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第15章 人工植被建设研究(4)

据对刺槐林和柠条林地的土壤水分动态观测表明,随着林龄的增加,树木根系分布范围扩大,生物量增加,蒸腾耗水强度和耗水量增大,土壤水分的亏缺程度渐趋严重,土壤水分的恢复程度逐年降低,但柠条灌木林的恢复程度略好于刺槐林;对飞播沙棘灌木林与封禁荒山的土壤水分观测结果也表现出与上相同的趋势,荒山植被土壤水分的恢复程度也好于沙棘林。

因此,不可低估“土壤干层”的不良影响。根据上述分析,不难看出,“土壤干层”的不良影响可以分成近期和长远的两种情形。近期影响是指人工林生长不良,相当多的林木长成小老头树;人工草地过早衰败,产草量低下。远期影响是指由于天然下种更新不良,人工更新困难更大,再加上“土壤干层”在现有人工植被衰败后仍要持续几十年,因此“土壤干层”的不利影响不仅开始有,以后会更为严重,绝不可掉以轻心。

3.6.2投资力度不够因投入不足,宁夏“十五”时期水土流失治理实际完成面积仅为原计划的29%。

近年来,虽然中央政府对水土保持、植被恢复项目投资力度加大,但在实施中,地方配套的资金很少能落实,造成多数项目经费不足,很难达到预期目标。有些地区实行“多部门联合,资金捆绑,集中连片,整体推进”措施,也是一种资金不足情况下的无奈选择。特别是农民“两工”取消后,不能再无偿使用民工,项目成本大幅增加,经费更显不足。有些地方为了体现政绩或者争取更多新的项目款,也出现了弄虚作假现象。

3.6.3重经济效益,轻生态效益根据权威部门在退耕还林还草试点县的调查,还草比例很小,许多地区几乎没有种草措施。人们习惯种植刺槐、油松、山杨、紫花苜蓿、沙打旺等林草。近年农民最热衷的还是经济林,并没有多少人会关注生态效益。实践中往往只种不管或少管,现存的林草缺乏必要的抚育。如陕西、山西6个县,81%的农户退耕地种植了经济林木或者苜蓿。为了减少水肥消耗,大枣、花椒、苹果等经济林下没有灌草配置。由于生态林看不到经济回报,大部分经营粗放。除柠条、沙棘林外,其他人工生态林都不同程度存在周期性衰退、“小老头树”、“土壤干层”问题,或者树种单一、乔木灌草层配植不合理问题。由于退耕还林(草)政府补助较高,再加上有些地方政府部门过分注重形式,体现政绩,实行了“集中连片”,有些地区把不该退的机修梯田也退了,有些农户人均耕地保留不到0.11hm2,这为以后的复耕埋下了隐患。丰富的乡土树种没有被充分利用,退耕后一般营建了经济林木和经济草本植物,种类单一,晋陕两地木本植物被利用的仅有大枣、花椒、仁用杏、油松、侧柏、柠条、沙棘等,草本仅限于苜蓿、沙打旺。即便是这些树、草种,有些也没有做到适地适树(草),适地适林。

3.6.4缺乏技术支撑例如,如何利用植被生态系统演替规律,使脆弱生态条件下的植被生态系统能持续恢复?如何能使人工植被生态系统自我更新,不再周期性衰退,并不断向更复杂更稳定方向演替?

如何实现黄土高原植被整体恢复与局部快速恢复相结合?这些问题影响着黄土高原植被生态系统恢复和整体生态环境改善,也关系着重大策略调整和具体对策制定。在科研创新能力方面,黄土高原地区水土保持和林业科研单位,特别是省级以下单位缺乏项目,缺乏经费,出现了人走心散的尴尬局面。很多长期的水土流失、生物多样性、植被生态系统动态监测数据正面临着中断的危险,在国家对黄土高原生态建设治理方针进行较大调整时,很难提出有效对策和建议。

3.6.5管理部门权力分散,管理内耗严重由于我国资源开发与生态环境管理的权力是由国土、林业、农业、水利等部门分别行使的,这些部门各自形成利益主体,在执法过程中缺乏沟通和协调。生态环境是一个有机系统,任何一个要素的残缺都会导致系统整体功能的失常,然而生态环境治理却不是单独从哪一特定要素入手就能取得整体效果。

我国现行的管理体制将生态环境治理的权力分给多个部门,受部门利益的驱使和其他各种因素的制约,这些部门容易产生侧视效应和近视效应,只关心自己的那部分责任,不注重生态环境治理的整体性与协调性,“相关部门自成体系,互不来往”,甚至为了突出某一部门的治理效果而不惜破坏生态环境的别的方面。生态环境保护权的分散化所导致的重复性治理和治理成果内耗的现象比较严重。其结果就是人力、物力投入多,消耗大,效果差。

3.6.6人与自然资源的矛盾不断激化广大农牧民为了生计,一直是生态环境被动的建设者,主动的破坏者。比如,开荒抢种从来就是黄土高原生态脆弱山区农民的首要生计选项,在一些山区,至今人均经营着0.5hm2~1.0hm2的耕地,是全国平均数的数倍,仅坡耕地的泥沙流失量每人年均多达100t~300t。同时,偏远山区的居民因为经济拮据,炊事取暖的燃料问题至今主要依靠樵采生态植被来解决。据专家在通渭县的调查研究,因樵采柴薪,每个农村人口平均毁坏植被多达0.3hm2~0.5hm2。笔者在甘肃中部地区亦农亦牧生态脆弱山区的调查中了解到,当地农村居民“若要赚钱,牛羊上山”、“灶中无柴,那管生态”的生计意识冲淡了生态意识,他们对当地政府颁布的“封禁”政策并不认同,因为这会增加他们的养殖成本和生活燃料成本,往往采取“明修栈道,暗渡陈仓”的办法来对付,让地方政府部门的监管人员穷于应付。越是偏僻的地方,“封禁”效应越差。

4提高植被建设效率的对策探讨

最大程度的恢复植被才是黄土高原地区生态修复的根本目标,这已是多数学者的共识。黄土高原地处由干旱、半干旱向半湿气候过渡的地区,地表为厚层黄土所覆盖,生态系统十分脆弱。由于人类改造利用的历史十分悠久,大部分天然植被在历史上已遭到严重破坏,导致了强烈的土壤侵蚀,植被的恢复成为这一地区土壤侵蚀治理中的重要任务。为了给这一地区的植被建设提供科学依据,前人已进行了大量研究,取得很多成果,包括本区天然植被的地带性和非地带性分布、历史上植被的变迁过程、不同地区植被恢复的水分承载条件与生态条件。黄土高原地区的植被恢复,应该以天然植被的地带性分布规律为指导,同时考虑非地带性因素的影响。换言之,某一地区所规划的目标植被类型,不能超越该地区在天然条件下的优势植被类型。

4.1加快“四荒”资源治理步伐

“四荒”(荒山、荒沟、荒丘、荒滩)治理开发是黄土高原地区国土整治的一项重要内容。“四荒”资源开发治理不仅涉及到区域农村产业结构的调整,也事关“三农”问题。因此,在国民经济计划的宏观指导下,“四荒”治理开发应纳入各级政府的主要议事日程。“四荒”资源种类繁多,条件各异,治理开发的途径和措施各不相同,为避免或减少治理开发中的一刀切和盲目性问题,总体治理开发必须由政府部门牵头,组织各有关部门联合对区域“四荒”资源进行全面调查,分类定级,掌握现状,布告公示。同时对现有承包土地的治理开发现状进行普查,分类排队。然后根据区域社会经济发展规划、水土保持生态建设规划、农村生产力资源状况、农民整体收入水平等,对区域现有的“四荒”资源进行统一规划,制定年度治理开发计划,真正将土壤侵蚀治理、农村经济发展、“四荒”资源治理开发、农民增收等有机结合起来,同步实现生态改善和经济振兴。据调查统计,目前黄土高原地区通过户包、租赁、股份合作和拍卖四种形式共出让“四荒”使用权总面积接近4.5万km2,参与农户接近100万户,拍卖所得资金3亿多元,已完成治理“四荒”资源近2.5万km2。

4.2遵循自然规律,因水、因地、因温(度)制宜

随着人们对生态环境治理经验教训的不断总结,逐渐认识到“保护”与“治理”的辩证关系,“改造自然”必须置于“尊重自然”的前提之下。否则,不仅收不到预期效果,而且可能适得其反。比如,如果不能科学合理地利用水资源,不了解地下墒情,选择植被种群不当,在短时期内可能表现出较好的效果,但随着时间的推移可能会由于水的极度耗损而造成无法弥补的损失。张信宝研究员直言,追求高生长量的人工林草建设,会导致掠夺性地利用土壤水资源,不可能营造出经得起时间考验的秀美山川,只能给子孙后代留下干涸的土壤水库,应引起各级领导的特别重视,否则后患无穷。位于安定区北部的巉口国家实验林场(原定西地区巉口林业试验场),过去四十多年的实验结果证明,在年均降雨量400mm以下、海拔2100m以下的一般地带,大面积营造乔木林很难成功,即使是耐旱树种也只能长成“小老头”。该实验地在过去四十年间经历了荒漠—绿地—半荒漠—绿地的过程。

即在开始的十多年里,由于土壤湿润,大量种植的本地树木(榆树、杏树、杨树等)生长良好,可是,十多年后,“土壤干层”形成,树木逐渐枯萎或枯死。近十多年来,总结经验教训,提升科研水平,一改过去的路子,根据立地墒情条件和径流资源选择植被种群,在阴坡面和有径流补给的地段种植侧柏等耐旱乔木,其余大面积种植柠条等耐旱灌木,开始扭转了过去越种越荒的尴尬局面,取得了阶段性成功。

实践和理论都证明,灌木耐干旱贫瘠,具有很强的复壮更新能力。只要年降水量在200mm以上,就能比较好地生息、繁衍,种植后当年或次年就能比较好地覆盖地表,且根系发达,在地表0.5m~1.5m深的土层之间形成纵横根系网,能很好地固定土壤,有效拦截地表径流。所以,在半干旱黄土高原地区,大面积植被建设必须遵循自然规律,根据气候、土壤水分状况以及植物的生物生态学特征,坚持适地、适水、适温(度)的原则,宜乔则乔,宜灌则灌,宜草则草,农林复合,乔、灌、草结合,科学建立与现实生态环境最为适宜的植被结构。一般以抗旱灌木和草本植物为主,只有在山坡阴面、沟沿线以下的相对阴湿地段以及能够得到外径流补给水分的地段,应视具体立地墒情、光照等自然条件合理种植乔木。

NPP(自然植被初级生产力)与年平均降水量的关系,二者具有较好的正相关。仔细观察可以发现,所有点子可以用3条斜率不同的直线来拟合,分界点处为拐点,与之对应的年平均降水量分别为250mm和480mm。可以看到Pm=250mm,接近于杨勤业等所确定的干草原地带与荒漠草原之间的分界Pm=300mm,Pm=480mm则接近于干草原地带与落叶阔叶林地带之间的分界Pm=500mm。

可见,NPP和Pm关系中的上述两个临界点分别代表着植被类型的变化,Pm=250mm可视为荒漠与草原植被之间的临界点,而Pm=480mm则为草原(森林草原)与森林(落叶阔叶林)之间的临界点,上述临界点处的NPP分别为1和7.5t/hm2·a。当Pm超过250mm以后,NPP增加的速率显著加快,意味着草原植被的净初级生产力随降水增加的速率要大大高于荒漠植被。值得注意的是,右侧代表森林类型直线的斜率要小于中间代表草原和森林草原类型的直线,这可能是由于当Pm>480mm以后,气温随降水而显著增大,使植物生态系统呼吸消耗的能量增大,故净初级生产力随年降水量增大的速率反而减小。可见,尽管(量)点子很分散,但仍表现出显著的正相关,相关系数r=0.535,高于显著性程度为0.01时的临界相关系数。各县水土保持措施面积中乔木面积占非耕地面积的百分比与NPP的关系,二者之间的相关系数高达r=0.657。这种显著的正相关表明,尽管次生的人工植被受人为因素的控制,自然条件如年降水仍然是决定其覆盖度的重要因素。这是由于自然条件决定了人为造林的成活率、保存率和生长状况。设想某一地区营造的森林密度超过其水分承载能力,在得不到人工灌溉条件时,随着树木的生长壮大,部分植株会枯死,使覆盖率下降到由天然降水所决定的水分供应条件相适应的水平,这是一种“自然稀疏化”的过程,这种自然稀疏化过程将使人工林地最终达到某种平衡状态。反之,如果人工营造的林地子密度小于其水分承载力所决定的密度,则随着林木的生长和自然繁殖,植株会增多,从而增大森林覆盖率,最后也趋于实现上述的平衡状态。正是这种大自然的调节机制,使得NPP与实际的森林覆盖率之间具有一定的相关关系。

黄土高原地区各县的森林覆盖率与年降水量的关系。从总体上看,二者之间存在着正相关关系,计算得到的相关系数r=0.49,在0.01的水平上是显著的。值得注意的是,二者之间的关系是非线性的,在半对数座标中可以分别用两条斜率不同的直线来拟合,拐点处的年降水量大致为Pm=480mm,当Pm<480mm时,直线的斜率极小,说明森林覆盖率随年降水的增大而增大的速率很慢;当Pm>480mm时,直线的斜率很陡,说明森林覆盖率随年降水量而急剧增大。

许喜明等的研究结果显示,“土壤干层”的存在是该区域林地和荒坡土壤水分分布的普遍规律,主要是由特殊的气候条件造成的土壤水分收支长期亏损的积累结果,并非林木生长的必然现象。各树种的土壤水分垂直分布规律基本一致,均表现为1.8m深处形成了土壤上下层含水量的高低分界点,3.5m以下土壤水分表现有升高的趋势,但柠条林地升高的趋势不明显。这是由于柠条根系垂直分布较深的缘故。各树种林地土壤水分垂直变化趋势一致,在2.5m~3.5m范围内均有明显的“土壤干层”存在。

3.5m以下,油松、樟子松水分有升高的趋势,柠条、新疆杨变化不大。

6m深剖面,新疆杨林地土壤的水分变化起伏不大,平均含水量为4.65%,接近凋萎湿度。这主要是由于新疆杨生产力高,耗水烈引起。可见在水分严重亏缺的黄土高原半干旱区,阔叶树种的生长更受限制。

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