西北干旱地區(qū)林業(yè)對防風(fēng)固沙的影響

陳周來

（甘肅省武威市石羊河林業(yè)總場泉山分場，甘肅 武威 733300）

據(jù)國家林業(yè)和草原局數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，我國土地荒漠化面積至2021 年已經(jīng)達到了2.611 6×106km2，占國土總面積的30%左右，即便是在全面開展防沙治理的當(dāng)下，土地荒漠化的擴張速度仍然十分嚴重。其中，西北地區(qū)由于常年干旱少雨，土壤退化嚴重，成為了當(dāng)前土地荒漠化現(xiàn)象最嚴重的一片區(qū)域。為進一步解決該項問題，優(yōu)化當(dāng)?shù)鼐用竦纳姝h(huán)境，促進生態(tài)修復(fù)，林業(yè)建設(shè)被提上日程，即通過種植樹木建立天然的綠色屏障，以實現(xiàn)防風(fēng)固沙和環(huán)境保護。對此，重點對西北地區(qū)林業(yè)發(fā)展給防風(fēng)固沙帶來的影響進行探究具有極大現(xiàn)實意義。

1 西北干旱地區(qū)概況

從地理分布角度來看，西北地區(qū)主要是指大興安嶺以西，祁連山、昆侖山一線以北的區(qū)域，整體面積占國土總面積30%以上，包含新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙、陜西等地。由于其深居內(nèi)陸，與海相距甚遠，再加上地形因素阻擋了濕潤氣流的流動，導(dǎo)致該區(qū)域降水稀少，植物難以生存，土壤荒漠化現(xiàn)象嚴重，常年受風(fēng)沙侵擾。據(jù)統(tǒng)計，西北土地荒漠化面積就達到了1.469×106km2，占全國荒漠化總面積的56%，因此防風(fēng)固沙就成為了西北林業(yè)發(fā)展的重中之重。近年來在國家對西北生態(tài)環(huán)境的日漸重視下，該區(qū)域的人造防風(fēng)固沙林面積逐年增多，但始終存在的惡劣環(huán)境依然使人造林之外的其他區(qū)域面臨著十分嚴重的風(fēng)沙問題，因此必須全面探究人工林的有效建設(shè)措施。

2 林業(yè)對防風(fēng)固沙的影響

西北干旱地區(qū)的風(fēng)沙成因主要與土壤水分含量、積沙量及風(fēng)速等相關(guān)指標(biāo)存在密切聯(lián)系，所以要明確林業(yè)在防風(fēng)固沙方面的作用，還需以此為基礎(chǔ)進行研究。以當(dāng)?shù)氐娜幍湫椭脖桓采w區(qū)為研究對象，分別為A 地，主要被牧草覆蓋；B 地主要被灌木覆蓋；C地則被牧草、灌木、喬木等覆蓋。其中B 地屬于帶狀植被，C 地則為網(wǎng)狀植被。最后通過進行風(fēng)速測量、積沙裝置測量和土壤成分分析，得到了以下結(jié)果。

2.1 有利于土壤穩(wěn)固

西北地區(qū)常年降水稀少，地下水缺乏，長期風(fēng)吹日曬，土地結(jié)構(gòu)愈發(fā)脆弱，再加上不合理的農(nóng)業(yè)與工業(yè)發(fā)展引起了土地過度開發(fā)，導(dǎo)致荒漠化現(xiàn)象越來越嚴重，經(jīng)常出現(xiàn)沙塵暴，不僅損害人類身體健康，還會影響農(nóng)作物生長、威脅建筑安全、破壞生態(tài)平衡。而建設(shè)林地能有效穩(wěn)固土壤，減少沙塵暴出現(xiàn)。這是由于風(fēng)沙在經(jīng)過林區(qū)時，植物枝葉能在很大程度上增加空氣阻力，降低風(fēng)速。

在三個研究區(qū)域內(nèi)分別使用了階梯式積沙測量裝置，以對當(dāng)?shù)赜娠L(fēng)力所帶來的沙土量進行測定，結(jié)果如表1 所示。測量范圍為測量點周圍25 cm，測量時長5 min。

表1 不同植被覆蓋區(qū)的積沙量

從以上結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)曠野瞬時風(fēng)速達到3.0 m/s 時，A 地存在明顯積沙，B 地和C 地的積沙量差異并不顯著；當(dāng)曠野瞬時風(fēng)速達到5.0 m/s 時，三個不同植被覆蓋區(qū)的積沙量差異則比較顯著。由此能夠發(fā)現(xiàn)，整體層次比較復(fù)雜的植被覆蓋形式更能發(fā)揮出穩(wěn)固土壤的效果，這也在一定程度上說明了林業(yè)在西北防風(fēng)固沙中的作用尤為顯著。這一點也印證了中國科學(xué)院地理研究所的觀測，即在風(fēng)速達到5.0 m/s 時，流沙地就會起沙；當(dāng)風(fēng)速達到6.0 m/s～7.0 m/s 時，半固定沙地就會起沙，當(dāng)風(fēng)速達到8.8 m/s 時，固定沙地才開始起沙。

2.2 有利于降低風(fēng)速

針對三塊不同植被覆蓋區(qū)，選擇曠野瞬時風(fēng)速為3.0 m/s、4.0 m/s、5.0 m/s，對其地表風(fēng)速進行測定，最終結(jié)果見表2。

表2 不同植被覆蓋區(qū)實際風(fēng)速（m/s）

從以上結(jié)果可以看出，各曠野瞬時風(fēng)速下，三個不同植被覆蓋區(qū)的風(fēng)速都有所差異，且差異明顯。這就充分表明，植被類型不同，給風(fēng)速帶來的影響也會有所不同。其中A 地作為牧草覆蓋區(qū)，對風(fēng)速的限制作用最低，C 地作為多元化的植被覆蓋區(qū)，對于風(fēng)速的限制作用最大。整體上，無論哪種植被覆蓋方式都能起到一定降低風(fēng)速的效果，這表明在西北干旱區(qū)開展林業(yè)工程具有減少風(fēng)力襲擾的作用。

2.3 有利于涵養(yǎng)土壤

對于三塊不同植被覆蓋區(qū)，選取深度1 m 以內(nèi)的土壤進行分析。在水分含量方面，A 地最大含水量達到了5.46%；B 地最大含水量達到了10.78%；C 地最大含水量達到了12.91%。其中A 地和C 地之間差異顯著，B 地和C 地之間差異不明顯。在土壤養(yǎng)分方面，A 地的養(yǎng)分最少，無論是酸堿度、有機質(zhì)含量，還是鉀、氮等礦物質(zhì)含量都要比較低，而C 地最多，B 地則居中。能夠發(fā)現(xiàn)，牧草類植被往往很難涵養(yǎng)土壤，樹林則可以起到一定優(yōu)化土壤養(yǎng)分的效果。這是因為經(jīng)過林業(yè)建設(shè)，樹木可以借助光熱環(huán)境進行空氣濕度調(diào)節(jié)，吸附空氣中的塵土，并在水汽的不斷聚集下，形成降水，緩解干旱。與此同時，秋冬季節(jié)枯敗的枝葉還可以作為樹木生長的養(yǎng)分，進一步涵養(yǎng)土壤，營造出良性的自然循環(huán)系統(tǒng)。

3 林業(yè)防風(fēng)固沙工作優(yōu)化策略

3.1 合理選用林木種類

西北干旱地區(qū)常年少雨，冬春兩季風(fēng)力強勁，溫差大，并且當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展較慢，在林業(yè)建設(shè)方面的投入有限，所以樹種選擇還需注重經(jīng)濟性和成活率，盡可能以鄉(xiāng)土樹種為主。綜合幾項要求，同時具備抗旱、耐貧、抗風(fēng)沙、繁殖容易的樹種主要包含了沙棘、檸條、荊棘等。其中沙棘是西北地區(qū)最常見的一種落葉灌木，整體成活率十分高，并且耐高溫和干旱，可以實現(xiàn)大規(guī)模種植；檸條易于種植，只需要將種子播撒到沙土地中，不需要額外整地，不僅成活率高，還具有良好的經(jīng)濟性。比如在毛烏素沙漠中，其適合樹種主要包含了旱柳、樟子松、檸條、小葉楊、沙棘、沙蒿等。此外，相關(guān)機構(gòu)還需加大研究，基于當(dāng)?shù)氐牡湫蜆浞N進行改良，培養(yǎng)出更多可以起到良好防風(fēng)固沙作用且培育成本更低的新型樹種。在實際種植過程中，有關(guān)人員還需特別加大對樹木密度與層次的劃分，利用林草間作、林果間作等形式建立出立體化和多層次的林業(yè)體系，維護生態(tài)平衡。

3.2 合理選擇造林模式

3.2.1 全面造林

所謂全面造林即是在半固定或者完全固定的平緩沙地當(dāng)中進行樹木種植，通常這類區(qū)域水分與養(yǎng)分條件相對較好，不但能防風(fēng)固沙，還能促進木材生產(chǎn)。通常以密植形式為主，并采用喬木和灌木混合種植。

3.2.2 塊狀造林

針對沙地局部條件變化多樣的情況一般使用塊狀造林模式，比如地形起伏較大、沙地本身理化性質(zhì)變化較大等等。主要以水分和養(yǎng)分條件較好的丘間低地為主。在沙地中，塊狀的林地整體呈現(xiàn)出分散的形態(tài)，當(dāng)沙丘坡度漸漸變緩，再繼續(xù)給其他還未種植的地方進行造林。

3.2.3 帶狀造林

（1）防沙林帶。該形式主要是為了避免流沙進入綠洲，給農(nóng)田或者牧場帶來影響。一般可以直接進行包圍式造林，也就是給沙丘周圍建設(shè)林帶，使其被控制在林帶當(dāng)中，然后再逐步固定。或者在沙丘侵入的前端建設(shè)林帶。林帶走向一般不固定，需要根據(jù)沙丘與沙地的情況確定，但整體彎曲度不能過大。結(jié)構(gòu)部分使用緊密型，與流沙一側(cè)相鄰的部分使用喬木混交。如此一來，能有效保證林帶自身的穩(wěn)定性，促進樹種有效生長。

（2）護田林網(wǎng)。沙區(qū)通常受風(fēng)沙危害十分嚴重，所以造林時主要以小網(wǎng)格以及窄林帶為主，其中主林帶需要與主風(fēng)向相互垂直，整體應(yīng)用喬灌混交的形式。對于一些風(fēng)蝕現(xiàn)象嚴重的部分，可以根據(jù)情況建立灌木林帶，與主風(fēng)垂直，從整體上形成條田。

3.3 合理選擇造林方法

3.3.1 流動沙丘

針對流動沙丘，在造林時可以利用這幾種方法：①前擋后拉。在迎風(fēng)坡1/3 以下坡腳和主風(fēng)方向相垂直處種植5 行左右灌木混交林帶，以免沙丘出現(xiàn)前移現(xiàn)象。或在沙丘背風(fēng)坡腳之外留出2 m 左右距離，種植4 行左右喬灌混交林，避免沙丘前移。②連續(xù)造林。具體先在迎風(fēng)坡的1/2 處建立喬灌結(jié)合林帶，其中灌木被種植在迎風(fēng)坡2/3 之下，喬木被種植在迎風(fēng)坡腳開始的地方，幾年后上部沙丘持續(xù)向前移動成為另一種形態(tài)的沙丘，便繼續(xù)在原先沙丘的1/2 之下展開二次種植，如果沙丘本身體量較大，上部前移較多且依然不固定，還需再次進行種植，一直到其完全被固定。③隔丘造林。即隔一排沙丘進行灌草混交種植，以實現(xiàn)一排沙丘固定，另一排則移動，若干年之后，沙丘隨風(fēng)走動，造林的沙丘變得愈發(fā)高大，使得被固定的兩排沙丘之間變得平坦，從而給牧場農(nóng)田或材林建設(shè)帶來土地。

3.3.2 半固定沙丘

（1）封頂造林。即首先給迎風(fēng)坡進行造林，由于最初樹木低矮，在風(fēng)力影響下，沙丘上部會繼續(xù)向前移動，從而漸漸拉緩迎風(fēng)坡，然后再基于沙丘的移動規(guī)律，從低向高連續(xù)造林，直到完全固定住沙丘。實際應(yīng)用該方式時，每年都需要向上種植兩行林木，確保整體形成向上生長的趨勢，但只要種植間隔過長，就可能會因為樹齡相差較大導(dǎo)致后種的樹木生長受到影響。

（2）水林兼用。對于一些具有固定河水灌溉的半固定沙丘，在造林時往往先進行流水沖灌，開辟出林地，然后再使用高低桿樹種建設(shè)材林，在沙丘的移動下實現(xiàn)覆沙保墑。

3.3.3 固定沙丘

對于固定沙丘，由于其已經(jīng)不再流動，所以可以直接使用片狀造林法。如果是水位較好的丘間低地，可以進行沙柳和小葉楊混交等；如果水位較低，土壤比較干燥，可以使用刺槐與檸條混交等。如果丘間低地為鹽堿地，程度較輕，可以使用小葉楊、旱柳等和烏柳、沙柳等進行混交；如果鹽堿程度中等，可以使用沙棗和新疆楊混交；如果鹽堿化程度比較嚴重，可以利用梭梭樹等。此外，在沙丘迎風(fēng)坡的2/3 之下種植灌木，如沙柳等；背風(fēng)坡與迎風(fēng)坡2/3 之上種植半灌木或者草，如沙竹、沙蒿等。

3.4 注重水資源應(yīng)用

在林業(yè)發(fā)展中，水資源極為重要，尤其是在西北干旱地區(qū)，整體水資源稀缺，所以必須采用適宜的應(yīng)用技術(shù)。當(dāng)前最常見的主要有噴灌、滴灌、微壓、滲灌、膜下灌等。通常每種灌溉技術(shù)都能適應(yīng)不同的環(huán)境，所以還需基于樹種和生長環(huán)境選擇適合的技術(shù)。以滲灌技術(shù)為例，其前期施工比較復(fù)雜，整體投資量大，并會給地下水帶來影響，所以往往被應(yīng)用在遠期灌溉中。此外，滴灌雖然在節(jié)水方面優(yōu)勢比較突出，但難以給地下水進行有效補給，所以也比較適合應(yīng)用在中遠期灌溉中。在西北地區(qū)，為實現(xiàn)水資源充分應(yīng)用，可以直接在山間坡地修建蓄水池，進行雨水資源儲存，在實現(xiàn)有效灌溉的同時，及時補充地下水。另外，由于西北地區(qū)光照更強，空氣干燥，水分更易蒸發(fā)，所以會在一定程度上給灌溉帶來影響。對此，可以引入生態(tài)墊技術(shù)，以實現(xiàn)水分涵養(yǎng)，提升土壤含水量。

4 結(jié)語

在西北干旱地區(qū)進行林業(yè)建設(shè)，不但可以有效控制風(fēng)速，穩(wěn)定土壤，還能促進土壤成分優(yōu)化，強化肥力，增加水分，這對于當(dāng)?shù)剞r(nóng)林牧等領(lǐng)域的發(fā)展都具有極大促進作用。所以在實際種植建設(shè)過程中，還需根據(jù)沙地與沙丘的具體情況選擇適合的樹種，合理使用造林模式，并基于固定性、半固定性、流動性等沙丘特性使用適合的造林方法，同時科學(xué)應(yīng)用寶貴的水資源，以使林業(yè)整體的防風(fēng)固沙作用可以發(fā)揮到最大，最終促進西北生態(tài)平衡。