晋北地区林草生态系统的构建思路及措施

2022-03-12郭学斌

山西林业科技 2022年4期

郭学斌

(山西省林业和草原科学研究院，山西太原 030012)

晋北地区位于毛乌素沙漠前沿，地处暖温带落叶阔叶林向温带干旱草原的过渡带，属农牧交错区，自然降水少,土壤干旱,植被盖度低，冬春季风沙危害大，曾是中国的三大风沙源之一。21世纪以来，随着退耕还林和防沙治沙工程的实施，该地区造林速度不断加快，植被盖度大幅提升，生态系统逐步建立，生态环境得到了明显改善。笔者通过对晋北地区林草生态系统的特征、功能和效益进行分析，指出了其林草高质量发展中存在的问题，提出了要针对当地立地条件，调整优化林草生态系统的构建思路，科学确定林草生态建设目标，采取适宜的构建措施，以期建立更加稳定、高效的林草生态系统。

1 晋北地区自然条件概况

晋北地区主要指山西省大同市、朔州市的大部分县(市、区)。年均气温3.5 ℃～7.1 ℃，极端最高气温 34.5 ℃～37.9 ℃，极端最低气温-40.4 ℃～-31.0 ℃，年降水量350 mm～450 mm，年蒸发量1 800 mm～2 300 mm，干燥度指数2.0～3.0，无霜期120 d～160 d，年均大风天数达30 d以上，属于半干旱风沙区。该区域气候寒冷多风，水资源匮乏，自然植被稀疏，生态环境敏感脆弱。

2 晋北地区森林资源现状

在新中国成立之初，晋北地区森林覆盖率为1%左右，黄土裸露，风沙危害严重。20世纪50年代至60年代，为改善生态条件，当地政府营造了大面积小叶杨防护林，到20世纪80年代，又在桑干河沿岸营造了杨树丰产林。21世纪以后，随着三北防护林、退耕还林还草及环北京地区防沙治沙等国家林业重点工程的实施，当地又营造了杨树、油松、樟子松、柠条、紫穗槐等林分，大大减少了风沙危害和水土流失，生态环境得到了极大改善。根据2020年山西省森林资源年度清查结果，大同市森林面积为29.02×104hm2，森林覆盖率为20.61%，朔州市森林面积为15.80×104hm2，森林覆盖率为20.50%，建立了乔灌混交、针阔结合的林草生态系统。

3 晋北地区林草生态系统效益分析

晋北地区的林草生态建设经历了植被恢复、生态重建、效益提升3个阶段。受不同时期历史条件、经济状况和人们思维认知的影响，林草建设目标发生了从改善自然条件、生产木材到增加生态功能的转变，营造林种也经历了从杨树防风固沙林、人工用材林到乔灌混交防护林，再到林草融合的发展过程。从科学绿化和林草融合新理念的角度分析晋北地区当前的林草发展模式和生态系统的特征、功能及效益，发现有以下特点及不足。

1)以小叶杨纯林为主的防护林，仍发挥着防风固沙的功能，但防护效益逐年下降。20世纪50年代至60年代栽植的小叶杨纯林是晋北风沙区防护林的主体，在防风固沙、防治土壤沙化和改善生态环境方面起到了巨大作用，但随着树龄的增加，其树体生长势衰弱。目前，有小叶杨成过熟林20×104hm2以上，树木低矮，呈现“小老树”状，多数受病虫侵害，部分干梢枯死，防护效益严重下降，是退化林分改造、更新的主要对象。

2)以针叶纯林为更新林分的防护林，防护效益得到提升，但林分结构不稳定。20世纪80年代至90年代及21世纪初，在小叶杨“小老树”更新改造中，营造了油松、樟子松纯林，丰富了晋北地区防护林类型，提高了其防护效益。但由于初植密度大，树木生长量小，生物多样性少，极易受风灾、雪灾、火灾等自然灾害和病虫害的影响，林分状态不稳定，需要进行提质增效，优化林分结构。

3)以乔木为优势树种构建的林分，幼龄期生长较好，但营林理念不科学。晋北地区属半干旱风沙区，年降水量少、蒸发量大，土质疏松、易风蚀，林种选择应以防护林为主，但在树种选择和配置模式上一直存在争议。之前林业生产中营造了大面积针叶树纯林或以乔木树种为主的乔灌混交林，幼龄期树体较小，需水量较少，树木长势较好。但进入中龄期后，树木水分需求量较大，干旱影响凸显，树木生长量迅速下降，长势提前衰退，呈“小老树”状，特别是乔木密度较大时，衰退时间更早。因此，在晋北地区营造以乔木为优势树种的林分不科学。

4)以木材生产为目的，大面积营造速生丰产林，林种选择不准确。桑干河沿岸或滩涂地下水位较高，营造杨树速生丰产林比较适宜。20世纪80年代至90年代，在桑干河沿岸营造了大面积杨树速生丰产林，10年生群众杨丰产林年均蓄积生长量可达15 m3/hm2。但总体看，晋北大部分地区为半干旱区，年降水量不足400 mm，不适宜发展速生丰产林。据第九次森林资源连续清查数据显示，晋北地区的乔木林蓄积量仅33 m3/hm2，年均生长量仅1.5 m3/hm2。按照“以水定林”的营林理念，可在河流沿岸低湿地带小面积营造杨树丰产林用于木材生产，不宜大面积发展丰产林。

5)以大规格整地和使用无性系良种为主的用材林营林技术，在半干旱风沙区不适宜。在桑干河沿岸杨树用材林营造过程中探索总结出的“三大一深”等造林技术和经验，在防护林建设中不适用。一是大规格整地不适宜。半干旱风沙区植被少，大规格整地对原生植被破坏较大，极易造成水土流失，引起土壤沙化。二是无性系良种不适宜。无性系良种适应区域和范围小，选择单一树种的无性系良种营建防护林，容易造成基因狭窄，遗传多样性减少，林分不稳定。

4 晋北地区林草生态系统的构建思路

4.1 构建原则

晋北地区林草生态建设要坚持以水定林、生态优先、适树(草)适地、林草融合的原则，调整发展思路，转变营林方式，采用适宜的构建措施。

4.2 总体思路

1)促进小叶杨防护林向多样化的乡土树种防护林转变。树龄超过50 a的小叶杨防护林，虽然大多数已为成过熟林，防护效益逐年下降，但由于面积较大，仍起着巨大的生态屏障作用。小叶杨防护林的更新改造，应根据退化程度分类逐步实施。在更新改造中，要注重应用抗逆性强的优良乡土树种，提高树种多样性，提升防护林的稳定性、功能及效益。

2)促进杨树用材林向多功能、多效益林分转变。20世纪末，受传统林业生产经营目标和产业发展的影响，晋北地区营造的杨树用材林，除在立地条件好的河流两岸生长较好外，其他林分受水分条件的制约，没有达到速生丰产的目的。应调整营林目标，进行更新改造，优化林分结构，减小杨树密度，增加其他乡土乔、灌树种，促进用材林向多功能林分转变，增加林分的多效性。

3)促进人工纯林向天然更新的林草融合近自然林分转变。目前，晋北地区的林草生态系统仍以人工林生态系统为主，林分结构简单，单层林较多，林分更新仍以人工措施为主，经营方式缺乏可持续性。应采取人工辅助的方式，提升人工林天然更新和自然演替的能力，促进人工纯林向混交、异龄、复层的近自然林分转变，提高林草生态系统的稳定性。

5 晋北地区林草生态系统的构建措施

5.1 林种选择

针对晋北地区干旱缺水、气候寒冷，处于农牧交错带的气候特点，林种应以防护林为主，生态功能是当地林草建设的主要目标。防护林可按防护对象划分为防风固沙林、农田防护林、草地防护林等，构建模式可分为林围林、林围农、林围草模式，应根据不同的防护目的选择适宜的防护林类型和构建模式。

5.2 树(草)种选择

水分是植被生长的决定因素，要遵循以水定林、以水定树、适树(草)适地、宜乔则乔、宜灌则灌、宜草则草的科学绿化理念。根据微地形立地因子的变化，选择抗逆性强的优良乡土树种或草种，不宜采用无性系苗木营造防护林。

5.3 整地除草

晋北地区造林季节与干旱缺水期、风沙危害期一致。新造林地宜采用小规格或适度规模整地，尽量减少对原生植被的破坏，减少土壤风蚀。新造林地幼树的管理，可采用栽植穴内除草，不宜进行大面积除草，以防导致新的水土流失。

5.4 构建模式

草原和森林都是生态系统的重要组成部分，应建立乔灌草结合的多类型、多景观的林草生态系统。针对晋北地区干旱缺水的气候特点，应减少高大乔木树种的栽植数量和密度，增加灌木树种栽植比例。根据不同地形的土壤水分承载力，在选择适宜树(草)种的基础上，确定其混交配置模式，形成符合地域特征，草地、灌木林和乔木林相互融合的林草生态系统。