基于林水關系和功能的冀西北生態補償區營造林規劃

李聯地 劉帥 趙建普 郭嬌嬌 高紅真 張樹梓 任啟文

摘要：? 通過對冀西北面臨的生態問題、林水關系和功能影響因素的介紹分析，結合冀西北生態區位重要性和生態補償區所需林地生態服務功能，提出冀西北營造林規劃的指導性原則和空間配置方面的設計思路，對于提高冀西北營造林工程質量具有一定的參考價值，對于林地生態服務功能的實現提升和發揮冀西北區位重要價值具有良好的指導意義。

關鍵詞：? 冀西北;? 林水關系;? 營造林規劃

中圖分類號：? ?S 725? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2022）01 - 0050 - 06

冀西北主要指位于河北省西北部的張家口市及其部分周邊范圍（保定北部和承德西部小部分地區），該地區處于內蒙古高原與華北平原交匯之地，屬于“京津冀都市圈”和“晉冀蒙經濟圈”兩大經濟區的輻射范圍，與山西、內蒙古接壤。近年來，隨著經濟社會的發展，尤其是張家口與北京合辦“2022年冬奧會”規劃的落實，冀西北與京、津晉蒙等地合作加快，加速了冀西北地區成為制造業集聚中心、交通物流中心、技術與制度創新中心、文化旅游中心和區域后勤保障中心的進程。另外，京張城際鐵路、太行山高速等道路的建設帶動了沿線城鎮的開發，形成了團塊狀、帶狀式的現代化城鎮發展模式，同時，冀西北經濟和社會快速發展也為當地的生態環境建設提出了新的挑戰和更高的需求。

1 冀西北生態補償區面臨的生態問題

在經濟快速發展的同時，我們應該注意到，冀西北地處天津和北京的周邊，是北京、天津的主要水源地，是京津乃至整個華北地區的生態屏障，擔負著環衛京津、阻滯風沙等生態功能重任，是全國重要的“生態敏感”區，是“退耕還林”“京津風沙源治理”和“三北”防護林等重點環境治理工程建設的主要區域。冀西北大部分區域屬于保護和實現可持續生態系統服務功能目的的生態補償區，但是冀西北大部分區域生態環境惡劣，是河北省主要的生態脆弱區。目前河北省的沙化土地面積有近272萬hm2，而張家口境內的黃羊灘等5大流動沙灘是危害京津地區的主要沙源地，海拔較高的張家口壩上4縣沙化土地面積近35萬hm2，是風沙危害最嚴重的區域;壩上草原面積由于過度墾荒已由上世紀五十年代初的86萬hm2減少到目前的51萬hm2;冀西北壩下部分地區由于綠化率較低、風沙危害嚴重，水土流失現狀令人擔憂，其中永定河沙區既是北京沙塵暴重要塵源，也是西北風沙入京的必經通道，張家口市永定河流域水土流失面積達到112萬hm2，官廳水庫泥沙淤積達到6.51億m3;另外，張家口市懷來縣南馬場的沙丘距離北京天安門直線距離只有72 km，并且還在以很快的速度向東移動。

2 正確認知林水關系

由林水關系圖（圖1）可知，森林包含生物群落與非生物環境兩部分，與降水存在不同的互作關系，并且具體到各自分層又有不同的功能體現和影響因素[ 1 - 6 ] 。所以，正確理解把握森林與降水的關系才能在營造林活動中真正實現和提高林地的生態服務功能。

區域降水主要受當地氣候大環境的影響，森林首先是利用水資源滿足自身的生長需求，在水量富余的情況下，部分水資源輸出到流域外。另外，森林增加的少量降雨量是因為森林提高了水資源循環速率、改變了水資源的時空分布，使林地中一部分蒸散水分以降雨的形式循環重復計量的結果，流域絕對的水資源量幾乎沒有改變。同時，森林輸出的水資源量隨著森林面積、密度及生長的變化而改變[ 7 - 11 ]。因此，要樹立森林涵養水源是將水涵養在當地供林木生長利用的觀點，克服森林增加降雨給下游提供水資源的片面認知，正確理解降水與森林和森林生態系統（含非生物環境）的互作關系及功能的體現。針對冀西北的具體資源條件，應該依據當地水資源現狀合理規劃設計營造林工作，在冀西北水源上游多規劃設計灌草林地控制土壤侵蝕、減少蒸散和增加向下游的輸水量。

3 生態補償區營造林規劃設計

針對冀西北生態補償區生態基礎脆弱、生態敏感的特征，亟需科學造林規劃促進“水土流失”向“水土保持”的轉變，保障土地的可持續利用和改善生態環境。并且，提倡對原有的森林進行撫育及維護以提升林地的生態功能，促進林地形成生態友好型的發展模式，逐步改善冀西北區域的生態環境。政府應當考慮提供合理的長期資助，減輕和彌補因植被恢復工程和水資源合理利用對當地經濟社會產生的壓力和損失。

3. 1 營造林的指導性原則

3. 1. 1 堅持水資源承載力原則

冀西北生態補償區多為生態脆弱區是植被恢復的難點區域，造林規劃建設要與區域水資源的合理管理制度、土地利用方式和先進節水技術的推廣應用相結合，參考天然分布的林地斑塊，選擇適宜的物種近自然搭配林分結構，根據流域生態系統特征，配置不同類型的林地植被模式，以發揮林地目標功能為先決條件，實現調劑和平衡流域范圍內不同功能區域水量分配的功能。

與水資源量匹配的營造林工程可以參考以下數據進行： 0.2>年平均降水量/最大可能年蒸騰量 >0.03的地方屬于干旱地帶，不能從事旱地農林業;0.5>年平均降水量/最大可能年蒸騰量≥0.2的地方，屬于半干旱地帶，可定居飼養牲畜和從事旱地農林業[ 12 ， 13 ]。結合冀西北的環境條件，以年降水量（包括降雨和降雪，雪雨折算比可大概參考10∶1）為依據條件， 200 mm≤年降水量<400 mm的地區，不適宜大量種植耗水量大的喬木，應以栽植草、灌木為主;400 mm≤年降水量的地區，可以適當發展規模化的森林培育，應杜絕種植高密度高耗水的樹種，因為此種林分短期內生長快速、綠化效果較好，但過度消耗水分易造成地下水位下降，導致地表植被衰退和生態惡化。

3. 1. 2 適地適樹原則

在適地適樹原則指導下，選取當地天然分布的物種進行造林規劃，物種選擇應實現從“生產型良種”到“生態型良種”的轉變，“生態型良種”的抗逆性強——具有根系深廣，適應干旱土壤條件;莖、葉適應高溫、干旱、多風沙的惡劣環境條件;易成活，自繁殖能力強（通過根蘗、自播種等方式擴大分布范圍）;低耗水和枯枝落葉豐富、易分解等特點。

建群物種可參考以下品種：（1）常綠喬木：油松 、樟子松 、檜柏、云杉、側柏等。（2）落葉喬木：落葉松、白樺、槐樹、柳樹、蒙古櫟、遼東櫟、核桃楸、榆樹（家榆、白榆）、構樹、糠椴、蒙椴、銀白楊、新疆楊、青楊、泡桐、臭椿、雞爪槭、山杏等。（3）灌木（藤本）：沙地柏、虎榛子、毛榛、黃櫨、丁香、檸條、紫穗槐、沙棘、紅瑞木、地錦等。（4）草本：紫花苜蓿、沙打旺、草木樨、黑麥草、燕麥、莧菜等。

3. 1. 3 多樣性原則

以目前經濟技術條件，不可能完全用人工措施治理所有的荒漠化土地，必須因地制宜，依據不同的地理環境條件確定林分結構，在生態補償區流域尺度上，林地單元在結構和功能上的多樣性體現在宜喬則喬、宜灌則灌、宜草則草、宜荒則荒。在區域尺度上，根據所需生態功能，實行多樹種混交的喬灌草、灌草、喬草空間配置模式，發揮林地的主體生態功能;采取人工建設與天然恢復相結合，以天然恢復為主的方式，建立更合理和更穩定的植被;除主要物種外，還要考慮合適的伴生樹種和灌木，以形成多物種的混交復層林結構;同時，選擇一定比例深根性樹種，加強土壤固持能力;在立地條件差的地方，考慮以對土壤具有改良作用的豆科樹種作先鋒樹種;在條件好的地方，可用速生樹種作為主要造林樹種[ 14 - 16 ] 。

3. 1. 4 保護鄉土植物原則

在造林規劃中，應保護片區內具有地帶性特征的植物群落和保護鄉土植物。保留天然植被中的鄉土樹種，既節約人為投入，又對當地物種多樣性保護有利。區域性穩定的鄉土植物群落為當地野生生物提供必要的果實、樹葉、隱蔽處和繁殖地，適應當地環境，有繁殖和擴散的能力，營養可以正常循環，病蟲害有足夠的天敵控制等，所以應該大力提倡開發本土植物種類，多樣性發展，形成地方性自然景觀和體現區域性自然生態特征，提高植被群落的自我更新能力和貢獻力[ 17 - 19 ]。

3. 2 營造林的空間配置

冀西北地區自然環境條件差異大、降水分布不均、地形復雜，營造林空間配置按照不同的區域類型規劃，分為壩上沙區、永定河上游沙區及壩上退化草原，山地丘陵區域，平原、盆地區域和不適宜大面積規劃設計營造林的區域4種類型進行植被配置。

3. 2. 1 壩上沙區、永定河上游沙區及壩上退化草原

規劃設計要以保護、恢復和增加地表覆蓋植被為主，選擇適宜草種（如沙打旺、草木樨、黑麥草、燕麥等）及灌木（檸條、沙棘等）以犁耕整地或點播小坑整地栽培為主，恢復灌木、草本植被遏制風沙對京津的侵害，改善下方城市環境質量。具體規劃以恢復地帶性植被群落為主，改變以往在疏林草原區、草原區甚至荒漠草原區大面積營造喬木林的做法，采用稀植喬木（如榆樹、楊樹、落葉松、白樺等）加灌木（如檸條、沙棘等）、草或灌、草復合等模式，以地帶性植被為主要選取對象，根據不同生態功能建立多層次、多物種的復合結構，恢復草原植被、荒漠植被和鹽漬地植被;在涉牧區域積極推行圈養措施、禁牧禁墾、以草定畜、合理輪牧和生態移民等綜合措施，保護和恢復草原植被;在有條件的地方，加大基本草場建設力度，提高草原生產、生態功能，通過草田輪作、草地圍欄等措施，改良退化草場[ 20 ， 21 ]。

對年降水量<400 mm、植被覆蓋度≤30 % 的區域，設計重點為增加地表覆蓋率及引進物種。帶狀布局垂直于徑流的方向或沿等高線設置，灌草混交方式可按2～3行灌木配置4～8 m草帶配置，灌木株行距2 m×4 m，以犁耕整地和點播小坑整地栽培，草帶實行隔年隔帶打草撫育措施。對于年降水量≥400 mm的區域，以保護、恢復和增加地表覆蓋植被為主，配置模式可采用稀植喬木90～

300株/hm2（如榆樹、楊樹、落葉松、刺槐等）加灌、草或喬草復合等模式，灌木以檉柳、沙棘、檸條、荊條、楊柴、紫穗槐、枸杞、沙地柏等適生品種為主，草本以多年生草本為主;喬灌草模式1行喬木配置2～4行灌木配置4～8 m草帶布置;喬草混交方式可按2行喬木配置6～8 m草帶。植物帶垂直于徑流方向或沿等高線設置。

3. 2. 2 山地丘陵區域

在降水量≥400 mm、土層較厚、立地條件及土壤肥力相對較好的山地丘陵區，可以集中連片的規劃營造結構完善、功能齊備的森林群落。山脊梁峁選擇保持水土能力強、耐干旱、耐瘠薄、抗寒的山杏、檸條、沙棘、六道木、小花扁擔桿等結合自然分布草本實現保水固土功能。山腰建立喬灌草混交林，陽坡喬木可選刺槐、櫟樹、樟子松、側柏、樺樹、榆樹、山楊、椴樹等;陰坡可選油松、落葉松、云杉、青楊、核桃楸等喬木，灌木以虎榛子、小花扁擔桿、六道木、沙棘、檸條、荊條、楊柴、紫穗槐、枸杞、沙地柏等為主。山坡中下部陽坡選取櫟樹、刺槐、樺樹、榆樹、核桃、花椒等樹種，陰坡可選油松、楊樹、落葉松等樹種。山谷溝道選擇速生的青楊、剌槐、臭椿、河北楊、旱柳等速生樹種或者落葉松、油松、水曲柳等用材林樹種[ 22 ， 23 ]。喬木配置為闊葉混交林或針闊混交林，混交比7∶3～1∶1、喬木成熟林密度400～600株/hm2，灌木株行距2 m×3 m，草本自然分布，沿等高線帶狀種植。為了恢復山地森林多樣性，可將以前的純林改造成混交林，如將白樺純林進行帶狀砍伐（沿等高線），補植云杉、落葉松等，形成白樺和云杉、落葉松混交林，促進林下灌草的更新和物種多樣性提高。

在降水量<400 mm、少土多石及土壤瘠薄的干旱山地丘陵區，陽坡頂部首先需要利用適宜的建群草種或先鋒植物來穩定和覆蓋地表，控制水土流失，選擇山杏、虎榛子、沙棘、六道木、小花扁擔桿等物種結合自然分布的草本實現水土保持功能;中下部栽培灌木或稀植喬木（喬木密度達到90株/ hm2則不設計喬木種植）;在匯水及土層較好的溝谷區域可以適當栽植喬木林，陽坡宜選擇耐干旱瘠薄的刺槐、山杏、檸條、櫟樹、側柏等樹種，草本以自然分布雜草或多年生草本為主;在陰坡半陰坡立地條件稍好的部位選擇低密度的油松、云杉、落葉松、青楊等種植。喬木密度≤300株/ hm2，灌木株行距2 m×4 m，沿等高線帶狀種植。

3. 2. 3 平緩的平原、盆地區域

在降水量<400 mm 的區域，營造林操作中要結合當地實際環境條件選擇適宜的林草類型、規模、結構與布局大力發展節水灌溉，合理利用地下水，盡量建立免灌溉的森林生態系統。采用稀植喬木加灌草或灌草模式，喬木選用楊樹、柳樹、榆樹、刺槐等生長快、落葉量大易形成枯落物的品種，灌木選用紫穗槐、檸條等豆科植物固氮作用來增加土壤營養，促進喬木和草本生長，草本選用天然分布種或多年生適宜草種。規劃喬木密度≤300株/hm2;灌木株行距2 m×4 m，配置6～8 m草帶。

在降水量≥400 mm、水肥條件較好的區域可營造速生純林;可選櫟樹、白蠟、樟子松、油松、刺槐、榆樹、楊樹、仁用杏、椴樹等喬木，喬木成林密度400～600株/hm2;灌木可選沙棘、檸條、荊條、楊柴、紫穗槐、枸杞、沙地柏、檉柳等，灌木株行距2 m ×3 m;草本以多年生草本為主;喬草混交方式可按2行喬木配置6～8 m草帶[ 24 ， 25 ]。另外，可以結合部分經濟林種植提高營造林的“自給”能力，經濟林選擇抗旱、耐寒的山杏、仁用杏、柿子、核桃、花椒等樹種;用材樹種選擇青楊、剌槐、臭椿、柳樹、落葉松、油松、水曲柳、核桃楸等樹種;草種可以選擇紫花苜蓿、沙打旺等飼草類品種輔助發展畜牧業。

3. 2. 4 不適宜大面積規劃設計營造林的區域

在25°以上陡坡、坡面破碎不穩定的地帶或礫石裸露、土壤少的干旱陽坡不適宜設計營造林工程，應該采取封育措施以天然恢復為主，既節約人為投入，又對當地生態環境保護有利。對于缺乏種子來源的地區，可以采取飛播、封育、造林結合的措施恢復當地植被，如飛播散種、穴栽當地的某些先鋒樹種的幼苗或在谷地口和沿山脊栽培散種母樹作為植被恢復的種子來源等促進林木的擴散和成長;小規模裸地應該選擇在天然狀態下具有種子更新能力或繁殖能力的物種，依靠自然更新減少對當地植被的破壞[ 20 - 25 ] 。

3. 3 推廣各種節水技術促進冀西北生態恢復建設

3. 3. 1 工程節水技術

（1）集雨工程技術——利用特殊處理的集水面截集雨水徑流貯存，作為水源加以有效利用的一種微型水利工程。（2）渠道防滲技術——各種減少或杜絕由渠道灌溉造成的水分流失的工程技術和方法。（3）節水灌溉技術——應用噴灌、微灌等先進灌水技術，提高灌溉水利用效率的技術[ 26 ]。

3. 3. 2 農藝節水技術

（1）蓄水保水技術——通過改造林地微地形、有機培肥和地面覆蓋等措施，聚集雨水，減少土面蒸發，提高降水利用率，如苗木的座坑種植、秸桿覆蓋等措施。（2）作物高效用水技術——在保持植被正常生長的前提下，通過降低植物的水分消耗以提高水分的利用效率，包括有限灌溉技術、節水生化制劑調控技術等，如使用保水劑沾根提高苗木水分利用率[ 26 - 28 ]。

3. 3. 3 生物節水技術

應用節水抗旱植物品種，根據植物間協調與競爭原理優化種植模式，提高水分利用效率。（1）生理調控節水技術——將植物水分生理調控機制與高效用水技術緊密結合，采用調虧灌溉（人為地讓作物經受適度的缺水鍛煉來影響其光合產物向不同組織器官的分配）、分根區交替灌溉（交替控制植物根部土壤干燥、濕潤部分，刺激根系的吸收補償功能）等生理節水技術，提高水分利用效率。（2）建立合理節水維護制度——根據植物的水分生態適應原理和水資源時空分布規律，建立適水種植結構和節水型灌溉制度。

4 結論與展望

4. 1 堅持水資源承載力原則、適地適樹原則、多樣性原則、保護鄉土植物原則可以在營造林工作中合理的利用各種自然資源，既維持了冀西北區域生物群落的穩定性，又有利于降低投入和提升營造林質量，助力“綠水青山就是金山銀山”生態文明目標的實現。

4. 2 依據正確的林水關系和冀西北突出的生態問題進行營造林的規劃，做到了地表有草灌覆蓋減少土壤侵蝕，空中有林冠分配降水及阻滯風沙，地下有樹木根系穩固土體，并且低密度的栽培設計有利于流域內水資源的科學分配，能夠有效解決冀西北地區面臨的生境惡化問題。在社會各方面力量的共同合作下，落實對冀西北營造林工程的科學規劃，合理利用各種資源，有效整治提升冀西北區域的國土面貌、改善區域生態環境，促使當地盡快實現山川秀美和可持續發展的目標。

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第1作者簡介：? 李聯地（1971-），? 男，? 高級工程師，? 研究方向：? 森林生態學。

收稿日期： 2021 - 10 -? 26

（責任編輯：? ?王 巖）

Forest Management and Afforestation Planning Based on Forest and Precipitation Relationship and Function in Ecological

Compensation Area of Northwest Hebei

LI Liandi

（Hebei XiaoWuTaiShan Forest Ecosystem Research Station， Hebei Academy

of Forestry and Grassland Science，? Hebei Shijiazhuang 050061）

Abstract Through the introduction and analysis of the ecological problems， the relationship between forest and precipitation， and functional influencing factors in Northwest Hebei Province， combined with the importance of ecological location and the ecological service function of forest land required by ecological compensation area， put forward the guiding principles and design ideas of spatial allocation for Management and Afforestation in Northwest Hebei， which has a certain reference value for improving the quality of Management and Afforestation project in Northwest Hebei， It has a good guiding significance for the realization of forest ecological service function and the promotion of the important value of Northwest Hebei location.

Key words Northwest Hebei province; Relationship between forest and precipitation; Forest management and afforestation planning