河西地区农田防护林体系建设与发展趋势

2019-04-14薛文瑞满多清徐先英

防护林科技 2019年12期

薛文瑞，满多清，徐先英

(1.武威市石羊河林业总场，甘肃武威 733000;2.甘肃省治沙研究所，甘肃省沙生植物工程技术研究中心，甘肃兰州 730070)

甘肃河西走廊在自然地理上属大陆性温带干旱至极旱荒漠区，境内降水稀少，植被稀疏，有腾格里、巴丹吉林、库木塔格三大沙漠分布，其中的沙漠、戈壁和沙漠化土地占87.9%，风沙线长达1 600 km，沙漠化危害严重；而其南部祁连山系形成的三大内陆河深入荒漠形成绿洲，且是我国十大商品粮基地之一。特别是来自西、北部的风沙进入走廊后由于峡管效应使其明显加强，风沙灾害频发，绿洲受害严重，有无水不农，无林不农之说，没有绿洲防护林保护就没有绿洲的生存和发展。所以，防护林体系是河西绿洲生存和发展的生态屏障，是河西生态建设的基础[1，2]。

20世纪50 年代以前，河西绿洲主要以当地乡土树种杨、柳、榆、槐、沙枣等天然分布和零星栽植，农田内几乎没有防护林，绿洲边缘靠“护柴湾”、“插风墙”、“泥蔓沙丘”等措施阻止流沙入侵绿洲[3]，流沙毁灭农田时有发生，自然灾害频发，农业生产随气象的变化而波动[2-7]。新中国成立后，随着科技发展，林业科技工作者借鉴国内外防护林建设经验，通过引种筛选，实践中选优，从宽林带大网格到窄林带小网格和大面积农田防护林营造，结合各种生态、经济林建设，使绿洲防护林有了规模化体系化发展，工农业生产大幅提高。但随着社会经济发展，人口从200万增加到500万，绿洲面积扩大了近3倍，水资源短缺，区域旱化严重，病虫害频发、渠系水泥化、造林积极性降低、生态用水减少等问题陆续出现，使绿洲防护林体系退化，绿洲可持续发展受到了影响[8-10]；随着生态环境的恶化，深入开展防护林体系和生态文明建设实践成为必然。

1 防护林树种选择与林种多样化发展

从20世纪50—80年代，依据杨树速生、成林快、适应性强的特点，在河西绿洲进行了大规模的引种驯化与防护林营造，先后从国内外引进北京杨、加拿大杨、欧美杨、河北杨、新疆杨等数十个品种进行苗木繁育、造林、优树选择、生长进程、适应性特征、难繁种育苗、杨树与污染生境、病虫害防治、造林模式等方面的长期研究，基本掌握了造林树种的生物学特征，开展了杨树种间杂交，花粉辐射育种，河北杨种源间过氧化物酶同工酶、a-淀粉酶同工酶遗传分析、地理种源蛋白质电泳，二白杨农田防护林成熟龄和更新龄，合理灌溉与杨树水分生理，复壮更新，防护林定向经营，杨树物候等研究[2, 5-7, 10]。在实践中选择出了二白杨(Populusgansuensis)、箭杆杨(P.nigravar.thevestina)、北京杨、加拿大杨、毛白杨等主栽树种造林；同时，柳树、刺槐、榆树、沙枣等也有一定的发展，乡土树种小叶杨基本退出。二白杨是河西走廊箭杆杨与小叶杨(P.simoniiCarr.)混生地带的天然杂交种，其易繁殖、成林快、成本低的特点,使农田防护林网基本覆盖了绿洲，形成了较为完整的绿洲农田防护林体系[5-11]，也为当地农村建房提供了木材。但在近30年里，营造的农田防护林及“四旁”植树中以杨树为主，其中二白杨又占了绝大多数，形成了防护林树种单调，特别是黄斑星天牛等蛀干性害虫自东向西蔓延，再加上干旱、胁地作用、木材砍伐、过熟林分增加及造林积极性降低等因素，造成了二白杨农田防护林逐渐衰退[7-11]。进入90年代后，由于绿洲持续扩大，水资源过度开发利用与地下水位下降，天然河道干涸，天然胡杨、柳林及沙枣林、荒漠灌木林退化，退弃耕地增加。

针对绿洲防护林体系退化，又开展了抗逆性强、多样化树种的引种驯化，筛选和培育了新疆杨、银新杨、旱柳、馒头柳、白榆、大叶榆、园冠榆、长枝榆、新疆大沙枣、三倍体毛白杨、复叶槭、五角枫、桑树、臭椿等树种，以逐步替代二白杨衰退防护林，并以成熟龄为周期进行树种更替更新[11-16]；近年来，新疆杨防护林发展快，耐旱性强的银新杨、毛白杨、旱柳、馒头柳、圆冠榆、五角枫、复叶槭等也在发展。常绿树种中前期以前主要开展了当地乡土树种的育苗造林技术推广，自20世纪70年代引进樟子松，开展了乡土化苗木繁育与造林。樟子松与乡土针叶树种相比，其更耐旱和速生，得到了较大的发展[12]，近年来又从国内外引进了沙地云杉、斑克松、章武松等，并总结了绿洲中、上游常绿树种以青海云杉、油松、侧柏、落叶松等乡土树种，中下游以抗逆性更强的樟子松、沙地云杉、章武松等为主造林，“四旁”常绿树种多样化普遍发展。经济林树种中，传统果树退出防护林，区域特色早酥梨、皇冠梨、理光杏、富士苹果等优良品种发展，临泽小枣、民勤小枣及骏枣、灰枣等林粮间作，鲜食、酿酒优良葡萄经济林在绿洲中发展。民勤沙生植物园与河西各地筛选和培育了30多种沙旱生灌木，在实践中熟化了育苗造林技术，在绿洲边缘农田防护林和防风固沙林体系中大面积应用，其中的锦鸡儿属、沙拐枣属、柽柳属、霸王属、白刺属、沙柳、黄柳、梭梭、花棒、沙蒿、油蒿、枸杞等，有效保护了荒漠绿洲。同时，近年来随着城镇、村庄绿化与生态文明建设，引进和驯化了不少树种，也为防护林多样化发展储备了树种[17-22]。

总之，农田防护林建设树种有速生、中生和慢生等生物学特性，速生树种生长快，成林快，防护和经济效益高的优点，也有胁地作用大，成熟周期短，经营成本高的缺点，慢生树种则反之。为了加强防护林树种多样化，促进生态环境的持续稳定发展，在继续引种培育抗逆性强的树种发展的同时，也将过去放弃的一些经济效益低、生态效益好的乡土树种如小叶杨、胡杨等重新应用于农田防护林营造[23-26]，以增强防护效益，使防护林树种多样化，生态经济效益兼顾，长短结合，以实现科学发展。

2 农田防护林模式

通过长期研究与实践，防护林从宽林带、大网格，窄林带、小网格逐步发展到现在的多种结构模式并存，并在逐步加强“四旁”园林化、景观生态植树与自然林业结合，发展绿洲及其边缘生态林，形成防护林体系基本框架的同时，促进绿洲特色经济林、林粮间作及各种形式、林种多样化的生态、经济林业的转变，并总结了河西绿洲农田防护林模式[18-29](表1)。

表1 河西绿洲农田防护林结构模式

3 农田防护林效益

经实测：当地起沙风速为4.5 m·s-1，旷野风速为5～7 m·s-1时，防护林带背风面5 H、10 H、15 H、20 H距离处的风速分别降低39.7%、14.5%、5.8%、1.1%；风速7～9 m·s-1时，风速降低42.2%、15.9%、7.9%、3.2%；风速>9 m·s-1时，风速降低48.3%、23.6%、17.7%、10.4%，对河西近70万hm2的绿洲保护和生产力发展起到了关键作用。实践中窄林带小网格、大面积杨树防护林防护效益最佳，基本防止了风沙与干热风灾害，并显著改善了绿洲农田小气候，增加了土地生产力，产生了良好的效果。但也存在一些沙区边缘绿洲防护林带过密，有些杨树防护林主林带间距仅30 m，经观测防护林一侧农田的胁地作用可达15 m以上，使防护林的胁地作用对农田全覆盖，造成了作物减产和防护林占地面积过大的情况，降低了防护林营造的积极性[2, 17, 20]，而宽林带大网格防护林也存在占地面积大，林带间距大，防护效益较差的情况。从总体上来说，河西地区的防护林效益在20世纪80年代达到较好的水平，之后整体衰退，局部好转。目前，随着三大内陆河流域地下水位普遍降低，旱化加剧，生态退化，绿洲边缘的防风固沙林也已衰退，风沙对绿洲的入侵风险进一步增加，防护效益有待改善[30-36]。

4 河西绿洲防护林发展趋势

经过几十年农村联产承包责任制与社会经济发展，目前，绿洲基本农田细小化或农场扩大化并存，“四旁”中渠道水泥化，水域缩小或消失，限制了传统林业的发展，而新农村发展，人居环境园林化建设，各级道路，尤其是乡村道路的网络化布局、生态屏障建设、生态文明发展等却大大增加了绿洲及其边缘造林机会，以针阔、乔灌林种多样化搭配，“四旁”规模化林业为基本骨架，结合农田特色经济林，林粮间作，区域自然式林业，耐旱节水生态经济型等各种林业体系有机结合形成的防护林体系为未来绿洲防护林发展的趋势。

4.1 杨树等速生树种更新

杨树虽有很多问题, 但其易繁殖、见效快的特点为河西最普及的防护林树种。通过筛选和培育一批适应性强的杨树等良种,开展树种的周期性更新,实现树种的多样化和均衡化，以防止病虫害、干旱、干热风等灾害。当前应在河西防护林中减少二白杨、箭杆杨、沙枣等退化林，开展新疆杨、银新杨、白榆、长枝榆、新疆大沙枣、胡杨、旱柳、复叶槭、欧美杨、卫茅、河北杨、小叶杨等的更新, 尽快使防护林恢复往日的防护效益[ 10-17 ]。

4.2 以松改杨、松杨结合、针阔混交林发展

针叶常绿树种耐旱性、抗逆性强于一般的速生树种，通过以松改杨、松杨结合、针阔混交防护林的建设,可起到四季防护，四季常青，并增强防护林抗逆性与多样化发展。目前, 河西城镇、公共绿地及“四旁”已大量应用了乡土和引进常绿针叶树种，并实现了一些树种的乡土化规模化繁育、造林,随着林种多样化发展，防护林的抗逆性、稳定性增加[ 10, 11, 16-18 ]。

4.3 区域特色生态、经济林发展

河西东西长千余公里，有生态环境多样性高、区域特色强的特点。随着小网格大面积农田林网的退化，“四旁”公共林建设加强,新农村发展，特色产业开发等，绿洲内自然式、自由式、区域性特色林业正在发展。逐渐形成以“四旁”林为基本骨架，各绿洲农田及其边缘发展因地制宜、适地适树、区域特色的生态林、经济林、林粮间作、观光林、防风固沙林、退耕还林还草、封沙育林草、保护地等林业[ 5, 6 ]，结合各种林业，形成绿洲防护林体系。