郝新忠，李 強(qiáng)，石長(zhǎng)春，張繼平，蔣晉豫，艾 鋒

(1.陜西省林業(yè)科學(xué)院，陜西 西安 710000; 2.榆林學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 榆林 719000)

隨著國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的高質(zhì)量推進(jìn)，“強(qiáng)監(jiān)管，補(bǔ)短板”成為新時(shí)期我國(guó)水土保持與荒漠化防治的重要舉措[1-2]。盡管前人在荒漠化防治中作了大量的工作，取得了豐碩的成績(jī)，但從總體上分析，因經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展驅(qū)動(dòng)的人工生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)自然的破壞使得榆林沙化土地面積占比仍然很高，因此“北治沙，南治土”的基本格局需要繼續(xù)推進(jìn)，亟待強(qiáng)化沙地生態(tài)系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測(cè)[3-4]。

基于上述原因，本文收集了榆林市荒漠化、沙化及沙塵暴定位監(jiān)測(cè)站19年的定位觀測(cè)數(shù)據(jù)，從氣象、土壤、植被、地下水位角度分析榆林市沙化監(jiān)測(cè)結(jié)果，并在此基礎(chǔ)上提出了防沙治沙的建議，旨在為榆林市科學(xué)治沙提供決策依據(jù)。

1 定位監(jiān)測(cè)范圍和現(xiàn)狀

毛烏素沙地東南部沙質(zhì)荒漠化土地位于E107°14'～110°36'，N37°57'～39°35′，沙化土地集中分布在北部長(zhǎng)城沿線，東西長(zhǎng)420 km，南北寬120 km。監(jiān)測(cè)范圍包括定邊縣、靖邊縣、橫山區(qū)、神木市、府谷縣、佳縣和榆陽(yáng)區(qū)七個(gè)縣(區(qū))的99個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，30個(gè)農(nóng)林場(chǎng)，該區(qū)土壤為風(fēng)沙土，占該地區(qū)土地面積70%以上。沙化土地分布特點(diǎn)為沙化程度由東南向西北遞增，該區(qū)域是植物地理學(xué)重要分界線，具有地域上的獨(dú)特性和代表性。

陜西省林業(yè)科學(xué)院治沙研究所荒漠化監(jiān)測(cè)站位于榆林的毛烏素沙地東南部，氣候?qū)儆跍貛О敫珊祬^(qū)，土地荒漠化表現(xiàn)形式為草地沙化、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)引起的土地沙化。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目始于2002年，獲得了一手詳實(shí)沙化土地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資源[5]。

2 定位監(jiān)測(cè)的目的

荒漠化與沙化監(jiān)測(cè)目的是為了掌握榆林市沙化典型地區(qū)土地和沙化土地的現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)變化，為政府制定防沙治沙與防治荒漠化的政策和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃、保護(hù)、改良和合理利用國(guó)土資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)[6]。

3 定位監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和方法

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

氣象因子：包括降水量、蒸發(fā)量、平均風(fēng)速、主風(fēng)方向、大風(fēng)日數(shù)、揚(yáng)沙日數(shù)、沙塵暴日數(shù)。

土壤因子：包括土壤類型、腐殖質(zhì)層厚度、土壤孔隙度、土壤機(jī)械組成、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤養(yǎng)分含量、土壤水分。

植被因子：應(yīng)用樣方(5m×5m)法監(jiān)測(cè)植被類型、植物種類、植被蓋度(%)、灌草植株密度(株/m2)及喬木密度(株/hm2)、植物高度(cm)、生物量(g/m2)。

地下水位：包括地下水埋深、礦化度、pH值、水化學(xué)類型。

3.2 監(jiān)測(cè)方法

3.2.1 氣象因子監(jiān)測(cè)

通過(guò)陜西省林科院治沙所設(shè)立的自動(dòng)氣象站以及榆林市氣象局獲取，榆林市2016～2020年氣象數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3.2.2土壤因子監(jiān)測(cè)

表2 2016～2020年榆林市四個(gè)典型樣地水分

在樣地內(nèi)用土壤水分儀測(cè)量各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤含水量(體積比)，采用鐵锨、環(huán)刀、電子秤、密封袋、標(biāo)簽、記號(hào)筆等工具按要求取回土樣，在化驗(yàn)室按規(guī)定內(nèi)容(指標(biāo))對(duì)土樣進(jìn)行測(cè)試。

3.2.3植被因子監(jiān)測(cè)

根據(jù)監(jiān)測(cè)所在區(qū)域植被分布狀況，對(duì)沙化土地類型、植被類型和植被蓋度不同的地段布設(shè)監(jiān)測(cè)樣地進(jìn)行植被因子指標(biāo)調(diào)查。在監(jiān)測(cè)區(qū)域共布設(shè)了14個(gè)樣地，每個(gè)樣地內(nèi)布設(shè)兩個(gè)樣方，樣方面積為5m×5m，每年從5月至9月，每月一次，共五次對(duì)28個(gè)樣方內(nèi)的植被因子(指標(biāo))進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測(cè)和記錄。

表3 2016～2020年榆林站典型植被樣地監(jiān)測(cè)情況多年匯總表

表4 2016～2020年榆林站6個(gè)典型觀測(cè)井平均水位變化情況表單位：m

3.2.4 地下水監(jiān)測(cè)

采用觀測(cè)井方法進(jìn)行地下水監(jiān)測(cè)，觀測(cè)井主要設(shè)置在利用地下水灌溉的農(nóng)區(qū)、生態(tài)移民新村和礦區(qū)土地。榆林監(jiān)測(cè)站設(shè)置觀測(cè)井10個(gè)，每年對(duì)地下水監(jiān)測(cè)9次，把監(jiān)測(cè)和化驗(yàn)的數(shù)據(jù)做詳細(xì)的記錄。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

4.1氣象因子

由表1可看出，榆林市年均降水414 mm左右，且季節(jié)分配極不均衡。1～2季度為降雨低谷期，3季度為降水高峰期。近年來(lái)，年平均氣溫與降水量均呈現(xiàn)波動(dòng)中有升高的趨勢(shì)，年蒸發(fā)量總體有下降趨勢(shì)。而揚(yáng)沙日數(shù)與沙塵暴日數(shù)總體上有逐年減少的趨勢(shì)，這與生態(tài)環(huán)境的改善密不可分。而年平均風(fēng)速的波動(dòng)變化，則可能與全球環(huán)境變化有關(guān)。只要植被蓋度增加，地面裸漏面積小，水分蒸發(fā)量降低，地表土壤被植物根系緊緊包裹于地面，大風(fēng)襲來(lái)，不易起沙，揚(yáng)沙、浮塵、沙塵暴次數(shù)大大降低。

4.2 土壤因子

由表2可看出，沙化草地土壤平均含水量明顯高于其它灌木林地，總體有下降趨勢(shì)。主要原因是草地均為下濕地，粘土含量大，地下水位高。無(wú)灌溉耕地大于喬木林和灌木林地，喬木林地大于灌木林地。無(wú)灌溉耕地地表含土量較林地大，喬木林地蒸發(fā)量較灌木林地小。但土壤含水量過(guò)高對(duì)沙化草地植被生長(zhǎng)有害，植被長(zhǎng)期生長(zhǎng)在含水量高的環(huán)境中，根系易缺氧，造成植被枯死現(xiàn)象。同時(shí)，毛烏素沙地土壤含水量與降雨量呈正相關(guān)關(guān)系，采礦區(qū)土壤含水量整體低于非采礦區(qū)，植被蓋度高區(qū)域土壤含水量大于植被蓋度低的區(qū)域，這是由蒸發(fā)量不同引起的。

4.3 植被因子

榆林屬于溫帶干旱大陸性氣候，因地帶性植被不能發(fā)育，形成了以沙生植物為主的生態(tài)系統(tǒng)，植物以耐旱、耐寒、耐沙埋、耐風(fēng)蝕的沙生植物為主。固定、半固定沙生植物主要有沙蒿(Artemisia desertorum)、沙竹(Psammochloavillosa(Trin.)Bor)、檸條(Caragana korshinskii，)、牛心樸(Pycnostelma lateriflorum Hemsl.)、針茅(Stipa capillata Linn.)等。沙丘地帶廣泛而稀疏地分布著沙蒿(Artemisia desertorum)、沙米(Agriophyllum squarrosum (Linn.) Moq.)、沙竹(Psammochloavillosa(Trin.)Bor)、沙柳(Salix cheilophila)等植物；在低濕灘地上，有鹽生草甸、沼澤草甸灌叢等植被群落。人工營(yíng)造的植被有旱柳、楊類、樟子松( Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)、油松(Pinus tabuliformis Carrière)、花棒(Hedysarum scoparium)、踏郎(Hedysarum fruticosum)、沙柳(Salix cheilophila)、檸條(Caragana korshinskii，)、檉柳(Tamarix chinensis Lour.)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn)、紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn.)、沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)、草木樨(Melilotus suaveolens Ledeb.)等；天然植被有沙柳(Salix cheilophila)、烏柳(Salix cheilophila Schneid.)、沙地柏(Sabina vulgaris)等灌木以及針茅(Stipa capillata Linn.)、牛心樸(Pycnostelma lateriflorum Hemsl.)等多年生草本植物。

由表3可看出，對(duì)多個(gè)樣地通過(guò)長(zhǎng)期植被因子監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，榆林沙區(qū)植被覆蓋度呈顯著的線性增加趨勢(shì),年遞增率為2.3%,增加速率呈現(xiàn)出自南而北、自東向西的遞減過(guò)程。沙地大部分已得到固定或半固定，植被蓋度多數(shù)已達(dá)到30%以上。部分四、五十年的飛播灌木林地，植被蓋度及生物量的變化基本達(dá)到峰值，原飛播灌木(踏郎、黑沙蒿、花棒等)部分枯死，植被蓋度也有所下降，逐漸有衰退趨勢(shì)，取而代之一些草本植物陸續(xù)長(zhǎng)了起來(lái)，主要原因是沙區(qū)植被生長(zhǎng)已經(jīng)超出貧瘠沙地土壤的生產(chǎn)承載力。尤其一些沙柳(Salix cheilophila)和紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn.)因年代長(zhǎng)老死現(xiàn)象嚴(yán)重急需平茬復(fù)壯更新，近年來(lái)有些沙區(qū)放牧情況有所抬頭，灌木(草本)層受到嚴(yán)重破壞。為了鞏固現(xiàn)有的治沙成果，建議加大對(duì)固沙植被的結(jié)構(gòu)、密度、植物種的配置研究，對(duì)過(guò)熟林地盡快進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)行以草為主，喬、灌、草稀植的搭配模式，提高林分質(zhì)量與群落穩(wěn)定性，以調(diào)控沙地生態(tài)變化過(guò)程，讓防沙治沙成果永不褪色。

4.4 地下水位

榆林監(jiān)測(cè)區(qū)共有10個(gè)觀測(cè)井，每年對(duì)每個(gè)觀測(cè)井共監(jiān)測(cè)地下水位9次，最后取平均值。由表4可看出，通過(guò)多年的監(jiān)測(cè)得出，降雨量與地下水位基本呈正相關(guān)關(guān)系，即每年降雨量多地下水位就高，降雨量少地下水位就低。非采礦區(qū)的觀測(cè)井單月水位和一年的平均水位都明顯高于采礦區(qū)觀測(cè)井單月水位和一年的平均水位，靠近礦區(qū)的水井水位下降幅度明顯，而非礦區(qū)的水井水位下降相對(duì)緩慢，甚至有水位回升情況。主要原因，隨著榆林市經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，煤、油、氣開(kāi)采與日俱增，一定程度破壞了地下的水體與水系，導(dǎo)致地下水位逐漸降低。同時(shí)，水位的變化與季節(jié)性和農(nóng)業(yè)灌溉用水等因素也有關(guān)系，植被生長(zhǎng)受到直接或間接的影響[7]。

5 對(duì)策及建議

數(shù)十年高強(qiáng)度的煤、油、氣等自然資源的高強(qiáng)度開(kāi)采與利用給榆林本已脆弱的生態(tài)環(huán)境雪上加霜，因此加強(qiáng)礦區(qū)生態(tài)重建已迫在眉睫。根據(jù)當(dāng)前“碳達(dá)峰、碳中和”國(guó)家戰(zhàn)略引導(dǎo)，結(jié)合榆林當(dāng)?shù)亓植莞采w率和礦區(qū)生態(tài)破壞實(shí)際，依托“榆林防止二次沙化及國(guó)土綠化五年行動(dòng)方案”的政策，以重點(diǎn)工程和示范區(qū)建設(shè)為突破口，努力使沙區(qū)生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。此外，根據(jù)榆林治沙多年的經(jīng)驗(yàn)，種植喬(灌)木林，無(wú)論是防風(fēng)固沙還是保持水土流失都不及草地或灌草地，因草地只要蓋度達(dá)到一定的比例，就像綠色的地毯一樣，緊緊包裹在地面上，對(duì)防風(fēng)固沙和保持水土流失效果相當(dāng)好，所以，榆林的治沙模式應(yīng)該采取以草為主，林(灌木林)草結(jié)合的治沙模式。其次，在毛烏素沙區(qū)應(yīng)對(duì)治沙工程及其方向進(jìn)行戰(zhàn)略調(diào)整，積極培育沙產(chǎn)業(yè)、開(kāi)發(fā)沙生態(tài)治理模式?？傊?，在長(zhǎng)期荒漠化治理過(guò)程中，榆林市積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，得到國(guó)際社會(huì)高度評(píng)價(jià)，進(jìn)一步建議如下：(1)政策激勵(lì)，調(diào)動(dòng)群眾參與荒漠化治理的積極性。(2)科技支撐，提高荒漠化治理水平。(3)工程牽動(dòng)，加快荒漠化治理步伐。(4)行政推動(dòng)，保證荒漠化防治工作的順利實(shí)施。