荒漠化區域公益林生態效益監測與對策研究＊

吳 婷 ，邴丹琿

（1.甘肅敦煌西湖國家級自然保護區管理局，甘肅 敦煌 736200；2.甘肅省林業科學研究院，甘肅 蘭州 730020）

森林生態系統與生態過程形成的人類賴以生存的自然環境條件與效用主要包括森林在涵養水源、保育土壤、固氮釋氧、營養物質累積、凈化大氣、森林防護、生物多樣性保護及森林游憩等方面提供的生態服務功能，不同區位氣候條件不同，森林類型不同，其發揮的生態功能也不盡相同。我國于80年代末開始實行了林業分類經營，森林被分為了商品林、生態公益林等[1]。如荒漠化和水土流失嚴重區公益林主要生態功能為防風固沙[2]。

1 荒漠化區域公益林生態監測現狀

甘肅敦煌西湖國家級自然保護區生態公益林監測點作為主要的荒漠類型監測點，旨在探索荒漠化區域生態系統及環境變化規律。保護區有國家級公益林總面積111.6萬畝，包括有林地1.65萬畝，疏林地8.35萬畝，灌木林地101.6萬畝[3]。保護區生態區劃為荒漠化和水土流失嚴重地區及江河兩岸，其中：荒漠化和水土流失嚴重地區公益林面積為95.53萬畝；江河兩岸公益林面積3.49萬畝。根據公益林生態功能主要為防風固沙，故設置公益林效益監測樣地4個 （其中固定樣地2個、觀測樣地2個）、集沙槽2個、風蝕樣地4個、小氣候監測場1座。通過對風、溫、光、濕、氣壓、降水等常規氣象因子進行系統、連續觀測，獲得具有代表性、準確性和比較性的林區氣象資料。

2 荒漠化區域生態效益監測方法

2.1 空氣負氧離子的測定

使用空氣負離子濃度測定儀。在同一觀測點垂直的4個方向，待儀器穩定后每個方向連續記錄5個負離子濃度的波峰值。觀測選擇在晴天進行，每天6：00-18：00進行，間隔 2h觀測 1次，每次采樣時間不少于10min。

2.2 氣象因子測定

采用無線自動氣象站測定風速、風向、氣壓、最低溫度、最高溫度、定時溫度、相對濕度、地表定時溫度、地表最高溫度、地表最低溫度、10cm土壤溫濕度、30cm土壤溫濕度、50cm土壤溫濕度、100cm土壤溫濕度、日照時數、總輻射、光合有效輻射等指標，并利用自制的自動蒸發儀測定蒸發量。

2.3 土壤理化性質指標測定

2.3.1 森林枯落物測定

枯落物厚度，采用卷尺測量樣方內枯落物厚度，并記錄數值；枯落物持水量，采用電熱恒溫干燥箱將枯落物烘干24h，然后將烘干的枯落物樣品稱重，原狀裝入細網尼龍袋，進行浸水實驗，浸泡24h后，靜置至枯落物有極少的水滴滴出為止，稱枯落物的濕重并按公式進行計算：

2.3.2 土壤物理性質測定

土壤容重，采用200 cm3環刀或其他規格的環刀，在選定的代表性測定地點，挖掘土壤剖面，根據剖面發生層次或機械分層，用環刀采取土樣，每層土壤應不少于3個重復。待取出環刀后，用鋒利的削刀切去環刀兩端多余的土，使環刀內的土壤體積與環刀容積相等，最后將環刀兩端用蓋子蓋好，分別放入塑料袋內并寫好標簽，帶回室內備用。將充滿土樣的環刀，放入烘箱中在105℃下烘至恒重、稱重[4]。

2.3.3 土壤化學性質測定

在觀測樣地采用土壤養分測速儀，測定土壤N、P、K含量，土壤pH值、土壤有機質含量。土壤被分為A、B兩層，按照不同的土壤層次分別測定以上各指標，每一層土壤在測定時均設3次重復。

2.4 防風固沙指標測定

主要測定無林地土壤風蝕厚度、有林地土壤風蝕厚度、無林地輸沙量、有林地輸沙量。測定積沙槽中沙子的重量，并將所測數據整理換算成年土壤風蝕量，以確定土壤風蝕狀況。

2.5 標準地調查

2.5.1 林分環境因子調查

1）下木及活地被物調查。調查種類、層次、高度、頻度、蓋度、生長狀況及分布特點等。

2）土壤調查。調查記載土壤名稱、母質、母巖、層次、厚度、顏色、結構、質地、根系多少、碳酸鹽反應、pH值等。

3）環境因子調查。調查記載標準地位置、海拔高度、地形、坡地、坡向、坡位等。

4）每木調查。在標準地內分別對所有樹種測定樹木高度、冠幅、胸徑，并按徑階記錄、統計的工作，稱為每木調查或每木檢尺。

2.5.2 植被調查

1）林下植被調查。用樣方調查，標準地內四角各設一塊1m×1m樣方進行植被調查，標準地中心設一塊5m×5m樣方進行灌木調查。設置好樣方后，要估測一下總蓋度、營養苗及生殖苗的平均高度。記錄樣方內所出現的全部植物名稱，對每種植物作密度、蓋度、高度、物候相、生產力指標調查。

2）地被物監測因子的測定。在調查樣地內設置樣方3～5個，分別收集樣方內所有地被物地上部分及枯落物，地上部分里面分離出活地被物，立即稱取鮮重，得到地上部分鮮重。后將地上部分、地下部分、枯落物、活地被物用紗布袋包好，放入烘箱內（80℃，6～8 h）烘干后稱重，得到地上、地下、枯落物及活地被物干重。然后將稱重后的枯落物和活地被物分別放入水中浸泡24 h后，從水中迅速取出并稱重，經計算即可分別測得枯落物吸水量和活地被物持水量。

3）蓄積量調查。采用角規測樹法測定每公頃蓄積量。

3 荒漠化區域生態效益監測情況

甘肅敦煌西湖國家級自然保護區針對荒漠化區域布設2個固定樣地，根據2018年收集數據顯示：

1號樣地主要樹種檉柳，海拔1098m，年降雨量37mm，年平均溫度24.9℃，土壤類型砂質壤土，地形地貌，沙漠平灘，樹種（檉柳、沙拐棗、梭梭）風沙流量監測顯示積沙槽平均積沙量1135200g；

2號樣地主要樹種胡楊，海拔1019m，年降雨量37mm，年平均溫度24.9℃，土壤類型草甸鹽土，地形地貌，平灘，樹種（胡楊、黑枸杞）風沙流量監測顯示積沙槽平均積沙量0g；

小氣候監測場，采集負氧離子平均值17.996；土壤蝕積量0mm；氣象數據見表1。

土壤刨面特征，棕黃色，砂礫質結構，疏松型，石櫟含量，10%以下，土壤理化性質見表2。

表1 氣象場監測數據

表2 各樣地土壤化學性質

通過數據對比，胡楊作為該荒漠化區域唯一喬木樹種，是特有的珍貴森林資源，對于穩定荒漠河流地帶的生態平衡，防風固沙，調節氣候，具有十分重要的作用。

4 荒漠區域生態效益監測存在問題

4.1 監測數據缺乏連續性

生態公益林效益監測必須不間斷連續監測，數據才有實用性和對比性，但保護區采集數據的完整性無法保證、部分監測指標難以達到技術要求[5]。小氣候監測場監測數據網絡傳輸過程中丟失現象頻發；土壤蝕積量和風沙流量無法正常監測，集沙槽設置對于基本數據不能準確采集；負氧離子監測點設置的位置距離遠，可行性較差。

4.2 外業監測難度大，內業測算環節多

荒漠化區域保護類型具有特殊性，風沙大且環境惡劣，網絡數據傳輸不暢時有發生，監測設備經常性受損等不確定因素多。且區域內植被稀少，積沙槽、枯落物收集不能簡單用統一監測方法進行，對于外業監測技術要求較高；同時氣象監測等數據實時傳輸，數據統計量大，加大了工作難度。

4.3 專業技術人員匱乏

目前保護區技術人員較少，且無專業的監測人員，同時受單位性質的影響，對招納技術型人才有局限性，致使公益林效益監測發展滯后。

4.4 認識不高重視程度不夠

大部分林業人員對公益林效益監測只有宏觀的認識，簡單地認為是對公益林的監測，忽略了其產生效益的價值，致使技術人員為監測而監測，監測不深入，監測效果不理想。

5 荒漠化區域公益林生態效益監測建議

5.1 健全效益監測體系

充分考慮不同區域，不同森林資源情況，加強各類效益監測站點的建設，逐步將效益監測工作納入常規事宜，提高監測技術，改善監測條件，加強技術人員培訓。

5.2 數據監測科學化

考慮區域特殊性,合理布設監測內容，適當擴大風蝕樣地進行標準，將10X10的樣地調整為20X20的樣地，對集沙槽和風蝕樣地數據進行月采集，同時新建枯落物收集器并將其分別放置于喬木和灌木樣地內；森林生態系統負氧離子定位觀測，開展土壤理化性質指標監測，科學設置采樣點，按照操作規程采集土樣，做到測算數字準確，計算方法適用，確保各項監測指標的準確性和可利用性。

5.3 充分發揮生態效益

公益林能夠減緩和適應氣候變化，荒漠化區域公益林效益發展顯得尤為重要，公益林中各種植物的生長和光合作用不僅可以使公益林吸收大量的二氧化碳,釋放出大量的氧氣,同時也能夠把大氣中含有二氧化碳物質通過生物量的形式進行有效固定?？捎行Х乐顾恋牧魇?提升土壤的肥力與肥沃程度，起到涵養水源、防風固沙以及固氮釋氧的重要作用。加強區域內的公益林保護與建設，除了能夠有效促進森林生物植被的恢復外，還可通過效益監測數據，計算碳匯量，讓其不僅發揮生態效益，同時發揮經濟和社會效益。

6 結語

2004年時，我國啟動了森林生態效益補償制度，在很大程度上促進了公益林的發展，提高了公益林的面積和質量，使其有效發揮了生態功能[6-7]。同時在很大程度上使得社會效益有所提高，利于更好地保護自然資源，促進資源的可持續利用，具有廣闊的發展前景，放眼當下來看，提高森林質量和管理水平，充分發揮公益林的生態效益，是地區公益林管理的重要任務，也是以后長期追求的目標。