7第七章 水土保持林业措施.ppt

第七章水土保持林业措施 水土保持林业措施的地位和作用水土保持林体系的组成山地丘陵地区水土保持林体系的配置水土保持林营造的关键技术措施案例 水土保持林业措施又称水土保持林草措施 植物措施或生物措施 是在水土流失地区人工造林或飞播造林种草 封山育林育草等 为涵养水源 保持水土 防风固沙 改善生态环境 开展多种经营 增加经济与社会效益而采取的技术方法 一 水土保持林在山丘区水土保持中的地位 水土保持林对山丘区 特别是无林少林的水土流失地区 一是要发挥林业特有的生态屏障功能 二是林业作为山丘区一项骨干产业应为当地提供多种林业产品 包括木材 燃料 饲料 干鲜果品 及其它林特产品 发挥其应有的社会经济功能 水土保持是山区生产的生命线 以中 小流域为单元建成生态 经济高效 持续 稳定的人工生态系统 增加流域植物覆被 发展以木本植物为主体的林业产业 单纯 防护型 或 水土保持型 生态经济型 转换 防护林体系是根据区域自然历史条件和防灾 生态建设的需要 将多功能多效益的各个林种结合在一起 形成一个区域性 多树种 高效益的有机结合的防护整体 二 水土保持林体系的组成 生态经济型防护林体系是区域 或流域 人工生态系统的主体和其有机组成部分 以防护林为主体 用材林 经济林 薪炭林和特用林等科学布局 实行组成防护林体系各林种 树种的合理配置与组合 充分发挥多林种 多树种 生物群体的多种功能与效益 形成功能完善 生物学稳定 生态经济高效的防护林体系建设模式 北京林业大学 1979 提出的我国黄土高原和北方石质山区水土保持林体系简图 三 山地丘陵区水土保持林的配置 在小流域范围内 水土保持林体系的合理配置 要体现各个林种具有生物学的稳定性 显示其最佳的生态经济效益 从而达到流域治理持续 稳定 高效人工生态系统建设目标的主要作用 水土保持林体系配置的组成和内涵 其主要基础是作好各个林种在流域内的水平配置和立体配置 是指水土保持林体系内各个林种在流域范围内的平面布局和合理规划 在规划中要贯彻 因害设防 因地制宜 生物措施和工程措施相结合 的原则 在林种配置的形式上 兼顾流域水系上 中 下游 流域山系的坡 沟 川 左 右岸之间的相互关系 同时 应考虑林种占地面积在流域范围内的均匀分布和达到一定林地覆盖率问题 1 水平配置 是指某一林种组成的树种或植物种的选择 和林分立体结构的配合 根据林种的经营目的 要确定林种内树种 其他植物种及其混交搭配 形成林分合理结构 以加强林分生物学稳定性和形成开发利用其短 中 长期经济效益的条件 要注意当地适生的植物种的多样性及其经济开发的价值 立体配置 除了上述林种内的植物选择 立体配置之外 还应注意在水土保持与农牧用地 河川 道路 四旁 庭院 水利设施等结合中的植物种的立体配置 2 立体配置 总体上 林种立体配置应强调以下几点 针对防灾需要和所处立地条件而合理选择树种或植物种 根据选定的树种或植物种 依其生物学特性 生态学特性处理好植物种间的关系 林分密度的确定 除应考虑一般确定林分密度的原则之外 还要注意林分将要防护灾害的需要以及所应用树种和植物种的特性 通过林种的 水平配置 与 立体配置 达到 使林农 林牧 林草 林药的合理结合形成多功能 多效益的农林复合生态系统 形成林中有农 林中有牧 利用植物共生 时间生态位重叠 充分发挥土 水 肥 光 热等资源的生产潜力 不断培肥地力 以达到最高的土地利用率和土地生产力 小流域综合治理 1 坡面水土保持林 或水源涵养 2 护坡薪炭林3 山地农林复合系统 一 坡面水土保持林 1 目的通过人工营造水土保持林或封山育林防止坡面土壤侵蚀 增加坡面的稳定性 同时获取一些小径级用材 1 坡面水土保持林 或水源涵养 A 人工营造水土保持林 一是要保障和增加树种的生长速度和生长量 二是要力图长短结合 及早获得其他经济效益 B 封山育林 2 配置特点 这类造林地比较困难 应通过坡面的水土保持整地工程 以人工改善幼树成活和生长的条件 整地工程包括 水平阶 反坡梯田 鱼鳞坑等等 整地季节 时间和整地深度 整地 鱼鳞坑整地 水平阶整地 营造乔灌草混交复层林 有利于尽快郁闭 形成较好的林地枯枝落叶层 发挥其涵养水源 调节坡面径流 固持坡面土体的作用 树种选择搭配 a 主要乔木树种与灌木带的水平带状混交b 乔灌隔行混交 乔木 灌木同时进行造林c 结合农林间作的乔木 灌木纯林 B 封山育林 在这类山坡地依托残存的次生林或草 灌植物等 通过封山育林措施达到恢复水源涵养林 形成稳定林分的目的 封山育林除了政策 管理保护等措施外 技术上主要是林分密度管理和林分结构调整等 锡林浩特休牧区牧草均高比非休牧区高4 9cm 平均盖度提高10 30 亩均产量提高18 40kg 1 目的和对策发展护坡薪炭林主要在于解决农村生活用能源 主要是做饭和取暖 的同时 制止坡面的水土流失 2 护坡薪炭林 A 破坏森林和林地 影响林业生产的正常发展 B 大量的作物秸杆 根茬 草根 树皮 甚至牛粪等尽数作为燃料 而使得农田得不到最低的有机质补充 烧掉的是粮食 是产量 C 大量破坏天然草皮植被 从而加剧水土流失 恶化生态环境 D 由于燃料奇缺 各地不得不花费大量的劳力去觅取燃料而作为非生产性的劳动力消耗 薪柴短缺所带来的问题 一吨牛粪 意味着损失50公斤粮食 牛粪处理后可作猪食料 一吨干粪相当于0 58吨标准煤 发展薪炭林解决农村能源比起其他常规能源有其独特的优点 薪炭林不与其他业争地可再生能源薪炭林营造投资少 见效快 生产周期短作为燃料不污染环境水土保持效益显著 太阳能灶 小流域土地利用规划中 一般可选择距村庄 居民点 较近 交通较便利不适宜于高经济利用 如农业 经济林 用材林 草场 或水土流失严重的坡地作为人工营造护坡薪炭林的地方 2 配置特点 一般薪炭林树种应适应干旱瘠薄的立地 具有再生能力强 耐平茬 生物产量高和热值高等特点 薪炭林营造的关键在于选择造林树种 大部分薪炭林采用再生能力强的灌木 同时 也可将一些乔木 如北方的刺槐 白榆 栎类等乔木树种 灌木状经营 薪炭林树种选择 热值是评价薪炭林树种能源价值高低的一个重要指标 不同树种其热值不同 同一树种热值又因其产地和木质水分含量不同而影响其热值的变化 我国黄土高原代表性薪柴树种同当地其他燃料热值比较 适宜薪柴树种 南方 各种栎类 桉类 马尾松 大叶相思 银桦 铁刀木等北方 刺槐 柠条 沙棘 柳 杭子梢等 薪炭林可因地制宜地采用不同经营形式 如薪炭专用林 乔薪树种结合的块状 带状经营等 对一些有条件的地方可采用封山育林 轮封轮伐 或通过对低价值林分的改造 来获取和提高薪柴产量 薪炭林建设要逐步由粗放经营向科学管理 集约经营转换 由单效益向多效益综合发展 薪炭林的经营 1 目的 合理规划基本农田田面 田边和梯田埂坎实行以农作物栽培为主的农林间作 在稳定基本农田 培肥地力 巩固固持梯田埂坎的同时 通过农作物 经济作物 经济林 果树等的合理立体配置 充分利用单位面积农田上的光 热 水 肥等条件 大幅度地提高土地生产力和总体经济效益 3 山地农林复合系统 梯田埂坎上的农林间作 梯田地坎上栽植经济林或其他小乔木B 梯田地坎上栽植灌木 2 配置特点 坡耕地上的农林间作 A 坡耕地上建立生物地埂B 坡耕地林粮间作 基本农田上实行农林间作 横坡拦截 调节地表径流 控制水土流失的同时 增加农作物产量 同时间作的经济树种或灌木树种有一定的经济收益 梯田埂坎上的农林间作 水平梯田是坡地基本农田的重要组成部分 梯田建成后 梯田地坎占用的非生产用地约占农田总面积的3 20 这部分土地的合理利用和防止梯田地坎的冲蚀破坏是必须解决的问题 核桃 栗子 花椒 柿子 山楂 海棠 花椒 河北 北京 豫西石山区 枣 河北 陕西 山西 河南等 臭椿 泡桐 楸树 A 栽植经济林或其他小乔木 配置方式 果树或经济树种多配置在梯田地坎 株距5 6m乔木树种 株距3 5m 要注意适当修枝避免根孽性强的树种 如刺槐 树种 杞柳 紫穗槐等 优点 枝条可以编织 嫩枝嫩叶可就地压制绿肥 密集的灌木地上地下部分覆盖地坎以及根系固持网络埂坎起到巩固埂坎作用 配置方式 栽植或扦插灌木苗木时 可栽植在地坎高度的1 2或1 3处 不会产生 串根胁地 问题 而在灌木丛形成后 依靠其浓密的冠幅和盘结交错的根系 承接缓冲暴雨雨滴对地坎的冲刷 同时 灌丛地上部分高度有1 5m以上 梯田田面范围内可形成良好的小气候条件 B 栽植灌木 坡耕地是水土流失的主要策源地 坡耕地在一些水土流失严重的小流域往往占到耕地总面积的20 70 在小流域综合治理规划中 对一些坡度较大的坡耕地采取逐步退耕还林草的措施 当然采用坡耕地农林间作的形式是一项行之有效的过渡办法 A 坡耕地上建立生物地埂B 坡耕地林粮间作 坡耕地上的农林间作 长江上中游 在一些地广人稀 或坡地坡度较缓 坡长较大的地区 如我国东北的漫岗地形条件或黄土高原丘陵区北部丘陵山地的平缓坡地 每隔一定距离栽植灌木树种 这些植被带可及时地拦截泥沙并在植被上方沉积起来 经过一定的时间 可逐步改坡耕地为坡式梯田 这种方法 习惯称之为生物地埂 A 建立生物地埂 作用 有效调节坡面径流 控制水土流失 经济价值 改善坡耕地的水肥条件 n东北地区 主要采用紫穗槐 沙柳 黄柳等树种 n黄土高原 多沿等高线 每隔20 30m 为草带宽度的8 10倍 人工栽植紫花苜蓿 黄花菜等草带 n南方地区 采用箭麻 火棘 马桑等草灌植物 树种 松 杉 泡桐 杜仲等经济价值较大的乔木树种 配置方式 在缓坡耕地上 在种植农作物的同时 有计划地沿等高线种植以上树种实行林粮间作 植树行间距10 12m 株距3 4m 当乔木树种郁闭后 完成了退耕还林的过渡 B 林粮间作 1 土质侵蚀沟道防护林2 石质山地沟道防护林3 山地池塘 水库防护林4 河川两岸护岸护滩林 二 山区水文网 侵蚀沟道防护林 土质沟道是指分布于黄土高原各个地貌类型上的侵蚀沟系统 也包括以黄土类母质为特征的 具有深厚土层的沿河冲积阶地 山麓坡积或部分洪积扇等土地基础上所冲刷形成的现代侵蚀沟系 1 土质侵蚀沟道防护林 结合土质沟道 沟底 沟坡 防蚀进行林业利用 获得林业收益的同时发挥保障沟道生产持续 高效的利用 不同发育阶段土质沟道的防护林 通过控制沟头 沟底侵蚀 减缓沟底纵坡 抬高侵蚀基准 稳定沟道 达到控制沟头前进 沟底下切和沟岸扩张 从而为沟道全面合理的利用 提高土地生产力创造条件 1 目的 2 配置特点 以黄土高原为例 黄土高原沟壑面积占40 50 其本身承接的降雨量可形成地表径流 加剧这一地区的水土流失 正因为沟壑面积很大 它在这一地区也具有很重要的生产价值 按其所处的自然历史条件 沟壑侵蚀发展程度 土地利用基础和治理水平分为以下几类 侵蚀发展基本停止 沟道农业利用较好 沟坡现已用作果园 牧草地或林地等 这一类型基本是在坡面治理较好 沟道采用打淤地坝等措施 已经达到了稳定沟道纵坡的地区 治理措施应在全面规划的基础上 加强和巩固各项水土保持措施的效果 并更好地利用现有土地 提高土地的生产力 森林草原地带应在现有耕地范围以外 选择水肥条件较好 沟道宽阔的地段 发展速生丰产用材林 较为开阔的沟道 利用缓坡 土厚 向阳的沟坡 建设干鲜果园 果园内采用果农间作 增加土地覆盖 沟坡造林选择萌孽性强的树种 如刺槐 沙棘等 有条件的沟道应该打淤地坝 修筑沟壑川台地建设基本农田等 侵蚀沟系的中下游 侵蚀发展基本停止 沟系上游侵蚀发展仍然活跃 沟道内进行了部分利用 沟系上游 沟底纵坡较大 沟道狭窄 沟坡崩塌较为严重 沟头仍在前进 有效的措施是 在沟顶上方建筑沟头防护工程 拦截缓冲径流 制止沟头前进 在沟底根据顶底相照的原则 就地取材 建筑谷坊群工程 抬高侵蚀基点 缓减沟底纵坡坡度 从而稳定侵蚀沟沟坡 沟底已经停止下切 如果不易农业利用时 最好进行高插柳桩的栅状造林 期间逐渐淤地或改良土壤 为进行农林业利用创造条件 在沟床已经稳定之后 即可考虑沟坡的林 果 牧方面的利用问题 侵蚀沟系的上中下游 侵蚀发展都很活跃 均不能利用 这类沟系的特点是纵坡较大 一 二级支沟尚处于切沟阶段 沟头溯源侵蚀和沟坡两岸崩塌 滑塌均很活跃 所以不能从事农林牧业的正常生产 对于这类沟系的治理可考虑从两方面进行 距居民点较远 采取封禁的办法 或散播一些林草种子 人工促进植被恢复 距居民点较近 采取积极治理的措施 工程措施与生物措施相结合治理 石质山地和土石山地其地形多变 地质 土壤 植被 气候等条件复杂 适合于发展多种经营 一般来说 石质山地沟道的特点如下 山高坡陡土层薄 不足1m 基岩成半风化 风化状态 地面物质疏松 泻落山地地力衰退迅速山洪泥石流易爆发 2 石质山地沟道防护林 1 目的在石质山地和土石山地流域范围内按合理规划进行治理 特别是山地水土保持林和水源涵养林 发挥其分散调节地表径流 固持土壤作用的条件下 结合沟道工程治理 通过沟道防护林的配置 可以起到保持稳定治沟工程和防护沟道土地的持续利用 同时 在发挥其防护作用的基础上争取获得一定量的木材收益 2 配置特点 在山地坡面得到治理的条件下 在一些主沟沟道 地形开阔 纵坡平缓 山地坡脚土层较厚时 可进行合理的农业 经济林利用 在一些一级支沟或二级支沟 地势陡峻 沟道纵坡较大 沟谷狭窄时 沟底要有沟道工程 设计一定数量的谷坊群 以防止或减少上游泥石流爆发时所引起的损失和其破坏的规模 在沟道下游或接近沟道出口处 沟谷渐趋开阔 在沟道水路两侧多修筑成石坎梯田或坝地 为巩固地坎 减少其维修用工 群众多在埂坎边线 多稀植核桃 柿树 山楂 花椒等经济树种和楸树 臭椿等用材树种 在山区兴建池塘水库是当地调节洪水 灌溉农田 发电 解决人畜用水的重要来源 但由于池塘范围内水土保持工作跟不上 很多库区没有达到绿化标准 致使塘库常常遭到泥沙淤积 或因风浪冲陶引起库岸崩塌致使大量泥沙进入塘库及库区河道中 从而严重地威胁到池塘水库的正常使用寿命及价值 甚至造成水库险情 3 山地池塘 水库防护林 池塘水库的泥沙来源 由水库的集水区而来 经由沟 溪 河流进入库区塘库蓄水后库岸受风浪的冲陶产生崩塌而引起的 据统计 全国每年平均进入江河的悬移质泥沙约35亿吨 其中约14亿吨淤积在水库 湖泊 河道和灌区 1 目的 固定库岸拦截并减少进入塘库的泥沙美学和景观价值控制浪蚀减小塘库水面风速 减少水面无效蒸发 2 配置与营造池塘水库防护林的配置包括三大部分 库区上游集水区的各种水土保持林塘库沿岸的防护林 由靠近水位的防浪灌木林和其上坡的防蚀林组成 坝体前面地下水位较高地段的造林 塘库沿岸防护林首先应确定防浪灌木林带的设计起点 塘库沿岸防护林的设计起点 确定防浪林或水库防护林的起点可选择以下5种情况 A 由高水位开始B 由高水位和正常水位之间开始C 由常水位开始D 由常水位和低水位之间开始E 由低水位开始 不至于影响到耐水乔灌木树种的正常生长充分利用水库沿岸的土地 作为林木生长用地 使塘库沿岸防护林充分发挥其减低风速和防止水面蒸发的防护作用 使更大的水面处于其防护范围之内 一般建议 其起点由正常水位线或略低于此线的地方开始 确定原则 根据水库的大小 土壤侵蚀状况 沿岸受冲陶的程度 即使同一水库 沿岸各个地段防护林带的宽度也是不相同的 塘库防护林的宽度 当沿岸为缓坡且侵蚀作用不甚激烈时 林带宽度为30 40m当坡度较大 水土流失严重时 其宽度应扩大到40 60m在水库上游进水凹地泥沙量很大时 林带宽度甚至可达100m以上平原地区较小的池塘 其沿岸防护林的作用以防风 美化景观为主时 林带宽度才可采用10 20m的宽度或更小些 常水位线或其略低地段的防浪灌木要由灌木柳及其他耐湿的灌木组成常水位与高水位之间 采用乔灌木混交型高水位以上 立地条件变得干燥起来 应采用较耐旱的树种 特别是为了防止库岸周围泥沙直接入库 并防止牲畜进入可在林缘配置若干行灌木 形成地上地下的紧密型结构 塘库沿岸防护林组成和结构 对于护岸防浪 灌木柳可采用密植的方式 株距0 75 1m 行距1 1 5m 乔木树种株距可为1 5m 行距一般为2 3m 选择近水面或可能浸水地段的造林树种时 应特别注意其耐水浸的能力 n灌木柳 60 70天n黑杨 美杨 40天n榆30天 对于坝体前面或其低湿地 宜用作培育速生丰产林基地 选择耐水湿和耐盐碱的造林树种 林分结构主要决定于生产目的和立地条件 同时 栽植成块或片状林通过林木强大的蒸腾作用可以降低该地的地下水位 有利于附近其他用地的正常生产 坝体前面或其低湿地造林 4 河川两岸护岸护滩林 1 河滩防护林 2 河川护岸林 3 护堤林 1 河滩防护林配置典型模式 雁翅柳 雁翅型造林 沙棘护滩工程 当顺水流方面的河滩很长时 可营造雁翅式护滩林 即在河流两岸 或一岸 河滩地进行带状造林 顺着归整流路所要求的导线方向 林带与水流方向构成30 45度的角度 每带栽植2 3行杨柳 每隔5 10m栽植一带 其宽度依滩地宽度和土地利用的要求而定 树种主要是杨树或柳树 行距为1 1 5m 株距为0 5 0 75m造林方法是埋杆造林 不宜外露过长 插杆采用2 3年生枝条 长0 5 0 7m 主要依地下水的深度而定 雁翅柳 雁翅型造林 雁翅式护滩林配置图 按此种配置方法林木一旦成活后可减少洪水的冲力 也可淤积泥沙 逐渐缩小河道的宽度 使河道逐渐由弯变直 林带的位置与角度应因地制宜 被河水冲刷的一面 林带可伸展到河槽边缘 林带与水流所成的角度宜小 带距可缩短 山西右玉仓头河和辽宁老哈河等这类河流 他们选择了适应于河滩立地 生长旺盛 根系萌糵能力特别强的灌木 沙棘 按治河规划河川流路水文计算 留出足够的河床过水断面 在归整流路所要求的导线外侧 营造以沙棘为主 其中稀植适生的杨柳类乔木 的护滩林 一旦沙棘成活后 即迅速覆盖滩地 由于沙棘地上部分枝叶繁茂 有利于多沙水流漫洪挂淤 同时 由于其水平根系网结构严紧 整体效益较强 沙棘护滩工程 平缓河岸的护岸林陡峭河岸的护岸林 2 河川护岸林 长期以来 由于河川遭受侵蚀和冲陶的结果 造成河床弯曲 平缓河岸与陡峭河岸交错存在 往往一边为平缓河岸 而对面则为陡峭河岸 平缓河岸营造林木时 既要与陡岸造林相结合 又要与河滩造林相结合 一般情况下 缓岸上的立地条件较好 护岸林的设置可根据河川的侵蚀程度及土地的利用情况而定 在岸坡上可采用萌糵性强的乔灌木树种来营造大面积的混交林 在靠近水位的一边可栽3 5行灌木柳 平缓河岸的护岸林 在岸坡侵蚀和崩塌不太严重且岸坡平缓 河川洪水期河水上涨到岸边的幅度不大时 紧靠灌木柳应营造20 30m宽的乔木护岸林带 常采用的树种多为耐水湿的杨柳类 若洪水蔓延的范围很大 林带应加宽到50 200m 在岸坡侵蚀和崩塌严重的情况下 造林要和水工措施结合起来 河岸上部比较平坦的地方应采用速生和深根性树种 如刺槐 杨 柳 臭椿 白榆等 营造宽20 30m的林带 林带与河岸平行 林带边缘距河岸边应留出3 5m的空地 崩塌地块 在靠近水位的一边仍要栽植3 5行的灌木柳 平缓河岸护岸林 侵蚀和崩塌严重的平缓河岸护岸林 一般河流陡岸为河水顶冲地段 侧蚀冲陶严重 常易坍塌 因此 护岸林应配置在陡岸岸边及近岸滩地上 以护岸防冲为主 陡岸岸上造林 除考虑河水冲陶外 还应考虑重力崩塌 黄土质陡岸临界高度 稳定高度 约为1 5 2 0m 沙黄土质1 0m 而树木固土深度一般为2m左右 因此 在3 4m以下的陡岸造林 可直接从岸边开始 3 4m以上的高陡岸造林 应于岸边留出一定距离 一般以从岸坎临界高度的高处按土体倾斜角 安息角 引线与岸上之交点作起点 陡峭河岸的护岸林 陡峭河岸的立地条件较差 护岸林的营造最好采用乔灌木混交方式 北方地区适宜的树种为刺槐 杨 柳 臭椿 楸树 柠条 紫穗槐等 林带的宽度可根据河川情况及土地利用情况来确定 尽可能应用农田和河岸的空地 包括岸滩地造林 宽度约为20 40m 陡峭河岸护岸林配置图 对于大堤的险工险段 必须采取护堤固坡的水利工程措施 对于大范围的土质大堤 营造护堤防浪林是行之有效的办法 3 护堤林 护堤防浪林的规划原则 大堤不栽植乔木树种防浪林的宽度 应不影响行洪 黄土高原防护林体系高效空间配置及稳定林分结构设计 案例一 1 侵蚀地形与土壤黄土母质土层深厚 立土性强 大孔隙 易侵蚀 易塌陷 水土流失面积43万km2 严重流失面积28万km2 沟壑比例50 一 黄土高原水土流失因素概况 干旱少雨与夏季暴雨 1 降水的地带性 2 降水不均 多暴雨 3 黄土高原的植被 1949年仅有6 1 主要分布在海拔较高的石质山地 经过50多年的努力 森林覆被率恢复到9 5 但部分地区的森林覆被率仍然很低 如山西省为7 3 甘肃省4 8 宁夏只有0 9 二 黄土高原防护林体系配置 1 黄土平缓地 15 2 黄土陡坡 25 35 3 黄土急坡 35 4 侵蚀沟 花椒埂坎防护林 块状果农复合经营 果园 1 黄土平缓地 15 以农林复合结构为主的网 片 带配置 道路防护型农林复合结构 花椒 小麦间作 2 黄土陡坡 25 35 林草复合结构带状或疏林配置 较完整的坡面 乔灌结合异龄复层林带与草田相间的林牧复合结构设计 水平沟整地 林带宽15 20米 林带间距大于15米面积较小或破碎坡面 全面造林 集水式鱼鳞坑整地乔木林造林密度小于1500株 公顷 陡坡 林草间作带 陡坡 疏林 陡坡 林草带状间作 3 黄土急坡 35 人工补植 封山育林 形成近自然植被