章古臺地區農田防護林對風蝕的影響

肖巍

(1.遼寧章古臺科爾沁沙地系統國家生態定位觀測研究站，遼寧 阜新 123000；2.遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000；3.遼寧工程技術大學環境科學與工程學院，遼寧 阜新 123000)

土壤風蝕是指松散的土壤物質被風吹起、搬運和堆積的過程以及地表物質受到風吹起的顆粒的磨蝕等。在我國的干旱和半干旱風沙區營建農田防護林是防治土壤風蝕、防止土地沙漠化、減輕風沙對農業危害、穩定農業產量的有效措施，同時也發揮著調節生態系統、美化生態景觀的功能[1]。國內外對農田防護林的研究多從林帶結構[2-5]、林帶優化配置模式[6-8]、防護效益[9-12]等角度開展。

遼寧章古臺地區位于我國科爾沁沙地的南部，是北方農牧交錯帶的典型地區，自1970年以后，當地建設了大量的楊樹和樟子松農田防護林，農田的土壤得到了一定程度的保護。本文通過對遼寧章古臺沙地兩個樹種農田防護林網內部風蝕情況的研究，確定林網內風蝕的變化，為科爾沁沙地南部農田防護林網的規劃和網內種植提供科學依據。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

研究區位于遼寧西北部章古臺地區(121°53′—122°22′ E，42°43′—42°51′ N)，地處科爾沁沙地南緣，屬亞濕潤干旱區，行政區劃隸屬于遼寧省彰武縣。平均海拔226.5 m，年降水量450～550 mm，年蒸發量1 200～1 450 mm，年均氣溫6.1 ℃，年平均無霜期155 d，年均風速3.7 m·s-1。土壤主要為風沙土，物理砂粒含量多，黏粒含量少，養分貧瘠，有機質含量較低。該地區沙地起源于古代沖擊沙地，是第四紀冰期后西遼河及其支流泛濫沉積的沙層，其后西遼河下切及泛濫面縮小而形成的沙質階地。

1.2 試驗地選擇

試驗地設在章古臺農田林網中的平緩沙地農田，種植作物為花生，樣地基本情況見表1。該地區農田防護林主林帶走向與主害風垂直，走向為122°30′—302°30′，副帶與主帶垂直。主帶距為125～300 m，副帶距為300～500 m。

表1 樣地基本情況

1.3 研究方法

試驗采用標尺法。2017年11月初，自農田防護林網主林帶南側邊緣處開始，每隔20 m設置1個監測點，在每個監測點插入1根竹簽。在竹簽貼近地面的0 cm處劃上1條痕跡線，并向上標記刻度。2018年3—5月，每間隔15 d左右采集1次數據，用直尺測量竹簽上相對于0 cm痕跡處埋入土里的深度或露出地面的高度，以觀測風積或風蝕的深度。

楊樹林網的監測點設在距離主林帶南側0、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、205 m處(205 m的監測點位于相鄰主林帶上)；樟子松林網的監測點別設在距離主林帶南側0、20、40、60、80、100、120、140、160、161 m處(161 m點位于相鄰主林帶上)；以無林帶和林網保護的農田地為對照，在主害風沿線上自農田邊緣開始，自北向南每隔20 m設一個監測點，共設置10個監測點。連點成線，構成監測帶，設3次重復，形成3條監測帶。

1.4 數據處理

所得數據運用Excel2007進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 農田防護林對表層土壤的保育作用

表2 農田防護林網風蝕監測結果

農田防護林網對于表層土壤具有一定的保育作用。由表2可以看出，在無林帶和林網保護的農田中表層土壤平均風蝕深度為1.32 cm，而樟子松農田防護林網內土壤表層風蝕深度為0.72 cm，楊樹農田林網內為0.93 cm，僅為無林帶和林網農田的54.5%和70.5%，說明在春季大風的氣候條件下產生了土壤侵蝕，農田防護林網可以對表層土壤有保護作用。3—5月間，樟子松農田防護林網對土壤表層的保育作用要優于楊樹農田防護林網。

2.2 農田防護林網中風蝕沙埋特征

2.2.1 楊樹農田防護林網內土壤風蝕特征 用正數代表風積，用負數代表風蝕，由圖1中可知，楊樹林網內不同地點風蝕程度不同。在12個監測點中，僅有2個監測點出現積沙，其余均出現風蝕現象。積沙出現在距離楊樹林網主林帶南側0 m和80 m處，0 m處積沙明顯，積沙厚度3 cm，80 m處積沙為0.5 cm。風蝕最嚴重的地點出現在20 m處，風蝕深度3.1 cm，這可能是因為風吹過林帶后，風速增加造成的；其次是100～140 m處，風蝕為2.5 cm，這一地點處于南北林帶的中間處；在160～206 m的監測點，風蝕程度較輕。在2—5月，楊樹林網對距離其主林帶南側80 m以及160～206 m較好的防護作用。

圖1 楊樹林網內的風蝕情況

2.2.2 樟子松農田防護林網內土壤風蝕特征

圖2 樟子松林網內的風蝕情況

由圖2可以看出，樟子松防護林網內出現了明顯的風積和風蝕現象。在樟子松林網中共設置監測點10個，有4個監測點出現積沙，其余監測點發生風蝕。積沙最為嚴重的監測點出現在樟子松林網相鄰主林帶北側(距離該主林帶南側161 m處)，積沙厚度為3.33 cm；其余積沙的監測點分別為距離主林帶南側0、120和140 m處，積沙厚度分別為0.87、0.37和0.47 cm。風蝕最嚴重的監測點出現在距離主林帶南側100 m處，風蝕為4.17 cm；其次是帶40和160 m處，分別為3.37和2.67 cm；20 m、60～80 m，風蝕程度較輕。可以看出，樟子松林網在距離主林帶南側20、80、120～140 m處，對土壤具有較好的防護作用。

3 結論和討論

3.1 樟子松和楊樹農田防護林網內土壤表層風蝕深度僅為無林帶和林網農田的54.5%和70.5%，說明在春季大風的氣候條件下產生土壤侵蝕，農田防護林網可以對表層土壤有保護作用。

3.2 2種農田防護林的防護距離有所不同。在楊樹農田防護林網中，在主林帶南側80、160～206 m風蝕作用較小，表層土壤防護作用較好；在樟子松農田防護林網中，風蝕作用較小的是距離主林帶南側20、80、120～140 m處。

3.3 2種農田防護林網的防護效能有所差別。在樟子松和楊樹的防護林網中，均出現了風積和風蝕現象，風蝕在出現頻率和程度上均高于風積。但是在風蝕量上，樟子松林網明顯要小于楊樹。