岸堤水庫匯水區(qū)林業(yè)生態(tài)修復工程設計

陸發(fā)利,郝 亮,王學東,劉 莉,闞榮飛,江秀蓮,閆陳輝

(1.臨沂市林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃站,山東臨沂276000;2.臨沂市林業(yè)科學研究所,山東臨沂276000)

臨沂市岸堤水庫地處沂蒙山區(qū),總庫容7.49×108m3,控制流域面積1 693.3 km2,是山東省第2大水庫。由于水庫匯水區(qū)地處貧困偏遠山區(qū),地形復雜,土層瘠薄,土質(zhì)較差,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件低,林業(yè)基礎薄弱,加之落后、不合理的農(nóng)林業(yè)經(jīng)營方式,致使水庫匯水區(qū)水土流失和水資源的污染等生態(tài)環(huán)境惡化的狀況一直未能從根本上得到控制,年水土流失量達4 115 m3/km2,年減少庫容0.04%[1]。為從根本上解決這一問題,開展并實施了岸堤水庫匯水區(qū)林業(yè)生態(tài)修復工程設計,分析總結(jié)如下。

1 自然資源條件與生態(tài)現(xiàn)狀分析

1.1 自然概況

1.1.1 地理區(qū)位 岸堤水庫集水流域地處山東省中南部的沂蒙山腹地,在臨沂境內(nèi)地跨蒙陰、沂水2縣,位于 117°45′—118°23′E,35°27′—36°02′N,南北長65.4 km,東西寬60.8 km。集水流域涉及蒙陰、沂水2縣,14個鄉(xiāng)鎮(zhèn),507個行政村,總面積1.728×105hm2,總?cè)丝?0.6萬人。

1.1.2 地形地貌 岸堤水庫流域?qū)亵斨心系蜕角鹆陞^(qū),區(qū)域內(nèi)山嶺起伏,溝壑縱橫。有大小山頭520個,溝川11 000道。最高海拔1 108.3 m,最低海拔120 m。整個流域地質(zhì)構(gòu)造復雜,出露地層主要為變質(zhì)巖、灰頁巖、砂頁巖、礫巖和沖積土。

1.1.3 氣候特點 水庫流域?qū)倥瘻貛О敫珊荡箨懶约撅L氣候,四季分明。年平均氣溫12.8℃,年無霜期平均200 d,年日照時數(shù)平均2 506.5 h,年平均降水量822.2 mm。

1.2 森林植被類型調(diào)查分析

1.2.1 森林植物資源概況 水庫流域在中國植被區(qū)劃中屬溫暖帶落葉闊葉林區(qū)。區(qū)域內(nèi)植被多為人工植被和次生植被,生物資源豐富。木本植物有59科87屬188種,草本植物有20科50屬200種。

1.2.2 主要森林植被類型、種類 水庫流域區(qū)植被類型復雜,主要森林植被類型分7個植被型,8個群系綱,16個群系組,27個群系。流域區(qū)內(nèi)喬木林主要包括針葉林、落葉闊葉林2個植被型,其中分松林、楊林、刺槐林、櫟林 4個群系組,共有黑松林、赤松林、油松林、落葉松林、黑楊林、毛白楊林、刺槐林、麻櫟林、栓皮櫟林等10個群系。灌木有30多種,主要包括灌叢、灌木草叢2個植被型。

1.2.3 森林植被類型組成與分析 流域內(nèi)森林植被類型,針葉林植被類型面積占森林植被面積的21.11%,闊葉林植被類型占森林植被面積的74.47%。溫帶常綠針葉林、落葉闊葉林類型的物種密集程度最高,是區(qū)內(nèi)主要的的地帶性植被。但從整的植被情況看,森林植被類型總面積7.38×104hm2,占流域土地總面積的42.71%,其中生態(tài)保護功能較強的非經(jīng)濟林群系組總面積只有4.08×104hm2,占流域土地總面積的23.91%,水庫流域區(qū)林業(yè)總體生態(tài)保護功能還比較薄弱,生態(tài)環(huán)境還比較脆弱。

1.3 林業(yè)資源及生態(tài)狀況

1.3.1 林業(yè)資源現(xiàn)狀 水庫流域區(qū)有林地面積7.38×104hm2,疏林地面積1 513.3 hm2,灌木林地面積753.3 hm2,未成造林地 3 300 hm2,森林覆蓋率42.71%。有林地中,防護林面積 2.53×104hm2,占34.32%;用材林面積 1.41×104hm2,占19.07%;經(jīng)濟林面積3.24×104hm2,占43.91%。

1.3.2 林業(yè)生態(tài)狀況分析 森林資源總量不足,分布不均,綜合防護效能差。流域區(qū)內(nèi)人均生態(tài)防護林面積380 m2。流域內(nèi)還有8 393 hm2荒山未綠化,面積大,立地條件差,造林難度大。

幼中齡林所占比例大,經(jīng)濟林所占比例大,特別是現(xiàn)有經(jīng)濟林多采用傳統(tǒng)的土壤清耕管理制度,土壤裸露,徑流調(diào)節(jié)功能弱,水土保持、水源涵養(yǎng)效果差,生態(tài)保護功能低。

林果種植業(yè)特別是果業(yè)農(nóng)藥化肥施用強度大,化肥農(nóng)藥利用率不足 40%,面源污染未能得到有效控制。

2 林業(yè)生態(tài)修復設計思路

運用環(huán)境生態(tài)學、林學、工程學原理,正確把握生態(tài)修復著眼點和著力點,實施封山育林工程,充分利用和發(fā)揮流域生態(tài)系統(tǒng)自我修復能力;實施退耕還林、工程造林工程,進一步增加水庫集水流域森林植被總量[2];建立低耗高效林業(yè)示范區(qū),積極推廣應用生態(tài)型綠色無公害林果經(jīng)營管理技術、森林健康經(jīng)營技術、中幼林撫育管理技術,提高現(xiàn)有林分質(zhì)量,有效控制和治理林果業(yè)面源污染。以此建立以水源涵養(yǎng)、水質(zhì)改善、水土保持等防護林為主體,多林種、多樹種合理配置,生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益相統(tǒng)一的綠色生態(tài)林業(yè)保護體系,使水庫集水流域林業(yè)生態(tài)保護功能加強,林業(yè)生產(chǎn)力大幅提升,實現(xiàn)以林養(yǎng)水、以林凈水、以林保水、以林富民。

3 生態(tài)修復工程設計

3.1 重點工程規(guī)劃設計

3.1.1 封山育林工程設計 以最小能量輸入和最小物質(zhì)消耗保證生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和恢復能力是生態(tài)設計的重要原則[3]。

封山育林具有用工少,成本低,見效快,效益高等特點,是多快好省培育森林資源、恢復植被的重要方式。工程規(guī)劃布局為岸堤水庫流域內(nèi)坡度大于35°,立地條件差,人工造林難度大,且有天然喬灌木生長的喬外荒山區(qū)及流域內(nèi)現(xiàn)有的未成林造林地、灌木林地、疏林地。封育區(qū)以封為主,封、造、撫育、保護并舉,使區(qū)域內(nèi)的植被得到有效保護、恢復和發(fā)展,全面提高生態(tài)防護效益。

通過封山育林,充分發(fā)揮大自然自我修復能力,消除和減少了人為因素的干擾和破壞,達到流域區(qū)喬灌草生長速度加快,森林植被覆蓋度大幅提高,生態(tài)環(huán)境得得以快速修復。

3.1.2 退耕還林工程設計 25°以上陡坡耕地全部實行退耕還林,退耕后發(fā)展生態(tài)景觀型、生態(tài)經(jīng)濟型防護林;25°以下緩坡地退耕后,在保證整體生態(tài)效益的前提下,以發(fā)展經(jīng)濟、用材林為主。在水庫周邊景觀點,栽植觀葉、觀花、觀果等風景林;對庫區(qū)村有限的平緩糧田,實施地邊地堰綠化。以發(fā)展生態(tài)型經(jīng)濟林為主,達到既保水保土,又增加農(nóng)民收入,還美化庫區(qū)環(huán)境的目標。通過退耕還林,調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展集約型高效林業(yè),增加農(nóng)民收入,以良好的經(jīng)濟效益促進生態(tài)環(huán)境的修復。

3.1.3 荒山造林綠化工程設計 荒山造林采取以造為主,封造結(jié)合,分類實施策略。高山陡坡采用生態(tài)防護型模式,在適于旅游資源開發(fā)的山腳、坡角地采用生態(tài)景觀型、生態(tài)經(jīng)濟型相結(jié)合的模式,一般地區(qū)采用生態(tài)經(jīng)濟型模式。生態(tài)防護型配置方式為根系發(fā)達、抗逆性強、固土保水能力強的鄉(xiāng)土闊葉樹和鄉(xiāng)土針葉常綠樹種,塊狀、帶狀混交;生態(tài)景觀型配置方式為有一定觀賞價值的鄉(xiāng)土彩葉、觀花、觀果闊葉樹種和鄉(xiāng)土針葉常綠樹種塊狀、帶狀混交;生態(tài)經(jīng)濟型配置方式為經(jīng)濟、生態(tài)兼用的鄉(xiāng)土闊葉樹樹種。工程設計將荒山綠化與發(fā)展旅游業(yè),與調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合,充分調(diào)動各個方面特別是廣大農(nóng)民參與生態(tài)建設的積極性,為工程建設注入活力。

3.1.4 河流道路綠化工程設計 上游東汶河、梓河及其支流河道,平原地區(qū)沿堤壩外側(cè)100 m,堤壩至水面,山丘地區(qū)兩岸山地自然地形中的第一層山脊至堤壩、堤壩至水面,設計建設河流生態(tài)保護帶。河流兩側(cè),立地條件好的地段,營造楊樹豐產(chǎn)林、豐產(chǎn)溝;立地條件差的地段,營造以護岸、水保為主的防護林。道路綠化根據(jù)立地環(huán)境設計,平原地段林帶內(nèi)側(cè)設計以生態(tài)景觀型為主,栽植花灌木、彩葉樹、常綠樹等園林樹種,外側(cè)建立以楊樹為主的豐產(chǎn)林帶。配置方式為先灌后喬,先針后闊,由近及遠,從低到高梯次排列;山區(qū)地段設置生態(tài)防護型,主栽樹種以側(cè)柏、油松等常綠喬木和國槐、火炬、刺槐等落葉喬木為主,配置方式由近及遠,由低到高梯次排列。

3.1.5 濕地生態(tài)保護與修復工程設計 采用人工方式,在東汶河入庫口上游地區(qū)建設人工濕地水質(zhì)凈化工程,恢復河道區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。工程設凈化、景觀、修復3大功能區(qū),分3期建設。凈化、修復區(qū)通過種植以蘆葦、蘆竹、蒲草、苦江草為主的挺水植物,以睡蓮、菱角、芡實為主的浮葉植物,以當?shù)厣L的眼子草及輪葉黑藻、金魚藻為主的沉水植物,形成挺水植物、浮葉植物和沉水植物立體搭配的優(yōu)化配置,建立起生態(tài)群落凈化區(qū)[4],充分發(fā)揮生物生態(tài)群落的凈水作用,以此形成生物多樣性和穩(wěn)定性的濕地生態(tài)系統(tǒng)。

3.2 重點示范區(qū)設計

3.2.1 生態(tài)型經(jīng)濟林示范區(qū)設計 運用生態(tài)學原理,按照綠色無公害經(jīng)濟林生產(chǎn)標準,對流域內(nèi)現(xiàn)有經(jīng)濟林落后的管理經(jīng)營模式進行改良,建立符合水源保護要求的綠色無公害生態(tài)型經(jīng)濟林示范區(qū)。通過采用果園生草等技術,改善果園生態(tài),增強經(jīng)濟林園地徑流調(diào)節(jié)功能,提高涵養(yǎng)水源能力,截留降解經(jīng)濟林園地殘留農(nóng)藥,增強凈化水質(zhì)的功能。通過采用綠色無公害果品生產(chǎn)技術,實行林果病害綜合防治,特別是生物防治技術;實行測土配方施肥,改善用肥結(jié)構(gòu),科學施用化肥,減少化肥用量;蘋果、桃等實行果實套袋,減少用藥次數(shù)。以此全面降低各種化肥、農(nóng)藥殘留對水環(huán)境的面源污染,既可降低生產(chǎn)成本,又可提高經(jīng)濟林產(chǎn)品的質(zhì)量檔次,提高收益。

3.2.2 中幼林撫育示范區(qū)設計 設計建立中幼林撫育示范區(qū),解決重栽輕管、造林成活率和保存率低的問題,提高造林效率。幼林撫育采用松土除草、補植補造、間株定株、割灌修枝等技術措施,以促進林木生長;中林撫育主要采用定株、割灌、修枝打叉、撫育間伐等技術措施,由單層純林向復層群落結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,增強生態(tài)防護功能。

3.2.3 森林健康經(jīng)營示范區(qū)設計 引入森林健康經(jīng)營理念,建立森林健康經(jīng)營示范區(qū)。采用森林健康診斷評價指標體系[5],根據(jù)水庫流域各類森林的功能定位,采取相應的技術模式進行改良,實現(xiàn)流域內(nèi)森林從數(shù)量型到質(zhì)量型轉(zhuǎn)變,全面提高流域區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的各類林分的質(zhì)量,充分發(fā)揮其生態(tài)防護功能或產(chǎn)業(yè)活力。

4 規(guī)劃設計應用效果分析

4.1 規(guī)劃設計效果及應用預測

規(guī)劃設計了5大林業(yè)生態(tài)保護重點工程,規(guī)劃建設人工濕地667 hm2;規(guī)劃植樹造林21 337.33 hm2,其中荒山造林8 397.53 hm2,退耕地造林4 035.35 hm2,封山育林5 569.45 hm2,河流道路沿線綠化造林3 335 hm2;規(guī)劃設計村莊四旁、地邊地堰綠化和農(nóng)田林網(wǎng)植樹造林6 336.5 hm2。實施后,水庫匯水區(qū)森林覆蓋率達到58.73%,生態(tài)環(huán)境將從根本上得到修復。

在造林和樹種設計上,以鄉(xiāng)土樹種為主,篩選了一批抗旱性強、生長穩(wěn)定的優(yōu)良造林樹種;確定了樹種配置方式、造林密度和凈水、養(yǎng)水、保水型水源保護林的定向調(diào)整技術;整合應用了容器苗造林,保水劑造林,截干造林,集水造林,借墑造林等現(xiàn)代化造林技術。

規(guī)劃設計的20 190 hm2無公害生態(tài)型經(jīng)濟林改型改造示范區(qū),采用果園生草等技術,改善果園生態(tài),增強經(jīng)濟林園地徑流調(diào)節(jié)功能,提高蓄水保土和截留降解經(jīng)濟林園地殘留農(nóng)藥能力,增強凈化水質(zhì)的功能。設計采用無公害果品生產(chǎn)技術,實行病害生物防治、測土配方施肥、果實套袋,改善用肥用藥結(jié)構(gòu),減少用藥次數(shù)。以此全面降低各種化肥、農(nóng)藥殘留對水環(huán)境的污染。規(guī)劃實施后,經(jīng)濟林每666.7 m2可增收100元以上,每666.7 m2降低成本50元以上,預計純增收入4 500萬元。

4.2 實施及效益情況

工程項目于2009年開始實施,同年由市科技局立項開展了“岸堤水庫水源地林業(yè)生態(tài)保護技術研究”。

至2010年4月,東汶河入庫口人工濕地水質(zhì)凈化工程一期工程已全部完成,水質(zhì)達到地表3類水出水水質(zhì);項目區(qū)實施封山育林5 336 hm2。完成新造林2 669.8 hm2,其中荒山造林1 184.1 hm2。構(gòu)建成生態(tài)林場4處,總面積3 154 hm2,實現(xiàn)生態(tài)修復面積4 338.1 hm2,成效顯著。建立的8.2 hm2山地桃園生草栽培示范試驗點,經(jīng)調(diào)查,桃園生草栽培較對照增加收益182.6元,地表徑流量降低46.7%,土壤流失量減少43.8%,經(jīng)濟、生態(tài)功能同步提高。

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