退化林地生态恢复措施研究*——以克拉玛依市为例

陈澍宇，高美蓉，王秀云，陈秀娟，徐晓云，宋绪忠，杨华

(1.成武林业局，山东 成武 274200；2.浙江省林科院，浙江 杭州 310023)

克拉玛依市石油、矿产资源丰富，是我国重要的石油石化产业基地。城市地处干旱荒漠区，生态环境脆弱，是个典型的缺水型城市。随着近年来南部荒漠林地不断退化，植被防风固沙能力逐渐减弱，位于古尔班通古特沙漠前沿的城市南部区域固定、半固定沙丘趋于活化、流动，掩埋油井、道路等现象时有发生。城市区域沙尘天气频繁，风沙灾害严重，亟需采取有效措施恢复退化的南部荒漠林，重构功能稳定、强大的森林生态系统，以防风固沙，维护区域生态安全，促进克拉玛依市经济社会的可持续发展。文章以克拉玛依市南部退化荒漠林地为研究对象，分析区域生态受损及林地退化原因，引进地带性植被原理，研究退化林地生态保育恢复措施，探索符合当地实际的退化林地恢复途径，为进一步遏制荒漠化提供科学依据。

1 土地利用现状

1.1 遥感数据及其处理

SPOT5卫星数据空间分辨率高，对植被类型的反映较准确。10 m分辨率的彩色影像可用于1∶25 000的土地利用、森林资源调查。本研究所用影像数据为2009年8月的SPOT5，分析前以克拉玛依市1∶10 000地形图上的道路交叉处作为地面控制点，采用二元多项式法对卫星数据进行了几何精校正和配准。为使目标地物更加明显突出，便于信息提取和识别，对影像数据进行了图像增强处理。坐标投影系统为高斯—克吕格(Guass-krug)投影，西安80坐标系。

1.2 解译标志的建立

不同土地类型在影像上的色调、形状、纹理、结构特征各异。建立解译标志主要是对影像颜色、形状进行调查。根据研究区土地利用类型，建立解译标志(表1)。

表1 研究区遥感影像解译标志

图1研究区卫星影像

1.3 信息提取及调查

根据研究区植被解译标志，利用Arcgis软件进行人工目视解译，提取研究区植被覆盖信息，进行小班区划，得到研究区遥感植被及地类现状图。为提高和验证遥感分类精度，利用3S技术对退化区域进行现地小班野外调查、验证，记录各小班的地形地貌、土壤、植被、水文等立地因子，并拍摄照片。重点调查退化严重的林地。

1.4 地类划分

根据遥感解译和实地调查，把南部退化荒漠林地划分为灌木林地、灌丛地、覆沙地、荒草地等4种现状地类(图2、表2)，编制用地类型分区表，以便于针对性地设计生态保育恢复措施。

表2 研究区现状用地类型

图2研究区现状地类分区

2 林地退化现状分析

2.1 退化原因

克拉玛依市南部退化林地地处古尔班通古特沙漠前沿、广阔的玛纳斯河冲积平原，属于风蚀戈壁地貌区。森林资源以天然荒漠灌木林为主，树种多为抗旱、耐盐碱的柽柳、梭梭和胡杨等荒漠植物。20世纪50年代油田开发初期，克拉玛依市南部还是水草丰茂、林木葱郁，天然灌木林地和湿地构成了阻挡古尔班通古特沙漠西侵的天然屏障。后因玛纳斯河上游灌区不断扩垦，地处下游的克拉玛依分水量逐年减少，天然灌木林地因缺水干枯快速退化。加之油田开发、樵采、过度放牧，使灌木林地受到严重破坏，部分区域地表植被砍伐殆尽。没有植被保护的地表长时间受风蚀，土地沙化加速，有些区域已形成连片沙丘。

近年来，全球气候变暖带来了克拉玛依区域降水量的增加[3]，新疆水文周期和气候波动也进入了丰水时段。受气候变化影响和经过人们多年的生态建设，克拉玛依市植被盖度在城市区域有了一定程度的提高，森林覆盖率从1999年的11.74%增加到了2015年的23.72%，绿洲内部小区域生态环境有所好转，但绿洲外部大环境生态恶化的趋势仍未得到根本改变，克拉玛依南部林地仍在不断退化，固定、半固定沙丘逐渐趋于活化，有向流动沙地转化的趋势，对克拉玛依市生态安全构成严重威胁。

2.2 存在问题

2.2.1 植被盖度低，生态效能差

目前，南部退化林地区域内只有少量的荒漠灌木林和草本呈团片状分布，植被盖度低，多在5%～40%，生态防护效能差。现存植被多为耐干旱、抗风沙、抗盐碱的天然植被，如盐穗木、柽柳、梭梭等灌木树种，以及碱蓬、花花柴、芦苇等草被。受干旱、多风、土壤条件差等因素影响，林地内现存梭梭干枯死亡的株丛达20%以上(表3)。

表3 研究区现状植物种类及分布情况

2.2.2 区域差异大，实施难度高

靠近绿洲区段，因灌溉水下渗补充，土壤水分含量较高，植被生长较好，柽柳、梭梭、盐穗木等灌木盖度分别可达到灌木林和灌丛地标准，生态效能较好；中部和南部区域远离绿洲，长期缺少水源补充，植被退化严重，只有少量的沙蒿、沙拐枣等沙生植物生长，盖度小于10%；油田开发区西南侧区段已经成了流动覆沙地，风沙危害严重。这种区域间的退化程度差异，在一定程度上加大了林地生态恢复难度。

3 生态保育恢复构想

3.1 生态保育恢复原则

3.1.1 适度干预，促进生态恢复

受水资源缺乏和资金限制，该区域生态恢复采用近自然法，结合适量的人工植苗造林和灌溉，通过适度人工干预，促进原生植被的恢复及发展，提高荒漠植被自我恢复能力。

3.1.2 遵循地带规律，培育近自然生态系统

地带性植被是最适应当地自然气候的植被类型，可以在自然状态下完成整个生命周期，并与当地其他物种共同形成稳定的群落，维持区域生态平衡。人工造林应选择乡土植被，做到适地适树，宜乔则乔，宜灌则灌，宜草则草，建立低维护或不维护、稳定、能够良好实现自我演替的群落结构，培育近自然生态系统。

3.1.3 因地制宜，因害设防

因地制宜，因害设防，采取针对性保育恢复措施，宜封则封，宜造则造，重点治理容易造成生态危害的沙化和潜在沙化区域，以及人工促进能够快速恢复、改善的区域。

3.2 分区治理布局

根据植被现状及立地条件，将工程区分为造林治沙区、灌丛保育区、灌木林封育区等3种治理区(表4)。

表4 研究区生态保育恢复措施类型

3.3 生态保育恢复的主要措施

3.3.1 人工砂田技术

人工砂田技术主要应用于造林治沙区(包含覆沙地和荒草地)，是指以宽窄行的形式，段带状人工开挖沟槽营造微地形，增强区域内土壤集水效果的整地栽植技术。窄行宽1 m，长6 m，为人工干预区，穴状进行人工植苗造林；宽行宽3 m，为人工促进自然恢复区，仅开挖沟槽，通过沟槽微地形的集水、积雪效应，达到增水、保水的目的，改善退化林地区域土壤中活性种子的发生、发育条件，再加上人工植被形成的小环境产生的良性影响，从而促进整个区域植被的恢复，并基本形成稳定的近自然生态系统。采用砂田技术，人工干预区面积占30%，人工促进恢复区面积占70%。

3.3.2 封育保护

灌丛保育区和灌木林封育区设计采取围栏封育，保护植被不受车辆碾压、牲畜啃食，保护退化林地植被和土壤中活性种子的种源不受破坏，并适度补水，促进植被恢复。

3.3.3 树种选择

树种选择是干旱荒漠区退化林地恢复的关键因素。大量研究表明，克拉玛依市荒漠区的地带性植被类型不论在过去还是现在，都以灌木为主[4]。区域内生长的梭梭、柽柳、盐穗木等植物具有耐旱、耐瘠薄、耐盐碱等特点，对该区域的立地条件有较强的适应性，造林成活率高，生态稳定。可供研究区进行生态保育恢复的树种主要有多枝柽柳、梭梭、盐穗木、红皮沙拐枣、白刺等，草本有补血草、马蔺、沙蒿等。

4 结语

可持续发展是当今世界的发展主题，也是生态环境保护和恢复的重要原则。加强退化林地的恢复研究对生态建设可持续发展具有重要意义。本文顺应时代发展需求，以克拉玛依市南部退化林地为研究对象，紧紧围绕生态恢复，阐述了具体的林地恢复技术措施，重构具有自我演替功能的森林生态系统，对干旱地区退化林地的生态保育恢复建设具有实践指导意义。同时也建议在经济社会发展过程中，重视整体的生态平衡，进行玛纳斯河全流域水资源平衡分配，促进退化区域的生态恢复，促进整体生态环境的改善。

[1] 陈灵芝.中国的生物多样性现状及其保护对策 [J].北京:科学出版社，1993.

[2] William R.Jordan. Michael E G and John D A.Restoration ecology:a synthetic approach to ecological research [M].Cambr idge University Press，1987.

[3] Novák J.Konvicˇka M.Proximity of valuable habitats affects succession patterns in abandoned quarries [J].Ecological Engineering，2006，26(2) :113-122．

[4] 彭少麟.恢复生态学与植被重建 [J].生态科学，1996，15(2):26-31.