新疆典型綠洲農田防護林健康診斷與評價

桑巴葉 陳啟民 古麗米娜·吐爾孫江

摘要：本研究以阿克蘇市防護林為例，對典型綠洲農田防護林的健康狀況進行了診斷與評估。通過實地調研，采用樣線法和樣帶法進行樣地布設，調查樹種組成、生物量、年齡結構及退化成因等。研究結果表明，阿克蘇市防護林體系相對健全，林網完整度較高，但仍存在一些問題，主要體現在年度防護林造林任務分配不均、空間分布上呈現出顯著的不合理性、農田防護林在不同土壤立地條件下的生長狀況差異顯著以及樹種選擇較單一等方面。本文為農田防護林的進一步規劃和建設提供參考。

關鍵詞：農田防護林，健康診斷，評價

Health Diagnosis and Evaluation of Farmland Protective Forests in Typical Oasis of Xinjiang--Taking Aksu Protective Forest as an Example

SANG Baye， CHEN Qimin

Institute of Afforestation and Sand Control Research， Xinjiang Academy of Forestry Science， Urumqi830063，China.

Abstract：In this study， the health status of typical oasis farmland protection forests was diagnosed and assessed by taking Aksu City protection forest as an example. Through field research， sample plots were laid out using the sample line method and sample strip method to investigate the species composition， biomass， age structure and causes of degradation. The results of the study showed that the protection forest system in Aksu City is relatively sound and the integrity of the forest network is high， but there are still some problems， which are mainly reflected in the uneven distribution of annual protection forest afforestation tasks， the spatial distribution of the significant irrationality， the significant differences in the growth status of farmland protection forests under different soil conditions， and the selection of a single tree species， and so on. This paper provides reference for further planning and construction of farmland protection forests.

Key words： Farmland protection forests; Health diagnosis; Evaluation

在農林生態系統中，農田防護林發揮著不可或缺的重要功能。其首要功能是有效降低風速、防止土壤風蝕，為農田生態系統提供保護。同時，農田防護林還能調節周圍的大氣、植物和土壤環境，維持農田小氣候平衡，在防止農作物遭受風沙危害方面起到重要的綠色安全屏障作用。農田防護林所具有的生態、經濟和社會效益，充分體現了其在促進農業可持續發展和改善生態環境方面的重要價值^[1-3]。目前，對農田防護林的研究主要集中在林帶結構^［4-5］、空間配置與防風效應^［6-8］、經營管護^［9-10］、衰退機制與修復^［11-12］和健康程度評價^［13-14］等方面。農田防護林系統是一個小型的生態系統，本文以阿克蘇市防護林為例，從農田防護林林網規格、年齡結構、生長發育現狀診斷和穩定性評價等方面對典型綠洲農田防護林的健康狀況進行了評價，旨在為農田防護林的規劃和建設提供參考。

1材料與方法

1.1試驗區概況

研究地點位于塔克拉瑪干沙漠北緣的阿克蘇市，位于79°43′26″—82°00′38″E，?39°28′57″—41°30′10″N，該地區屬暖溫帶干旱型氣候，多年平均氣溫?9.9℃，年均蒸發量1900～2600mm，年均降水量為44.6㎜～60.8㎜，年均日照時間為1996.8～2862.7h，無霜期為211d，主要防護林類型有新疆楊、蘋果、香梨、核桃、紅棗、葡萄等，土壤類型主要是棕漠土（主要為沙土、沙壤土、黏土、重黏土、鹽堿土）。

1.2試驗方法

本文所用數據主要來源于2023年7-9月的野外調查和2021年阿克蘇市防護林普查數據。

對阿克蘇市防護林情況進行調研，采用樣線法和樣帶法布設調查樣地，調查樹種組成、生物量（樹高、胸徑）、邊材面積比、年齡結構、防護林走向和防護林退化成因等。

阿克蘇市風向以西北風為主，從西北向綠洲邊緣向內部每隔5km劃分一條樣帶，總3條樣帶，90個農田防護林網，調查其主林帶間距、副林帶間距、林網大小和林網完整情況。

2 結果與分析

2.1典型綠洲農田防護林林網規格評價

由表1可見，隨著從綠洲邊緣向內部深入，主林間距差異較小，而副林間距則逐漸增大。雖然林網平均完整度大致相同，但其變異系數逐漸上升，表明綠洲外圍的防護林林網生存狀態相對一致；而綠洲內部的防護林完整度數據較離散，防護林管理良莠不齊。

通過對90個林網數據進行統計（表2），所有條田周邊均布有防護林。其中，只有1條或2條防護林的林網占比非常低，而3條防護林的林網占到了33.3%，4條防護林的配置占比最高。表明阿克蘇市的防護林體系相對健全，絕大多數條田周邊都有3條或完整的防護林，形成了良好的保護屏障。此外，條田的面積規劃也相當合理，平均每塊條田面積為12.33-13.47hm²。同時，林網的完整度也相當高，超過了75%。考慮到部分防護林在更新過程中，阿克蘇市的防護林完整度較高，綠洲農田得到了有效的保護。

2.2典型綠洲農田防護林年齡結構評價

2.2.1 ?阿克蘇市農田防護林種植規模年際變化規律

由表3和圖1中可見，自2000年至2021年，阿克蘇市每年都在積極推進農田防護林配套新建及老林帶的更新工作。充分體現了阿克蘇市政府對綠洲內農田防護林建設的重視。然而，根據所提供的數據，還有不盡合理之外，主要表現在各年造林保存規模差異較大，最小的年份為2001年，僅46.57hm²（也有可能部分林帶已進行了更新），最大年份為2019年，達1126.95hm²，平均每年保留274.78hm²，標準差達264.18，均值標準誤差達56.33，說明阿克蘇市每年分配的防護林造林任務不均，農田防護林中長期的規劃不夠完善，存在盲目更新造林的態勢?？赡軙斐梢韵聨追N不利因素：首先，經營管理難度加大。不同年齡的農田防護林需要采取不同的經營管理措施，灌溉需求也存在差異。如果造林規模不一致，會導致部分年份出現水資源過量或不足的情況，造成浪費或防護林退化。其次，后期農田防護林更新造成困難。農田防護林（楊樹）通常在20年林齡時開始更新。如果造林規模較小的年份到達更新年齡時，可能會出現“無地可造”的局面；而造林規模較大的年份到達更新年齡時，則可能會出現任務過重、大面積農田缺乏防護林保護的情況。

2.2.2 阿克蘇市農田防護林空間布局

在2000年至2021年的22年期間（如圖2所示），阿克蘇市農田防護林每年的造林活動在空間分布上呈現出顯著的不合理性。具體而言，造林地塊并未按照均勻分布的原則進行分配，而是呈現出明顯的地域偏向性。例如，在2000年、2010年、2012年至2017年以及2020年，更新造林活動主要集中在阿克蘇市的東部地區；而在2001年、2011年以及2021年，則主要偏向于該市的中部地區；至于2008年和2009年，更新造林則更多地發生在南部地區。

這種非均勻的空間分布模式會導致某些區域在特定年份內相對集中地出現大量的防護林。雖然這種集中分布在一定程度上方便了管理，但在進行防護林更新時，有可能大面積集中連片的農田將缺乏能夠產生有效防護效益的農田防護林的保護。這種局面對農業生產和生態環境都可能產生不利影響，因此有必要對農田防護林的空間布局進行更為科學和合理的規劃。

2.3典型綠洲農田防護林生長發育現狀診斷

在阿克蘇市的兩種土壤立地條件（平原區沙壤土和山前戈壁區礫質戈壁土）下，調查了農田防護林的生物量（樹高、胸徑）和邊材面積比等指標。山前戈壁區具有較大的坡度，其礫質戈壁土的保水保肥性能較差。在灌溉過程中，容易形成“跑馬水”，導致灌溉不充分且容易滲漏。

2.3.1 ?阿克蘇市農田防護林胸徑生長規律

從圖3和圖4中可以明顯看出，綠洲平原區的沙壤土上的防護林，胸徑隨著林齡的增長呈現出逐漸升高的趨勢。在20年林齡時，胸徑可達30cm以上，表現出良好的生長態勢。然而，在山前戈壁區礫質戈壁土上的防護林，由于受到水肥條件的限制，4-13年的防護林胸徑變化并不明顯，均未達到10cm。這表明在該時間段內，防護林生長狀況不良，生長速度緩慢，不僅影響了其生態效益的發揮，而且木材蓄積也未能明顯增加，經濟效益也無法得到體現。

2.3.2 ?阿克蘇市農田防護林樹高分布規律

從圖5和圖6中可以看出，綠洲平原區的沙壤土上的防護林，樹高隨著林齡的增長呈現出快速升高的趨勢。在13年林齡時，樹高達20m左右，之后樹高的增長速度開始減緩。此外，由于干旱脅迫的影響，還可能發生一定程度的退化，導致樹高有所縮減。相比之下，山前戈壁區礫質戈壁土上的防護林，由于受到水肥條件的限制，其樹高在4-13年的生長過程中變化并不明顯，均未達到10m。這表明在該時間段內，這些防護林的生長狀況不良，生長速度緩慢，林相不整齊，影響了其生態防護效益的發揮。

2.3.3 ?阿克蘇市農田防護林邊材面積占比分布規律

由圖7和圖8可見，綠洲平原區的沙壤土上的防護林，隨著林齡的增長，邊材面積占比呈現降低的趨勢，至13年時，變化趨緩，維持在62%左右。這一現象可能是由于樹木生長過程中，隨著樹齡的增長，樹木的生理機能逐漸衰退，導致邊材面積占比逐漸降低。此外，綠洲平原區的環境條件相對穩定，可能有助于樹木保持一定的邊材面積占比。

相比之下，山前戈壁區礫質戈壁土上的防護林，由于干旱脅迫的影響，邊材面積占比的下降速度較快。在短短10年左右的時間內，邊材面積占比就下降到了比較低的水平。這可能是由于山前戈壁區的惡劣環境條件及干旱脅迫對樹木生長產生不利影響，導致邊材面積占比快速下降。

2.4典型綠洲農田防護林穩定性評價

2.4.1 阿克蘇市農田防護林樹種組成合理性分析

阿克蘇市2021年的防護林普查數據（表4）顯示，大多數防護林為純林，混交林占比很低。阿克蘇市的防護林建設涉及了楊樹、沙棗、胡楊等共計13個樹種，在這些樹種中，楊樹的種植規模最為龐大，占據了全市防護林面積的82.78%；沙棗的規模位列第二，僅占10.47%；而胡楊的面積位列第三，占4.70%。阿克蘇市防護林營建中楊樹的比例過高，盡管楊樹具有生長迅速、樹體高大的優勢，但其材質差、價格低，農民的收益少。因此，農民不愿管理，缺少灌溉，導致了防護林的退化。此外，楊樹還容易感染各種病蟲害，一旦發生如光肩星天牛等蛀干害蟲，可能會對大規模的楊樹防護林造成毀滅性的打擊。

2.4.2 阿克蘇市農田防護林病蟲害分析

阿克蘇市防護林病蟲害發生較少，表明了阿克蘇市對農田防護林建設的重視，在病蟲害預測預報、防早防了和林木檢疫等各個環節做了大量的工作。目前，阿克蘇發生病蟲害種類主要有春尺蠖、破腹病、粉蚧等，發生程度并不嚴重，屬于可防可控的局面。

3 討論與結論

3.1 通過對阿克蘇市農田防護林的研究，該市防護林網呈現以下規律，從綠洲邊緣向內部深入，主林帶間距差異較小，而副林帶間距則逐漸增大。雖然林網平均完整度大致相同，但其變異系數逐漸上升，表明綠洲外圍的防護林管理水平相對較高，林網生存狀態相對一致；而綠洲內部的防護林網差異相對明顯，完整度數據較離散，防護林管理良莠不齊。

3.2 阿克蘇市防護林規劃質量不高，年度造林規模不均，空間分布上呈現出顯著的不合理性，這將造成經營管理難度加大、水資源空間配置不均、調配困難，甚至對后期農田防護林更新造成困難。因此，需要進一步完善中長期規劃，對農田防護林的空間布局和年齡結構進行優化，以確保布局均衡，利于農田防護林高效經營和可持續發展。

3.3 阿克蘇市農田防護林在不同土壤立地條件下的生長狀況存在顯著差異。平原區的沙壤土條件利于防護林生長，而山前戈壁區的礫質戈壁土則因水肥條件的限制導致防護林生長不良。因此，針對不同立地條件采取相應的管理措施或篩選適宜的防護林樹種，對于提升農田防護林質量和促進生態效益發揮至關重要。

3.4 阿克蘇市防護林建設在樹種選擇上存在一定的問題。首先，當前防護林大多數為純林，生物多樣性低，結構不穩定，對環境變化的適應性較弱。其次，楊樹在防護林中的比例過高，其他優良樹種應用少，楊樹木材價值較低。建議防護林建設中選用更多的樹種優化配置，積極推廣應用一些材質好、收益大的樹種，以增加農民收益和激發其參與防護林建設的積極性。此外，應加強樹種篩選及配置模式研究工作，篩選出適宜當地環境條件的優良樹種，通過科學合理的樹種配置和管理措施，促進防護林的可持續高質量發展，提高防護林綜合效益的發揮。

參考文獻：

[1]朱廷曜，關德新，周廣勝.農田防護林生態工程學［M］.北京：中國林業出版社，2001：39－55．

[2]郝玉光，包耀賢，劉明虎，張景波.干旱沙區農田防護林營建模式與經營評價研究[J].干旱區資源與環境，2005（05）：199-203.

[3]向開馥.防護林學[M].哈爾濱：東北林業大學出版社，1991：19.

[4]朱教君，姜鳳岐，范志平，等.林帶空間配置與布局優化研究[J].應用生態學報，2003，14（8）：1205-1212.

[5]朱樂奎，劉彤，鄭波，等.基于防護保證率的農田防護林林帶間距調控[J].農業工程學報，2016（4）：185-190.

[6]厲靜文.黃河烏蘭布和沙漠段防護林配置模擬研究[D].北京：中國林業科學研究院，2020.DOI：10.27625.

[7]楊文斌，王晶瑩，董慧龍等.兩行一帶式喬木固沙林帶風速流場和防風效果風洞試驗[J].林業科學，2011，47（02）：95-102.

[8]桑巴葉，阿通古麗·買買提，陳啟民.不同帶距防護林網及林網中不同植被防風效能的風洞模擬[J].西北林學院學報，2022，37（03）：57-63+132.

[9]王珠娜，王曉光，史玉虎，等.三峽庫區秭歸縣退耕還林工程水土保持效益研究［J］.中國水土保持科學，2007（1）：68-72.

[10]滕慧奇.新疆瑪納斯縣農田防護林經營問題研究［D］.石河子：石河子大學，2017：12-13.

[11]常娟，殷春，雷宏全.敦煌極干旱荒漠區綠洲農田防護林退化原因及修復改造[J].甘肅林業，2022（01）：34-35.

[12]高俊峰，鄭焰鋒，王博宇.張家口壩上地區退化楊樹防護林改造與配套政策建議[J].林業資源管理，2016（04）：30-33.

[13]付貴全.民勤典型防風固沙林健康評價研究[D].中國林業科學研究院，2016.

[14]魏德勝，李慶會.張掖綠洲農田防護林可持續經營評價指標體系研究[J].防護林科技，2002（02）：5-8.