大黄山生态退化区封山育林成效研究

孙文娟

(山丹县林草资源综合服务中心，甘肃 张掖 734100)

大黄山林区是山丹县唯一的山区天然林林场，也是祁连山国家级自然保护区的重要组成部分，发源于林区的河流是沿山3乡18村群众赖以生存的“生命线”，保护和扩大林区森林资源对全县生态建设具有十分重要的现实意义。长期以来，因超载放牧、林区垦荒等人为干扰因素造成林区植被减少，水土流失严重，森林涵养水源能力降低，生态极度退化。近10多年来，林区经营管理单位抢抓“天保工程”机遇，积极对生态退化区采取封山育林和人工造林等植被恢复措施，强化森林资源保护管理，使林区生态逐渐恢复。通过对10年来封山育林植被恢复措施效果调查分析，为林区生态恢复建设提供参考。

1 研究区概况

大黄山系祁连山冷龙岭之余脉，突起在河西走廊中部，四周为走廊平地，地理位置38°20′—38°30′ E，101°00′—101°30′ N，海拔2 380～3 780 m，气候特点为降水量偏少且相对集中，随海拔升高降水量逐步增加，气温逐渐降低，生长期变短。土壤一般阳坡为山地栗钙土，阴坡为山地灰钙土或森林灰褐土。大黄山林区总经营面积28 790 hm2，区内有居民2 400多人，农耕地187 hm2,各类大小牲畜10 000余头(只)，每年6—9月进入试验区放牧的有30 000余头(只)，放牧高峰期多达50 000余头(只)。

2 研究方法

2.1 植被恢复效果调查方法

按照不同封育类型、坡位、坡向，在工程区按封育年度选择有代表性的或者有某种特点的地段设立调查样地，在相邻工程区外设立对照调查样地，在植被封育区设置10 m×10 m的样方进行调查，调查内容包括乔灌木树种的株数、种类、冠幅、树高、盖度或草本植物的盖度、种类、密度、高度。另外，对样地的立地条件(位置、坡向、坡度、坡位、土壤等) 进行调查。同时开展土壤含水量、植被生物量、植被盖度、株数、生物多样性等调查。本项研究共调查样方36个。

2.2 土壤变化的调查方法

运用烘干法测定土壤含水量，运用环刀法测定土壤容重、土壤总孔隙度、土壤饱和含水量、土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤毛管最大持水量(土壤田间持水量)等。该项调查共设置样方18个。

2.3 样地指标的计算

2.3.1 植被盖度计算 植被盖度一般情况下采用样方内植被盖度与该样地面积的百分比(植被盖度=样方内植物遮盖地面的面积/样地面积×100%) 。

2.3.2 土壤含水量

W(%)=(G1-G2)/G2×100%

式中：W—土壤含水量(%)，G1—湿土质量(g)，G2—烘干土质量(g)。

3 结果与分析

3.1 封山育林工程建设情况

2001年大黄山林区纳入天保工程实施范围，为有效恢复林区生态植被，林场抢抓机遇，坚持“科学规划、注重实效、封造结合、突出规模” 的封山育林建设原则，严把选地、设计、施工关，拉设刺丝围栏75 km，开挖防护壕沟17.9 km，埋设界桩80个，设置标志碑15块，悬挂宣传牌750块，10年间完成天保工程封山育林3 566.6 hm2，基本上对大黄山林区实行了围栏设施封育。

3.2 林区森林面积变化分析

由表1、表2可知，大黄山林区通过实施封山育林，有效保护了森林资源，林地面积已由2000年的18 829.8 hm2增加到21 776.8 hm2，净增2 947 hm2，活立木总蓄积量由2000年的642 758 m3增加到883 322 m3，净增240 564 hm2，森林覆盖率已达63.82%。

表1 大黄山林区2000年、2008年两次森林资源二类调查森林面积消长变化统计表 hm2

表2 大黄山林区2000年、2008年两次森林资源二类调查森林蓄积消长变化统计表 m3

3.3 封育对植被恢复的影响

3.3.1 封育对植被生长量的影响 从图1可以看出，通过对封育区灌木生长量的长期监测，疏灌坡封育5年，最大生长量1.8 m,最小生长量1.2 m。平均生长量1.5 m，较对照提高了36.3%。

从图2可以看出，东、西向坡在封育条件下草本平均生物产量是对照的1.15倍，在半封育条件下草本平均生物产量是对照的1.1倍。因此，要提高林地的生物产量和生长量，封育是一项必不可缺少的措施。

3.3.2 植被生态恢复过程中盖度变化分析 经统计分析，在各种植被生态修复措施实施后，项目区总体覆度和各植物群落郁闭度(盖度)都有不同程度的提高。

(1)植被盖度变化下的土地面积变化比例。项目区生态修复前后林草植被覆盖度面积及比例变化见图3。由图3可以看出，植被生态恢复后项目区内林草植被盖度>40%地块面积由15.6%提高到21.4%，盖度在30%～40%的地块由18.9%提高到25.6%；盖度在20%～30%的地块由27.8%提高到34.9%。表明通过封、育、造等植被生态恢复措施，项目区林草植被盖度有了明显提高。植被盖度的增加不仅会减小水土流失强度，而且能够增强林分蓄水保土和涵养水源的功能。

(2)不同立地类型生态恢复区的植被盖度变化。不同立地条件类型的区域，植被生态恢复后的植物群落总盖度均比修复前明显提高，沙棘生态经济林营造区>弃耕地>干旱荒坡。表明人工辅助植被生态恢复是提高植被覆盖度最有效的措施。

3.3.3 植被生态恢复对物种多样性的影响 大黄山处于林牧与农牧、湿寒与干热交错的过渡地带，抗干扰能力较弱，改变速度快且恢复原状可能性较小的脆弱带。物种和群落更替是一个不间断逐步替代的过程,旧物种(或群落)尚未完全被取代前,新物种(或群落)早已出现[1-2]；在演替过程中，生物多样性在不断变化，生物多样性随演替逐步增加[3]。通过对大黄山退化生态系统生态恢复试验区的连续监测，表明植被生态恢复不仅可以通过人工辅助恢复途径增加物种多样性，且可依据“模仿自然植被的进展演替特征，加速植被发育进程”的特点，促进植物群落的进展演替。以大黄山植被生态恢复试验区为例，在相同立地条件下生态恢复与对照区相比较，生态恢复后至第16年时，就生态恢复区物种多样性而言，除增加了人工辅助恢复引栽的青海云杉、华北落叶松(Salixprincipis-rupprechii)、祁连圆柏外，生态恢复前被挖砍的黄芪(Astragalusmembranaceus)、羌活(Notopterygiumincisum)等物种也相继出现。由此说明，生态退化区通过生态恢复可以增加和促进物种多样性的良性发展。

3.4 封山育林后生态退化区土壤性质的变化

3.4.1 土壤含水量的变化 由图4，疏灌坡封育和半封育区的土壤含水量分别较对照提高46.1%和13.1%；东坡封育和半封育区的土壤含水量分别较对照提高28.2%、12.3%；西坡封育和半封育区的土壤含水量分别较对照提高26.3%、11.1%。由此说明，封育可以极大地提高林地土壤含水量。

3.4.2 大黄山封山育林植被恢复后土壤质量评价 土壤质量是受多种因素影响较为复杂的综合性状。为了避免用单个指标评定土壤质量所造成的片面性，本研究选取了上壤含水量、pH值、有机质、全磷、全氮和全钾等6项主要评价指标，采用隶属函数评分法，对大黄山封山育林后主要植被生态恢复类型的土壤进行综合评价。评价结果见表3。

表3 不同植被恢复类型土壤质量综合评价(隶属函数法)

具体计算公式如下:

A:如果指标与土壤质量成正相关，则:

x(u)=(x-xmin)/(xmax-xmin)

B:如果指标与土壤质量成负相关，则:

x(u)=1-(x-xmin)/(xmax-xmin)

式中：x为各指标的实测值；xmax和xmin分别是6个样地的土壤对应指标的最大值和最小值。

将各指标的土壤质量隶属函数值加起来，求平均值，平均数越大，土壤质量就越好。从表3可以看出，不同植被恢复类型土壤综合评价排序为①<②<③<④<⑤<⑥。表明不同植被恢复类型对于土壤质量的影响有所不同，同时与土壤分布的生境和自然植被的分布有很大的关系。

4 结论

多年以来，大黄山林区大力开展人工恢复植被工程，主要是人工造林、封山育林，投入大量人力、物力、财力，在一定程度上对林区植被恢复起到了积极的促进作用，但在山区进行人工造林成本高、成活率低、建设周期长。通过近年来对大黄山林区封山育林工程效果的初步调查分析，表明通过实施工程措施，并促以人工辅助手段，在天然林区开展封山育林，可有效降低生态恢复成本，显著增强社会各界生态保护意识，增加林区生物多样性，提高水源涵养效益，实现林区森林资源面积、蓄积持续增长，林草植被迅速恢复的建设目标，具有明显的社会、经济、生态效益。[3]