张雷

摘要：指出了陕西榆林沙区自20世纪50年代开始实施三北防护林工程以来，大规模植树造林，防风固沙，取得了优异的成绩。到2018年底林木覆盖面积109.7×104 hm2，覆盖率达33%。陕西榆林沙区主要类型是灌木固沙林，目前灌木林地占总林地面积的73%。不同灌木林地中现有柠条灌丛26.3万hm2，花棒灌丛5.4万hm2，沙柳灌丛26万8hm2，紫穗灌丛7.6万hm2，沙棘灌丛2.04万hm2，踏郎灌丛3.4万hm2，沙蒿灌丛21.6万hm2，共计92.34万hm2。陕西榆林沙区不同灌木林的存在，对减轻风沙、恢复生态平衡、逆转沙漠化起了积极的作用。探究了陕西榆林沙区不同灌木林地的生态效益与固沙作用，为该地区人工植被建设及改善生态环境提供理论参考。

关键词：灌木林地;固沙;生态效益;陕西榆林沙区

中图分类号：S718.56

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2020）13-0134-02

1 引言

植被体系的生态功能概念既有正值也有负值，一定的域值范围内，恢复生态平衡表现为正值，若超出这个正值可能会出现一定的不良效果。这种特性的形成有可能是干旱与半干旱沙区的区别。陕西榆林沙区人工防风灌木林具有正反两面的双重性，灌木林在防风固沙的同时影响着土壤的各种性质，从而改变周围环境及气象因子对气候的影响，从而影响沙地水分状况[1]。因此，建立科学有效的评价体系，使这种评价体系能够评估防风固沙灌木林的生态功能，对现有防护林进行优化调控，提高综合生态效益，从而指导该地区防护林体系的建设。

2 榆林市沙区自然地理概况

榆林沙区位于陕西省北部，鄂尔多斯高原与黄土高原交接处，最突出特点为沙地水位较高。属于温带半干旱大陆季风气候，东西长约420 km，总面积约18107.4 km2，占榆林市总面积42%。该地区基岩多为侏罗系、白垩系灰绿色、红色页岩，地表由冲击与风积沙层覆盖。沙丘连绵，地貌以流动沙地、固定沙地、湖盆滩地、河谷阶地等类型为主。按植被地理来说，榆林沙地防护建设在植被物种及造林中，以早生灌木网带为基本结构，结合草地与局部林木的植被模式，构成草木-林业-农作物的复式系统[2]。

按照自然地带性质榆林沙地植被以梁地上的草原、灌木丛，沙丘、沙生灌丛，草甸、盐土、沼泽植被为主。植物种类以生长在半流动沙地的沙蒿、沙米、沙竹等半灌丛和草本植物及固定沙丘地的灌木植物为主，植物种类少，覆盖度低。

3 不同灌木固沙林的防风效益

3.1 不同灌木林地的防风效益

防风和固沙是榆林沙区人工灌木固沙林种植的主要原因，榆林沙区灌木林占总林地面积的75%。不同灌木林中的固沙植被能对环境进行改善，还会对固沙植被控制的气象因子产生影响，有利于植物生长，灌木林地综合生态效益中最重要的指标为降低风速。灌木植物表现在不同的高度、分布不同及枝叶的数量，对风速的影响也不相同。有研究表明，所有垂直断面高2.5 m在风速降低的平均值中，花棒由于植株长势高大，总体防风效果好，花枝遮挡面积大，在高度2.5 m处降风速度达54%，而沙柳防风效果为57%，踏郎防风效果为53%。另外高度在0.3 m处，踏郎、紫穗等灌木丛因枝数较多，所以挡风效果更强，能够更有效的降低近地面表层0.3 m处风速。不同植被降低风速均不同，踏郎降低风速为77%，紫穗降低风速为16%[3]。

同时，灌木植物透风效果与植被分枝数及植被稀疏密度有关系。灌木生长高度和枝叶浓密程度有关，在防风沙效能上，分枝数所起的作用比较弱。

3.2 灌木丛种植地表粗糙度与防风效果

灌木固沙林对风速的影响与其改变粗糙度有关。沙地中种植灌木林后，增加地表粗糙程度，气流在扩散过程中被植被阻挡和地表摩擦而降低风度。不同灌木林地的固沙物种，由于植物自身生长表现不同及自身形态结构不同，每种灌木林对风速的影响效果也不同。

有研究表明，踏郎、花棒对降低风速效果最明显。踏郎虽然高度没有同龄花棒高，但踏郎枝条密集，可以更加有效阻挡风力，降低地面风速效果明显。相比于同龄其他植被种类，紫穗槐林和沙柳林地表粗糙程度比花棒林分别低于11倍和12倍，紫穗槐林和沙柳林地表粗糙程度比踏郎林分别低于10倍和11倍。由此可以看出花棒与踏郎防风效果好，造林后在短时间内即可发挥效益[4]。同期的紫穗槐、沙柳等植被枝条过于稀疏，形成的防风面积稀疏，所以防风效果不如花棒、踏郎。沙蒿防风效果位于其他灌木林之间[5]。

4 榆林市沙区人工灌木林的固沙作用

4.1 灌木林输沙量的测定

由于灌木固沙可影响地表风速，还可减弱风对地面的吹蚀，从而减少地表输沙量，起到防风固沙的效益作用。

不同灌木林对阻止流沙功能有差别，与0.3 m高处植被对风速减弱与这种有关系。踏郎分枝多生长密集，可降低对地表处风速;花棒植株高但分枝少、生长稀疏，主要由植被高度影响风速，对近地表处风速影响小。踏郎林地输沙量最小，固沙效果较好;花棒林地中輸沙量最高，固沙效果较差，其他灌木林地介于两者之间。输沙量随不同灌木林高度存在不同，踏郎因近地层分枝树多，减风效果明显，在下层中输沙量比较多，在5 cm以下输沙量少。花棒因枝叶紧密度比较疏松，因此风速较大时增加沙粒跃起的高度，在空间分布的中上层中输沙量较踏郎大。

输沙量的多少总是在垂直空间层的分布中随着高度的增加而增加，近地气层30 cm范围内的输沙量基本在气流中进行搬运，特别在10 cm内集中了大部分沙量，10 cm内的输沙量占比较大，5 cm内输沙量占总量的71%左右，表明输沙量具有气流贴地表性。也由此表明，防风固沙林中不同灌木林的种植显著地降低了输沙量，各种灌木林生物特性不同，输沙量分布也不同。

4.2 不同人工灌木林的小气候效应

固沙林地的建设，不仅起到防风固沙的作用还可改变沙漠环境，还可影响周围小气候环境，到达一定规模时候可引起气象因子的变化。

影响空气的温度和湿度是植物生长发育的主要环境因子，灌木丛影响林地的气候，小气候特征与流沙地明显不同。研究人员对固沙林小气候效应进行研究，发现春秋季具有增温作用，在夏季具有降温作用，对地表温度的影响基本一致[6]。但是，固沙林改变空气湿度和温度的作用并不显著。固沙林中树龄在20年以上的，虽在夏季能降温，但降温幅度非常小，可使局部空气湿度增加。灌木林地在6～9月平均气温比流沙对照地低大约0.3 ℃，这种现象主要于林灌的反射和遮挡有关系，遮盖度增加，使太阳辐射量降低，林内增温速度减慢，林地气温较低。从10月到来年，林地外平均气温较林地内平均气温高约0.8 ℃，固沙林不仅可减小林地风速，还可使空气流动性变小，降低热量散失速度，使林内气温相比较林地外增高，反之同理[7]。

人工固沙林对空气湿温度的作用随着季节变化而不同，由于灌木林地植被受温度、风速、空气湿度的影响，使林地中的水分蒸发量逐渐减少。因此，逐步增加固沙林空气中的相对湿度，有效提高并减少蒸发量，并且可以有效减少水分的丢失，从而使沙地水分留存。

5 结语

通过分析榆林沙区人工固沙灌木林的生态功能，不同的灌木林具有降低风速、减少地面水分蒸发、减少输沙量等不同的功能。不同品种灌木林采用防风效能、输沙量、空气湿度与空气温度等生态效益观测指标，根据榆林地区特殊气候环境，对风沙的侵蚀能力、风速的遮挡等与灌木品种的林带高度、林龄、生长的疏透度有关，所以在灌木林地中可以选择林带较高、林龄较大的灌木丛，以紧密型高，低度疏透型为主。不同灌木林地的建立，不仅可以增加地面粗糙度，阻挡风速，从而减少不同灌木林中风沙流的携沙量，降低输沙率，达到防风固沙的作用，发挥多种效益，从而指导建设防护林体系，起到积极有效的理论指导和实践意义。

参考文献：

[1]蒋小董，郑嗣蕊，杨咪咪，等.毛乌素沙地固沙林发育过程中土壤有机碳库稳定性特征[J].应用生态学报，2019，30（8）：2567～2574.

[2]王 岳.榆林沙区典型林地土壤微生物特征及其在肥力评价中的应用[D].北京：北京林业大学，2017.

[3]李 娇.毛乌素沙地榆林沙区典型固沙林地碳汇效应与机制研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2017.

[4]刘虎俊，袁宏波，王多泽，等.两种不同配置灌木林防风固沙效益[J].水土保持通报，2017，37（3）：63～66，74.

[5]张孝中，徐崟尧，王惠泽.风沙区煤矿复垦地土壤颗粒的组成与分形特征[J].水土保持通報，2018，38（6）：121～126.

[6]李鸿军，蒋 齐，李生宝，等.干旱风沙区营造人工柠条林对退化沙地土壤水分运动参数的影响[J].防护林科技，2007（4）：4～7.

[7]秦岭峰，张彦东，阮小平，等.毛乌素沙区灌木平茬利用实践与探索[J].内蒙古林业，2017（9）：16～17.