干旱风沙区典型退耕还林地集沙监测与评价

张宇 王云霞 左忠 孔丽婷 王治啸 高红军 范金鑫

摘要：文中以集沙池（集沙槽）法分别对干旱风沙区宁夏回族自治区盐池县典型退耕还林柠条灌木林地、樟子松乔木林地、旱作农田、放牧草地的近地表集沙量进行监测与评价。研究表明：旱作农田的年均总集沙量最大，为319 288.43 g，分别是樟子松乔木林地、退耕还林柠条灌木林地、放牧草地的241.43、351.88、1.96倍；旱作农田及放牧草地均是当地主要沙尘源，而退耕还林柠条灌木林地防风固沙效果最为明显。研究结果可为科学评价退耕还林还草工程生态效益提供技术支撑，对干旱风沙区生态修复有指导意义。

关键词：退耕还林地；干旱风沙区；集沙池法；集沙量；盐池县；宁夏回族自治区

中图分类号：S7文献标识码：A文章编号：2096-9546（2023）01-0031-06

DOI： 10.12344/lczcyj.2023.01.10.0004

张宇，王云霞，左忠，等.干旱风沙区典型退耕还林地集沙监测与评价：以宁夏回族自治区盐池县为例［J］.林草政策研究，2023，3（1）：31-36.

Monitoring and Evaluation of Sand Amount Collected in Typical Forestland Converted from

Farmland in Arid Sandstorm Area：

A Case Study of Yanchi County， Ningxia Hui Autonomous RegionZhang Yu1，2Wang Yunxia1Zuo Zhong1Kong Liting1Wang Zhixiao3Gao Hongjun3Fan Jinxin1

（1. Institute of Forestry and Grassland Ecology， Ningxia Academy of Agriculture

and Forestry Sciences， Yinchuan 750002， Ningxia， China;

2.Ningxia Animal Husbandry Workstation，Yinchuan 750002， Ningxia， China;

3.Ningxia Reforestation and Three North workstation， Yinchuan 750001， Ningxia， China）Abstract： The nearsurface wind erosion in typical forestland converted from farmland to forest， including Caragana intermedia shrub land， Pinus sylvestris var.mongolica forestland， rainfed farmland and grazing grassland in Yanchi County is monitored and evaluated using sand ponding method. The results show that rainfed farmland has the maximum annual average sand amount collected at 319 288.2 g， which is 241.43， 351.95 and 1.96 times of that of P. sylvestris var. mongolica forestland， C. intermedia shrub land and grazing grassland， respectively; rainfed farmland and grazing grassland are the main source of sand and dust in the study area， while C. intermedia shrub land has the most obvious effect in terms of windbreak and sand fixation. This study would provide technical backup for the sciencebased evaluation of ecological benefits of the forestland converted from farmland， which is of great significance for guiding the ecological restoration in arid sandstorm area.

Keywords： forestland converted from farmland; arid sandstorm area; sand ponding method; sand amount collected; Yanchi County; Ningxia Hui Autonomous Region

退耕还林还草工程作为中华人民共和国成立以来投资规模最大、群众参与度最高、工程任务量最重、涉及范围最广的生态恢复工程，是实现合理利用土地资源、增加林草植被覆盖、维护生态安全、调整农村产业结构、增加农民经济收入的战略性举措［1-3］，具有重要的社会、经济和生态效益，对于我国的生态建设有着至关重要的作用［4］。随着国家经济社会的不断发展变化，目前退耕还林还草工作已经由大规模推进转入成果巩固阶段。因此，准确全面地评价退耕还林还草工程所取得的生态效益，有助于为新形势下退耕还林还草工程的实施提供依据和指导［5-8］。

宁夏回族自治区（以下简称宁夏）作为西北地区重要的生态安全屏障，承担着维护西北乃至全国生态安全的重要使命，是退耕还林还草工程的试点地区之一，也是我国实施退耕还林还草工程生态效益监测的重点地区。因此，对宁夏退耕还林还草的生态效果进行评估在全国具有代表性。目前，针对宁夏退耕还林还草工程的相关研究主要集中于土地利用类型和植被覆盖度的变化［9-10］，以及退耕还林还草工程部分地区的生态效益等［11］，缺少对宁夏干旱风沙区退耕还林还草工程防风固沙效益的针对性研究以及综合评估与分析。为了更加科学、全面、系统地掌握宁夏退耕还林还草工程实施的生态效益，本文将采用2017—2022年对退耕还林还草工程生态监测点的观测数据，对干旱风沙区盐池县不同立地条件的近地表集沙量进行监测评估，研究结果对宁夏干旱风沙区生态修复具有一定指导意义。

1研究区概况及研究方法

1.1研究区概况

盐池县地处宁夏中东部干旱风沙区，位于鄂尔多斯台地中南部、毛乌素沙地西南缘，属干旱半干旱气候带。年降水量为230～300 mm，潜在蒸发量2 100 mm，干燥度3.10；年平均气温7.80 ℃，年均温差31.20 ℃，年均无霜期138 d；年均风速2.80 m/s；主要自然灾害为春夏旱和沙尘暴。土壤以淡灰钙土和沙壤土为主，土壤结构松散，肥力较低。植被以荒漠草原为主，主要植物种类有黑沙蒿（Artemisia ordosica）、猪毛蒿（Artemisia scoparia）、短花针茅（Stipa breviflora）、牛枝子（Lespedeza potaninii）、猫头刺（Oxytropis aciphylla）等。近几年来，宁夏防风治沙生态效果明显，但部分区域土壤风蚀依然严重。

试验涉及的4个不同区域分别为退耕还林柠条灌木林地、樟子松乔木林地、放牧草地、旱作农田。其中，退耕还林柠条（Caragana intermedia）灌木林地位于盐池县高沙窝镇高沙窝村，其林带整体宽10 m，株高约1.60 m，机播3行造林，林带整齐。樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）乔木林地在高沙窝天池子林场，株行距3 m×5 m造林，林龄约10 a，株高2.50～2.80 m，林带整齐。放牧草地和旱作农田均在盐池县王乐井乡鸦儿沟，属于过度放牧区域，均为风沙土。

1.2研究方法

采用集沙池（集沙槽）法，于2017—2022年连续6年对典型退耕还林柠条灌木林地、樟子松乔木林地、旱作农田（监测样地为2021年3月新建，数据取自2021年4月—2023年6月）近地表集沙量进行监测，以放牧草地为对照。根据沙尘危害程度，将取样时间设置为每年的第1季度（收集1—3月集沙量，于3月取样）、第2季度（收集4—6月集沙量，每月分别取样）、第4季度（收集10—12月集沙量，于12月取样），样品取回试验室后以精度为0.01 g的电子秤进行称重，利用Excel 2010和SPSS 26软件进行数据统计与分析。

根据GB/T 23233—2009《退耕还林工程建设效益监测评价》和LY/T 2573—2016《退耕还林工程生态效益监测与评估规范》相关规定，每个样地设置3个集沙池（柠条和樟子松林集沙池均设置于林带中间），每个池间距3 m，监测一定时间内的单位面积集沙量。集沙池长宽深为3.00 m×0.50 m×0.50 m，长度走向与当地主风向垂直，埋深与地表持平。此外，集沙池用1.80 mm厚不锈钢钢板焊接而成，比水泥集沙池更经济耐用且便于获取干净的沙样。

2监测结果与分析

2.1不同立地条件的集沙量比较与分析

对4种不同立地条件的集沙量进行比较分析发现，集沙量平均值排序为旱作农田＞放牧草地＞樟子松乔木林地＞退耕还林柠条灌木林地（表1）。樟子松乔木林地、放牧地和旱作农田的6年平均集沙量分别为退耕还林柠条灌木林地的1.46倍、179.73倍和351.88倍。由此可见，旱作农田及放牧草地均是当地主要沙尘源，而退耕还林柠条灌木林地防风固沙效果最为明显。

退耕还林柠条灌木林地2017年集沙量最大，此后总体呈下降趋势。樟子松乔木林地2019年集沙量最大，2020—2022年的集沙量显著降低。而放牧草地2022年集沙量最大，为退耕还林柠条灌木林地2022年集沙量的1 531.30倍。

2.2退耕还林柠条灌木林地集沙量

通过对柠条灌木林地集沙量监测发现，2017—2022年集沙量季度平均值表现为第2季度＞第4季度＞第1季度，第2季度均值为515.02 g，分别是第1和第4季度的2.96倍和2.36倍（表2）。第1季度、第2季度和第4季度集沙量最大值分别出现在2017、2017和2020年，分别为333.91 g、917.68 g和304.77 g，显著高于其他年份，分别是同季度其他年份最低值的5.12倍、3.01倍和3.53倍。6年中集沙量季度最大值达917.68 g，出现在2017年第2季度，是最小值65.25 g（出现于2019年第1季度）的14.06倍。在第2季度，2017、2020和2021年最大值均出现在6月，2019和2022年最大值均出现在5月，说明在监测的6年中退耕还林柠条灌木林地集沙量最大值最易出现在5月和6月。在第2季度的3个月中，集沙量最大值分别出现在2017年6月、2018年4月和2021年6月，分别为633.71 g、316.71 g和251.70 g。由此可见，退耕还林柠条灌木林地集沙量表现为季度、月度间差异较大，且集沙量以第2季度为最多，第2季度是当地主要沙尘源释放期。

2.3樟子松乔木林地集沙量

通过对樟子松乔木林地集沙量监测发现，2017—2022年集沙量季度平均值表现为第2季度＞第4季度＞第1季度，第2季度集沙量均值为795.37 g，分别是第1和第4季度的5.67倍和2.05倍（表3）。第1、第2和第4季度集沙量最大值分别出现在2021、2019和2018年，且显著高于其他年份，分别是同季度其他年份最低值的4.87倍、8.68倍和8.34倍。6年中集沙量季度最大值达2 262.17 g，出现在2019年第2季度，是最小值55.73 g（出现于2019年第1季度）的40.59倍。在第2季度，2018、2021和2022年最大值均出现在5月，2017、2019和2020年最大值均出现在6月，说明在监测的6年中樟子松乔木林地集沙量月度最大值最易出现在5月和6月。

2.4放牧草地集沙量监测

通过对放牧草地集沙量监测可知， 2017—2022年集沙量季度平均值表现为第2季度＞第1季度＞第4季度。第2季度的集沙量均值为119 969.32 g，显著高于其他季度，分别是第1和第4季度的3.01倍和37.43倍（表4）。监测期间的季度数据显示，2022年第2季度集沙量最大，为669 386.73 g，分别是当年第1和第4季度的2.92倍和62.81倍。在第2季度，2017、2018、2020和2021年最大值均出现在4月，2019年出现在5月，2022年出现在5月，说明放牧草地集沙量月度最大值最易出现在4月。此外，在监测期内，不同年份相同月份的集沙量差异很大。历年4月的集沙量最小值及最大值分别为503.35 g、236 720.01 g，5月集沙量最小值及最大值分别为418.33 g、338 000.02 g，6月集沙量最小值及最大值分别为349.72 g、94 666.70 g。由此可见，放牧草地集沙量以第2季度为最多，主要集中在4月，并且表现为年度、季度、月度间差异较大，是当地主要沙尘源释放地，也是严重影响周边柠条灌木林地和樟子松乔木林地的主要沙源地。

2.5旱作农田集沙量

由于旱作农田监测样地为2021年3月新建，因此数据采集于2021年4月—2023年6月（表5）。在监测期，集沙量季度平均值表现为第2季度＞第1季度＞第4季度。第2季度集沙量均值为242 427.39 g，显著高于其他季度，分别是第1和第4季度的2.21倍和42.72倍，变化幅度与放牧草地相似。在监测的3年中，季度数据以2022年第2季度最大，为575 193.55 g，分别是当年第1和第4季度的2.66倍和103.58倍，变化幅度也与放牧草地相似。在第2季度，2021年和2022年集沙量最大值均出现在5月，2023年最大值出现在4月。在监测期间，不同年份相同月份的集沙量差异较大。历年4月的集沙量最小值及最大值分别为35 413.33 g、168 960.08 g，5月集沙量最小值及最大值分别为9 000.05 g、318 666.71 g，6月集沙量最小值及最大值分别为1 826.74 g、87 566.76 g。由此可见，旱作农田集沙量也以第2季度为最多，并表现为年度、季度、月度间差异较大，也是当地主要沙尘源释放地，是防沙治沙重点对象。

3结论与讨论

3.1结论

本研究对盐池县典型退耕还林柠条灌木林地、樟子松乔木林地、放牧草地、旱作农田等宁夏干旱风沙区典型立地近地表集沙量进行了长期定位监测，有助于全面了解和掌握退耕还林工程防风固沙效果以及科学评价退耕还林工程生态效益。研究发现，退耕还林柠条灌木林地土壤侵蚀强度为微度，樟子松乔木林地和放牧地为轻度，而旱作农田为强度。旱作农田及放牧草地均是当地主要沙尘源，而退耕还林柠条灌木林地防风固沙效果最为明显且营林成本低。在所有监测对象中，集沙量均以第2季度为最多，作为当地主要沙源区的放牧草地和旱作农田，风蚀现象主要发生在4月，并且表现为年度、季度、月度间差异很大，是防沙治沙重点对象。而退耕还林柠条灌木林地和樟子松乔木林地年度、季度、月度间集沙量差异相对较小，是防沙治沙工程重点保护区和功能发挥区。

3.2讨论

研究表明，宁夏盐池县在部分年份土地沙化问题依然严重，特别是2022年春季；而实施退耕还林的柠条灌木林地、樟子松乔木林地均可有效防治土壤沙化，其中以营建退耕还林柠条林地最经济、最有效。整体来看，宁夏沙化土地及沙尘污染防治工作整体好转，但极端年份恶化现象依然存在，具体表现为沙源来源多、分布广、面积大、程度重、差异大、危害大、治理难、成本高，沙进人退现象依然存在。此外，放牧、农垦、采矿等短期经济发展与长期生态治理矛盾突出的状况依然未得到根本改变。在干旱风沙区，建议治沙工程要以自然修复为主、人工干预为辅；以灌草为主，重点区域适度点缀功能乔木。要充分发挥乡土灌草在防沙治沙中的突出作用，充分考虑土壤水分承载力，确保沙区生物多样性。同时，必须遵循着眼当前、立足长远、先易后难的原则，坚持依托科技、整体考虑、统一规划、系统布局、综合治理的基本指导方针和行动指南，做好长远打算，以实现生态系统健康稳定、林地生态防护功能完备、综合效益持续稳定的目标。

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