荒漠化区域公益林生态效益监测与对策研究＊

吴 婷 ，邴丹珲

（1.甘肃敦煌西湖国家级自然保护区管理局，甘肃 敦煌 736200；2.甘肃省林业科学研究院，甘肃 兰州 730020）

森林生态系统与生态过程形成的人类赖以生存的自然环境条件与效用主要包括森林在涵养水源、保育土壤、固氮释氧、营养物质累积、净化大气、森林防护、生物多样性保护及森林游憩等方面提供的生态服务功能，不同区位气候条件不同，森林类型不同，其发挥的生态功能也不尽相同。我国于80年代末开始实行了林业分类经营，森林被分为了商品林、生态公益林等[1]。如荒漠化和水土流失严重区公益林主要生态功能为防风固沙[2]。

1 荒漠化区域公益林生态监测现状

甘肃敦煌西湖国家级自然保护区生态公益林监测点作为主要的荒漠类型监测点，旨在探索荒漠化区域生态系统及环境变化规律。保护区有国家级公益林总面积111.6万亩，包括有林地1.65万亩，疏林地8.35万亩，灌木林地101.6万亩[3]。保护区生态区划为荒漠化和水土流失严重地区及江河两岸，其中：荒漠化和水土流失严重地区公益林面积为95.53万亩；江河两岸公益林面积3.49万亩。根据公益林生态功能主要为防风固沙，故设置公益林效益监测样地4个 （其中固定样地2个、观测样地2个）、集沙槽2个、风蚀样地4个、小气候监测场1座。通过对风、温、光、湿、气压、降水等常规气象因子进行系统、连续观测，获得具有代表性、准确性和比较性的林区气象资料。

2 荒漠化区域生态效益监测方法

2.1 空气负氧离子的测定

使用空气负离子浓度测定仪。在同一观测点垂直的4个方向，待仪器稳定后每个方向连续记录5个负离子浓度的波峰值。观测选择在晴天进行，每天6：00-18：00进行，间隔 2h观测 1次，每次采样时间不少于10min。

2.2 气象因子测定

采用无线自动气象站测定风速、风向、气压、最低温度、最高温度、定时温度、相对湿度、地表定时温度、地表最高温度、地表最低温度、10cm土壤温湿度、30cm土壤温湿度、50cm土壤温湿度、100cm土壤温湿度、日照时数、总辐射、光合有效辐射等指标，并利用自制的自动蒸发仪测定蒸发量。

2.3 土壤理化性质指标测定

2.3.1 森林枯落物测定

枯落物厚度，采用卷尺测量样方内枯落物厚度，并记录数值；枯落物持水量，采用电热恒温干燥箱将枯落物烘干24h，然后将烘干的枯落物样品称重，原状装入细网尼龙袋，进行浸水实验，浸泡24h后，静置至枯落物有极少的水滴滴出为止，称枯落物的湿重并按公式进行计算：

2.3.2 土壤物理性质测定

土壤容重，采用200 cm3环刀或其他规格的环刀，在选定的代表性测定地点，挖掘土壤剖面，根据剖面发生层次或机械分层，用环刀采取土样，每层土壤应不少于3个重复。待取出环刀后，用锋利的削刀切去环刀两端多余的土，使环刀内的土壤体积与环刀容积相等，最后将环刀两端用盖子盖好，分别放入塑料袋内并写好标签，带回室内备用。将充满土样的环刀，放入烘箱中在105℃下烘至恒重、称重[4]。

2.3.3 土壤化学性质测定

在观测样地采用土壤养分测速仪，测定土壤N、P、K含量，土壤pH值、土壤有机质含量。土壤被分为A、B两层，按照不同的土壤层次分别测定以上各指标，每一层土壤在测定时均设3次重复。

2.4 防风固沙指标测定

主要测定无林地土壤风蚀厚度、有林地土壤风蚀厚度、无林地输沙量、有林地输沙量。测定积沙槽中沙子的重量，并将所测数据整理换算成年土壤风蚀量，以确定土壤风蚀状况。

2.5 标准地调查

2.5.1 林分环境因子调查

1）下木及活地被物调查。调查种类、层次、高度、频度、盖度、生长状况及分布特点等。

2）土壤调查。调查记载土壤名称、母质、母岩、层次、厚度、颜色、结构、质地、根系多少、碳酸盐反应、pH值等。

3）环境因子调查。调查记载标准地位置、海拔高度、地形、坡地、坡向、坡位等。

4）每木调查。在标准地内分别对所有树种测定树木高度、冠幅、胸径，并按径阶记录、统计的工作，称为每木调查或每木检尺。

2.5.2 植被调查

1）林下植被调查。用样方调查，标准地内四角各设一块1m×1m样方进行植被调查，标准地中心设一块5m×5m样方进行灌木调查。设置好样方后，要估测一下总盖度、营养苗及生殖苗的平均高度。记录样方内所出现的全部植物名称，对每种植物作密度、盖度、高度、物候相、生产力指标调查。

2）地被物监测因子的测定。在调查样地内设置样方3～5个，分别收集样方内所有地被物地上部分及枯落物，地上部分里面分离出活地被物，立即称取鲜重，得到地上部分鲜重。后将地上部分、地下部分、枯落物、活地被物用纱布袋包好，放入烘箱内（80℃，6～8 h）烘干后称重，得到地上、地下、枯落物及活地被物干重。然后将称重后的枯落物和活地被物分别放入水中浸泡24 h后，从水中迅速取出并称重，经计算即可分别测得枯落物吸水量和活地被物持水量。

3）蓄积量调查。采用角规测树法测定每公顷蓄积量。

3 荒漠化区域生态效益监测情况

甘肃敦煌西湖国家级自然保护区针对荒漠化区域布设2个固定样地，根据2018年收集数据显示：

1号样地主要树种柽柳，海拔1098m，年降雨量37mm，年平均温度24.9℃，土壤类型砂质壤土，地形地貌，沙漠平滩，树种（柽柳、沙拐枣、梭梭）风沙流量监测显示积沙槽平均积沙量1135200g；

2号样地主要树种胡杨，海拔1019m，年降雨量37mm，年平均温度24.9℃，土壤类型草甸盐土，地形地貌，平滩，树种（胡杨、黑枸杞）风沙流量监测显示积沙槽平均积沙量0g；

小气候监测场，采集负氧离子平均值17.996；土壤蚀积量0mm；气象数据见表1。

土壤刨面特征，棕黄色，砂砾质结构，疏松型，石栎含量，10%以下，土壤理化性质见表2。

表1 气象场监测数据

表2 各样地土壤化学性质

通过数据对比，胡杨作为该荒漠化区域唯一乔木树种，是特有的珍贵森林资源，对于稳定荒漠河流地带的生态平衡，防风固沙，调节气候，具有十分重要的作用。

4 荒漠区域生态效益监测存在问题

4.1 监测数据缺乏连续性

生态公益林效益监测必须不间断连续监测，数据才有实用性和对比性，但保护区采集数据的完整性无法保证、部分监测指标难以达到技术要求[5]。小气候监测场监测数据网络传输过程中丢失现象频发；土壤蚀积量和风沙流量无法正常监测，集沙槽设置对于基本数据不能准确采集；负氧离子监测点设置的位置距离远，可行性较差。

4.2 外业监测难度大，内业测算环节多

荒漠化区域保护类型具有特殊性，风沙大且环境恶劣，网络数据传输不畅时有发生，监测设备经常性受损等不确定因素多。且区域内植被稀少，积沙槽、枯落物收集不能简单用统一监测方法进行，对于外业监测技术要求较高；同时气象监测等数据实时传输，数据统计量大，加大了工作难度。

4.3 专业技术人员匮乏

目前保护区技术人员较少，且无专业的监测人员，同时受单位性质的影响，对招纳技术型人才有局限性，致使公益林效益监测发展滞后。

4.4 认识不高重视程度不够

大部分林业人员对公益林效益监测只有宏观的认识，简单地认为是对公益林的监测，忽略了其产生效益的价值，致使技术人员为监测而监测，监测不深入，监测效果不理想。

5 荒漠化区域公益林生态效益监测建议

5.1 健全效益监测体系

充分考虑不同区域，不同森林资源情况，加强各类效益监测站点的建设，逐步将效益监测工作纳入常规事宜，提高监测技术，改善监测条件，加强技术人员培训。

5.2 数据监测科学化

考虑区域特殊性,合理布设监测内容，适当扩大风蚀样地进行标准，将10X10的样地调整为20X20的样地，对集沙槽和风蚀样地数据进行月采集，同时新建枯落物收集器并将其分别放置于乔木和灌木样地内；森林生态系统负氧离子定位观测，开展土壤理化性质指标监测，科学设置采样点，按照操作规程采集土样，做到测算数字准确，计算方法适用，确保各项监测指标的准确性和可利用性。

5.3 充分发挥生态效益

公益林能够减缓和适应气候变化，荒漠化区域公益林效益发展显得尤为重要，公益林中各种植物的生长和光合作用不仅可以使公益林吸收大量的二氧化碳,释放出大量的氧气,同时也能够把大气中含有二氧化碳物质通过生物量的形式进行有效固定。可有效防止水土的流失,提升土壤的肥力与肥沃程度，起到涵养水源、防风固沙以及固氮释氧的重要作用。加强区域内的公益林保护与建设，除了能够有效促进森林生物植被的恢复外，还可通过效益监测数据，计算碳汇量，让其不仅发挥生态效益，同时发挥经济和社会效益。

6 结语

2004年时，我国启动了森林生态效益补偿制度，在很大程度上促进了公益林的发展，提高了公益林的面积和质量，使其有效发挥了生态功能[6-7]。同时在很大程度上使得社会效益有所提高，利于更好地保护自然资源，促进资源的可持续利用，具有广阔的发展前景，放眼当下来看，提高森林质量和管理水平，充分发挥公益林的生态效益，是地区公益林管理的重要任务，也是以后长期追求的目标。