新疆典型綠洲農(nóng)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(nóng)田防護林的健康狀況進行了診斷與評估。通過實地調(diào)研，采用樣線法和樣帶法進行樣地布設(shè)，調(diào)查樹種組成、生物量、年齡結(jié)構(gòu)及退化成因等。研究結(jié)果表明，阿克蘇市防護林體系相對健全，林網(wǎng)完整度較高，但仍存在一些問題，主要體現(xiàn)在年度防護林造林任務(wù)分配不均、空間分布上呈現(xiàn)出顯著的不合理性、農(nóng)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(nóng)田防護林的進一步規(guī)劃和建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)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(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中，農(nóng)田防護林發(fā)揮著不可或缺的重要功能。其首要功能是有效降低風(fēng)速、防止土壤風(fēng)蝕，為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供保護。同時，農(nóng)田防護林還能調(diào)節(jié)周圍的大氣、植物和土壤環(huán)境，維持農(nóng)田小氣候平衡，在防止農(nóng)作物遭受風(fēng)沙危害方面起到重要的綠色安全屏障作用。農(nóng)田防護林所具有的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益，充分體現(xiàn)了其在促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和改善生態(tài)環(huán)境方面的重要價值^[1-3]。目前，對農(nóng)田防護林的研究主要集中在林帶結(jié)構(gòu)^［4-5］、空間配置與防風(fēng)效應(yīng)^［6-8］、經(jīng)營管護^［9-10］、衰退機制與修復(fù)^［11-12］和健康程度評價^［13-14］等方面。農(nóng)田防護林系統(tǒng)是一個小型的生態(tài)系統(tǒng)，本文以阿克蘇市防護林為例，從農(nóng)田防護林林網(wǎng)規(guī)格、年齡結(jié)構(gòu)、生長發(fā)育現(xiàn)狀診斷和穩(wěn)定性評價等方面對典型綠洲農(nóng)田防護林的健康狀況進行了評價，旨在為農(nóng)田防護林的規(guī)劃和建設(shè)提供參考。

1材料與方法

1.1試驗區(qū)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(qū)屬暖溫帶干旱型氣候，多年平均氣溫?9.9℃，年均蒸發(fā)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(shù)據(jù)主要來源于2023年7-9月的野外調(diào)查和2021年阿克蘇市防護林普查數(shù)據(jù)。

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

阿克蘇市風(fēng)向以西北風(fēng)為主，從西北向綠洲邊緣向內(nèi)部每隔5km劃分一條樣帶，總3條樣帶，90個農(nóng)田防護林網(wǎng)，調(diào)查其主林帶間距、副林帶間距、林網(wǎng)大小和林網(wǎng)完整情況。

2 結(jié)果與分析

2.1典型綠洲農(nóng)田防護林林網(wǎng)規(guī)格評價

由表1可見，隨著從綠洲邊緣向內(nèi)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(wǎng)平均完整度大致相同，但其變異系數(shù)逐漸上升，表明綠洲外圍的防護林林網(wǎng)生存狀態(tài)相對一致；而綠洲內(nèi)部的防護林完整度數(shù)據(jù)較離散，防護林管理良莠不齊。

通過對90個林網(wǎng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)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(wǎng)占比非常低，而3條防護林的林網(wǎng)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(shù)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(guī)劃也相當(dāng)合理，平均每塊條田面積為12.33-13.47hm²。同時，林網(wǎng)的完整度也相當(dāng)高，超過了75%?？紤]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(nóng)田得到了有效的保護。

2.2典型綠洲農(nóng)田防護林年齡結(jié)構(gòu)評價

2.2.1 ?阿克蘇市農(nóng)田防護林種植規(guī)模年際變化規(guī)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(nóng)田防護林配套新建及老林帶的更新工作。充分體現(xiàn)了阿克蘇市政府對綠洲內(nèi)農(nóng)田防護林建設(shè)的重視。然而，根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)，還有不盡合理之外，主要表現(xiàn)在各年造林保存規(guī)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(biāo)準(zhǔn)差達264.18，均值標(biāo)準(zhǔn)誤差達56.33，說明阿克蘇市每年分配的防護林造林任務(wù)不均，農(nóng)田防護林中長期的規(guī)劃不夠完善，存在盲目更新造林的態(tài)勢?？赡軙斐梢韵聨追N不利因素：首先，經(jīng)營管理難度加大。不同年齡的農(nóng)田防護林需要采取不同的經(jīng)營管理措施，灌溉需求也存在差異。如果造林規(guī)模不一致，會導(dǎo)致部分年份出現(xiàn)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(nóng)田防護林更新造成困難。農(nóng)田防護林（楊樹）通常在20年林齡時開始更新。如果造林規(guī)模較小的年份到達更新年齡時，可能會出現(xiàn)“無地可造”的局面；而造林規(guī)模較大的年份到達更新年齡時，則可能會出現(xiàn)任務(wù)過重、大面積農(nóng)田缺乏防護林保護的情況。

2.2.2 阿克蘇市農(nóng)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(nóng)田防護林每年的造林活動在空間分布上呈現(xiàn)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(xiàn)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(qū)；而在2001年、2011年以及2021年，則主要偏向于該市的中部地區(qū)；至于2008年和2009年，更新造林則更多地發(fā)生在南部地區(qū)。

這種非均勻的空間分布模式會導(dǎo)致某些區(qū)域在特定年份內(nèi)相對集中地出現(xiàn)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(nóng)田將缺乏能夠產(chǎn)生有效防護效益的農(nóng)田防護林的保護。這種局面對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境都可能產(chǎn)生不利影響，因此有必要對農(nóng)田防護林的空間布局進行更為科學(xué)和合理的規(guī)劃。

2.3典型綠洲農(nóng)田防護林生長發(fā)育現(xiàn)狀診斷

在阿克蘇市的兩種土壤立地條件（平原區(qū)沙壤土和山前戈壁區(qū)礫質(zhì)戈壁土）下，調(diào)查了農(nóng)田防護林的生物量（樹高、胸徑）和邊材面積比等指標(biāo)。山前戈壁區(qū)具有較大的坡度，其礫質(zhì)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(dǎo)致灌溉不充分且容易滲漏。

2.3.1 ?阿克蘇市農(nóng)田防護林胸徑生長規(guī)律

從圖3和圖4中可以明顯看出，綠洲平原區(qū)的沙壤土上的防護林，胸徑隨著林齡的增長呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢。在20年林齡時，胸徑可達30cm以上，表現(xiàn)出良好的生長態(tài)勢。然而，在山前戈壁區(qū)礫質(zhì)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(nèi)，防護林生長狀況不良，生長速度緩慢，不僅影響了其生態(tài)效益的發(fā)揮，而且木材蓄積也未能明顯增加，經(jīng)濟效益也無法得到體現(xiàn)。

2.3.2 ?阿克蘇市農(nóng)田防護林樹高分布規(guī)律

從圖5和圖6中可以看出，綠洲平原區(qū)的沙壤土上的防護林，樹高隨著林齡的增長呈現(xiàn)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(fā)生一定程度的退化，導(dǎo)致樹高有所縮減。相比之下，山前戈壁區(qū)礫質(zhì)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(nèi)，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(tài)防護效益的發(fā)揮。

2.3.3 ?阿克蘇市農(nóng)田防護林邊材面積占比分布規(guī)律

由圖7和圖8可見，綠洲平原區(qū)的沙壤土上的防護林，隨著林齡的增長，邊材面積占比呈現(xiàn)降低的趨勢，至13年時，變化趨緩，維持在62%左右。這一現(xiàn)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(dǎo)致邊材面積占比逐漸降低。此外，綠洲平原區(qū)的環(huán)境條件相對穩(wěn)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(qū)礫質(zhì)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(nèi)，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(qū)的惡劣環(huán)境條件及干旱脅迫對樹木生長產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致邊材面積占比快速下降。

2.4典型綠洲農(nóng)田防護林穩(wěn)定性評價

2.4.1 阿克蘇市農(nóng)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(shù)據(jù)（表4）顯示，大多數(shù)防護林為純林，混交林占比很低。阿克蘇市的防護林建設(shè)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(guī)模最為龐大，占據(jù)了全市防護林面積的82.78%；沙棗的規(guī)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(yōu)勢，但其材質(zhì)差、價格低，農(nóng)民的收益少。因此，農(nóng)民不愿管理，缺少灌溉，導(dǎo)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(fā)生如光肩星天牛等蛀干害蟲，可能會對大規(guī)模的楊樹防護林造成毀滅性的打擊。

2.4.2 阿克蘇市農(nóng)田防護林病蟲害分析

阿克蘇市防護林病蟲害發(fā)生較少，表明了阿克蘇市對農(nóng)田防護林建設(shè)的重視，在病蟲害預(yù)測預(yù)報、防早防了和林木檢疫等各個環(huán)節(jié)做了大量的工作。目前，阿克蘇發(fā)生病蟲害種類主要有春尺蠖、破腹病、粉蚧等，發(fā)生程度并不嚴(yán)重，屬于可防可控的局面。

3 討論與結(jié)論

3.1 通過對阿克蘇市農(nóng)田防護林的研究，該市防護林網(wǎng)呈現(xiàn)以下規(guī)律，從綠洲邊緣向內(nèi)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(wǎng)平均完整度大致相同，但其變異系數(shù)逐漸上升，表明綠洲外圍的防護林管理水平相對較高，林網(wǎng)生存狀態(tài)相對一致；而綠洲內(nèi)部的防護林網(wǎng)差異相對明顯，完整度數(shù)據(jù)較離散，防護林管理良莠不齊。

3.2 阿克蘇市防護林規(guī)劃質(zhì)量不高，年度造林規(guī)模不均，空間分布上呈現(xiàn)出顯著的不合理性，這將造成經(jīng)營管理難度加大、水資源空間配置不均、調(diào)配困難，甚至對后期農(nóng)田防護林更新造成困難。因此，需要進一步完善中長期規(guī)劃，對農(nóng)田防護林的空間布局和年齡結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，以確保布局均衡，利于農(nóng)田防護林高效經(jīng)營和可持續(xù)發(fā)展。

3.3 阿克蘇市農(nóng)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(qū)的沙壤土條件利于防護林生長，而山前戈壁區(qū)的礫質(zhì)戈壁土則因水肥條件的限制導(dǎo)致防護林生長不良。因此，針對不同立地條件采取相應(yīng)的管理措施或篩選適宜的防護林樹種，對于提升農(nóng)田防護林質(zhì)量和促進生態(tài)效益發(fā)揮至關(guān)重要。

3.4 阿克蘇市防護林建設(shè)在樹種選擇上存在一定的問題。首先，當(dāng)前防護林大多數(shù)為純林，生物多樣性低，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，對環(huán)境變化的適應(yīng)性較弱。其次，楊樹在防護林中的比例過高，其他優(yōu)良樹種應(yīng)用少，楊樹木材價值較低。建議防護林建設(shè)中選用更多的樹種優(yōu)化配置，積極推廣應(yīng)用一些材質(zhì)好、收益大的樹種，以增加農(nóng)民收益和激發(fā)其參與防護林建設(shè)的積極性。此外，應(yīng)加強樹種篩選及配置模式研究工作，篩選出適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的優(yōu)良樹種，通過科學(xué)合理的樹種配置和管理措施，促進防護林的可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，提高防護林綜合效益的發(fā)揮。

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