环境最为脆弱的地区，这里的生态环境建设是全国生态环境建设的重中之重。建国50多年来，我国在“三北”和长江中下游等地区的防护林工程、天然林保护工程、退耕还林（草）工程、防沙治沙工程等方面作了大量工作。仅三北防护林体系建设四期工程自2001年实施以来，已累计完成建设任务271.50万hm2，其中完成造林面积150.31 万hm2，完成新封山育林面积121.19万hm2，完成建设任务已占工程规划建设总任务的28.58%。西北地区同全国其它地区一样，在生态环境建设方面取得了显著成效。针对生态环境建设的关键技术问题，众多专家学者开展了多方面的科学研究工作。特别是从1985年起，在国家科技攻关项目支持下，开展了黄土高原防护林体系营建技术和流域综合治理等方面的研究与示范，在黄土高原不同类型区建立11个试区，并组织了第2次对黄土高原的系统考察活动。这些工作的开展对西北地区生态环境保护与建设、以及农业可持续发展起到积极推动作用，为生态环境建设提供了强有力的技术支撑。同时也使西北地区的水土保持林建设问题成为人们关注的焦点。与西北地区水土保持林建设密切相关的土壤干燥化、有害生物防治和水土保持林建设的质量问题也就成为西北地区水土保持林建设的三大热点问题。

1 土壤干燥化

干旱是制约西北地区生态环境建设的主要因素。自20世纪60年代中期在该地区人工植被下发现土壤干层以来，土壤干燥化引起越来越多人的重视，已经成为该地区水土保持林建设学研究的热点。现有的研究表明，土壤干层不仅存在于人工植被和旱作农田中，黄土丘陵沟壑区的天然植被，如白羊草、长芒草和茭蒿也存在夏伏干层。气候干旱化是造成黄土高原土壤干层形成的主要原因［1～4］。土壤干层广泛地存在于黄土高原的不同气候区，但其在土层中出现的深度则因植被种类和地形的不同而不同［1～2］。一般认为在40 cm以下就可以形成干层，最深可达10 m左右［2］，远远大于黄土高原人工造林树种根系的垂直分布深度。林木根系吸水对细根分布层以下土壤水分有一定的消耗，其土壤耗水深度和耗水量因气候、土壤的水分条件和树种的不同而不同。据2004年4月至10月在中科院长武农业生态试验站观测结果显示，刺槐林地的土壤耗水深度最深达310 cm，超过细根分布层以下110 cm，林地细根分布层以下土壤水分的消耗占土壤水分亏缺总量的56%以上。同一时期在中科院安塞农业生态试验站的观测结果显示，刺槐、油松和侧柏林地的土壤耗水深度最深分别为260 cm、270 cm和270 cm，分别超过细根分布层以下10 cm、20 cm和20 cm，刺槐、油松和侧柏林地细根分布层以下土壤水分的消耗分别占土壤水分亏缺总量的23.8%、65.7%和17.8%［5］。但是，对土壤干层的研究也有不同的结论，如王孟本等（1996）对柠条灌木林的长期研究证实，极端丰水条件非常有利于水分亏缺补偿，可使人工林地的土壤干层大部或完全消失［6］。

对土壤干燥化问题的研究虽已有一定的积累，但总体还处于研究的起步阶段。到目前为止，对黄土高原土壤干层的形成机制还不甚了解。特别是对人工林根系与土壤干燥化关系的研究几乎是空白，大多数关于土壤干层的研究对此仅仅停留在推测阶段。此外，对土壤干层仅有定性分析，缺乏定量研究，不能很好地指导生产［2］。对土壤干燥化问题的研究仍将是今后研究的热点问题。

2 有害生物防治

西北地区林业有害生物发生猖獗且危害极为严重，有害生物（包括病、虫、草、鼠）危害已成为制约林业生产可持续发展的重要灾害性问题［7］。杨树天牛的严重发生曾造成宁夏、甘肃、新疆等地防护林带杨树的毁灭性死亡。多年来，科研工作者相继开展了有害生物的防治研究，“黄斑星天牛的防治技术”、“华山松小蠹防治技术”、“林区无公害灭鼠技术”、“杨树溃疡病综合防治技术”等一批代表性成果在西北地区得到了广泛的应用，在生产防治中发挥了积极有效的作用。但以往有害生物的研究多把注意力集中在了有害生物与寄主、环境的关系上，从大系统、大环境、大气候的宽视野研究有害生物的不多。有害生物化学防治与环境保护的矛盾往往不能统一，生产中可以防治有害生物而不污染环境的药物很少。有害生物往往在造成灾害之后才投入人力、物力和财力进行集中研究，前瞻性研究少。因此，有害生物防护治技术的超前研究已成为提高水土保持林建设质量的重要课题。

目前有害生物及其防治的热点集中在分子水平上研究其与寄主的关系，从更为微观的角度研究有害生物呈现出前所未有的热潮。在常规研究和微观研究尚不能完全解决有害生物防治的情况下，生态控制有害生物的研究也将成为防治有害生物的热点，并得到进一步加强。

3 水土保持林建设的质量

培育高质量人工林一直是林业工作者追求的目标。许多学者从不同层面对水土保持林建设的质量问题进行分析和探讨。特别针对西北地区生态环境建设中的水土保持林建设质量问题提出许多对策和建议。研究提出以合理规划、科技创新为先导，以政策为保障，以市场经济为机制，使我国人工林的质量能有大的飞跃［8］。在政策和体制方面要改变生产计划下达方式、逐步加大科技支撑力度、进一步完善投资标准、加强技术标准建设、加大质量调控力度等等。这些研究对西北地区提高水土保持林建设质量具有十分重要的意义，也为水土保持林建设质量问题的深入研究打下良好基础。

3.1 水土保持林建设质量的内涵

百年大计，质量第一。概括地说，水土保持林建设质量的高低主要体现在人工林（包括人工抚育改造的天然林）是否具有持续高效的生态效益、社会效益和经济效益。对于西北地区，人工林的生态效益是第一位的，并且主要体现在水土保持作用方面。人工林的水土保持作用从人工林营造之后或从幼龄期开始就可发挥作用，并随时间的增长而增加，当达到一定时间、一定状态时，其水土保持效益最大，其发展曲线基本呈“S”型（图1a）。用x（t）表示水土保持功能的发展过程，则水土保持功能单位时间的发展速度为dx／dt。用Logistic曲线来分析这一过程，则有Logistic方程：

式中：c为积分常数；r为光、水、肥等环境分配系数；k为光、水、肥等的环境利用系数。

图1 水保功能发展过程及发展速度曲线

为了分析研究水土保持功能的发展过程和发展速度，给出x和dx／dt的曲线（图1）。分析曲线的性质可得：图1（a）中的R（t0，k／2）点为曲线x的拐点，该点为发展速度dx／dt的最大值，即为图1（b）中的H点。曲线dx／dt的两个拐点B1（t1，rk／6）和B2（t2，rk／4），对应于x曲线中A1［t1，k／6（3－√3）］和A2［t2，k／6（3＋√3）］。随着人工林的生长及其生态环境的变化，光、水、肥等环境分配系数r和环境利用系数k也会相应地改变，则其水土保持功能也将相应改变。因此，可将人工林水土保持功能的发展过程分为3个阶段，分别称为成长期、成熟期和减退期。成长期的人工林具有一定的水土保持功能，并且以一定的速度发展，逐渐上升到rk／6；成熟期的人工林已具有保持水土的能力，水土保持功能的发展速度由rk／6逐渐上升到最大值rk／4之后，又逐渐下降为rk／6；进入减退期，人工林仍有一定的水土保持功能，但已达不到保持水土的目的，发展速度逐渐下降而趋于零。

因此，对于西北地区水土保持林建设质量的评价应主要以人工林成长期水土保持功能的发展速度和成熟期持续发挥作用的保持水土功能为标准。西北地区高质量的人工林不仅要较快地具有高效的水土保持功能，而且要能够持续地具有生态效益。

3.2 提高水土保持林建设质量的途径

在人工林水土保持功能发展过程中，成熟期可以理解为水土保持功能的可持续发展期。在这一时期，人工林能够起到保持水土的作用。若减退期随意延长，则人工林的水保功能将减弱，达不到保持水土的目的。因此，培育高质量的人工林，必须以可持续发展理论和近自然林业理论为指导，综合应用水土保持林建设的各项技术措施，调整人工林的光、水、肥等环境分配系数r和环境利用系数k，使人工林尽快进入成熟期，并保持成熟期的持续稳定。在具体的水土保持林建设过程中应注意以下几个环节：

3.2.1 规划设计，规划设计是水土保持林建设过程中实施各项技术措施的依据，科学合理的造林规划设计是培育高质量人工林的前提 在进行规划设计时，一定要做到适地适树，设计先进实用的造林技术措施。要做到宜草则草，宜林则林。选择优良树种，科学地配置林种和树种，科学合理地确定造林密度和抗旱造林技术措施，认真制定各项抚育管护措施。

3.2.2 造林施工，造林施工是培育高质量人工林的基础 一定要选择良种壮苗，认真按照技术要求进行整地和栽植，确保成活率和保存率。

3.2.3 抚育管理，抚育管理是培育高质量人工林的保障 “三分造七分管”。在优质施工的基础上，进行科学的抚育管理，调控人工林的生态环境，才能使其快速生长，并持续高效地发挥水土保持作用。因此，一定要落实各项抚育管理措施，做好人工林抚育和病虫害的防治工作。

4 结论

土壤干燥化和有害生物（包括病、虫、草、鼠）的危害对西北地区人工林抗旱性和抗病、虫、鼠害能力提出更高要求的同时，也在一定程度上影响着西北地区水土保持林建设质量的提高。对土壤干燥化机理的认识，将为西北地区水土保持林建设理论和技术提供科学依据。有害生物（包括病、虫、草、鼠）防治技术的突破，将为西北地区水土保持林建设提供良好的保障措施。土壤干燥化和有害生物的防治与西北地区水土保持林建设的质量密切相关，这些问题的提出和解决都以西北地区提高水土保持林建设质量为目的。因此，西北地区水土保持林建设三大热点问题的核心是水土保持林建设的质量问题。水土保持林建设质量的持续提高不仅要依靠水土保持林建设学科自身的发展，而且有赖于相关学科的发展和进步。

［1］杨维西.试论我国北方地区人工植被的土壤干化问题［J］.林业科学，1996，32（1）：78－85.

［2］王 力，邵明安，侯庆春.黄土高原土壤干层初步研究［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），2001，29（4）：34－38.

［3］王国梁，刘国彬，周生路.黄土高原土壤干层研究述评［J］.水土保持学报，2003，17（6）：156－159.

［4］杨文治，田均良.黄土高原土壤干燥化问题探源［J］.土壤学报，2004，41（1）：1－6.

［5］赵 忠，李 鹏.渭北黄土高原主要造林树种根系分布特征及抗旱性研究［J］.水土保持学报，2002.，16（1）：96－99.

［6］王孟本，李洪建.极端降水条件对林水分循环的影响［J］.土壤侵蚀与水土保持学报，1996，2（3）：83－92.

［7］韩崇选.林区鼠害综合治理技术［M］.西北农林大学出版社，2003.

［8］翟明普.西北地区生态环境建设中的水土保持林建设问题［J］.林业科学.2000.36（6）：10－11.