曹明川

（遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114039）

水環(huán)境與水生態(tài)

遼西北沙地治理的生態(tài)及經(jīng)濟效益分析

曹明川

（遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114039）

以圍封為主，人工栽培固沙植物為輔的方法固定流動沙丘，可以在5～6年內(nèi)使嚴(yán)重沙化的沙丘，基本得到穩(wěn)定，植被獲得恢復(fù)，沙地土地生產(chǎn)力提高3～5倍。在起伏比較大的沙丘的平緩地段和丘間低地開發(fā)農(nóng)田，須營造防護林，實施保護性耕作措施，也可以帶狀栽培沙打旺，防止土地發(fā)生風(fēng)蝕沙化。在起伏比較大、沙化比較強的沙丘，利用小面積丘間低地，營造優(yōu)良品種楊樹，可以獲得速生豐產(chǎn)。

圍封；治理；生態(tài)效益；經(jīng)濟效益

1 圍封治理措施

1.1 對沙丘穩(wěn)定性影響

由于遼西北實施了圍封禁牧與實施人工栽培固沙植物等措施，從而有效促進了沙地植被的恢復(fù)，流動沙丘大多發(fā)展為半固定沙丘，沙丘分布狀況發(fā)生明顯變化。這里對沙丘的變動狀況，與開始治沙時的情況進行比較，同時也與鄰接沒有治理的沙丘進行比較，借以分析圍封治理后的效應(yīng)。

試驗示范區(qū)在2001年11月，共有較大的流動沙丘13個，流動速度3～15m/a。其中8個沙丘采取了人工栽培固沙植物進行固定，其余5個沙丘采取自然恢復(fù)植物固定。經(jīng)過4～5年圍封治理，每個沙丘有70%～80%面積由流動發(fā)展為半流動。流動沙丘面積由44hm2降低為11hm2，由15%減少為3.75%。至2006年，除了大流動沙丘存在沒有完全固定的部分以外，還存在8個小流動沙丘，每個沙丘面積為30m×50m。

采取人工固定和自然恢復(fù)固定兩種固沙方式，雖然都獲得了顯著效果，但人工固定沙丘的植被恢復(fù)強度與沙丘穩(wěn)定速度明顯高于自然固定沙丘。由于治理時間短，沙丘仍然存在流動部分，人工固定沙丘的固定面積達70%～85%，植物覆蓋度達55%～70%，自然恢復(fù)沙丘的固定面積達60%～75%，植物覆蓋度45%～50%。

無論是人工促進恢復(fù)還是自然恢復(fù)方式，流動沙丘都沒有完全穩(wěn)定，大的流動沙丘內(nèi)部仍然存在沒有固定部分，示范區(qū)內(nèi)也存在著一些小的風(fēng)蝕坑和小沙丘，還需3～5年時間才可達到完全固定。

1.2 沒有圍封治理的沙丘土地

在圍封治理區(qū)北部是固定沙丘和半固定沙丘，面積133.34hm2，其中固定沙丘占86.67hm2，半固定沙丘和流動沙丘占46.67hm2，中部為丘間洼平地，面積66.67hm2。這塊沙地由于長期被牛羊頻繁踐踏和啃食，導(dǎo)致沙化迅速發(fā)展。至2014年，流動沙丘猛增至7個，延伸達20～30m/a，流動沙丘面積占這塊沙地的1/3，為66.67hm2。中部的凹平沙地，被沙壓沙埋，發(fā)生沙化，其中20hm2，覆蓋沙層厚度20～50cm，46.67hm2覆蓋沙層厚度3～10cm。周圍的固定沙丘面積由86.67hm2減少為46.67hm2， 半固定沙丘面積由46.67hm2增加為93.33hm2。靠西南部的固定沙丘發(fā)生強烈風(fēng)蝕，風(fēng)蝕深度達20～30cm/a，由此可知，過度放牧引起沙化的后果非常嚴(yán)重。

1.3 圍封治理對沙地植被恢復(fù)影響

試驗示范區(qū)內(nèi)，2010年秋季至2014年秋季，沙地植被覆蓋率逐年遞增，由原來的70%增加現(xiàn)在的75%。流動沙丘區(qū)的主要代表性植物如沙蓬的分布面積逐年在減小，生長逐漸呈現(xiàn)衰弱狀態(tài)。半流動沙丘到固定沙丘階段的代表性植物（如細葉胡枝子、山馬料、野麥子、拂子茅等）呈增多態(tài)勢。

在植被的抽樣調(diào)查中，沙蓬出現(xiàn)的頻率逐年減少，即從2010~2015年間，由38%降低為21%。在2015年圍封區(qū)的20塊標(biāo)準(zhǔn)沙地調(diào)查中，流動沙丘代表性植物沙蓬分布的頻度為20%，多度為5.8株/m2，半流動沙丘代表性植物差巴戈蒿的頻度與多度仍較高，分別為45%和23.3株/m2。

2 防護林帶和固沙植物對小氣候條件影響

圍封經(jīng)過5年治理使流動沙丘的植被覆蓋率由原來的15%逐漸恢復(fù)到60%，圍封治理效應(yīng)明顯。現(xiàn)在就平緩沙地防護林帶和流動沙丘固沙植物對小氣候條件的影響，進行觀測分析。

2.1 試驗地與調(diào)查方法

治理試驗區(qū)的土地分為兩部分，一是流動沙丘固沙區(qū)，二是平緩沙地。為此，選擇了植物覆蓋率45%和固沙植物覆蓋率85%的兩個區(qū)域，與沒有進行治理的沙丘進行比較。觀測儀器距離地面的高度1.2m，觀測要素為風(fēng)速、地面溫度，地面最高溫度、最低溫度，地中5～20cm溫度，使用國家氣象局檢定的常規(guī)氣象儀器觀測；空氣溫度、濕度觀測使用自計溫濕度表觀測。在無葉期和有葉期各進行1次。

2.2 平緩沙地農(nóng)業(yè)利用區(qū)防護林帶防護作用

2010年4月下旬進行了無葉期觀測，在林帶5～10倍樹高背風(fēng)面范圍內(nèi)，一天之中的平均風(fēng)速能夠降低23%，地面溫度相應(yīng)提高了0.3℃，地中溫度相應(yīng)提高了3.1℃，而水面蒸發(fā)隨之降低了4.7mm。

當(dāng)年5月下旬有葉期觀測，距離5～10倍樹高處的林帶風(fēng)速則平均降低了10%，空氣溫度相應(yīng)增加了1.0℃，地面溫度相應(yīng)提高了1.8℃，地中溫度隨之增加了1.5℃，然而水面蒸發(fā)則相應(yīng)降低了5.5mm。

2.3 固沙植物對小氣候影響

經(jīng)過人工固定后的流動沙丘，植物覆蓋率隨之增加，沙面相對基本穩(wěn)定，對小氣候環(huán)境產(chǎn)生一定影響。在無葉期，流動沙丘的風(fēng)速可達10.1m/s，固沙區(qū)覆蓋率45%時風(fēng)速可達7.1m/s，固沙區(qū)覆蓋率85%的風(fēng)速則降為6.9m/s，固沙區(qū)和流動沙丘的覆蓋率分別降低了30%和31.7%。空氣溫度在0.1℃～0.4℃之間。地面溫度在1.0℃～1.2℃之間。地中土層厚度為5～20cm時溫度在0.3℃～1.2℃之間。

固沙區(qū)與流動沙丘在有葉期間進行比較，其風(fēng)速在3.9%～18.8%之間變化，氣溫在0.5℃～2.1℃之間，地面溫度變化范圍為6.6℃～9.0℃ ，土層5～20cm地中溫度在0.1℃～0.7℃之間變化 ，水面蒸發(fā)則降低了0.9mm。隨著連續(xù)多年進行固沙，植物覆蓋率也隨之相應(yīng)增加，小氣候效益也在逐年提高，固沙區(qū)植物覆蓋率85%比固沙區(qū)植物覆蓋率45%的風(fēng)速低20%～35.3%，空氣溫度相應(yīng)提高了0.7℃～1.9℃，地面溫度增加了5.2℃～7.3℃，地中溫度也隨之提高0.3℃～1.0℃，水面蒸發(fā)相應(yīng)減少了1.2mm。

3 防止土壤風(fēng)蝕作用

流動沙丘向前移動，處于堆積階段；半流動沙丘部分處于流動，部分表面積沙或表土風(fēng)蝕；固定沙丘由于不合理的利用土壤出現(xiàn)風(fēng)蝕沙化。試驗點選設(shè)在小氣候觀測點附近，按照不同土地類型和植被類型選擇土壤風(fēng)蝕測試區(qū)域，基準(zhǔn)采取植物根徑，測試植物的風(fēng)蝕深度及基沙層厚度，分析固沙植物影響土壤風(fēng)蝕程度。

3.1 防護林帶防止風(fēng)蝕的作用

在試驗區(qū)域的中部設(shè)置樹高5.5m的防護林帶，這樣對林帶附近的農(nóng)田發(fā)揮了明顯防護效應(yīng)。由于降低了風(fēng)速，使表層土壤無風(fēng)蝕現(xiàn)象發(fā)生，但因受越冬的甘草植株的影響，積沙現(xiàn)象時有發(fā)生。由于土地面積較大，僅憑單條林帶無法滿足防護全部土地，在沒有防護林保護的地段，風(fēng)蝕面積發(fā)生達3%～10%，風(fēng)蝕深度可達0.3～3.6cm，由于植株的影響，積沙面積與積沙強度相應(yīng)較大。在西北部的開發(fā)區(qū)，地勢有較大起伏，地面臺高0.8～1.0m，發(fā)生風(fēng)蝕面積的概率較大，侵蝕深度一般可達3.7cm，局部最大可達25cm。土地開發(fā)區(qū)的南端15～20m范圍內(nèi)發(fā)生大面積風(fēng)蝕，風(fēng)蝕深度一般可達7cm，局部最大可達30cm。

3.2 防止土地風(fēng)蝕的作用

流動沙丘固沙區(qū)包括3個方面，分別是沙丘對照點、植物覆蓋率45%和85%的固沙區(qū)。覆蓋率85%小區(qū)沙面已經(jīng)無移動，由于附近沙丘仍然有沙塵侵入，故積沙層厚度達7～15cm。植物覆蓋率45%小區(qū)，仍然發(fā)揮作用的是人工固沙設(shè)置的網(wǎng)格，其吹蝕面積僅占5%，吹蝕深度和積沙厚度分別為12，6cm。經(jīng)過圍封治理后的流動沙丘已經(jīng)開始逐步轉(zhuǎn)化為半固定沙丘，乃至向固定沙丘開始發(fā)展。沒有經(jīng)過治理的流動沙丘的對照點，逐年向東北偏東方向逐漸移動20～30m。

4 植物對風(fēng)沙土養(yǎng)分含量影響

4.1 風(fēng)沙土剖面

從流動沙地開始的發(fā)育的土壤剖面，土壤無層次，含有機質(zhì)很低。經(jīng)過固沙植物的栽培，促進了自然植物的侵入，隨著植物覆蓋率逐年不斷提高，沙面日趨穩(wěn)定，由植物的枯死根系與枯枝落葉層共同作用下，出現(xiàn)了大量腐殖質(zhì)層，腐殖質(zhì)層厚度0.3～4.5cm。

4.2 風(fēng)沙土養(yǎng)分

在固沙植物的發(fā)展及其演替過程中，流動風(fēng)沙土逐漸發(fā)育成為固定的風(fēng)沙土，由土壤腐殖質(zhì)層的逐年增加，其有機質(zhì)和其他養(yǎng)分的含量也在明顯加大，固定56年的沙丘，有機質(zhì)提高0.051%～0.136%，全N增加0.062%～0.239%，全K增加0.308%～0.320%，而全P增加不明顯。

5 沙地開發(fā)利用的經(jīng)濟效益

5.1 植物產(chǎn)量

沙地在圍封以后大量的天然植物加速侵入，原來生長的植物其生長量也迅速提高，因而其生物量快速增加。圍封后大量的天然植物如牧草、蒿草和灌木，其生長速度加快，每年合計產(chǎn)量82.9375萬kg，由于圍封而增加的產(chǎn)量按70%計算，凈增加產(chǎn)量58.0562萬kg，最近3年凈經(jīng)濟價值34.8339萬元（如表1）。

表1 天然植物經(jīng)濟效益

5.2 楊樹人工林

圍封治理初期，按照沙地地貌的自然走向，從南往北沿著沙丘帶之間的平緩沙地規(guī)劃兩條道路，在兩側(cè)營造了6行楊樹林帶，同時在沙丘的平緩地段和部分丘間地低地營造了楊樹片林，既有防護林作用，又有經(jīng)濟林價值，總經(jīng)濟價值達45萬元。

5.3 樟子松固沙林

位于試驗示范區(qū)的東南部，1998～2000年營造，受圍封影響，生長量增加，增加經(jīng)濟價值77.6萬元，如表2。

表2 樟子松經(jīng)濟效益

5.4 錦雞兒固沙林

在治沙過程中，營造了錦雞兒固沙林，除了發(fā)揮生態(tài)效益外，還具有很大的燃料和飼料價值，經(jīng)濟效益33.2萬元。

6 結(jié)語

生態(tài)效益與社會效益的經(jīng)濟評價，參照遼寧省固沙造林研究所對樟子松固沙林效益的評價方法，即效果評價與消耗評價方法進行，各種間接效益為直接經(jīng)濟效益的3.04倍，即各種間接效益的經(jīng)濟價值703.76萬元，直接經(jīng)濟效益與間接效益的合計935.26萬元。6年中項目共計投入120萬元，產(chǎn)出與投入之比值，為7.79倍。

［1］李智慧，姜延輝.灌木草場培育技術(shù)在遼北沙地治理中的應(yīng)用［J］.吉林水利，2007（S1）.

［2］馮華，孫振巖，王彪.寧姜流動沙地快速治理開發(fā)技術(shù)［J］.水利科技與經(jīng)濟，2005（11）.

［3］尹長勇.鄂溫克旗沙地治理技術(shù)與效益分析［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（12）.

［4］王仁德，吳曉旭.毛烏素沙地治理的新模式［J］.水土保持研究，2009（5）.

［5］石亞紅，馮華，譚玉偉.泰來縣風(fēng)沙區(qū)治理開發(fā)模式淺析［J］.水利科技與經(jīng)濟，2005（10）.

（責(zé)任編輯：尹健婷）

Ecological and economic benefits of sandy land management in the northwest of Liaoning Province

CAO Ming-chuan
（Anshan Hydrology Bureau of Liaoning Province,Anshan 114039,China）

The migratory dune is controlled by the method of enclosure based and supplemented by artificial cultivation sand fixing plants,the serious sand dunes can basically stable and vegetation recovery in 5 to 6 years,the land productivity of sand will increase by 3~5 times.Farmland development must construct the protection forest and implement protective tillage in the relatively flat terrains and lowland area in the sand dunes with large undulation.Astragalus adsurgens belt also can be grow to prevent the wind erosion and desertification.The improved poplar is a fast growth and high yield tree specie,we can planted poplar in the small lowland area which between the sand dunes with large undulation.

enclosure;governance;ecological benefit;economic benefit

S157

B

1672-9900（2017）01-0035-04

2016-12-09

曹明川（1986-），男（漢族），遼寧鞍山人，助理工程師，主要從事水文水資源監(jiān)測、管理及論證等工作,（Tel）13704171965。