祁連山水源涵養林經營現狀分析及可持續發展對策

摘 要：為了實現祁連山水源涵養林可持續經營，改善其林分結構不合理，提高生態系統功能，在實地調查的基礎上，采用生態學的方法，分析了祁連山水源涵養林生態恢復與保護存在的林分密度大、質量低、分化嚴重、天然更新差、病蟲害頻繁及管理體制不順等問題，提出了解決的對策措施。建議建立長效保護機制、開展人工造林、科學經營、加強植被恢復技術研究與推廣等措施，提高祁連山水源涵養林生態系統的生產力和自我維持能力及環境承載力，增強生態環境功能，保障祁連山及河西走廊社會經濟的可持續發展。

關鍵詞：水源涵養林；經營對策；祁連山

中圖分類號：S727.21 文獻標志碼：A 論文編號：2013-0816

Abstract： In order to achieve sustainable management of water resources conservation forest in the Qilian Mountain， improve the unreasonable forest structure and increase function of the ecosystem. On the basis of field investigation， using the method of ecology， the author analyzed the problems existing in the Qilian Mountain water conservation forests ecological restoration and protection， such as stand density， low quality， divided， poor natural regeneration， plant diseases and insect pests and management system and so on. Countermeasures were proposed. In order to increase the productivity of Qilian Mountain water conservation forests ecosystem and self-sustaining capacity and environmental capacity， the author suggested that strengthen the function of the ecological environment， safeguard the sustainable development and social economy of Qilian Mountain and Hexi Corridor. People should establish a long-term protection mechanism， carry out the artificial afforestation， scientific management， strengthen vegetation restoration technology research and promotion.

Key words： Water Resources Conservation Forest； Countermeasures； Qilian Mountains

0 引言

祁連山區自然環境獨特，生物多樣性豐富，但森林生態系統脆弱，是中國森林生態系統類型的自然保護區。祁連山現有水源涵養林43.16萬hm2，主要有干性灌木林、青海云杉林、祁連圓柏林和濕性灌木林4種林型，零星分布有楊、樺、柳、油松等。祁連山水源涵養林同冰川構成了巨大的天然水庫，冰雪融化成為石羊河、黑河、疏勒河三大水系、56條內陸河流的源頭，儲水量132億m3，年徑流量為72.6億m3，灌溉著河西走廊18.5萬hm2的農田，養育著400萬人口，也是農業、生活用水的唯一來源[1]，是維護河西走廊及下游省區經濟、社會可持續發展的“綠色水庫”和“生命線”，起著保持水土、調節氣候、防風固沙、凈化空氣和保護生物多樣性等多種生態功能[2]。近些年，隨著氣候變化、人類活動頻繁，祁連山水源涵養林生態系統結構和功能發生了較大的改變，生態環境變得更為脆弱。因此，如何科學經營祁連山水源涵養林，促進祁連山林區的生態環境建設，保持河西地區社會經濟持續、健康、快速發展，則是人們面臨的緊迫課題。

目前，已有許多學者圍繞祁連山水源涵養林水文特征、林下土壤變化、土壤微生物、森林生態質量狀況評估及森林生產力等方面開展了許多研究[3-8]，本研究從水源涵養林經營現狀分析入手來探索可持續發展對策，以期為祁連山水源涵養林經營撫育提供科學依據。

1 祁連山區自然概況

祁連山是中國森林生態系統的優先保護區之一，也是中國“人與生物圈保護區”保護計劃的重要組成部分。地處青藏、內蒙古和黃土高原交匯地帶，氣候高寒陰濕，年平均氣溫多在0℃以下，年平均降雨量300～500 mm，主要集中在5—9月，占年總降水量的89.2%。由于地域跨度大，氣候條件獨特，環境的異質性孕育了豐富的物種多樣性。據不完全統計，區內有高等植物95科451屬1311種、野生脊椎動物28目63科288種、昆蟲16目172科1471種。祁連山水源涵養林森林覆蓋率為21.3%，以青海云杉（Picea crassifolia）和祁連圓柏（Sabina przewalskii）為主。

2 研究方法

2.1 資料收集

收集近10年的有關祁連山森林資源規劃及調查報告、保護區天然林保護工程實施方案、總體規劃以及相關文獻資料，摸清祁連山水源涵養林現狀及存在問題。

2.2 現場調查

在研究分析現有資料的基礎上，進行實地布設樣方調查，有針對性地提出解決問題的方法措施。2012年7—9月，選取青海云杉林、祁連圓柏林以及灌木林為研究對象，每種森林類型設置3個重復，每種類型設置3個20 m×30 m的樣地，共9個試驗樣地；每個試驗樣地再劃分為3個10 m×10 m小樣地。測定樹高、胸徑、冠幅、枝下高、林分郁閉度、天然更新狀況等。

3 結果與分析

3.1 水源涵養林林分密度大、質量較低，且分化嚴重

經調查發現，研究區缺乏科學系統的經營管理措施和培育技術，現實林分密度過大、質量下降、林木分化嚴重。祁連山水源涵養林從林齡組成來看（見圖1），林分以中齡林為主，其面積占全林分的58.4%；近熟林和成熟林占全林分的23.9%；而幼齡林和過熟林比例很小。從樹種組成來看[9]，青海云杉林占祁連山水源涵養林的24.8%，祁連圓柏林占3.7%，灌木林占67.4%，其他類型占4.1%，可見灌木林是祁連山水源涵養林的重要組成部分。水源涵養林林分以天然林占絕對優勢，面積比例為98.0%，但樹種單一，生物多樣性低下，穩定性較差，不利于森林的可持續經營和整體功能的持續發揮。從林分郁閉度結構來看[10]，林區郁閉度過高，中郁閉度（0.4～0.6）的林分面積達到63.8%、高郁閉度（0.7以上）的林分面積比例為27.2%。其中，尤其需要引起重視的是青海云杉和祁連圓柏林現實林分密度過大，一方面林分內林木分化嚴重，有相當數量的林木已經死亡或瀕于死亡，蓄積枯損量累積達1.66萬m3，對降水的分配作用也大為減弱。另一方面，因密度過大限制了林下育苗的天然更新。基于此林分質量下降，難以形成結構穩定的復層林，進而森林涵養水源的生態功能減弱，自然災害的抵御能力也隨之下降。

3.2 天然更新差，后備資源不足

林分郁閉度的高低直接影響林木種子的繁殖及天然更新。保護區的主要建群種青海云杉和祁連圓柏都是以種子進行天然更新，當青海云杉林內地被物蓋度大于50%，厚度超過5 cm，或林分郁閉度大于0.5，或病蟲害及凍害嚴重，或牲畜的踐踏和啃食過度時，均可造成天然更新不良[11]。薛定剛等[12]對西營河試驗區和祁連山森林更新的調查研究表明，青海云杉在林冠下的天然更新極差，更新不良和無更新的面積達47.2%以上，有些林場占85%左右，而林緣和山坡的帶狀集材道，因人為干擾、放牧等原因，更新良好。由此可見，純粹的天然更新效果在一定程度不及人為干擾后的更新。目前，保護區郁閉度在0.7以上的林地占27.2%，郁閉度為0.4～0.6的林地占63.8%。郁閉度較高，林內枯落物較多，阻礙了幼苗根系與土壤的接觸，造成大量幼苗死亡，林內缺少幼樹；祁連圓柏幼苗多分布于母樹周圍的蔽蔭處，由于缺少人工撫育，加之牲畜踐踏的影響，幼苗很難成活，天然更新不良，導致保護區喬木林幼齡林面積僅占喬木林面積的4.8%，蓄積量僅占0.7%，后備資源嚴重不足。

3.3 病蟲害種類雖少，但危害嚴重

祁連山保護區成災的病害種類有青海云杉葉銹病、云杉美景梢銹病、針葉樹苗木立枯病、落葉松枯梢病以及山楊黑斑病5種，其中以青海云杉葉銹病為最主要。并且病害隨海拔高度增加而逐漸加重。孤立木、疏林、林緣以及林冠上部病情較重，郁閉度大于0.7的林內，病情較輕。據調查[13]，青海云杉葉銹病在甘肅省天祝縣天然林發病總面積約28000 hm2；祁連山北坡西段受害面積約8000 hm2。此病不僅為害云杉天然林，而且人工幼林、苗圃均受害嚴重。病株針葉早期脫落，次年遲發芽或不發芽，新梢年生長量只有健株的10%，病情重的林分生長衰弱，葉色黃綠，枝葉稀疏，球果少，種籽不飽滿，發芽率低，影響天然更新和育苗造林。

3.4 管理體制不順，對生態環境缺乏有效的管理

祁連山地跨甘肅省河西5市和蘭州市永登縣，青海省4州和西寧市共26個縣，各級政府不同的職能部門分散管理農田、森林、草原、水資源、氣象、礦產等自然資源，缺乏對祁連山生態環境保護與治理的協調管理機制，生態環境治理各自為政，治理手段和方法單一，綜合治理力度不夠。

甘肅省祁連山國家級自然保護區是1988年經國務院批準建立的森林和野生動物類型的自然保護區，1989年林業部批復了管轄范圍265.3萬hm2，界線沒有超出甘肅省行政范圍。而河西三大流域五大水系多數源頭在青海省境內，保護區對水源涵養源流區隨意采礦、盜伐森林和草原過牧都超出了管理權限。就是在保護區范圍內，各級地方政府制定的土地利用規劃也與保護區范圍及功能區劃脫節，林地權屬不明確。

4 祁連山水源涵養林可持續發展對策與建議

4.1 全面落實生態效益補償，開展生態示范縣建設

首先，根據“誰受益、誰補償”的原則，從祁連山水源林受益地區收取水源林經營及生態效益補償金，用于對水源林經營管理的補助。其次，由于祁連山區冰川、雪山、森林、草原及濕地生態系統相互影響，共同發揮著水源涵養的功能，因此國家應將自然保護區范圍內4.93×105 hm2林地全部納入重點生態公益林補償范圍，并禁止在林地和核心區、緩沖區草場放牧。祁連山是個森林、草原交錯的地區，長期以來林牧矛盾十分突。因此，從長遠觀點講，應借鑒國外先進經驗進行試驗研究，有計劃地試行輪牧制。在林緣地帶劃出一定范圍進行育林、造林，待林木達到一定生長期時再在林內定期輪牧，逐步做到以林養牧或以牧養林，使林牧結合共同發展。同時，中科院寒旱所研究員馮起建議將甘肅省肅南和天祝2縣作為國家生態保護與建設試驗示范縣，鼓勵支持其加強生態用地管制，轉變經濟發展方式，創新保護與建設機制，綜合治理，推動森林、濕地和草原可持續經營，建立和完善生態補償和水資源上下游補償機制，實行自然資源有償使用等方面進行試驗，積累經驗，以供借鑒。

4.2 開展人工促進天然更新，提高水源涵養林生態功能

青海云杉和祁連圓柏的天然更新效果不理想，可以通過開展人工促進天然更新，提高水源涵養林生態功能。據調查研究影響祁連山林區青海云杉和祁連圓柏更新的主要因子是種子能不能進入土壤中。因此，可以通過人工促進天然更新的方式，人為在于林宙、林緣、集材道進行穴狀整地。按照先易后難、循序漸進、穩步推進的原則，在造林地段上根據相同地段生長的森林類型和組成結構營造相應的生態林。首先選擇在水熱條件較好的林緣、林空、河谷地帶，用鄉土樹種青海云杉、祁連圓柏和引入成功的華北落葉松造林。河谷地帶選用青海云杉、沙棘、金（銀）露梅、蘚黃小檗等喬木和灌木樹種造林；而在水熱條件較差的陽坡，選用錦雞兒、沙棘等抗旱性強的樹種造林，能夠最大限度地提高苗木在干旱季節的存活率。

4.3 倡導科學經營，提高森林質量

祁連山水源林長期以來一直沒有一套科學的經營理論和技術體系來指導水源林經營實踐。國內至今也沒有一個科學的水源林經營模式，森林經營很粗放[14-15]。20世紀80年代至今，祁連山保護區雖然加強了對森林資源林政管理的力度，但是缺乏明確的經營目標和可行的經營計劃，在實踐中實施的是封育政策。祁連山近20年的絕對封禁，使林內枯枝落葉、雪壓木、風倒木、枯立木、病腐木大量積累，林內衛生狀況惡化，潛在的病蟲鼠害蔓延和森林火災發生危險等級超出了臨界狀態[16]。為提高水源涵養林質量和穩定性，需要按照德國近自然林業思想進行適度經營[17]，調整林分結構和喬木林郁閉度，清理林內病腐木，促進林下天然更新，使水源涵養林環境得到改善，質量穩步提高。

4.4 水源涵養林病蟲害防治措施

調查結果顯示，對于大面積云杉天然林葉銹病，化學防治因成本高，維持期短難以實施，應當以營林措施為主；而云杉幼林葉銹病防治，應加強撫育，促進幼林盡快郁閉，可減輕病害，對于離村莊和水源較近的幼林，于6月中旬噴灑粉銹寧500～600倍液，治理效果非常明顯。

總的來說，祁連山水源涵養林病蟲害的防治首先需要轉變理念，堅持培育健康森林、豐富森林生物多樣性、提高森林生態系統的穩定性及抵御病蟲害的能力，進而實現森林生態系統的可持續發展。其次，加強病蟲害預測預報和植物檢疫工作，防止外來有害生物入侵。再次，應加強生物防治技術的研發與應用，開展林業有害生物危險性評價研究，提高森林管理者的科技水平。

4.5 加強植被恢復技術研究與推廣

近10年來，甘肅省祁連山國家級自然保護區、甘肅省祁連山水源涵養研究所、甘肅省林業科學研究院等單位先后立項50余項，圍繞祁連山水源涵養林植被恢復、林下土壤變化、土壤微生物、森林生態質量狀況評估、森林生產力及可持續經營等方面開展了許多研究。如孟好軍等[6]通過研究不同植被類型下土壤微生物區系、土壤酶活性和土壤生化作用強度，分析了祁連山不同森林植被類型土壤微生物的數量變化、垂直分布、土壤呼吸強度和纖維素分解能力等的變化規律和特征；牛贇等[7]對甘肅祁連山水源涵養林生態水文過程機理進行了研究；金銘等[8]對祁連山林草復合流域5種主要灌木類型水源涵養功能進行了研究，對其持水能力的各項指標進行了綜合比較分析；張學龍等[18]評估了青海云杉林的水源涵養服務功能，認為林冠對降水的截留分配與降水量、降水形態以及林分特征密切相關等。

祁連山森林生態研究在森林生態系統結構、功能、生態服務價值估算、森林有害生物防治、水源涵養、森林土壤變化等諸多方面積累了大量的數據，但對于祁連山森林生態系統結構功能的調整優化及水源涵養功能的有效提升方面研究較少，鮮見報道。因此，開展祁連山北坡森林生態系統結構功能及優化調整技術研究，將有助于加快祁連山植被恢復與生態功能的優化。

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