大黃山生態退化區封山育林成效研究

孫文娟

(山丹縣林草資源綜合服務中心，甘肅 張掖 734100)

大黃山林區是山丹縣唯一的山區天然林林場，也是祁連山國家級自然保護區的重要組成部分，發源于林區的河流是沿山3鄉18村群眾賴以生存的“生命線”，保護和擴大林區森林資源對全縣生態建設具有十分重要的現實意義。長期以來，因超載放牧、林區墾荒等人為干擾因素造成林區植被減少，水土流失嚴重，森林涵養水源能力降低，生態極度退化。近10多年來，林區經營管理單位搶抓“天保工程”機遇，積極對生態退化區采取封山育林和人工造林等植被恢復措施，強化森林資源保護管理，使林區生態逐漸恢復。通過對10年來封山育林植被恢復措施效果調查分析，為林區生態恢復建設提供參考。

1 研究區概況

大黃山系祁連山冷龍嶺之余脈，突起在河西走廊中部，四周為走廊平地，地理位置38°20′—38°30′ E，101°00′—101°30′ N，海拔2 380～3 780 m，氣候特點為降水量偏少且相對集中，隨海拔升高降水量逐步增加，氣溫逐漸降低，生長期變短。土壤一般陽坡為山地栗鈣土，陰坡為山地灰鈣土或森林灰褐土。大黃山林區總經營面積28 790 hm2，區內有居民2 400多人，農耕地187 hm2,各類大小牲畜10 000余頭(只)，每年6—9月進入試驗區放牧的有30 000余頭(只)，放牧高峰期多達50 000余頭(只)。

2 研究方法

2.1 植被恢復效果調查方法

按照不同封育類型、坡位、坡向，在工程區按封育年度選擇有代表性的或者有某種特點的地段設立調查樣地，在相鄰工程區外設立對照調查樣地，在植被封育區設置10 m×10 m的樣方進行調查，調查內容包括喬灌木樹種的株數、種類、冠幅、樹高、蓋度或草本植物的蓋度、種類、密度、高度。另外，對樣地的立地條件(位置、坡向、坡度、坡位、土壤等) 進行調查。同時開展土壤含水量、植被生物量、植被蓋度、株數、生物多樣性等調查。本項研究共調查樣方36個。

2.2 土壤變化的調查方法

運用烘干法測定土壤含水量，運用環刀法測定土壤容重、土壤總孔隙度、土壤飽和含水量、土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤毛管最大持水量(土壤田間持水量)等。該項調查共設置樣方18個。

2.3 樣地指標的計算

2.3.1 植被蓋度計算 植被蓋度一般情況下采用樣方內植被蓋度與該樣地面積的百分比(植被蓋度=樣方內植物遮蓋地面的面積/樣地面積×100%) 。

2.3.2 土壤含水量

W(%)=(G1-G2)/G2×100%

式中：W—土壤含水量(%)，G1—濕土質量(g)，G2—烘干土質量(g)。

3 結果與分析

3.1 封山育林工程建設情況

2001年大黃山林區納入天保工程實施范圍，為有效恢復林區生態植被，林場搶抓機遇，堅持“科學規劃、注重實效、封造結合、突出規模” 的封山育林建設原則，嚴把選地、設計、施工關，拉設刺絲圍欄75 km，開挖防護壕溝17.9 km，埋設界樁80個，設置標志碑15塊，懸掛宣傳牌750塊，10年間完成天保工程封山育林3 566.6 hm2，基本上對大黃山林區實行了圍欄設施封育。

3.2 林區森林面積變化分析

由表1、表2可知，大黃山林區通過實施封山育林，有效保護了森林資源，林地面積已由2000年的18 829.8 hm2增加到21 776.8 hm2，凈增2 947 hm2，活立木總蓄積量由2000年的642 758 m3增加到883 322 m3，凈增240 564 hm2，森林覆蓋率已達63.82%。

表1 大黃山林區2000年、2008年兩次森林資源二類調查森林面積消長變化統計表 hm2

表2 大黃山林區2000年、2008年兩次森林資源二類調查森林蓄積消長變化統計表 m3

3.3 封育對植被恢復的影響

3.3.1 封育對植被生長量的影響 從圖1可以看出，通過對封育區灌木生長量的長期監測，疏灌坡封育5年，最大生長量1.8 m,最小生長量1.2 m。平均生長量1.5 m，較對照提高了36.3%。

從圖2可以看出，東、西向坡在封育條件下草本平均生物產量是對照的1.15倍，在半封育條件下草本平均生物產量是對照的1.1倍。因此，要提高林地的生物產量和生長量，封育是一項必不可缺少的措施。

3.3.2 植被生態恢復過程中蓋度變化分析 經統計分析，在各種植被生態修復措施實施后，項目區總體覆度和各植物群落郁閉度(蓋度)都有不同程度的提高。

(1)植被蓋度變化下的土地面積變化比例。項目區生態修復前后林草植被覆蓋度面積及比例變化見圖3。由圖3可以看出，植被生態恢復后項目區內林草植被蓋度>40%地塊面積由15.6%提高到21.4%，蓋度在30%～40%的地塊由18.9%提高到25.6%；蓋度在20%～30%的地塊由27.8%提高到34.9%。表明通過封、育、造等植被生態恢復措施，項目區林草植被蓋度有了明顯提高。植被蓋度的增加不僅會減小水土流失強度，而且能夠增強林分蓄水保土和涵養水源的功能。

(2)不同立地類型生態恢復區的植被蓋度變化。不同立地條件類型的區域，植被生態恢復后的植物群落總蓋度均比修復前明顯提高，沙棘生態經濟林營造區>棄耕地>干旱荒坡。表明人工輔助植被生態恢復是提高植被覆蓋度最有效的措施。

3.3.3 植被生態恢復對物種多樣性的影響 大黃山處于林牧與農牧、濕寒與干熱交錯的過渡地帶，抗干擾能力較弱，改變速度快且恢復原狀可能性較小的脆弱帶。物種和群落更替是一個不間斷逐步替代的過程,舊物種(或群落)尚未完全被取代前,新物種(或群落)早已出現[1-2]；在演替過程中，生物多樣性在不斷變化，生物多樣性隨演替逐步增加[3]。通過對大黃山退化生態系統生態恢復試驗區的連續監測，表明植被生態恢復不僅可以通過人工輔助恢復途徑增加物種多樣性，且可依據“模仿自然植被的進展演替特征，加速植被發育進程”的特點，促進植物群落的進展演替。以大黃山植被生態恢復試驗區為例，在相同立地條件下生態恢復與對照區相比較，生態恢復后至第16年時，就生態恢復區物種多樣性而言，除增加了人工輔助恢復引栽的青海云杉、華北落葉松(Salixprincipis-rupprechii)、祁連圓柏外，生態恢復前被挖砍的黃芪(Astragalusmembranaceus)、羌活(Notopterygiumincisum)等物種也相繼出現。由此說明，生態退化區通過生態恢復可以增加和促進物種多樣性的良性發展。

3.4 封山育林后生態退化區土壤性質的變化

3.4.1 土壤含水量的變化 由圖4，疏灌坡封育和半封育區的土壤含水量分別較對照提高46.1%和13.1%；東坡封育和半封育區的土壤含水量分別較對照提高28.2%、12.3%；西坡封育和半封育區的土壤含水量分別較對照提高26.3%、11.1%。由此說明，封育可以極大地提高林地土壤含水量。

3.4.2 大黃山封山育林植被恢復后土壤質量評價 土壤質量是受多種因素影響較為復雜的綜合性狀。為了避免用單個指標評定土壤質量所造成的片面性，本研究選取了上壤含水量、pH值、有機質、全磷、全氮和全鉀等6項主要評價指標，采用隸屬函數評分法，對大黃山封山育林后主要植被生態恢復類型的土壤進行綜合評價。評價結果見表3。

表3 不同植被恢復類型土壤質量綜合評價(隸屬函數法)

具體計算公式如下:

A:如果指標與土壤質量成正相關，則:

x(u)=(x-xmin)/(xmax-xmin)

B:如果指標與土壤質量成負相關，則:

x(u)=1-(x-xmin)/(xmax-xmin)

式中：x為各指標的實測值；xmax和xmin分別是6個樣地的土壤對應指標的最大值和最小值。

將各指標的土壤質量隸屬函數值加起來，求平均值，平均數越大，土壤質量就越好。從表3可以看出，不同植被恢復類型土壤綜合評價排序為①<②<③<④<⑤<⑥。表明不同植被恢復類型對于土壤質量的影響有所不同，同時與土壤分布的生境和自然植被的分布有很大的關系。

4 結論

多年以來，大黃山林區大力開展人工恢復植被工程，主要是人工造林、封山育林，投入大量人力、物力、財力，在一定程度上對林區植被恢復起到了積極的促進作用，但在山區進行人工造林成本高、成活率低、建設周期長。通過近年來對大黃山林區封山育林工程效果的初步調查分析，表明通過實施工程措施，并促以人工輔助手段，在天然林區開展封山育林，可有效降低生態恢復成本，顯著增強社會各界生態保護意識，增加林區生物多樣性，提高水源涵養效益，實現林區森林資源面積、蓄積持續增長，林草植被迅速恢復的建設目標，具有明顯的社會、經濟、生態效益。[3]