古浪县祁连山北坡退耕还林现状生态效益探讨及可持续经营对策.docx

古浪县祁连山北坡退耕还林现状生态效益探讨及可持续经营对策 古浪县祁连山北坡退耕还林现状生态效益探讨及可持续经营对策 古浪县位于甘肃省河西走廊东部祁连山支脉，乌鞘岭、毛毛山北麓，腾格里沙漠南缘，该县祁连山区处县域东南部，为全县南部山区天然林主要分布区及退耕还林、水源涵养林建设实施区。在地理位置上处N37?12?37?45?，E102?45?103?48.3?之间，面积约18.67 万hm2，占全县总面积的1/3。海拔18253469m，最高可达3700m，年均温1.95.2，极端高温3236，极端低温-2632，年降水量290440mm，无霜期110140d，干燥度2.02.8之间，气候特征具有青藏高原气候特征，土壤为：亚高山草甸土，分布于海拔18003400m；山地灰褐土，分布于24002900m；山地黑钙土，分布于海拔26002800m，坡度25?的山坡及坡地；山地栗钙土，分布于山地黑钙土下缘以下至2200m左右的山坡、山地及阳坡。本文由收集整理森林植被垂直分布为：海拔30003500m之间，主要分布金露梅（Potentilla fruticosa L）、青海杜鹃（Rhododendron przewalskii Maxim）等高山草甸类植物；海拔24003000m之间，分布有高山柳（Salix cupularis Rehd）、毛枝山居柳（Salix oritrepna schnEid）等为代表的耐寒植物；海拔21002400m之间则为乔灌、针阔混交林分布带，其天然树种有：青海云杉（Picea crassifolia Kom）、油松（Pinus tabulaeformis Carr）、刺柏（Juniperus formosana Hayata）、祁連圆柏（Sabina przewalskii Kom）、叉子圆柏（Sabina vulgaris Ant）、山杨（Populus davidiana Dode）、白桦（Betula platyphylla Suk）、河柳（Salix chaenomeloides kimura）、沙棘（Hippophae rhamnoides L. su金露梅（Potentilla fruticosa L）、灰栒子（Cotoneaster acutifolius Turcz）、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla Lam）等。人工栽培的树种有华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr）、山桃Amygdalus davidiana （C山杏柠条（Caragana korshinkii Kom）、柽柳（Tamarix chinensis Lour）、白榆（Ulmus pumila L）、沙枣（Elaeagnus angustifolia L）、青杨（Populus cathayana Rehd）等，主要分布于18252300m之间。 1 退耕还林现状 1.1 面积及分布特点 古浪县南部祁连山区退耕还于2002年起实施，20022005年完成，20062009年进行补植完成，林总面积4133hm2，碎片化分布于海拔22002600m，东西长180km的祁连山北坡低山丘岭区和低中山区，其间或分布于祁连山北坡青海云杉天然林或杨、桦天然次生林。其中：25以上坡地4.63067 hm2，25以下1067 hm2，阴坡半阴坡地占65%左右，约2685hm2，阳坡缓地占35%左右约11467 hm2。 1.2 树种配置 构成比例及栽植密度 树种配置及比例 根据祁连山区立地环境条件和气候自然状况，造林规划设计，遵循因地制宜，适地适树原则，以当地先锋树种和适宜树种沙沙棘（Hippophae rhamnoides L. su山杏柠条（Caragana korshinkii Kom）、白榆（Ulmus pumila L）等树种构成，白榆、柠条、山杏、沙棘各树种配比为1：1：3：14。 栽植密度 栽植密度因坡地、树种不同而不同，坡度25 以上栽植密度为2m3m，坡度25 以下为2m2m，山杏、白榆为2m3m，沙棘、柠条为2m2m。 1.3 林分构成及郁闭度及地被植物 林分构成为沙棘山杏混交林占25%约1033hm2，平均郁闭度0.72，沙棘纯林占65%约2686hm2，郁闭度0.75；山杏及白榆纯林各占5%左右，各约206hm2，郁闭度分别为0.6、0.53。山杏平均高度3.6m，沙棘平均高度2.2m，白榆平均高度4.8m，柠条高度1.5m。 下层植物有芨芨草、鼠掌老鹳草、头花苜蓿、山苦荬、硬质早熟禾、甘露子、艾蒿、白莲蒿、委陵菜、拉拉藤、冰草、细叶亚菊、米口袋、高山点地梅、紫菀、蒲公英、马蔺、车前、鳞茎堇菜、香青、紫包风毛菊、紫花地丁、鹅冠草等地被草本植物，盖度为0.4。 2 生态功能测算与评估 祁连山森林植被是河西走廊商品粮基地的重要水源涵养屏障，为河西地区56条河流水源补给地，生态功能巨大。古浪县退耕还林为古浪县祁连山区水源涵养林的有效补充，业已承载着水源涵养、水土保持、迳流调节等生态功能，现实意义重大。 森林的水源涵养、水土保持、径流调节功能，其核心是对天然降水量的再分配，有效接纳，合理释放为其作用机理，平衡调节，持续作用为其健康标准。本文以祁连山区斑驳分布的天然青海云杉林、山杨次生林及广泛分布的山地草原为对比对象进行论述。 2.1 树冠截流效应 根据张理宏等研究北京九龙山灌木林郁闭度0.50.7，林冠平均截流率21%23%，据观测测算，降雨量为0.15.0mm时，退耕还林沙棘灌木林平均截流效为30.1%，降雨量≥40mm，截流量为21%，而云杉天然林和山杨天然次生林分别为8.6和12.8%（≥40mm降水量，几乎是祁连山东段单次降水量的最大值）。由此可以判定祁连山退耕还林灌木林对天然降水量具有较强的首次分配（截流）功能，能够有效地削弱雨滴冲击地面的能量，减小雨水对地表的冲击力和地表流动速度速度，延长入侵时间，增加地面渗水和土壤渗水量，减小径流，增加水源涵养功能作用。 2.2 地被层及其容水功能 落叶枯枝层不仅具有强大的持水能力，而且具有促进水分下渗，抑制水分蒸发，减少雨滴溅蚀功能，对天然降水量进行第2次分配，该层在水分平衡中具有接纳与分配（涵养和调节）的显著作用。 表1表明，沙棘灌木林枯枝落叶层干重为2.34（万t/ha），青海云杉枯枝落叶层干重为0.92（万t/ha），而沙棘灌木林的容水量为10.3 mm，是青海云杉林容水量2.6mm的近4倍，水源涵养作用优良。 2.3 根系分布及其涵养功能 植被根系分布土壤层是土壤主要涵养水源层级，植被根系分布越多，土壤物理性质越好，有效蓄水量越高。同时，保持水土，防止侵蚀作用就越大，是对天然降水量的第3次分配。 表2显示，沙棘灌木林每公顷的根系总长度为21090.60 km，根系密集深度为30cm，分布深度115cm，根系生物量而青海云杉林根系总长度则为7692.84 km/hm2，较青海云杉林和草原根系发达，垂直分布深，水平分布密集，具有较强的水土保持能力；灌木林根系生物量仅次于青海云杉林但高于草原，土壤物理性质好，具有良好的水源涵养功能。 2.4 水分调节作用 古浪县退耕还林是祁连山水源涵养林的有力补充，天然降水通过林冠层拦截，枯枝落葉层和土壤根系层阻拦、蓄储，充分减少地表径流，加大土壤涵水量，调节水分输出速度具有强大的水土保持，水源涵养，调节稳定河流作用。森林的水源涵养效益计量化主要根据森林土壤的降水储存量来进行，降水储存量依据公式求出：降水储存量（t/ha）=1000m2土壤平均厚度非毛管孔隙度（%）水容重（t/m），据研究，青海云杉林孔隙度为56%60%，非孔隙度为13.76%，灌木林孔隙度为49%52%，非孔隙度为11.63%。土壤厚度平均按1m计，青海云杉每公顷贮蓄水量（t/ha）=10000m21m13.76%1t/m?=1376m3，灌木林每公顷贮蓄水量（t/ha）=10000m21m11.63%1t/m3=1163m?，青海云杉林每公顷贮蓄水量略大于灌木林贮蓄水量。古浪县祁连山退耕还林总贮蓄水量为=413310000m21m11.63%1t/m3=4806679m3。即古浪县祁连山区退耕还林可贮蓄约4806678 m3天然降水，经调节，持续、稳定、源源不断的补充给流域河流。 3 存在的问题 由于设计不仅合理，自然环境恶劣等主、客观因素，古浪县退耕还林工程存在着诸多不合理状况，直接或间接影响工程所应有的各项功能发挥和自身生态安全，须在其经营管理活动中加以修正。 3.1 生物多样性不足，抗御不良气候能力及抵御林业有害生物能力差 古浪县退耕还林工程树种配置种类不足，以沙棘、山杏为主，辅以柠条、白榆，林分结构单一，沙棘柠条混交林仅占总面积的25%，其余多为纯林，林分结构过于简单，质量不高，因此，在极端气候环境条件下，存在大消亡、衰败隐患。同时，对突发性、偶发性林业有害生物抵御严重不足，特别是沙棘木蠹蛾、舞毒蛾、沙棘干枯病、沙棘锈病等灾害性病、虫危害对其存在严重威胁。为此，此项工程存在不可持续经营性。 3.2 经济效益低下，可持续经营利益驱动力不足 在主观上由于设计缺陷，配置不仅合理，经济开发潜力不足，客观上布局广大，交通不畅、环境严酷，不利开发挖潜，缺乏内在驱动动力。呈不可持续经营趋势。 3.3 立地环境严酷，抚育措施欠缺，局部林分成林缓慢，不利整体功能的发挥 主要为，浅山阳坡退耕区，降雨稀少，土壤坚硬。土壤水分含量严重不足是制约林木生长不良的主要因素，须人工抚育，加以改造，以利林木生长。 4 可持续经营对策 根据退耕还林现行状况，采取不同经营策略（更新改造模式加以改造，提高林分质量）加以改造，使工程具备生物多样性、稳定性及经济开发性，以期达到可持续经营效果。 4.1 全封全育 对分布于祁连山二阴山地天然青海云杉林或天然次生林北缘或与天然林间或分布的退耕还林林地。与天然林合成，统筹实施全封全育封山育林模式，可迅速扩展林地面积，在37a内完成退耕还林与天然林闭合，形成草、灌、乔结合的混交复合层林分，极大的提高林分多样性，提高林分抗御不良气候和有害生物能力。同时，由于林分质量的提高，可促进多种经营的发展，是一项多快好省的营林措施。 4.2 人工辅助，促进天然更新 对分布于二阴山区中端，降雨较高，立地条件较好，已郁闭成林，业已充分发挥其生态效益，面积广大。可在林间空地、林缘、地头少量栽植本区域先锋、适生树种，培植母树，增加天然下种种源，促进林分进展演替，有效提高林分质量。此更新模式710a可见成效。适宜本区的树种有白桦、山杨、华北落叶松等。 4.3 灌木放牧林改造 对浅山地区、阳坡缓地等降水稀少、立地条件差，郁闭度低，生长不良的退耕还林林地进行灌木放牧林