甘肃省大黄山区全面退耕还林实现社会经济可持续发展研究

[摘要] 通过对大黄山区森林资源破坏到恢复几个阶段的分析,在对该区造林树种的适应性选择、水保措施整地、灌木林利用等方面研究的基础上,论述了该区退耕还林主栽品种和特殊整地方式及种植模式,估算了退耕还林实施2年来造林10 000hm2 将产生的生态效益和经济效益,为进一步对该区乔灌林封育、改造和利用提出了建议和对策.本文研究结果可为祁连山区相近造林立地条件的生态环境建设提供参考.
　　[关键词] 林业 大黄山区 退耕还林 探索
　　1 大黄山区自然地理与生态环境演变概况
　　1.1 自然地理概况
　　1.1.1 地理位置、地形地势和植被分布 大黄山又名胭脂山(焉支山),位于甘肃省河西走廊中部南侧,祁连山俄博岭北面,山丹县境内.东靠永昌县,南连本县大马营滩,西至本县马营河,北接本县陈户、老军两乡,是一座带形的孤山,是祁连山冷龙岭的分支,主峰高达3 877m,峰四周为低山丘陵,海拔在2 000m以上,是民武、张酒盆地的分界,沟谷切割不深,相对高差约200m左右,沟谷两岸坡面短而陡,一般为25~40°,梁峁坡面比较平缓,一般都在20°以下.天然林以青海云杉、祁连园柏和灌木林等为主,呈块状或条状,分布在海拔2 500~3 300m的阳坡或半阳坡上,农田和部分丛生灌木交错分布在海拔2 000~2 700m之间.
　　1.1.2 气候、水文概况 本区属大陆性半干旱气候,年降雨量250~428.6mm,年平均气温-3℃至0℃,年干燥度1.0~1.5度,无霜期短.河流属黑河水系,有寺沟河、青石头河、流水沟河、大口子沟、直沟河等,集水面积约为17 600hm2,年径流量约为0.190 6万m3(季节性的小河流量未计算在内),现建有寺沟水库、流水口水库、瓷窑口水库、三十六道沟水库等四座水库,总库容386.6万m3.这些河流除寺沟河外,其余河流为季节河,流量不大,是附近乡村用水的主要来源.
　　1.2 近百年生态环境演变概况据史料记载,民国时期,大黄山天然林属祁连山林务处辖管.大黄山天然林东至老军峡口,西至花寨子乡山湾,北到陈户乡周坑,南至大马营乡窑坡,面积40 000hm2.但沿山林区,豪坤各据一方,指山卖木,贫民盗伐,换粮渡荒,毁林烧灰.
　　1930年马步芳为建公路,修营房,肆意滥伐大黄山甘沟至流水沟4 000hm2 的山林,使茂密的森林变成了林相残次的次生林,造成了大面积的荒山秃岭,流水沟成了无水沟.解决前大地主占山开荒造田,大面积破坏林地和草地,形成了陈家墩等集中大面积开荒耕地,而且大量农户建房长期居住在山区.
　　1958年成立大黄山林场,对28 790hm2 经营面积内的天然林进行管护,而在集体经济时期,沿山各乡村、社组织群众上山烧灰,开垦土地,期间天然林区之外的缓坡地全部开垦为耕地.
　　1980年该林区森林划定为水源涵养林,停止了天然林采伐,生态环境恶化趋势得以缓和.但在大黄山林场管辖之外的农区,包产到户后,农户在原有承包耕地边向陡坡,河谷开地,使大量灌木又一次被破坏,只有在地边和石崖陡坡保留部分灌木.人员和牲畜在山区大量活动,灌木集中分布区上升海拔400m,林区植被盖度降低,形成了现有天然林分布格局.基于地理位置和地形地势、植被和气候、水文概况,以及该区林地和牧地、农地交错分布的特点,该区人工造林和封山育林具有很大的艰巨性和复杂性,自上世纪80年代初开始,经过20多年的长期艰苦探索,特别是2002年开始全面退耕还林,生态环境治理才初见成效.
　　2 人工造林及试验研究
　　2.1 人工造林及试验研究概况在大黄山林场管辖的29 790hm2 林业用地范围内,从1981年开始,全面停止天然林采伐,开始人工造林和天然林抚育和封山育林,至2001年人工造林保存面积849.6hm2,其中郁闭成林680.7hm2,占80.1%;未成林造林地168.9hm2,占18.8%.在          期间开展人工造林技术研究,省林业厅专题列项《祁连山浅山区造林技术研究》,从1981-1990年共营造样板林168.6hm2,其中在干旱的阳向荒坡营造灌木林76hm2,保存率在79%~99%,在疏灌坡和灌木林地栽植青海云杉、华北落叶松、白桦等92.6hm2,平均保存率74.8%,比其余非样板区造林保存率提高了2.4倍.试验区综合效益显著,乔灌混交试验区内的总生物量由5.03t/hm2 提高到15.142t/hm2,可利用的饲料草由0.916t/hm2 提高到2.358t/hm2.枯枝落叶层由2~6cm 升到10~24cm,土壤有机质提高12.5%~56%,每公顷的降水贮水量由430t提高到891t,造林前被砍尽或消失的黄芪、沙参、远志和前胡等物种相出现,投入比达1∶3~7.994.
　　2.2 造林试验
　　2.2.1 树种适应性研究 在试验中得出,华北落叶松在海拔2 500~2 700m的阴波,半阴坡生长量最大,2 900m以上生长量迅速下降,而青海云杉在2 900~3 100m的区域内生长量最大.
　　在海拔2 600~3 000m浅山区,年降雨量340~430mm,≥10℃的有效积温1 130~2 200℃,7月平均气温14~19℃,这里完全可以生长乔、灌木,但其海拔2 200~2 600m的下部,水分条件不能满足乔、灌木生长的需要,地表呈荒漠草原景观,在该区造林应采取栏蓄坡地径流的措施进行鱼鳞坑、水平阶整地,营造耐旱的沙棘、柠条、毛条、小蘖等灌木.
　　坡向因子对造林成活及保存和幼树生长量有重要的影响,在海拔2 600~3 100m的范围内坡向为N、ENN、NE和WNN的土壤平均含水量大于40%,栽植青海云杉、华北落叶松可一次成功,在干旱坡向SSW 的地方营造乡土灌木银露梅、沙棘等保存率也可达80%~96%.
　　2.2.2 水保措施提高造林质量研究 提前一个生长季节整地,增加整地深度使破土面低于原坡面可提高土壤含水量,是抗旱造林的有效措施,配套运用可提高土壤含水量20%~34.8%.
　　整地的断面形式对土壤含水量的影响比较明显,当破土面低于原坡面10~15cm 时,其含水量要较平行的高8.9%~24.5%,因此在低海拔或阳坡,半阳坡为了涵蓄大气降水,减少蒸发,增加土壤湿度,破土面可低于原坡面.
　　为提高水的利用率,采用种植点"品"字排列,减少整地宽度,加大整地长度,减少破土面积,调节集水区面积,利用地表径流,可提高土壤含水量24%~32%,平均28.2%.
　　2.2.3 灌木林利用研究 几种饲料灌木的生物量及营养分析得出,灌木与纯草场产草量的倍数为沙棘3.1,银露梅和锦鸡儿2.8,金露梅2.5,小蘖2.3,绣线菊和枸子2.0.现场放牧啃食观察,沙棘、锦鸡儿啃食1/3~1/2嫩枝,啃食量较大.该区灌木饲用价植综合评分排序为枸子、绣线菊、小蘖、沙棘、金露梅(幼)、锦鸡儿、金露梅(成).
　　2.3 造林和封育中存在的问题经过21a的造林和封育探索,大黄山林区在全面停止天然林采伐后,科学营林、人工造林、封山育林,使天然林区乔木林资源得以稳定保护和建设.但山区农林和林牧矛盾十分突出,特别在林缘地带和大黄山林场管辖区之外,沿山4乡农户开垦土地现象时有发生,使灌木林受到破坏,天然林与耕地相间分布,加上山区牲畜逐年增加,天然林保护困难重重,生态环境建设出现局部治理,整体恶化局面,没有从根本上改善林区生态环境.
　　3 退耕还林全面建设生态环境
　　3.1 退耕还林建设概况从2002年起,老军、陈户、花寨子、大马营和大黄山林场同时全面开始退耕还林.2年间,山区及沿山区集中连片退耕还林10 000hm2,其中退耕地还林6 000hm2,宜林荒山造林4 000hm2,是前21a造林保存面积的11.8倍.全面实行封山育林,禁止开荒种田,实现了由毁林开荒向退耕还林的历史性转变,生态环境建设取得突破性进展,退耕区植被盖度达0.9以上,夏季草高1.4m以上.林区多年不见的野生动物樟子、马鹿、狼等又重新出现,发源于山区的寺沟河、三十六道沟、流水沟水量增加,其中寺沟水库2003年1-5月的来水量达到243.46hm3,比2002年同期的173.2hm3 增加70.26hm3,退耕还林区泉水重现,生态效益初步显现.
　　3.2 退耕还林的特点
　　3.2.1 造林区域的突破 在退耕还林中,根据前期研究成果,重点在海拔2 000~2 200m,降水量250~290mm的老军乡南部滩、陈户乡前山区、花寨子乡照壁坡等造林条件较差的重点地段精心施工,采取水平阶、大鱼鳞坑、水平沟等整地方式,及时灌足苗木成活起动水,并多次浇灌苗木生长水,苗木成活率达94%,突破了理论造林不适区.
　　3.2.2 造林整地方式的创新 突出宽行窄距的苗木种植格局.水平阶阶间垂直距3.5m,水平距3m,且每阶3株          苗木,水平排列.水平沟采用沟间距4m,沟内株间距1m的种植布局,最大限度地增加了集水面积,保证了造林成效.
　　3.2.3 造林树种的精选 在灌木树种选择上,根据试验金露梅、银露梅、绣线菊、沙棘、白榆、柠条、锦鸡儿都能作为造林先锋树种.而沙棘枝叶茂密,枯枝落叶多,根系发达,常被比喻为"地上像一把伞,地面像一面毯,地下像一张网".可以防止地面冲刷保持水土,又可在最恶劣的环境下生存繁殖,并以最快的速度形成植被,发挥水保作用,成为治理水土流失的主栽树种.另外,沙棘产草量高,牲畜易啃食,并且果实有很高的经济价值.因此,沙棘在大黄山区退耕还林中被列为首选树种.
　　3.2.4 水平阶整地苗木团族状栽植造林方式应用 在2003年退耕还林中,在立地造林条件较差的地段采用了长1.2m的水平阶整地规格,在一个水平阶内种植3株苗木,阶内苗木株距0.6m的造林方式.这种造林方式模仿自然植被生长特点,是将造林苗木定植成相对成丛的造林配置方法,造林后一个水平阶内植生组可以较快形成郁闭的森林小环境,使幼林更能经受干旱等恶劣气候条件的考验,充分利用有限的水资源,发挥苗木的自然恢复能力,快速改善山区生态环境.
　　3.3 效益估算
　　3.3.1 生态效益 沙棘林具有很强的涵养水源能力.据祁连山水源林研究所资料记载,沙棘林下土壤疏松多孔,根系分布21.8t/hm2,是云杉的1.2倍,草地的6倍.根系总量越高,保持水土和防止侵蚀的作用越大,灌木林每hm2 土壤可涵水蓄水量1 090 m3,是云杉的1.1倍,退耕还林营造的灌木林10 000hm2,可涵蓄水量1 162.7万m3,是现有该流域四库水库有效库容386.6万m3 的2.8倍.沙棘须根量大,串根萌蘖力强,枯枝叶多,本身消耗水量少,并且有根瘤,可起固氮作用,可改良土壤,沙棘林在涵养水源保持水土方面有着巨大作用.
　　沙棘林为发展乔木群落的进化演潜提供了条件.在沙棘林改变了生态立地条件后,达到乔木所生长条件和气候条件时,可在灌木林中营造乔木林,特别是在乔灌交错地带,乔木林天然下种,达到乔、灌、草结合的稳定森林群落,取得最大限度涵养水源效能.  沙棘林可为野生动物提供栖息地和食物,并保护有益昆虫和贵重药材资源.沙棘林是许多野生鸟兽、有益昆虫的理想栖息地,为它们提供良好的生存环境和丰富的食物.林下又是贝母、党参、大黄、羌活等药材生长地.
　　沙棘林和其它森林一样,可美化环境,降低噪音,并通过光合作用,吸收二氧化碳,制造养气,为人类生存创造条件.
　　3.3.2 经济效益 沙棘造林成本低,周期短、成林早.培育青海云杉种苗需3~5a,成材需25a左右,苗木培育和栽植所需费用高.而沙棘苗1a出圃,造林费用也很低,5a可成林,所以沙棘造林有成本低、周期短、宜于成林的优势.
　　沙棘立体草场有很高的经济效益.沙棘林单位面积产草量是天然草场的3.1倍,沙棘比草发叶早、耐啃食、生长量大,是干旱春季牲畜度春荒的好饲料,大黄山区沙棘灌草型复层立体优质、高产草场的建立,将产生很高的经济效益.
　　沙棘可作为生活资料和工业原料.沙棘是一种具有巨大药用、食用价值的生态树种,特别是沙棘果实食有丰富的营养物质和生理活性物质,可以广泛应用于食品、医药、轻工、航天、农物渔业和外贸等国民经济的许多部门.
　　4 封育、改造和利用阶段的建议和对策
　　4.1 开展生态移民,严格封山育林在退耕还林区内,根据不同区域的特点,开展生态移民和封山育林.花寨子乡山区农民居住分散,人员较多,不利于全面封山育林,应加快移民搬迁;陈户乡大黄山区农户已基本搬迁完毕,剩余住房应留作护林房之用,农户转为护林员,对退耕区全面封山,近4a内,不许农户和牲畜入山;老军乡和大马营乡沿山区农户居住相对集中,退耕地可分区独立封育.
　　4.2 进一步提高造林、营林质量在大面积退耕还林中,整体造林达到国家验收标准,但一些局部地段造林质量较差,应进行补植.在立地条件较好的天然林缘区灌林间种植青海云杉、华北落叶松和祁连园柏等乔木以改善树种结构.积极开展幼林抚育,特别是在夏季整地穴内应进行除草,使苗木有充足的光照,并避免高温烧苗.开展病虫鼠害预报,积极防治,保护造林成果.
　　4.3 建立试验、示范基地,积极开展科学研究在退耕还林区建立试验、示范基地,针对性地开展牧草利用和沙棘利用试验、示范工作,进一步研究沙棘在大黄山区的生态学及生物学特性,研究开发利用有效用途,为全县沙棘产业的建立提供可靠理论和实践依据.