額濟納旗公益林動態監測及效益評價

程業森,趙晨光,高立平

(內蒙古阿拉善盟林業治沙研究所，內蒙古 阿拉善 750306)

額濟納旗公益林動態監測及效益評價

程業森,趙晨光,高立平

(內蒙古阿拉善盟林業治沙研究所，內蒙古 阿拉善 750306)

為了準確、及時地把握公益林資源的數量、質量、空間分布及其利用狀況，更加有效地指導相關部門加強公益林的建設與保護，采用固定樣地法對額濟納旗國家公益林進行了動態監測與評價。結果表明：(1)額濟納旗國家級公益林胡楊和檉柳群落蓋度平均增加2.69%、梭梭降低1.89%、白刺降低0.30%、沙拐棗降低0.42%。(2)胡楊、檉柳和白刺群落生物量均有不同程度的增加，平均生物量增加4.26 kg；梭梭和沙拐棗群落生物量均有所減少，其中梭梭減少2.26 kg，沙拐棗減少2.77 kg。(3)額濟納旗7種主要植物群落的Margalef豐富度指數2014年介于0.251 9～1.701 5之間，平均值為0.963 0，相比2010年的0～1.8的值區間有較大幅度的增加，Shannon-Wiener多樣性指數主要物種均有增加。Simpson優勢度指數沙拐棗有減小趨勢，減幅均接近于0.03。其余植物群落均有增加。Pielou均勻度指數大多物種均呈增加趨勢，尤以白刺增幅最大。(4)額濟納旗胡楊和檉柳群落中離子含量較2010年均有所減少，且二者均是SO42-減幅最大，分別為1.755 gkg-1和2.688 gkg-1；梭梭群落陰離子含量呈增加趨勢。(5)額濟納旗國家公益林綜合效益增長19.04億元，年均增長3.81億元。

公益林；效益評價；額濟納旗

公益林作為生態環境建設的重要組成部分，主要功能是維護和改善生態環境、保持生態平衡、保護生物多樣性[1]。為了準確、及時地把握公益林資源的數量、質量、空間分布及其利用狀況，更加有效地指導相關部門加強公益林的建設與保護，對公益林進行長期定位的分析、觀測和評價等工作是十分必要的[2]。國內學者溫偉慶利用地理信息系統技術平臺，建立了生態公益林監測評價指標體系，將生態公益林建設監測評價結果分4個等級，對監測結果應用GIS進行了可視驗證[3]。馮俐麗等認為在公益林監測站建立永久性動態監測樣地是研究生物多樣性的一個重要平臺，并針對河南省生態公益林現狀，對監測中的樣地設置、野外調查技術及數據處理進行了分析探討，為公益林的研究提供基礎資料[4]。朱洪坤等提出了改變傳統的監測模式，建立監測地理信息系統是重點生態公益林經營管理發展的必然趨勢，它是利用3S技術對傳統林業監測手段進行革新[5]，并對重點生態公益林監測地理信息系統的主要功能、標準、規范要求及組織管理等進行了研究。世界上很多國家和地區運用可持續發展理論和評價指標體系，對生態公益林的可持續經營質量評價做了大量的研究工作[6-10]。

阿拉善共有國家級公益林213 849.19 hm2，其中額濟納旗52 005.93 hm2，占全盟的24.32%。隨著社會經濟加速發展，以及人口的不斷增加，額濟納綠洲生態環境壓力日益突出，如何科學對公益林生態效益進行監測與評價，保護和建設生態公益林，已成為關系到額濟納綠洲生態安全的客觀需要。

本文對額濟納旗國家公益林進行客觀地監測與評價，旨在及時地反映公益林建設與保護的成效，為政府及相關部門制定公益林提質改造、充分發揮公益林多功能效益等決策提供依據。

1 研究區概況

研究區位于內蒙古自治區阿拉善盟額濟納旗。該區為典型的大陸性氣候區。降水稀少且主要集中在6—8月，多年平均降水量為36.6 mm，年最大降水量為64 mm，最小降水量為7.0 mm。年平均蒸發量為3 505.7 mm，最高達4 384.4 mm，為降水量的100倍，干旱指數高達47.5。氣溫年較差、日較差大，年最高氣溫出現在7月，極端最高氣溫為43.1 ℃。多年平均氣溫8.2 ℃。年內最低氣溫出現在12月至翌年2月份，極端最低氣溫為-37.6 ℃，≥0 ℃積溫為4 073 ℃，≥10 ℃積溫為3 695.0 ℃[11]。無霜期146 d。光照充足，年日照時數為3 443.6 h。大風天氣頻發，年均風速為3.4 ms-1，年最大風速為24 ms-1。全年沙塵暴日數平均為20 d，最高達46 d，近幾年有增加的趨勢，是中國最干旱的地區之一[12]。區內主要以胡楊、檉柳、梭梭和白刺等為主，主要分布于東、西兩河、賽罕陶來及古日乃湖區。東河中上游公益林主要分布在納林河口-布都格斯河段，呈斷續斑塊狀，植被斑塊內覆蓋度一般可達60%以上，斑塊與斑塊之間植被稀少，布都格斯以下50 km植被分布零星稀疏。在額濟納河下游的河流階地與河漫灘上，分布著由胡楊、沙棗組成的荒漠河岸林及檉柳灌叢。東河下游自昂茨河分水閘之后，進入額濟納公益林分布最為集中的部分，植被蓋度在綠洲腹地可達70%以上，邊緣區蓋度在40%～70%之間。西河自狼心山至杜金桃來是一條完整的公益林帶，植被蓋度在40%～70%之間，其中賽漢陶來為西河綠洲最為集中的區域，杜金桃來以下植被稀疏，呈零星分布。賽漢陶來及古日乃湖區分布于戈壁與沙漠的過渡帶，植被蓋度在30%～50%之間。

2 研究方法

2.1 樣地布設

固定樣點布設采取典型選擇方法，布設永久性國家級公益林資源監測樣地，每個樣地控制面積1 km2，主要樹種有胡楊、梭梭、檉柳、檸條、花棒、沙拐棗、沙冬青、蒙古扁桃、綿刺、霸王、白刺11種。樣方布設以全盟區劃界定的國家級公益林范圍為總體，以樣地布設為基礎，每個樣地布設20 m×20 m的樣方5個，詳見表1。

表1 額濟納旗公益林監測樣地及樣方統計

2.2 監測指標

3 結果與分析

3.1 植被蓋度變化

相比2010—2011年第一輪監測數據，2012—2014年第二輪監測數據顯示，額濟納旗國家級公益林胡楊和檉柳群落蓋度均有不同程度的增加，而梭梭、白刺和沙拐棗蓋度則有所下降(圖1)。就平均蓋度而言，胡楊和檉柳群落均呈增加趨勢，平均蓋度增加2.69%。就不同樹種而言，胡楊群落總計調查樣地23個，平均蓋度2010年為39.19%，2014年為41.04%，增加1.85個百分點。整體而言，受黑河分水影響，額濟納旗胡楊林蓋度均有所增加。檉柳群落總計調查樣地11個，平均蓋度2010年為27.16%，2014年為30.69%，增加3.53個百分點。整體而言，受黑河分水影響，額濟納旗檉柳群落的蓋度有所增加。梭梭群落總計調查樣地12個，平均蓋度2010年為15.27%，2014年為13.38%，降低1.89個百分點。整體而言，由于梭梭主要分布于古日乃湖和戈壁，梭梭死亡嚴重，其蓋度有所降低，表明梭梭群落可能在退化。白刺群落總計調查樣地2個，平均蓋度2010年為30.50%，2014年為30.20%，降低0.30個百分點。整體而言，白刺蓋度變化不大，但是不同樣地調查結果存在顯著差異，白刺群落是否在退化還有待更多的樣地調查。沙拐棗群落總計調查樣地2個，平均蓋度2010年為8.14%，2014年為7.72%，降低0.42個百分點。就不同樣地而言，沙拐棗群落蓋度均在下降。

圖1 額濟納旗國家級公益林典型群落蓋度變化

3.2 公益林生物量變化

相比2010—2011年第一輪監測數據，2012—2014年第二輪監測數據顯示，額濟納旗國家級公益林胡楊、檉柳和白刺群落生物量均有不同程度的增加，而梭梭和沙拐棗群落生物量均有所下降(圖2，其中生物量圖中胡楊的單位為t)。平均生物量胡楊、檉柳和白刺群落增加4.26 kg。就不同樹種而言，胡楊平均生物量2010年為28.31 t，2014年為35.86 t，增加7.55 t。整體而言，受黑河分水影響，額濟納旗胡楊林生物量均有所增加。檉柳平均生物量2010年為26.18 kg，2014年為30.44 kg，增加4.26 kg。整體而言，額濟納旗檉柳群落生物量均有所增加。梭梭平均生物量2010年為39.46 kg，2014年為37.20 kg，降低2.26 kg。整體而言，由于梭梭主要分布于古日乃湖和戈壁，梭梭死亡嚴重，大部分樣地生物量有所降低。白刺平均生物量2010年為10.49 kg，2014年為11.49 kg，增加1.00 kg。整體而言，白刺群落生物量略有增加，但是不同樣地調查結果存在顯著差異，同樣是位于古日乃湖區，43號樣地生物量降低明顯，而45號樣地正好相反，白刺群落是否在退化還有待更多的樣地調查。沙拐棗平均生物量2010年為6.44 kg，2014年為3.67 kg，減少2.77 kg。就不同樣地而言，沙拐棗群落生物量均在下降，表明沙拐棗群落可能在退化。

圖2 額濟納旗國家級公益林典型群落生物量變化

3.3 公益林生物多樣性變化

額濟納旗7種主要植物群落的Margalef豐富度指數、Shannon-Wiener多樣性指數、Simpson優勢度指數以及Pielou均勻度指數變化情況見表2。

表2 額濟納旗主要植物群落多樣性指數變化

注：2014年數據為25個調查樣地的平均值

由表2可知，相比2010年，主要植物群落各項指數均有不同程度的增加。就豐富度指數而言，2014年額濟納旗25個調查樣方的Margalef指數介于0.251 9～1.701 5之間，平均值為0.963 0，相比2010年的0～1.8的值區間有較大幅度的增加，說明樣方群落內植被比2010年更為豐富。就Shannon-Wiener多樣性指數而言，主要物種均有增加，其中以沙拐棗增幅最大，為0.207 9，其次是胡楊和檉柳，分別為0.076 7和0.061 5；梭梭增幅最小，僅為0.000 3，與調查前基本持平。就Simpson優勢度指數而言，沙拐棗有減小趨勢，減幅接近于0.03；其余植物群落均有增加，其中以梭梭增幅最大，為0.1，其次是檉柳和胡楊，分別為0.048 3和0.015 3，白刺增幅較小，為0.009 9。就Pielou均勻度指數而言，大多物種均呈增加趨勢，尤以白刺增幅最大。

3.4 公益林土壤鹽分、養分變化

3.4.1 土壤鹽分變化 額濟納旗2014年調查的25個土壤采樣數據共涉及三個典型群落，分別是胡楊、檉柳和梭梭。不同群落土壤鹽分離子含量均值變化情況如圖3所示。表3是不同群落土壤鹽分所含陰離子變化情況。胡楊和檉柳群落各離子含量較2010年均有所減少，且二者均是SO42-減幅最大，分別為1.755 gkg-1和2.688 gkg-1；梭梭群落陰離子含量呈增加趨勢。表4所示是不同群落土壤鹽分所含陽離子變化情況。可以看出，胡楊群落，Ca2+和Mg2+呈減少趨勢，K+和Na+變幅為正；檉柳群落各陽離子含量均呈減少趨勢；梭梭群落跟胡楊群落相似，也是Ca2+和Mg2+呈減少趨勢，K+和Na+呈增加趨勢。

圖3 額濟納旗典型群落土壤鹽分含量均值變化

表3 額濟納旗典型群落土壤鹽分陰離子均值變化 gkg-1

表3 額濟納旗典型群落土壤鹽分陰離子均值變化 gkg-1

植被類型CO32-20102014變幅HCO3-20102014變幅Cl-20102014變幅SO42-20102014變幅胡楊——0．0000．270．215-0．091．672．021-0．0555．463．705-1．755檉柳——0．30．21-0．091．360．533-0．8273．490．802-2．688梭梭——0．210．2270．0170．140．2250．0852．763．3270．567

表4 額濟納旗典型群落土壤鹽分陽離子均值變化 gkg-1

表4 額濟納旗典型群落土壤鹽分陽離子均值變化 gkg-1

植被類型Ca2+20102014變幅Mg2+20102014變幅K+20102014變幅Na+20102014變幅胡楊0．480．417-0．0630．530．296-0．2340．230．3380．1082．022．2180．198檉柳0．450．189-0．2610．380．041-0．3390．140．054-0．0861．340．541-0．799梭梭1．060．96-0．10．060．03-0．030．030．0730．0430．110．8150．705

3.4.2 土壤養分變化 額濟納旗胡楊群落土壤養分含量如圖4所示。全氮、全鉀和有機質含量均有增加，全磷含量減少了0.012 gkg-1，2014年全碳含量為14.794 gkg-1；速效養分中，除速效磷減少了1.719 mgkg-1外，堿解氮和速效鉀均呈增加趨勢，其中速效鉀增幅最大，其凈增量是2010年含量的15倍之多。

額濟納旗檉柳群落土壤養分變化趨勢與胡楊明顯不同(圖5)。由圖可見，除了全鉀外，全氮、全磷和有機質含量在公益林實施后均有所減少，減少量分別是0.303 gkg-1、0.316 gkg-1和6.784 gkg-1，全鉀含量呈增加趨勢，增幅為4.869 gkg-1；相應地，速效養分中，除了速效鉀含量增加127.37 mgkg-1外，堿解氮和速效磷均有較大幅度的下降，分別減少了13.109 mgkg-1和17.678 mgkg-1。

圖4 額濟納旗胡楊群落土壤養分變化

圖5 額濟納旗檉柳群落土壤養分變化

額濟納旗梭梭群落土壤養分變化趨勢均不同于胡楊和檉柳群落(圖6)。梭梭群落所有養分比公益林調查前均有增加，且全鉀含量凈增7 gkg-1，其增幅均大于胡楊和檉柳群落；速效養分中增加量最多的仍是速效鉀含量，其2014年含量是2010年含量的12.78倍。

圖6 額濟納旗梭梭群落土壤養分變化

由上述分析可以看出，額濟納旗國家公益林植物群落的鉀元素呈增加趨勢。其中：全鉀的增加量是梭梭>胡楊>檉柳，速效鉀的增加量是檉柳>胡楊>梭梭。2014年全碳含量是胡楊>檉柳>梭梭，全氮和水解氮除檉柳外，均呈增加趨勢。有機質含量除檉柳在減少外，梭梭和胡楊均呈增加趨勢，且胡楊增加量是檉柳的5.905倍。

3.5 公益林效益變化

2010—2014年額濟納旗國家公益林綜合效益增長19.04億元，年均增長3.81億元，其中：經濟效益增長最快，為9.26億元；社會效益次之，為5.47億元；生態效益增長最小，為4.31億元，究其原因，主要是由于近年來額濟納旗胡楊林旅游業迅速發展使其經濟效益和社會效益顯著增加(圖7)。

圖7 額濟納旗國家公益林效益變化

額濟納旗2010-2014年生態效益變化見表5。由表可知，額濟納旗的水源涵養效益在減小，減少量為0.07億元，水土保持、防風固沙、凈化環境、固氮釋氧、維護生物多樣性均在增加，總計生態效益增加4.31億元。

表5 額濟納旗2010-2014年生態效益變化

4 結論與討論

植被蓋度能夠直觀反映地表植被的豐度，是指示生態系統變化的重要指標。植被蓋度的變化與氣候變化關系密切，Kawabata等認為北半球中高緯度地區，隨著氣溫逐漸增加，植被活動增強，植被蓋度明顯增加[13]。Joanne等的研究發現降水和植被蓋度之間存在較強的相關性，而且不同類型植被的相關性有所差別[14]。徐興奎等研究發現在不同的氣候區和月份，氣溫和降水對地表植被蓋度的影響程度明顯不同，具體影響還隨當地的氣候特點變化而變化[15]。額濟納旗國家級公益林胡楊和檉柳群落蓋度均有不同程度的增加，而梭梭、白刺和沙拐棗蓋度有所下降。胡楊和檉柳群落平均增加2.69個百分點，其中：胡楊增加1.85個百分點，檉柳增加3.53個百分點；梭梭降低1.89個百分點、白刺降低0.30個百分點、沙拐棗降低0.42個百分點。主要原因可能是不同的植被類型，溫度和降水的驅動不同，因而植被蓋度發生相應變化。

額濟納旗國家級公益林胡楊、檉柳和白刺群落生物量均有不同程度的增加，平均生物量增加4.26 kg，其中：胡楊增加7.55 t、檉柳增加4.26 kg、白刺增加1.00 kg；梭梭和沙拐棗群落生物量均有所減少，其中：梭梭減少2.26 kg、沙拐棗減少2.77 kg。其主要原因是公益林保護工程的實施導致林地生產力得到了提高。群落的物種多樣性是反映其組織水平的重要生態學特征之一，它是群落結構類型、組織水平、發展階段、穩定程度和生境差異的體現。額濟納旗7種主要植物群落的Margalef豐富度指數有較大幅度的增加，Shannon-Wiener多樣性指數主要物種均有增加。Simpson's 優勢度指數沙拐棗有減小趨勢，其余植物群落均有增加。Pielou均勻度指數大多物種均呈增加趨勢，尤以白刺增幅最大。

公益林作為改善生態環境建設的重要組成部分，其主要功能是維護和改善生態環境、保護生物多樣性、保持生態平衡、滿足社會需求和可持續發展、維護人類社會的生態、提供良好的生存和發展條件。其質量水平直接影響到其功能和效益的發揮。額濟納旗國家公益林綜合效益增長19.04億元，年均增長3.81億元，其中：經濟效益增長最快，為9.26億元；社會效益次之，為5.47億元；生態效益增長最小，為4.31億元。但要實現對公益林生態效益的精確評價，為相關部門的決策提供基礎數據支持，國家和地方政府還應當高度重視公益林的建設與保護，進一步加強對中微尺度公益林生態效益的調控技術與管護研究。

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Monitoring and Evaluation of Ejina Banner’s Forest for Public Benefit

Cheng Yesen，Zhao Chenguang, Gao Liping

(Forestry Research Institute of Sand Control ,Alashan League,Inner Mongolia,Alxa left banner,750306,China)

In order to ascertain quantity, quality, spatial distribution and utilizing status of non-commercial forest accurately and timely,to guide the relevant departments to strengthen the construction and protection of the national non-commercial forest, an dynamic monitoring and evaluation of Ejina Banner’s national non-commercial forest were carried out.Result shows that:(1)PopuluseuphraticaandTamarixchinensiscommunity coverage increased by an average of 2.69%,Haloxylonammosdendrondecrease by 1.89%,Nitrariatangutorumdecrease by 0.30%,Calligonummongolicumdecrease by 0.42%;(2)Populuseuphratica,TamarixchinensisandNitrariatangutorumcommunity biomass increased by different degrees, the average biomass increase by 4.26 kg; biomass ofHaloxylonammosdendron&Calligonummongoliumcommunities were reduced,Haloxylonammosdendronreduce by 2.26 kg,Calligonummongolicumreduce by 2.77 kg;(3)Margalef richness index with the average value 0.9630 of seven predominant plan communities in Ejina Banner is between 0.2519 & 1.7015 in 2014,compared to the 0-1.8 interval of 2010 has a larger increase.Shannon-Weiner diversity index of major species has increased,the Simpson's dominance index of plant communities increased exceptCalligonummongolicum，reduce close to 0.03. Pielou evenness index show an increasing trend in most species, especiallyNitrariatangutorum;(4)The ion content has been reduced than 2010 of Ejina Banner’sPopuluseuphratica&Tamarixchinensiscommunity,and largest decrease of all two are SO42-, the amplitude of decreasing are 1.755 g ·kg-1& 2.688 g·kg-1;the anion content ofHaloxylonammosdendroncommunity show an increasing trend.(5)The comprehensive benefit of Ejina Banner’s national non-commercial forest increase by ￥1.904 billion, the average annual increase of ￥0.38 billion.

forest for public benefit;benefit evaluation; Ejina Banner

1005-5215(2017)01-0042-06

2016-11-09

程業森(1972-)，男，山西孝義人，大學，高級工程師，現從事荒漠化防治與水土保持研究，Email: 13624737210@163.com

F014.35

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.01.012