寧夏中部干旱帶斜翼窨井式魚鱗坑集水造林模式探討

任建治

（吳忠市紅寺堡區林業和草原局，寧夏吳忠 751999）

0 引言

紅寺堡區位于寧夏中部腹地，地處煙筒山、大羅山和牛首山之間，是寧夏扶貧揚黃灌溉工程（“1236”工程）的主戰場。也是全國最大的易地搬遷移民集中安置區，1998年開發建設，2009年設立市轄區。行政區域面積2 767 km2，轄2鎮3鄉1街道64個行政村8個城鎮社區。累計開發耕地4.67萬hm2，搬遷安置移民23.5萬人，是全國最大的易地生態移民揚黃扶貧集中安置區。

紅寺堡地處東經105°43′45"～106°42′50"，北緯37°28′08"～37°37′23"，是承接寧夏東西南北的地理中心，北臨吳忠市利通區和青銅峽市、靈武市，南至同心縣，東至鹽池縣，西北與中寧縣接壤。北距固原市220 km，西距甘肅省蘭州市360 km。境內鹽中高速、福銀高速、定武高速3條高速公路和鹽興公路、黃同公路、滾新公路、恩紅公路4條縣道縱橫交錯，太中銀鐵路、滾紅高速、福銀高速公路和正在建設的銀西高鐵穿境而過，東距銀川河東機場、西距中衛香山機場均不超過150 km。

紅寺堡地勢南高北低，平均海拔1 240～1 450 m，屬典型的溫帶大陸性氣候，常年干旱少雨，晝夜溫差大。平均年降水量251 mm，年平均蒸發量2 387 mm。年平均氣溫8.7℃，日溫差13.7℃，全年大于10℃積溫可達3 200℃以上，全年日照時數2 900～3 550 h，是我國太陽能資源較豐富的地區之一。年平均風速2.9～3.7 m/s，大風日數25天，風光資源豐富。

1 斜翼窨井式魚鱗坑集水造林模式發展歷程

歷史上紅寺堡區人民在對抗惡劣的生存環境、改善生活環境和提升自我生活質量上，發揮了極為睿智的聰明才智，在紅寺堡區各地都有典型的高效利用有限的自然降雨種植樹木以改善人居環境和提供果品的實例。如磨臍子現存2萬hm2杏樹林是充分利用坡地降雨徑流造林的實例（圖1）。徐冰水現存零星的沙棗榆樹是典型的利用山地、道路富水造林的實例（圖2）。周新莊紅棗林是使用集雨水窖植樹的實例（圖3）。上邊窯大柳樹是利用山泉水的典型實例（圖4）。同時在巴泉溝、石碳溝等小環境下形成了臭椿、沙棗、檉柳的自然水環境成林的實例。

圖2 徐冰水散生喬木

圖3 周新莊庭院棗林

圖4 上邊窯大柳樹

2014年起，羅山管理局借鑒彭陽縣的“88542”造林模式在小羅山一帶采用大穴魚鱗坑造林技術營造了近千畝沙棗和榆樹，目前表現良好。

2019年，紅寺堡區林業和草原局選擇在新莊集鄉馬渠舊址南側開展了山地旱作造林樹種選擇實驗。當時供選擇的樹種為：地徑≥3 cm國槐30株；地徑≥0.4 cm文冠果210株；地徑≥2 cm杏樹200株；地徑≥3 cm刺槐210株；地徑≥2 cm沙棗200株；地徑≥3 cm榆樹300株；高≥1.5 m樟子松200株；高≥0.5 m云杉50株；地徑≥3 cm臭椿200株；地徑≥2 cm香花槐200株；地徑≥2 cm白蠟200株。試驗期間，紅寺堡區氣候狀況為2019年10月1日～2020年7月1日共計達到5 mm的降雨為5次，降雨總量49.5 mm（其中2020年1月1日～2020年7月1日，達到5 mm的降雨為2次，降雨總量18.6 mm）；2020年7月1日～2020年10月1日達到5 mm的降雨為11次，降雨總量176 mm。由上述數據來看紅寺堡區馬渠水土保持樹種選擇實驗實施期間即發芽生長期處于紅寺堡區極端干旱期。實驗結果為：白榆、沙棗、刺槐等在栽植時土壤含水量幾乎為零，在2020年特別干旱年的情況下，僅在栽植時補水約0.3 m3/株，在7月中旬補水一次，約0.2 m3/株。表現出較高適宜性，可以用于紅寺堡區黃土區水土保持造林。其中，白榆成活率達到76.7%、沙棗成活率達到58.3%。樟子松因苗木無土球，苗木過高可能導致成活率降低；杏樹因假植時間過長（疫情封村不能及時栽植，假植12天）。其他樹種不宜大面積栽植。實驗結論：基本達到了山地旱作植樹和樹種選擇目的，不足是未做灌水量需求、保水措施、苗木大小及部分樹種截桿等對比試驗。

2021年，紅寺堡區在試驗地周圍利用中央造林資金開展了該模式擴展種植，面積為40.13 hm2，經過近三年的觀察總體成活率為70%。第一年成活率為86%，第二年成活率為75%，成活率下降的原因為杏樹在越冬后出現不明原因死亡。當前，成活的樹木除少量被偷牧的羊只破壞，均生長正常。

2 斜翼窨井式魚鱗坑集水造林模式特點

1）分利用自然降雨，并將雨水集中于種植坑內，根據雨水徑流量計算公式計算在紅寺堡區雨季一次有效降雨達到15 mm時，該模式單坑匯水面積為20 m2，理論值為2.16 m3，除去下滲等損耗按50%有效收集量計算，單坑集水量為1 m3。一般7～10月會出現5～7次15～22 mm的有效降雨。

2）與“88542”模式相比較，該模式成本為“88542”模式的1/5，因為紅寺堡區降雨量少，降雨頻次少，只有在7月以后才會出現有效的地表徑流，降雨強度和時長才比較明顯，因此，該模式不需要像“88542”模式采用長距離、全面性的深度整地，只采取點狀窨井式整地。其好處有三點：一是大幅度降低成本；二是減少地表破壞；三是定向深度水滲透，與植物根系生長規律契合，同時減少因施工造成大面積土層結構變動而引發地質災害。

3）與大穴魚鱗坑模式相比較，該模式中的翼狀導流槽充分收集了有限的降雨，同時窨井式坑穴可最大可能收集并及時滲透集水，避免一般魚鱗坑容水空間不足造成堤埂被沖毀的現象發生，引發集水浪費和二度維修等問題。

4）便于節水保水措施配合，更為有效利用水資源。由于種植穴為直徑80～100 cm，可定制40 cm×80 cm的PE材質多次利用的防蒸騰片，其結構為3 mmPE膜上直接沖壓成6～8 cm直徑的帶孔的瘤狀突起，安裝為在種植完成后直接覆蓋在坑穴地面上并用固定釘固定即可，不在覆土等操作（因為坑為下陷坑），同時可防止雜草生長。

5）極大減少外水使用，節約水資源。通過集水模式，用水盡量控制為2次，一次是必需的定植水（每株10 kg），一次是栽植當年抗旱用水（每株30 kg）；從而降低造林成本，并解決紅寺堡區造林過于依賴外來水的現狀。

6）有效減少水土流失，為黃河減負。該模式翼狀導流槽和魚鱗坑有效地阻攔了坡地地表徑流挾沙能力和數量，減少土沙入溝、入河的問題，具體數據還待測量。

7）該模式理論依據是“山水林田湖草沙一體化保護和系統治理”理念，也是紅寺堡區山區綜合治理的最根本的作業措施，是紅寺堡區未來生態修復的出路之一。

8）該模式的缺點，其實施條件需5°以上的坡面，才能有效收集雨水，保證樹木成活。2020年，我們在東川村與樹種選擇實驗同時做了榆樹的極限抗旱實驗，經過多年觀測得出如下結論：東川村實驗地為平地，當年種植樹木成活率為100%，第二年保存率為75%，第三年保存率為55%，第四年保存率為40%。保存率損失的原因是沒有給予外水補充同時自然降水未有效收集。因此，不適宜平地或低坡度地區造林。

3 斜翼窨井式魚鱗坑集水造林模式技術流程

3.1 整地技術流程

3.1.1種植坑規格與開挖方式。開挖100 cm寬100 cm長深100～120 cm的深穴，回填土2/3（先表土后心土）形成窨井狀的坑穴；在坑間，由上緣向上開挖與上緣夾角為45～60°、寬20 cm深15 cm長不小于200 cm的兩條導流槽，如鳥翼狀；使用余土沿下邊緣堆砌長120 cm米、高40 cm下寬50 cm上寬30 cm的魚鱗狀攔水?。恍拚N植坑，使得坑內深達到40～50 cm，盡量有5～10 cm在本土以下。

3.1.2種植密度。建議采取喬灌混交，喬木密度為4 m×5 m，控制在30～32株/667m2；灌木種植在喬木中間，密度為32株以上，采用常規魚鱗坑整地。

3.1.3樹種選擇。整體樹種應選用耐旱植物，喬木參考樹種有白榆、旱榆、沙棗、山杏、刺槐等。灌木參考樹種有霸王、酸棗、花棒、紫穗槐等。

喬木樹種規格建議選用地徑2.5～4 cm的苗木，留干高度小于80 cm；盡量選用營養袋（直徑30 cm×40 cm）苗或30 cm直徑的帶土球苗。

3.1.4輔助工程建設。攔沙沉泥工程：在砂石較多或落差較大的支溝中上流每隔500 m建造攔沙壩或沉沙壩，沉沙完成后及時種樹種草以固定泥沙，阻斷泥沙下流（目前的半成品有長渣子水庫；張家溝水庫、龍北溝水壩、土坡石炭溝水壩）。集水工程：在地勢平緩地上做小型集水窖（池）。

3.2 實施意見

當年10月前完成整地，以便完成集水，增加種植坑內土壤含水量，促使土壤活化。當年11月份或第二年3～4月份完成種植。

3.3 種植注意事項

選取無病蟲害、健康的苗木；種植時必須澆灌10～15 kg的定植水，與種植時間的延差不應該大于48 h；在旱季6月份盡可能灌溉一次以上。

4 斜翼窨井式魚鱗坑集水造林模式應用的預期效果

1）有效收集雨水，增加土壤含水量，按紅寺堡區現有有效降水量180 mm，35%的有效截流計算，按5次有效降雨達15 mm以上的降雨，每20 m2每年可收集雨水5 m3以上，分批并匯聚于1個魚鱗坑整地，可保證造林需求。

2）阻止泥沙流失，減少主要河道積沙量，減輕途經農田鹽堿程度。

3）可實現國土綠化2.67萬～4萬hm2，其中可營造喬木林2萬～2.67萬hm2，種植果樹1萬hm2以上。可種樹2200萬株以上。從而提升紅寺堡區森林覆蓋率10個百分點，增加紅寺堡區蓄積量，提升森林質量。