河西地區(qū)農(nóng)田防護林體系建設(shè)與發(fā)展趨勢

薛文瑞，滿多清，徐先英

(1.武威市石羊河林業(yè)總場，甘肅 武威 733000;2.甘肅省治沙研究所，甘肅省沙生植物工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730070)

甘肅河西走廊在自然地理上屬大陸性溫帶干旱至極旱荒漠區(qū)，境內(nèi)降水稀少，植被稀疏，有騰格里、巴丹吉林、庫木塔格三大沙漠分布，其中的沙漠、戈壁和沙漠化土地占87.9%，風(fēng)沙線長達1 600 km，沙漠化危害嚴(yán)重；而其南部祁連山系形成的三大內(nèi)陸河深入荒漠形成綠洲，且是我國十大商品糧基地之一。特別是來自西、北部的風(fēng)沙進入走廊后由于峽管效應(yīng)使其明顯加強，風(fēng)沙災(zāi)害頻發(fā)，綠洲受害嚴(yán)重，有無水不農(nóng)，無林不農(nóng)之說，沒有綠洲防護林保護就沒有綠洲的生存和發(fā)展。所以，防護林體系是河西綠洲生存和發(fā)展的生態(tài)屏障，是河西生態(tài)建設(shè)的基礎(chǔ)[1，2]。

20世紀(jì)50 年代以前，河西綠洲主要以當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種楊、柳、榆、槐、沙棗等天然分布和零星栽植，農(nóng)田內(nèi)幾乎沒有防護林，綠洲邊緣靠“護柴灣”、“插風(fēng)墻”、“泥蔓沙丘”等措施阻止流沙入侵綠洲[3]，流沙毀滅農(nóng)田時有發(fā)生，自然災(zāi)害頻發(fā)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)隨氣象的變化而波動[2-7]。新中國成立后，隨著科技發(fā)展，林業(yè)科技工作者借鑒國內(nèi)外防護林建設(shè)經(jīng)驗，通過引種篩選，實踐中選優(yōu)，從寬林帶大網(wǎng)格到窄林帶小網(wǎng)格和大面積農(nóng)田防護林營造，結(jié)合各種生態(tài)、經(jīng)濟林建設(shè)，使綠洲防護林有了規(guī)?；w系化發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大幅提高。但隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，人口從200萬增加到500萬，綠洲面積擴大了近3倍，水資源短缺，區(qū)域旱化嚴(yán)重，病蟲害頻發(fā)、渠系水泥化、造林積極性降低、生態(tài)用水減少等問題陸續(xù)出現(xiàn)，使綠洲防護林體系退化，綠洲可持續(xù)發(fā)展受到了影響[8-10]；隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，深入開展防護林體系和生態(tài)文明建設(shè)實踐成為必然。

1 防護林樹種選擇與林種多樣化發(fā)展

從20世紀(jì)50—80年代，依據(jù)楊樹速生、成林快、適應(yīng)性強的特點，在河西綠洲進行了大規(guī)模的引種馴化與防護林營造，先后從國內(nèi)外引進北京楊、加拿大楊、歐美楊、河北楊、新疆楊等數(shù)十個品種進行苗木繁育、造林、優(yōu)樹選擇、生長進程、適應(yīng)性特征、難繁種育苗、楊樹與污染生境、病蟲害防治、造林模式等方面的長期研究，基本掌握了造林樹種的生物學(xué)特征，開展了楊樹種間雜交，花粉輻射育種，河北楊種源間過氧化物酶同工酶、a-淀粉酶同工酶遺傳分析、地理種源蛋白質(zhì)電泳，二白楊農(nóng)田防護林成熟齡和更新齡，合理灌溉與楊樹水分生理，復(fù)壯更新，防護林定向經(jīng)營，楊樹物候等研究[2, 5-7, 10]。在實踐中選擇出了二白楊(Populusgansuensis)、箭桿楊(P.nigravar.thevestina)、北京楊、加拿大楊、毛白楊等主栽樹種造林；同時，柳樹、刺槐、榆樹、沙棗等也有一定的發(fā)展，鄉(xiāng)土樹種小葉楊基本退出。二白楊是河西走廊箭桿楊與小葉楊(P.simoniiCarr.)混生地帶的天然雜交種，其易繁殖、成林快、成本低的特點,使農(nóng)田防護林網(wǎng)基本覆蓋了綠洲，形成了較為完整的綠洲農(nóng)田防護林體系[5-11]，也為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村建房提供了木材。但在近30年里，營造的農(nóng)田防護林及“四旁”植樹中以楊樹為主，其中二白楊又占了絕大多數(shù)，形成了防護林樹種單調(diào)，特別是黃斑星天牛等蛀干性害蟲自東向西蔓延，再加上干旱、脅地作用、木材砍伐、過熟林分增加及造林積極性降低等因素，造成了二白楊農(nóng)田防護林逐漸衰退[7-11]。進入90年代后，由于綠洲持續(xù)擴大，水資源過度開發(fā)利用與地下水位下降，天然河道干涸，天然胡楊、柳林及沙棗林、荒漠灌木林退化，退棄耕地增加。

針對綠洲防護林體系退化，又開展了抗逆性強、多樣化樹種的引種馴化，篩選和培育了新疆楊、銀新楊、旱柳、饅頭柳、白榆、大葉榆、園冠榆、長枝榆、新疆大沙棗、三倍體毛白楊、復(fù)葉槭、五角楓、桑樹、臭椿等樹種，以逐步替代二白楊衰退防護林，并以成熟齡為周期進行樹種更替更新[11-16]；近年來，新疆楊防護林發(fā)展快，耐旱性強的銀新楊、毛白楊、旱柳、饅頭柳、圓冠榆、五角楓、復(fù)葉槭等也在發(fā)展。常綠樹種中前期以前主要開展了當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種的育苗造林技術(shù)推廣，自20世紀(jì)70年代引進樟子松，開展了鄉(xiāng)土化苗木繁育與造林。樟子松與鄉(xiāng)土針葉樹種相比，其更耐旱和速生，得到了較大的發(fā)展[12]，近年來又從國內(nèi)外引進了沙地云杉、斑克松、章武松等，并總結(jié)了綠洲中、上游常綠樹種以青海云杉、油松、側(cè)柏、落葉松等鄉(xiāng)土樹種，中下游以抗逆性更強的樟子松、沙地云杉、章武松等為主造林，“四旁”常綠樹種多樣化普遍發(fā)展。經(jīng)濟林樹種中，傳統(tǒng)果樹退出防護林，區(qū)域特色早酥梨、皇冠梨、理光杏、富士蘋果等優(yōu)良品種發(fā)展，臨澤小棗、民勤小棗及駿棗、灰棗等林糧間作，鮮食、釀酒優(yōu)良葡萄經(jīng)濟林在綠洲中發(fā)展。民勤沙生植物園與河西各地篩選和培育了30多種沙旱生灌木，在實踐中熟化了育苗造林技術(shù)，在綠洲邊緣農(nóng)田防護林和防風(fēng)固沙林體系中大面積應(yīng)用，其中的錦雞兒屬、沙拐棗屬、檉柳屬、霸王屬、白刺屬、沙柳、黃柳、梭梭、花棒、沙蒿、油蒿、枸杞等，有效保護了荒漠綠洲。同時，近年來隨著城鎮(zhèn)、村莊綠化與生態(tài)文明建設(shè)，引進和馴化了不少樹種，也為防護林多樣化發(fā)展儲備了樹種[17-22]。

總之，農(nóng)田防護林建設(shè)樹種有速生、中生和慢生等生物學(xué)特性，速生樹種生長快，成林快，防護和經(jīng)濟效益高的優(yōu)點，也有脅地作用大，成熟周期短，經(jīng)營成本高的缺點，慢生樹種則反之。為了加強防護林樹種多樣化，促進生態(tài)環(huán)境的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，在繼續(xù)引種培育抗逆性強的樹種發(fā)展的同時，也將過去放棄的一些經(jīng)濟效益低、生態(tài)效益好的鄉(xiāng)土樹種如小葉楊、胡楊等重新應(yīng)用于農(nóng)田防護林營造[23-26]，以增強防護效益，使防護林樹種多樣化，生態(tài)經(jīng)濟效益兼顧，長短結(jié)合，以實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展。

2 農(nóng)田防護林模式

通過長期研究與實踐，防護林從寬林帶、大網(wǎng)格，窄林帶、小網(wǎng)格逐步發(fā)展到現(xiàn)在的多種結(jié)構(gòu)模式并存，并在逐步加強“四旁”園林化、景觀生態(tài)植樹與自然林業(yè)結(jié)合，發(fā)展綠洲及其邊緣生態(tài)林，形成防護林體系基本框架的同時，促進綠洲特色經(jīng)濟林、林糧間作及各種形式、林種多樣化的生態(tài)、經(jīng)濟林業(yè)的轉(zhuǎn)變，并總結(jié)了河西綠洲農(nóng)田防護林模式[18-29](表1)。

表1 河西綠洲農(nóng)田防護林結(jié)構(gòu)模式

3 農(nóng)田防護林效益

經(jīng)實測：當(dāng)?shù)仄鹕筹L(fēng)速為4.5 m·s-1，曠野風(fēng)速為5～7 m·s-1時，防護林帶背風(fēng)面5 H、10 H、15 H、20 H距離處的風(fēng)速分別降低39.7%、14.5%、5.8%、1.1%；風(fēng)速7～9 m·s-1時，風(fēng)速降低42.2%、15.9%、7.9%、3.2%；風(fēng)速>9 m·s-1時，風(fēng)速降低48.3%、23.6%、17.7%、10.4%，對河西近70萬hm2的綠洲保護和生產(chǎn)力發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。實踐中窄林帶小網(wǎng)格、大面積楊樹防護林防護效益最佳，基本防止了風(fēng)沙與干熱風(fēng)災(zāi)害，并顯著改善了綠洲農(nóng)田小氣候，增加了土地生產(chǎn)力，產(chǎn)生了良好的效果。但也存在一些沙區(qū)邊緣綠洲防護林帶過密，有些楊樹防護林主林帶間距僅30 m，經(jīng)觀測防護林一側(cè)農(nóng)田的脅地作用可達15 m以上，使防護林的脅地作用對農(nóng)田全覆蓋，造成了作物減產(chǎn)和防護林占地面積過大的情況，降低了防護林營造的積極性[2, 17, 20]，而寬林帶大網(wǎng)格防護林也存在占地面積大，林帶間距大，防護效益較差的情況。從總體上來說，河西地區(qū)的防護林效益在20世紀(jì)80年代達到較好的水平，之后整體衰退，局部好轉(zhuǎn)。目前，隨著三大內(nèi)陸河流域地下水位普遍降低，旱化加劇，生態(tài)退化，綠洲邊緣的防風(fēng)固沙林也已衰退，風(fēng)沙對綠洲的入侵風(fēng)險進一步增加，防護效益有待改善[30-36]。

4 河西綠洲防護林發(fā)展趨勢

經(jīng)過幾十年農(nóng)村聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制與社會經(jīng)濟發(fā)展，目前，綠洲基本農(nóng)田細小化或農(nóng)場擴大化并存，“四旁”中渠道水泥化，水域縮小或消失，限制了傳統(tǒng)林業(yè)的發(fā)展，而新農(nóng)村發(fā)展，人居環(huán)境園林化建設(shè)，各級道路，尤其是鄉(xiāng)村道路的網(wǎng)絡(luò)化布局、生態(tài)屏障建設(shè)、生態(tài)文明發(fā)展等卻大大增加了綠洲及其邊緣造林機會，以針闊、喬灌林種多樣化搭配，“四旁”規(guī)?；謽I(yè)為基本骨架，結(jié)合農(nóng)田特色經(jīng)濟林，林糧間作，區(qū)域自然式林業(yè)，耐旱節(jié)水生態(tài)經(jīng)濟型等各種林業(yè)體系有機結(jié)合形成的防護林體系為未來綠洲防護林發(fā)展的趨勢。

4.1 楊樹等速生樹種更新

楊樹雖有很多問題, 但其易繁殖、見效快的特點為河西最普及的防護林樹種。通過篩選和培育一批適應(yīng)性強的楊樹等良種,開展樹種的周期性更新,實現(xiàn)樹種的多樣化和均衡化，以防止病蟲害、干旱、干熱風(fēng)等災(zāi)害。當(dāng)前應(yīng)在河西防護林中減少二白楊、箭桿楊、沙棗等退化林，開展新疆楊、銀新楊、白榆、長枝榆、新疆大沙棗、胡楊、旱柳、復(fù)葉槭、歐美楊、衛(wèi)茅、河北楊、小葉楊等的更新, 盡快使防護林恢復(fù)往日的防護效益[ 10-17 ]。

4.2 以松改楊、松楊結(jié)合、針闊混交林發(fā)展

針葉常綠樹種耐旱性、抗逆性強于一般的速生樹種，通過以松改楊、松楊結(jié)合、針闊混交防護林的建設(shè),可起到四季防護，四季常青，并增強防護林抗逆性與多樣化發(fā)展。目前, 河西城鎮(zhèn)、公共綠地及“四旁”已大量應(yīng)用了鄉(xiāng)土和引進常綠針葉樹種，并實現(xiàn)了一些樹種的鄉(xiāng)土化規(guī)?；庇?、造林,隨著林種多樣化發(fā)展，防護林的抗逆性、穩(wěn)定性增加[ 10, 11, 16-18 ]。

4.3 區(qū)域特色生態(tài)、經(jīng)濟林發(fā)展

河西東西長千余公里，有生態(tài)環(huán)境多樣性高、區(qū)域特色強的特點。隨著小網(wǎng)格大面積農(nóng)田林網(wǎng)的退化，“四旁”公共林建設(shè)加強,新農(nóng)村發(fā)展，特色產(chǎn)業(yè)開發(fā)等，綠洲內(nèi)自然式、自由式、區(qū)域性特色林業(yè)正在發(fā)展。逐漸形成以“四旁”林為基本骨架，各綠洲農(nóng)田及其邊緣發(fā)展因地制宜、適地適樹、區(qū)域特色的生態(tài)林、經(jīng)濟林、林糧間作、觀光林、防風(fēng)固沙林、退耕還林還草、封沙育林草、保護地等林業(yè)[ 5, 6 ]，結(jié)合各種林業(yè)，形成綠洲防護林體系。

4.4 綠洲邊緣退耕地生態(tài)恢復(fù)

近年來，隨著退耕地面積逐漸增加，綠洲邊緣喬灌木防護林在退耕后無灌溉的情況下，1～2年內(nèi)大量死亡，防護效益銳減，致使綠洲邊緣防護林退化和消失，風(fēng)沙入侵綠洲。應(yīng)在大力發(fā)展綠洲邊緣退耕地還林還草，恢復(fù)生態(tài)，固定流沙的同時，加強和完善綠洲邊緣喬、灌防護林，防風(fēng)固沙林，以防風(fēng)固沙、保護綠洲。

4.5 林業(yè)新技術(shù)應(yīng)用

河西林業(yè)發(fā)展中最大的問題是干旱、缺水、樹種單一。通過不斷引種馴化抗逆性強的樹種，進行種苗工程技術(shù)、豐產(chǎn)栽培技術(shù)、沙產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)，利用節(jié)水技術(shù)、設(shè)施林業(yè)技術(shù)，開發(fā)節(jié)約資源型生態(tài)林業(yè)與林產(chǎn)業(yè)新技術(shù)等，以推動河西地區(qū)林業(yè)發(fā)展，促進防護林體系建設(shè)。