干旱風(fēng)沙區(qū)典型退耕還林地集沙監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

張宇 王云霞 左忠 孔麗婷 王治嘯 高紅軍 范金鑫

摘要：文中以集沙池（集沙槽）法分別對(duì)干旱風(fēng)沙區(qū)寧夏回族自治區(qū)鹽池縣典型退耕還林檸條灌木林地、樟子松喬木林地、旱作農(nóng)田、放牧草地的近地表集沙量進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。研究表明：旱作農(nóng)田的年均總集沙量最大，為319 288.43 g，分別是樟子松喬木林地、退耕還林檸條灌木林地、放牧草地的241.43、351.88、1.96倍；旱作農(nóng)田及放牧草地均是當(dāng)?shù)刂饕硥m源，而退耕還林檸條灌木林地防風(fēng)固沙效果最為明顯。研究結(jié)果可為科學(xué)評(píng)價(jià)退耕還林還草工程生態(tài)效益提供技術(shù)支撐，對(duì)干旱風(fēng)沙區(qū)生態(tài)修復(fù)有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：退耕還林地；干旱風(fēng)沙區(qū)；集沙池法；集沙量；鹽池縣；寧夏回族自治區(qū)

中圖分類號(hào)：S7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-9546（2023）01-0031-06

DOI： 10.12344/lczcyj.2023.01.10.0004

張宇，王云霞，左忠，等.干旱風(fēng)沙區(qū)典型退耕還林地集沙監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)：以寧夏回族自治區(qū)鹽池縣為例［J］.林草政策研究，2023，3（1）：31-36.

Monitoring and Evaluation of Sand Amount Collected in Typical Forestland Converted from

Farmland in Arid Sandstorm Area：

A Case Study of Yanchi County， Ningxia Hui Autonomous RegionZhang Yu1，2Wang Yunxia1Zuo Zhong1Kong Liting1Wang Zhixiao3Gao Hongjun3Fan Jinxin1

（1. Institute of Forestry and Grassland Ecology， Ningxia Academy of Agriculture

and Forestry Sciences， Yinchuan 750002， Ningxia， China;

2.Ningxia Animal Husbandry Workstation，Yinchuan 750002， Ningxia， China;

3.Ningxia Reforestation and Three North workstation， Yinchuan 750001， Ningxia， China）Abstract： The nearsurface wind erosion in typical forestland converted from farmland to forest， including Caragana intermedia shrub land， Pinus sylvestris var.mongolica forestland， rainfed farmland and grazing grassland in Yanchi County is monitored and evaluated using sand ponding method. The results show that rainfed farmland has the maximum annual average sand amount collected at 319 288.2 g， which is 241.43， 351.95 and 1.96 times of that of P. sylvestris var. mongolica forestland， C. intermedia shrub land and grazing grassland， respectively; rainfed farmland and grazing grassland are the main source of sand and dust in the study area， while C. intermedia shrub land has the most obvious effect in terms of windbreak and sand fixation. This study would provide technical backup for the sciencebased evaluation of ecological benefits of the forestland converted from farmland， which is of great significance for guiding the ecological restoration in arid sandstorm area.

Keywords： forestland converted from farmland; arid sandstorm area; sand ponding method; sand amount collected; Yanchi County; Ningxia Hui Autonomous Region

退耕還林還草工程作為中華人民共和國(guó)成立以來投資規(guī)模最大、群眾參與度最高、工程任務(wù)量最重、涉及范圍最廣的生態(tài)恢復(fù)工程，是實(shí)現(xiàn)合理利用土地資源、增加林草植被覆蓋、維護(hù)生態(tài)安全、調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的戰(zhàn)略性舉措［1-3］，具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，對(duì)于我國(guó)的生態(tài)建設(shè)有著至關(guān)重要的作用［4］。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展變化，目前退耕還林還草工作已經(jīng)由大規(guī)模推進(jìn)轉(zhuǎn)入成果鞏固階段。因此，準(zhǔn)確全面地評(píng)價(jià)退耕還林還草工程所取得的生態(tài)效益，有助于為新形勢(shì)下退耕還林還草工程的實(shí)施提供依據(jù)和指導(dǎo)［5-8］。

寧夏回族自治區(qū)（以下簡(jiǎn)稱寧夏）作為西北地區(qū)重要的生態(tài)安全屏障，承擔(dān)著維護(hù)西北乃至全國(guó)生態(tài)安全的重要使命，是退耕還林還草工程的試點(diǎn)地區(qū)之一，也是我國(guó)實(shí)施退耕還林還草工程生態(tài)效益監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)地區(qū)。因此，對(duì)寧夏退耕還林還草的生態(tài)效果進(jìn)行評(píng)估在全國(guó)具有代表性。目前，針對(duì)寧夏退耕還林還草工程的相關(guān)研究主要集中于土地利用類型和植被覆蓋度的變化［9-10］，以及退耕還林還草工程部分地區(qū)的生態(tài)效益等［11］，缺少對(duì)寧夏干旱風(fēng)沙區(qū)退耕還林還草工程防風(fēng)固沙效益的針對(duì)性研究以及綜合評(píng)估與分析。為了更加科學(xué)、全面、系統(tǒng)地掌握寧夏退耕還林還草工程實(shí)施的生態(tài)效益，本文將采用2017—2022年對(duì)退耕還林還草工程生態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)干旱風(fēng)沙區(qū)鹽池縣不同立地條件的近地表集沙量進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估，研究結(jié)果對(duì)寧夏干旱風(fēng)沙區(qū)生態(tài)修復(fù)具有一定指導(dǎo)意義。

1研究區(qū)概況及研究方法

1.1研究區(qū)概況

鹽池縣地處寧夏中東部干旱風(fēng)沙區(qū)，位于鄂爾多斯臺(tái)地中南部、毛烏素沙地西南緣，屬干旱半干旱氣候帶。年降水量為230～300 mm，潛在蒸發(fā)量2 100 mm，干燥度3.10；年平均氣溫7.80 ℃，年均溫差31.20 ℃，年均無霜期138 d；年均風(fēng)速2.80 m/s；主要自然災(zāi)害為春夏旱和沙塵暴。土壤以淡灰鈣土和沙壤土為主，土壤結(jié)構(gòu)松散，肥力較低。植被以荒漠草原為主，主要植物種類有黑沙蒿（Artemisia ordosica）、豬毛蒿（Artemisia scoparia）、短花針茅（Stipa breviflora）、牛枝子（Lespedeza potaninii）、貓頭刺（Oxytropis aciphylla）等。近幾年來，寧夏防風(fēng)治沙生態(tài)效果明顯，但部分區(qū)域土壤風(fēng)蝕依然嚴(yán)重。

試驗(yàn)涉及的4個(gè)不同區(qū)域分別為退耕還林檸條灌木林地、樟子松喬木林地、放牧草地、旱作農(nóng)田。其中，退耕還林檸條（Caragana intermedia）灌木林地位于鹽池縣高沙窩鎮(zhèn)高沙窩村，其林帶整體寬10 m，株高約1.60 m，機(jī)播3行造林，林帶整齊。樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）喬木林地在高沙窩天池子林場(chǎng)，株行距3 m×5 m造林，林齡約10 a，株高2.50～2.80 m，林帶整齊。放牧草地和旱作農(nóng)田均在鹽池縣王樂井鄉(xiāng)鴉兒溝，屬于過度放牧區(qū)域，均為風(fēng)沙土。

1.2研究方法

采用集沙池（集沙槽）法，于2017—2022年連續(xù)6年對(duì)典型退耕還林檸條灌木林地、樟子松喬木林地、旱作農(nóng)田（監(jiān)測(cè)樣地為2021年3月新建，數(shù)據(jù)取自2021年4月—2023年6月）近地表集沙量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以放牧草地為對(duì)照。根據(jù)沙塵危害程度，將取樣時(shí)間設(shè)置為每年的第1季度（收集1—3月集沙量，于3月取樣）、第2季度（收集4—6月集沙量，每月分別取樣）、第4季度（收集10—12月集沙量，于12月取樣），樣品取回試驗(yàn)室后以精度為0.01 g的電子秤進(jìn)行稱重，利用Excel 2010和SPSS 26軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

根據(jù)GB/T 23233—2009《退耕還林工程建設(shè)效益監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)》和LY/T 2573—2016《退耕還林工程生態(tài)效益監(jiān)測(cè)與評(píng)估規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，每個(gè)樣地設(shè)置3個(gè)集沙池（檸條和樟子松林集沙池均設(shè)置于林帶中間），每個(gè)池間距3 m，監(jiān)測(cè)一定時(shí)間內(nèi)的單位面積集沙量。集沙池長(zhǎng)寬深為3.00 m×0.50 m×0.50 m，長(zhǎng)度走向與當(dāng)?shù)刂黠L(fēng)向垂直，埋深與地表持平。此外，集沙池用1.80 mm厚不銹鋼鋼板焊接而成，比水泥集沙池更經(jīng)濟(jì)耐用且便于獲取干凈的沙樣。

2監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

2.1不同立地條件的集沙量比較與分析

對(duì)4種不同立地條件的集沙量進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)，集沙量平均值排序?yàn)楹底鬓r(nóng)田＞放牧草地＞樟子松喬木林地＞退耕還林檸條灌木林地（表1）。樟子松喬木林地、放牧地和旱作農(nóng)田的6年平均集沙量分別為退耕還林檸條灌木林地的1.46倍、179.73倍和351.88倍。由此可見，旱作農(nóng)田及放牧草地均是當(dāng)?shù)刂饕硥m源，而退耕還林檸條灌木林地防風(fēng)固沙效果最為明顯。

退耕還林檸條灌木林地2017年集沙量最大，此后總體呈下降趨勢(shì)。樟子松喬木林地2019年集沙量最大，2020—2022年的集沙量顯著降低。而放牧草地2022年集沙量最大，為退耕還林檸條灌木林地2022年集沙量的1 531.30倍。

2.2退耕還林檸條灌木林地集沙量

通過對(duì)檸條灌木林地集沙量監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，2017—2022年集沙量季度平均值表現(xiàn)為第2季度＞第4季度＞第1季度，第2季度均值為515.02 g，分別是第1和第4季度的2.96倍和2.36倍（表2）。第1季度、第2季度和第4季度集沙量最大值分別出現(xiàn)在2017、2017和2020年，分別為333.91 g、917.68 g和304.77 g，顯著高于其他年份，分別是同季度其他年份最低值的5.12倍、3.01倍和3.53倍。6年中集沙量季度最大值達(dá)917.68 g，出現(xiàn)在2017年第2季度，是最小值65.25 g（出現(xiàn)于2019年第1季度）的14.06倍。在第2季度，2017、2020和2021年最大值均出現(xiàn)在6月，2019和2022年最大值均出現(xiàn)在5月，說明在監(jiān)測(cè)的6年中退耕還林檸條灌木林地集沙量最大值最易出現(xiàn)在5月和6月。在第2季度的3個(gè)月中，集沙量最大值分別出現(xiàn)在2017年6月、2018年4月和2021年6月，分別為633.71 g、316.71 g和251.70 g。由此可見，退耕還林檸條灌木林地集沙量表現(xiàn)為季度、月度間差異較大，且集沙量以第2季度為最多，第2季度是當(dāng)?shù)刂饕硥m源釋放期。

2.3樟子松喬木林地集沙量

通過對(duì)樟子松喬木林地集沙量監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，2017—2022年集沙量季度平均值表現(xiàn)為第2季度＞第4季度＞第1季度，第2季度集沙量均值為795.37 g，分別是第1和第4季度的5.67倍和2.05倍（表3）。第1、第2和第4季度集沙量最大值分別出現(xiàn)在2021、2019和2018年，且顯著高于其他年份，分別是同季度其他年份最低值的4.87倍、8.68倍和8.34倍。6年中集沙量季度最大值達(dá)2 262.17 g，出現(xiàn)在2019年第2季度，是最小值55.73 g（出現(xiàn)于2019年第1季度）的40.59倍。在第2季度，2018、2021和2022年最大值均出現(xiàn)在5月，2017、2019和2020年最大值均出現(xiàn)在6月，說明在監(jiān)測(cè)的6年中樟子松喬木林地集沙量月度最大值最易出現(xiàn)在5月和6月。

2.4放牧草地集沙量監(jiān)測(cè)

通過對(duì)放牧草地集沙量監(jiān)測(cè)可知， 2017—2022年集沙量季度平均值表現(xiàn)為第2季度＞第1季度＞第4季度。第2季度的集沙量均值為119 969.32 g，顯著高于其他季度，分別是第1和第4季度的3.01倍和37.43倍（表4）。監(jiān)測(cè)期間的季度數(shù)據(jù)顯示，2022年第2季度集沙量最大，為669 386.73 g，分別是當(dāng)年第1和第4季度的2.92倍和62.81倍。在第2季度，2017、2018、2020和2021年最大值均出現(xiàn)在4月，2019年出現(xiàn)在5月，2022年出現(xiàn)在5月，說明放牧草地集沙量月度最大值最易出現(xiàn)在4月。此外，在監(jiān)測(cè)期內(nèi)，不同年份相同月份的集沙量差異很大。歷年4月的集沙量最小值及最大值分別為503.35 g、236 720.01 g，5月集沙量最小值及最大值分別為418.33 g、338 000.02 g，6月集沙量最小值及最大值分別為349.72 g、94 666.70 g。由此可見，放牧草地集沙量以第2季度為最多，主要集中在4月，并且表現(xiàn)為年度、季度、月度間差異較大，是當(dāng)?shù)刂饕硥m源釋放地，也是嚴(yán)重影響周邊檸條灌木林地和樟子松喬木林地的主要沙源地。

2.5旱作農(nóng)田集沙量

由于旱作農(nóng)田監(jiān)測(cè)樣地為2021年3月新建，因此數(shù)據(jù)采集于2021年4月—2023年6月（表5）。在監(jiān)測(cè)期，集沙量季度平均值表現(xiàn)為第2季度＞第1季度＞第4季度。第2季度集沙量均值為242 427.39 g，顯著高于其他季度，分別是第1和第4季度的2.21倍和42.72倍，變化幅度與放牧草地相似。在監(jiān)測(cè)的3年中，季度數(shù)據(jù)以2022年第2季度最大，為575 193.55 g，分別是當(dāng)年第1和第4季度的2.66倍和103.58倍，變化幅度也與放牧草地相似。在第2季度，2021年和2022年集沙量最大值均出現(xiàn)在5月，2023年最大值出現(xiàn)在4月。在監(jiān)測(cè)期間，不同年份相同月份的集沙量差異較大。歷年4月的集沙量最小值及最大值分別為35 413.33 g、168 960.08 g，5月集沙量最小值及最大值分別為9 000.05 g、318 666.71 g，6月集沙量最小值及最大值分別為1 826.74 g、87 566.76 g。由此可見，旱作農(nóng)田集沙量也以第2季度為最多，并表現(xiàn)為年度、季度、月度間差異較大，也是當(dāng)?shù)刂饕硥m源釋放地，是防沙治沙重點(diǎn)對(duì)象。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

本研究對(duì)鹽池縣典型退耕還林檸條灌木林地、樟子松喬木林地、放牧草地、旱作農(nóng)田等寧夏干旱風(fēng)沙區(qū)典型立地近地表集沙量進(jìn)行了長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)，有助于全面了解和掌握退耕還林工程防風(fēng)固沙效果以及科學(xué)評(píng)價(jià)退耕還林工程生態(tài)效益。研究發(fā)現(xiàn)，退耕還林檸條灌木林地土壤侵蝕強(qiáng)度為微度，樟子松喬木林地和放牧地為輕度，而旱作農(nóng)田為強(qiáng)度。旱作農(nóng)田及放牧草地均是當(dāng)?shù)刂饕硥m源，而退耕還林檸條灌木林地防風(fēng)固沙效果最為明顯且營(yíng)林成本低。在所有監(jiān)測(cè)對(duì)象中，集沙量均以第2季度為最多，作為當(dāng)?shù)刂饕吃磪^(qū)的放牧草地和旱作農(nóng)田，風(fēng)蝕現(xiàn)象主要發(fā)生在4月，并且表現(xiàn)為年度、季度、月度間差異很大，是防沙治沙重點(diǎn)對(duì)象。而退耕還林檸條灌木林地和樟子松喬木林地年度、季度、月度間集沙量差異相對(duì)較小，是防沙治沙工程重點(diǎn)保護(hù)區(qū)和功能發(fā)揮區(qū)。

3.2討論

研究表明，寧夏鹽池縣在部分年份土地沙化問題依然嚴(yán)重，特別是2022年春季；而實(shí)施退耕還林的檸條灌木林地、樟子松喬木林地均可有效防治土壤沙化，其中以營(yíng)建退耕還林檸條林地最經(jīng)濟(jì)、最有效。整體來看，寧夏沙化土地及沙塵污染防治工作整體好轉(zhuǎn)，但極端年份惡化現(xiàn)象依然存在，具體表現(xiàn)為沙源來源多、分布廣、面積大、程度重、差異大、危害大、治理難、成本高，沙進(jìn)人退現(xiàn)象依然存在。此外，放牧、農(nóng)墾、采礦等短期經(jīng)濟(jì)發(fā)展與長(zhǎng)期生態(tài)治理矛盾突出的狀況依然未得到根本改變。在干旱風(fēng)沙區(qū)，建議治沙工程要以自然修復(fù)為主、人工干預(yù)為輔；以灌草為主，重點(diǎn)區(qū)域適度點(diǎn)綴功能喬木。要充分發(fā)揮鄉(xiāng)土灌草在防沙治沙中的突出作用，充分考慮土壤水分承載力，確保沙區(qū)生物多樣性。同時(shí)，必須遵循著眼當(dāng)前、立足長(zhǎng)遠(yuǎn)、先易后難的原則，堅(jiān)持依托科技、整體考慮、統(tǒng)一規(guī)劃、系統(tǒng)布局、綜合治理的基本指導(dǎo)方針和行動(dòng)指南，做好長(zhǎng)遠(yuǎn)打算，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定、林地生態(tài)防護(hù)功能完備、綜合效益持續(xù)穩(wěn)定的目標(biāo)。

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