豐寧縣防護林建設(shè)現(xiàn)狀及退化修復措施

李艷豐

（豐寧滿族自治縣茂元林業(yè)發(fā)展有限公司，河北豐寧 068350）

防護林作為一項重要的生態(tài)工程，在防風固沙、保持水土、調(diào)節(jié)氣候等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。近年來，由于氣候變化、人為活動等多種因素影響，我國部分地區(qū)的防護林出現(xiàn)了不同程度的退化，直接影響和制約了林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。河北省豐寧縣屬于典型溫帶大陸性干旱氣候，防護林退化問題尤為突出。本文在調(diào)研的基礎(chǔ)上，著重從土壤養(yǎng)分流失、林地生態(tài)破壞、林木病蟲害等角度，探討退化防護林修復措施，并結(jié)合典型案例，評估修復效果，期望研究結(jié)果能為豐寧縣及類似地區(qū)防護林的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 防護林類型和分布情況

豐寧縣地勢平坦，屬于華北平原區(qū)域。該縣土地肥沃，有不少天然湖泊濕地，是水禽棲息的良好場所。這些自然環(huán)境對保持當?shù)厮?、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源等起到重要作用[1]。根據(jù)豐寧縣林業(yè)局統(tǒng)計資料，該縣防護林總面積約為32.6 萬hm2，林地覆蓋率達到18.2%。其中，封山育林面積18.3萬hm2，主要有馬尾松、油松、云杉等速生樹種；一級和二級涵養(yǎng)林面積12.4 萬hm2，以白樺、蒙古櫟等闊葉樹種為主；沿河及水庫攔沙治沙林1.9 萬hm2，種植柳杉、楊樹等樹種。這些防護林具有防風、固沙、保水等生態(tài)功能[2-3]。

近10 年來，隨著局地氣候變干及林區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化，豐寧縣防護林普遍出現(xiàn)了不同程度的退化。根據(jù)2020 年林業(yè)調(diào)查結(jié)果，豐寧縣馬尾松、云杉等人工林存量減少，立地質(zhì)量較差林分的平均蓄積量僅有56 m3·hm-2，遠低于設(shè)計存儲量；樹齡30 年以上近熟人工林疏密度差異大，更新不良；混交林及闊葉林樹種組成單一，平均蓄積量僅為85 m3·hm-2，結(jié)構(gòu)簡單；主要林分的生長量也普遍低于區(qū)域平均水平。

2 防護林退化現(xiàn)象原因分析

2.1 土壤養(yǎng)分流失

豐寧縣屬于草原向森林過渡地帶，土壤類型主要為棕壤和黑鈣森林土。這些土壤養(yǎng)分相對貧乏，腐殖質(zhì)和速效氮含量較低。隨著近年來氣候變化，該區(qū)域蒸發(fā)量持續(xù)增加，年降水量減少，導致土壤水分條件變差。數(shù)據(jù)顯示，該地區(qū)0～100 cm 土層平均含水量已從1990 年的60%下降到2019 年的50%以下[4]。土壤水分條件惡化直接導致養(yǎng)分流失加劇。研究表明，水分條件是影響土壤養(yǎng)分釋放和吸收的關(guān)鍵因素。土壤中磷、鉀等養(yǎng)分主要以礦物結(jié)合態(tài)固定，依賴水分進行溶解和遷移；而氮素則主要以有機形態(tài)存在，其礦化作用也依賴微生物的活性，同樣需要充足的土壤水分。數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果顯示，豐寧縣防護林土壤2022 年有機質(zhì)、全氮、速效鉀流失量較20 世紀90 年代分別增加了8%、10%、15%，養(yǎng)分貧瘠化現(xiàn)象明顯。水分條件變差還導致根際土壤pH 值升高，平均上升了0.5 個單位。過高的pH 值會抑制部分營養(yǎng)元素的有效性。研究表明，在pH 值為8.5 的條件下，鐵、錳、銅、鋅等微量元素的有效性僅為最適pH 值條件的30%～60%，這些微量元素在樹木光合作用和其他生命活動中發(fā)揮重要作用[5]。

2.2 林地生態(tài)破壞

豐寧縣防護林長期以來遭受了不同程度的生態(tài)破壞，具體如下。1）隨著氣候變干，該地區(qū)部分頂級捕食性動物如狼、狐等數(shù)量明顯減少。根據(jù)豐寧縣統(tǒng)計局資料，2001—2020 年狼的棲息密度已從3.5 只·萬hm-2下降到1.5 只·萬hm-2，這些頂級捕食者的減少打破了食物鏈平衡，導致嚙齒目等食草動物數(shù)量加速增加，對林下植被形成新的破壞壓力。此外，單一化人工林所提供的野生動物棲息環(huán)境和食物過于貧乏，也限制了物種多樣性的維持。2）由于地形條件復雜，該地區(qū)人工林細根系統(tǒng)發(fā)育普遍存在問題，加上氣候變干導致的水分壓力，使樹木對土壤的固結(jié)作用被削弱，表層土壤結(jié)構(gòu)普遍出問題。根據(jù)調(diào)查，30%以上的測點土壤滲透性分類已由良好轉(zhuǎn)變?yōu)榍芳?，導致雨水無法有效滲入地下水補給源，加劇了林地生境干旱化。根系對土壤的支撐作用減弱也導致不同程度的坡面垮塌和土層流失。3）氣候變干還直接導致林分和林地微氣候條件的惡化。觀測結(jié)果顯示，人工林平均濕度比自然次生林低5～8 個百分點，而平均氣溫則高1.5～2.5 ℃，這改變了林木正常的生長環(huán)境，加速了水分脅迫的發(fā)生，抑制了光合作用和養(yǎng)分吸收，促使病蟲害發(fā)生概率增加，形成惡性循環(huán)。

2.3 林木病蟲危害

豐寧縣防護林主要樹種如馬尾松、黑松、油松等都易遭受各種病蟲害的侵擾。隨著近年來氣候變暖和林分生態(tài)環(huán)境惡化，部分病蟲害發(fā)生頻次和危害程度呈增加趨勢，成為導致林木加速衰退和死亡的重要原因。根據(jù)統(tǒng)計，該縣馬尾松和黑松的主要害蟲——松毛蟲發(fā)生周期已從過去的5～7 年縮短為3～4 年，發(fā)生面積增長約40%。水分脅迫可誘導松樹產(chǎn)生更多可食用的滋養(yǎng)組織，進而誘發(fā)松毛蟲數(shù)量暴發(fā)。數(shù)據(jù)監(jiān)測顯示，在發(fā)生災情的林分，松毛蟲的平均密度已由每株20 余頭增加到50～60 頭。高密度的松毛蟲食葉可使喬木在2～3 個月內(nèi)完全喪失光合作用的能力，最終導致立木枯死。隨著氣溫升高，豐寧縣油松和云杉根腐病也呈現(xiàn)蔓延態(tài)勢。病原體對樹木的感染多發(fā)生在根系受損時。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，近5 年，該縣30%以上有病害發(fā)生的人工針葉林分都存在不同程度的根系損傷。而干旱等極端氣候可加重根系損傷，并抑制樹木形成有效防御組織，從而加劇病害的發(fā)生與擴散，這可導致20～30 年生油松和云杉的立木枯死率超過15%。

3 修復措施探討

3.1 改善土壤質(zhì)量

為改善豐寧縣防護林土壤質(zhì)量，可從調(diào)節(jié)土壤pH值、增加有機質(zhì)輸入、優(yōu)化微生物區(qū)系等方面入手。pH 值過高會降低部分養(yǎng)分的有效性，因此需要采取措施適度降低土壤pH 值。研究表明，施用適量硫酸鈣或硫酸鎂肥料，配合腐熟芽孢桿菌制劑，可有效調(diào)節(jié)土壤pH 值，提高鐵、錳、銅、鋅等微量元素的有效性，增強林木對養(yǎng)分的吸收利用[1]。同時，間作豆科綠肥植被，可酸化土壤，改善豐寧縣土壤條件。提高土壤有機質(zhì)含量，是維持土壤肥力的關(guān)鍵。除白樺等闊葉林自然補充有機質(zhì)外，針葉人工林可采取間作豆科綠肥植被或秸稈覆蓋，增加土壤有機輸入；施用完全發(fā)酵腐熟的堆肥，也可直接增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤孔隙度、保水保肥能力。相關(guān)文獻表明，應用生物菌肥后1 年，土壤氮磷活性可提高15%～25%，林木活力也顯著優(yōu)于對照，這是因為菌根共生可增加樹木的根際吸收面積，促進礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解和吸收[3]。

3.2 恢復林地生態(tài)功能

恢復豐寧縣防護林的生態(tài)系統(tǒng)功能，需要從拓展物種多樣性入手。1）在純?nèi)斯ち只A(chǔ)上，適當引入適生的喬灌木及草本植物，豐富林分物種多樣性，豐富野生動物的食物來源和棲息環(huán)境。建議選擇透光率高、根系發(fā)達、生長快速的樹種，如白樺、山楊、紅豆杉等。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，復雜度更高的間作林分，土壤水分含量可比純?nèi)斯ち痔岣?%以上[2]。2）針對性修整林地地形，改善立地條件，促進樹木根系生長。例如，利用梯田式滲水平溝，引導雨水滲入，提高植被對土層下滲水的利用效率，可使土壤含水量比不修整處提高8%以上[5]；修建硬質(zhì)培土溝，也可有效保護和延伸樹木主根系的生長范圍。3）根據(jù)立地條件科學配置樹種，調(diào)節(jié)蒸騰作用，改善微氣候環(huán)境。例如，在干旱缺水地塊，可適量引進油松等耐旱樹種；調(diào)高針葉樹比例，提升冠層密度，減少地表徑流。

3.3 加強病蟲害防治

為有效防治豐寧縣防護林的主要病蟲害，可從調(diào)整林分結(jié)構(gòu)、提高樹木抗性、病蟲生物防治等方面入手。1）采取混交經(jīng)營措施，適當調(diào)整樹種比例，引入抗病性更強的喬木，如馬尾松等。構(gòu)建復層異齡的立體結(jié)構(gòu)，可以抑制單一病蟲種群的大面積暴發(fā)，相比純林，針闊混交林病蟲發(fā)生量降低30%以上[2]。保持林分邊緣復雜，也可為天敵昆蟲提供適宜的過冬場所。2）采取精確計量和釋放化學農(nóng)藥的防治技術(shù)。例如，使用含有伊維菌素和毒死蜱等有效成分的微生物農(nóng)藥，這些農(nóng)藥能夠誘導或增強病原體對寄主的抗性反應，有效抑制害蟲的取食和活動，從而迅速控制退化林中的病蟲害問題。3）充分利用和培育天敵昆蟲種群，發(fā)展生物防治技術(shù)。例如，大量釋放寄生蜂等捕食性天敵，可有效抑制松毛蟲等鱗翅目害蟲種群的暴發(fā)。春季釋放1 萬頭·hm-2特定寄生蜂種群，可使松毛蟲天敵寄生率超過45%，實現(xiàn)對松毛蟲等害蟲的有效生物防治[5]。

4 實證研究及案例分析

4.1 退化修復案例背景

豐寧縣油松人工林是當?shù)氐湫偷闹卸韧嘶雷o林。該林分于1995 年人工種植而成，林分結(jié)構(gòu)較單一，主要喬木層樹種僅油松1 種，部分立地條件差的林邊、林隙處種植有少量白樺林木。林分蓄積量僅為105 m3·hm-2，與當?shù)卣Ｓ退闪窒啾鹊土思s30%，更新不良。

經(jīng)歷2002 年、2012 年2 次低強度的森林火災后，該林分土壤理化性質(zhì)惡化，土壤滲透性能由“良好”轉(zhuǎn)為“欠佳”。此外，林分北側(cè)和西側(cè)坡度較大，受火災和水土流失的影響，表層土壤嚴重退化。草本植被和林下灌木層發(fā)育不良，生物多樣性較低，林木主要病蟲害有松材線蟲病等。

4.2 修復措施效果評估結(jié)果

針對該退化油松人工林的問題，于2015 年開始實施了主要包括調(diào)整混交結(jié)構(gòu)、搭配坡面溝培土、引入豆科綠肥植被、病蟲生物防治等綜合治理措施。經(jīng)過5 年治理，當?shù)亓址稚鷳B(tài)環(huán)境顯著改善，樹木生長速度加快。調(diào)查評估結(jié)果表明，采用25%白樺和10%山楊的植被配置方式，結(jié)合坡面溝培土技術(shù)，可明顯改善該林地的立地條件，有效提高白樺和山楊的成活率，顯示出良好的生態(tài)恢復效果。治理5 年后，林分平均立木高度增加了11.1%，平均胸徑增加了16.7%，平均蓄積量增加了33.3%（見表1）。通過生防菌劑防治和大量釋放寄生蜂等措施，松材線蟲病的發(fā)生量已從每樹20 余頭減少為5 頭以下，寄生蜂寄生率達到76%，病害發(fā)生程度也有所減輕。

表1 修復前后指標對比

5 結(jié)語

豐寧縣防護林的退化問題已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。通過對退化現(xiàn)狀、原因的深入分析，本文提出了一系列針對性的修復措施，包括改善土壤質(zhì)量、恢復林地生態(tài)功能、加強病蟲害防治。在實際案例中，應用這些措施可取得明顯成效，為豐寧縣及其他類似地區(qū)實現(xiàn)防護林可持續(xù)發(fā)展提供了有益的借鑒。然而，防護林的修復與保護是一個長期、復雜的過程，需要政府、企業(yè)和社會各界的共同努力。未來，林業(yè)人員應繼續(xù)關(guān)注防護林的健康狀況，加強科研與技術(shù)創(chuàng)新，提高防護林管理水平，確保其在維護生態(tài)安全、促進可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮更大的作用。