植被治沙技术

植被治沙技术
植被治沙技术
甘肃节点 2008-12-08
植被治沙是防沙治沙的根本措施。

植被是指分布在地球表面活的植物覆盖，是地球上各种各样的植物群落的总和，包括天然植被和人工植被，它们是支配着物质循环和能量流动的一个实体。

植被治沙的生态功能在于形成最佳状态的植物群落与环境的生物地球物理和生物地球化学循环过程，增加干旱和半干旱区植物对地表的覆盖，既可防沙治沙又可减少沙地的反射率，改善全球气候变化。

植被治沙技术是以生物措施为主要手段的综合技术、以可持续发展为主导思想的生态建设的重要组成部分。

植被治沙的优点是：防止风蚀和水土流失，是目前防治荒漠化的各项措施中最经济、最有效、最持久的措施；植被建设有助于发展沙区产业，推动地方经济的发展（发展畜牧业、药材种植等）；植物可以美化沙区人民的生活环境，提高人们的生活质量。

科学地进行植被治沙在于：①合理的规划设计（包括立地条件类型的划分）；②正确的选择和配置乔、灌、草种；③科学的营造技术。

（一）植被治沙的基本原则
1、坚持“因地制宜因害设防”的原则
根据全国防沙治沙的计划任务统一规划，划分类型，突出重点，分步实施。

同时要求逐级进行规划设计，根据当地实际情况，因地制宜，因害设防的原则有计划有步骤地进行治理，做到治理一片，见效一片。

2、坚持综合治理的原则
以防为主，防、治、用相结合。

“防”：是保护和恢复干旱、半干旱区植被的有效方法，促进沙化土地（包括牧场、耕地和林地）迅速恢复植被，提高土地生产力。

由于种种原因，目前我国西北地区的植被受到不同程度的破坏，90％左右沙地植被退化，恢复已被破坏的植被是迫在眉睫的任务。

防护措施包括：①对生态脆弱地区的植被进行预防性封育；②对已被破坏的
植被进行保护性管理；③对防护体系中的关键地段采取防护措施。

实践证明：封沙育灌（草）可以促进沙化土地的生“草”过程，防止土地沙化扩展，恢复退化草场的生产力。

封沙育灌（草）是简单易行、成本低、见效快的植被治沙的方法。

“治”：对已经沙化的土地要进行系统的人工治理，恢复沙地生态系统的平衡，实施人工生态系统重建。

对治理的沙地要进行立地条件类型划分，根据不同的植物生长条件，把生态效益与经济效益结合考虑，以生态效益为主；根据当地具体社会经济情况，将长远利益和目前利益结合考虑，以长远利益为主。

治理工程耗资较大，涉及范围较广，植树造林周期又长，所以治理应“以林为主，农林牧水综合治理”，建设完整的防护体系。

“用”：在生态治理的同时，考虑沙区生物多样性的保育。

沙区植物资源丰富，利用价值很高，在沙化土地得到恢复的前提下，充分利用沙生植物资源，发展经济，促进农牧民尽快富裕起来。

对濒危物种要加以保育。

防沙治沙工程是面对整个生态系统的治理，必须农林牧水综合实施。

综合防治除了把各部门的技术措施强化和配套外，还可将经费集中使用。

3、坚持“适地适树”的原例
以灌木为主，乔灌草相结合；干旱和半于旱区水分匮缺，降水量较低，不能满足树木生长的需求。

因此，于旱、半于旱地区的植被治沙工程是以水为核心，虽然强调生态用水的必要性，但水分平衡不可忽视。

我国北方造林，由于杨树和柳树生长迅速、易于育苗，因此，杨树在造林树种中占比例较大，但杨树蒸腾量大，耗水多，在干旱缺水的沙地生长不良，成活率低。

沙区分布多种豆科灌木树种，抗旱，防风沙，耐盐碱，抗水蚀，改良土壤，适应性强，是理想的防沙治沙树种。

科学试验和实践经验证明：在干旱的沙区植被治沙应以灌木为主。

为了营造合理结构的防风治沙防护体系，由乔木、灌木和草本植物形成一个有机的结合体，
具有最佳效益。

这个结合体的地上部分为多层次林冠（乔木十灌木）形成防风功能优良的结构；地下部分由分布在不同深度的根系层盘结土壤，防止风蚀和水蚀。

（二）沙地植被立地条件、类型
植被治沙的成功与否，取决于植被与其周围环境因子相适应的程度。

为了合理规划防沙治沙工程，选择好造林（灌、草）树种，十分重要。

治沙工作者必须了解和研究沙地植被生长环境，以及环境对沙地植被和其生产力的影响。

立地条件就是植物的生长、发育的环境条件。

立地类型就是具有相同立地性能的地段联合，这些地段具有相同的作用于植物群落的自然因子（气候、士壤等），制约着植物生长和发育。

然而划分立地条件类型的指标却因地理区域和影响植物生长的主导生态因素的差异而有所不同。

沙地植被立地条件的主导因子有：气候、基质与地貌（母岩性质、沙地类型、沙丘高度）、土壤（沙地机械组成、沙层厚度、地下水埋藏深度、土壤盐渍化程度）、植被盖度等。

1、沙漠、沙地、沙化土地植被的立地条件
沙漠、沙地、沙化土地主要集中分布于干旱、半于旱和亚湿润干旱区。

该地区降水量大大少于潜在总蒸发量，这种热量和水分之间的不相适应使得植物生长期中土壤和大气低层强烈增温和干旱化。

沙漠、沙地、沙化土地跨越几个生物气候区，自然地理条件极不相同。

立地条件相差较大。

其特点：①因其地理位置处于我国大兴安岭以西和青藏高原以北的广大内陆区域，远离海洋，湿润气流难以进入，以荒漠和草原植被为主，另有过渡类型的荒漠草原及半干旱草原等。

②大山与盆地相间，形成独特的盆地农牧业。

阿尔泰山、天山、昆仑山、祁连山等大山呈东西向横贯广阔的荒漠、半荒漠，形成南北部不同的景观，又由于高山雪水流人平原，形成大片灌溉绿洲。

③该区域属中温带及暖温带，热量充足，日照长，温差大，有利于生产力的提高。

④干旱是本区最严重的生态问题，严重制约着植被治沙的效果。

沙漠、沙地和沙化土地植被立地条件主要具有以下特征：
（1）水热不平衡该区水分亏缺、热量过剩和散热迅速十分突出。

它的辐射干燥指数和湿润指数都表现出了3～4倍以上的水分亏缺。

夏季由于强烈的辐射输人的能量，植物得不到利用而产生热量过剩使地表强烈增热并以简单的形式辐射散失；冬季由于极度缺水，热容量很低而不能保持，十分寒冷。

该地区日照长，日照百分率高，太阳总辐射收入最多，达502～732干焦／（年·平方厘米），≥10℃积温大于2 500℃，其中塔里木盆地一般在4 000℃以上，吐鲁番盆地高达5 500℃，准噶尔盆地和阿拉善高平原在3 100～3 900℃，柴达木盆地为1 500～2 000℃。

该区是降水量少、相对湿度低、蒸发大的干旱区80％以上的地区年降水量少1 000毫米，塔里木盆地四周少于50毫米，盆地内部少于25毫米，托克逊县仅3．9毫米，年降水量的季节分配极不均匀；全年相对湿度很低，80％以上的地区低于60％，其中塔里木盆地、阿拉善高平原、柴达木盆地的沙漠、戈壁区低于40％，而水面蒸发量（蒸发力）很大，80％左右的地区为1 000～2 500毫米。

（2）生物的不饱和干旱区作为一个能量与物质转化的生态系统，在一定程度上以物理过程占优势，而生命过程受到极大的限制和削弱。

由于该地区水分不足、自然环境严酷，生产力通常很低。

植被的生产力是随着降水量的减少而相应的降低，植被的密度和盖度也随之降低。

干旱区植被分布极不均匀，随着局部地形和水分的差异而变化，它们趋向于集水的凹地和径流沟，而使大部分地面裸露。

这样，依靠植物生物量为生的动物和微生物更是稀少，这种生物不饱和现象表明辐射得不到植物光合作用正常量的转化和贮藏，不足以维持和抵消系统中物理过程的能量损失，即生命过程小于物理过程，由此产生一系列的其他反映。

（3）空气动力能量作用强烈高空西风、东亚季风和地方性环流的综合作用以及过多的热量和高的气压差是造成风速大、沙尘暴多的原因。

强烈的风蚀和风积作用，是干旱、半干旱区常见的物理过程。

由于大气环流和热量的不平衡而引起频繁剧烈的空气运动（风），平原上稀少的植被覆盖使空气动能达不到最大的消耗而加剧了地表物质的风蚀和搬运，地表的基质发生了重新分配，形成风蚀地貌及风蚀与堆
积作用相结合的沙化地貌和堆积作用为主的黄土荒漠。

（4）土质粗砺，有机质少，微生物活动微弱由于干旱，植被稀疏，土壤生物过程显著减弱，加上有机质矿化迅速，因而有机质含量通常在0．3％～0．5％以下，最高不超过1％；风化壳及其上发育的土壤剖
面厚度很薄，一般50～70厘米，甚至小于30厘米。

风化物形成的沙粒物质以粗粉沙和细沙的颗粒级占优势，黏土含量少，在洪积或残积形成的物质以砾石与碎石较多，土壤的亚表层具有明显的黏化和铁质化过程。

（5）水盐不平衡该区域土壤基质中积累的可溶性盐分相对较多。

产生这种盐分的不平衡是因为土壤缺乏降水的淋洗作用及由于热力蒸发所造成的水分上行过程占优势，将下层的盐分带到土壤上层和地表。

碳酸盐（主要是碳酸钙）在土壤表层聚积，易溶性盐在剖面中、下部聚积，剖面中的石膏化很普遍并随于旱程度而增强。

2、沙漠、沙地和沙化土地植被立地类型划分
沙漠、沙地和沙化土地植被立地分类比较复杂，本节只作粗略的划分和方法的介绍，以供采用植被治沙的基本需要。

（1）沙漠、沙地、沙化土地植被立地类型划分原则
①植被与环境因子综合统一的原则植被立地类型划分的目的是为了提高防沙治沙的科学性，抓住影响植物生长的主导环境因子，将非常复杂的环境条件简单化。

划分立地类型，就可以在相同的立地条件下，科学地选择树种和防沙治沙措施，实现最高的防治效果。

“因地制宜、因害设防”和“适地适树”的原则，就是深刻反映了植被和环境因子统一关系。

在筛选植被立地类型划分的因子时，既要考虑影响植被生长的多方面因子，又要考虑对植被的分布和生物量起限制作用的主导因子。

②多级分类的原则因沙漠、沙地和沙化土地在生物气候区及地理分布上跨度很大，所处自然条件十分复杂，为了客观地、科学地划分立地类型，需要建立多层次分级：第一级为生物气候类型。

由于沙漠、沙地及大部分沙化土地分布在我国的干旱、半干旱和亚湿润干旱区，
作为荒漠化发生范围的生物气候类型正与防沙治沙立地类型划分的第一级相一致。

第二级为地质、地貌型。

在不同的生物气候类型区下根据地质、地貌类型划分第二级，这一类型级跨越不同生物气候区。

第三级为中地形、地类单元。

对第二级地质、地貌类型下的中地形或地类单元进行分级。

第四级为沙区土壤的肥力（养分和水分）等级。

③实用性与科学性相结合的原则植被立地类型复杂多样，按各级划分后再经过叠加组合，可能出现自然环境条件的很多差异性，而出现太多的类型，在工程实施过程中不可能也没有必要设计庞大复杂的措施来满足各种类型的需要，造成经济、技术条件及群众的文化水平等方面的困难。

太复杂的方案也不易在实践中操作，所以既考虑到科学性也要考虑其实用性。

（2）沙地和沙化土地植被立地条件类型分类指
①立地分类指标体系
第一级：生物气候类型沙漠、沙地和沙化土地分布于干旱区、半干旱区、亚湿润干旱区和部分湿润区。

根据联合国及我国荒漠化生物气候类型划分，以湿润指数（年降水量与潜在蒸发量之比）为0．05～0．65值划分气候区（表1）。

表1 生物气候区与湿润指数
生物气候区湿润指标
干旱区0.05～0.20
半干旱区0.21～0.50
亚湿润干旱区0.51～0.65
湿润≥0.65
根据研究，我国沙漠、沙地和沙化土地分布在干旱区的面积最大，为142．67万平方千米，占全国面积的14．9％，分布于5个省（自治区）91 个县（市、旗）。

干旱区分布于天山山脉以南，帕米尔高原以东，贺兰山以西，昆仑山脉、祁连山脉以北以及青藏高原西北部的广大地区。

主要包括内蒙古、西藏、甘肃、
青海、新疆等省（自治区）；沙漠、沙地分布在半干旱区的总面积有 113．92万平方千米，占国土面积的 11．9％。

分布于内蒙古、
西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆7个省（自治区）141个县（市、镇）。

分布于亚湿润干旱区的沙化土地面积达75．1平方千米，占国土面积的7．8％，分布于新疆、内蒙古、甘肃、青海、宁夏、西藏、陕西、云南、四川、海南、河南、山东、吉林、辽宁、山西、河北、天津、北京18个省（自治区、直辖市）377个县（市、旗）。

亚湿润干旱区北起大兴安岭西部的呼伦贝尔高原，其东部界线接近于典型草原与草甸草原之间的界线，穿过黄土高原北部后，沿青藏高原北缘向西，然后向南绕过柴达木盆地，抵达青藏高原西南部，东部地区湿润指数在0．65等值线经过地区，年降水量大致在300～500毫米。

第二级：按地质、地貌条件分类我国地貌类型多样，山脉纵横。

地貌类型的多种多样极大地丰富了沙漠、沙地和沙化土地景观生态类型；高山与盆地相间，为大沙漠的形成提供地貌条件；在干旱的西北，有风力作用形成的沙漠景观；在西南石灰岩分布区，有奇特的喀斯特地貌；在西部高山冰川地貌又滋养着大片丰美的绿洲（表2）。

地质、地貌条件是沙漠、沙地形成和发展的基础，也是生态建设的重要地理条件。

表2 我国沙漠、沙地和沙化地区主要的地貌类型和地理单元
立地区域主要指标生物气候
≥10℃日数≥10℃积温湿润指数类型区代号
三江平原≤105 ≤1 700≥0.65 111
松辽平原106～180 2 600～3 3000.65 111
松嫩沙地
科尔沁沙地
第三级：中地形、地类单元根据中地形、地类单元的特点，划分不同类型如下：
盆地周边地区；盆地中心地带；山前洪积一冲积堆；山前洪积一冲积扇扇缘地带；绿洲；河流阶地；河漫滩；风蚀残丘；湖泊边缘；干枯河（湖）床；黄土高原一沙化土地；退化牧场；覆沙农田；撂荒地；风沙区小城镇；通过风沙区铁路、公路大干线两侧；沙丘间大面
积平地。

第四级：土壤肥力（土壤养分和水分）土壤养分和水分对植被治沙的措施和树种选择关系最为密切。

而影响土壤肥力的因子很多，有小地形、沙丘高度、沙土成因、下覆物、地下水位及地下水补充条件等。

沙漠、沙地士壤主要有风沙上、栗钙土、草甸土、盐碱土。

风沙土分布较广，它是发育在风成沙性母质上的土壤，具有一定厚度的风选沉积物。

风沙土不同于“沙化”土壤，“沙化”土壤是指由于风力作用将上层中粉沙以下的细粒吹走的粗化土壤层，或由于地表覆沙增加表土粗度的土壤。

土壤的理化特性对土壤肥力和水分状况影响很大。

在流动风沙土中，以中沙（粒径1～0．25毫米）和细沙（粒径0．25～—0．05毫米）在整个土壤剖面中占优势，黏粒（粒径≤0．001毫米）所占比例很少；在半固定风沙上和固定风沙上中，粗粉沙（粒径0．05～0．01毫米）和动粒含量明显增加。

风沙上的矿物成分受母质来源和风化程度的影响，其种类和比例很不相同。

矿物成分中以轻
粒级矿物为主，石英含量为46％～68％，长石含量在20％以上，硅质岩碎片也有相当比例。

土壤的水分状况是决定植被治沙成败的重要条件。

流动风沙上有一个干沙层，松散而干燥，含水量在0．5％以下。

干沙层的厚度与沙丘的部位有关，迎风坡干沙层较薄，丘顶和背风坡较厚。

于沙层的状况对植被治沙有重要意义，因为干沙层是一个覆盖层，它阻止下层土壤水分的蒸发，又从下层吸收气态水，使土粒吸湿而形成吸湿水。

干沙层40厘米深度处水分含量稳定在3％～4％。

半固定和固定沙地干沙层比流动沙地要厚，对下层土壤含水量影响较大。

沙漠、沙地和沙化土地植被立地条件还与沙丘高度、沙的流动速度、底层母质性质、地下水深度及生草化程度有着密切关系。

在编制立地类型表时要加以考虑。

综合影响土壤肥力的各主要因子（养分和水分），筛选出沙土中的细粒含量、下覆物的性质和厚度、沙地流动性、地下水状况等主导
因子，将第四级分为五级，即：
粗沙，无粉沙、细沙夹层，流动性很强，无植被，松散无结构，地下水位深或土壤含盐量高；
1 细沙，流动沙地、沙丘．松散无结构，植被稀少，地下水埋藏或有盐渍化；
2 细沙或粗粉沙，下覆物为壤沙土，壤沙夹层，或丘间低地或滩地；
3 细沙或粗粉沙半固定沙地，下覆物为沙壤上，撂荒地或滩地或河流阶地、河漫滩，水分条件较好；
4 粗粉沙或细沙，在根系层有黏细土夹层，有结构，无盐碱或盐碱含量很轻，或河流沿岸沙地，水分条件好。

②沙漠、沙地和沙化土地植被立地类型划分沙漠、沙地和沙化土地植被立地类型划分按4个级别排列，每个级别用代号区分，由4个代号组成立地类型。

第一级由I、11、Ill代表干旱、半干旱、亚湿润干旱区；第二级按地质、地貌类型分类，从三江平原沙地到青藏高原，按顺序号（1、2、3、4---）排列：第三级按中地形和地类分级，也按顺序号排列；第四级按土壤肥力（土壤养分和土壤水分）分级，这是分类的最下一级也是最具实际的类型，第四级按0～4划分为五类，它将与每级叠加组合成为独立的立地类型。

（三）造林树种（乔、灌、草）选择及配置
生活在沙漠、沙地的植被受到严酷的气候条件限制和土壤因素的约束。

沙生植物既需要少消耗水分，同时又需要大量蒸腾水分用来散热以维持生存。

由于恶劣气候和土壤条件的长期影响，生活在这里的植物产生了多种多样的适应性，它表现在外部、内部结构，以及生理特点上。

这些适应性使沙生植物能够在恶劣的环境下生存并能固定流沙，改善环境。

这些适应型的特点主要有：
①根系长，沙生植物根的分枝力很强，水平地分布在靠近沙地表层，水平根系可长达30米。

②树叶退化，有时被圆柱形的绿色同化枝所代替；有的部分树叶和同化枝在夏季高温时凋落，或大叶逐渐换成小叶，以缩小蒸发面积。

③器官和生理功能的改变，表皮细胞壁厚，
有蜡质层或大量的毛被，叶组织气孔凹陷或部分关闭，叶脉多。

有的植物在炎热季节呈假死状态。

④组织结构的变异，对流沙有很强的适应性，沙生植物遭受沙暴时，能从根部萌发枝条；受沙埋时能从根部长出不定根。

⑤抗盐性很强，生长在盐渍化沙地上的植物有抗盐性，能在自己的同化组织中容纳大量水溶性盐（氯化钠和硫酸钠），数量可达蒸发器官干重的35％。

沙生植物在长期对不同水分、温度状况、盐渍化及沙的流动性适应的过程中，形成了各种不同的生活型，主要有：灌木型、半灌木型、生长期长的多年生草本植物、多年生短生草本植物、短命植物等。

了解沙生植物的这些特性，就能正确地选择治沙植物。

树种选择的原则
防沙治沙的植物种的选择原则有以下几个方面：能适应干旱、风沙和盐碱的恶劣环境，并能生长良好，改善不良条件。

（1）适地适树的原则按照立地类型选择适宜的树种。

避免在干旱无灌溉的条件下，千篇一律地“栽杨插柳”，造成大片“小老头”树，既无防沙效果又无经济效益。

杨树是个好树种，在水分条件良好的地段选择它，才能使杨树获得最大的生产量。

（2）坚持干旱区造林以灌木为主的原则灌木是防风固沙不可缺少的树种，干旱、半干旱区有很多生产量高、适应性强、经济价值高的灌木可以选择作为主要树种或辅佐树种，在沙害严重的地区可选择草本植物配合灌木增加防护效果。

（3）乔、灌、草结合，带、片、网一体的模式，科学地选择树种在风沙危害的农业区实行农、林、牧、水综合治理，发挥整体效益，处在风沙前沿的农田边缘地带，建立草、灌带削弱贴地层风速，减少风沙进人农田，农区内部沿道路、各级渠道和居民区营造各类防护林，树种选用长寿和速生相结合；护田林网选用高度不同的树种形成多层林冠，组成“窄林带、小林网”，有效地防风治沙。

选择适应性强的乡土树种，适当引进和开发适应沙区生长的经济树种，以提高沙区人民生活水平。

（四）植被治沙的营造技术
植被治沙的营造技术主要包括2个方面：①沙地造林、种草的规
划设计；②沙区防护体系的营造。

1、沙地造林、种草的规划设计
植被治沙必需进行规划设计。

全国有规划，各省、县也要有规划。

一个基层单位进行治沙设计时，首先要了解治沙的目的和任务，要计算农、林、牧业的合理比例和水资源状况。

根据沙害的程度和可能保证的生态用水来决定治沙的面积及造林种草计划；其次，确定防护体系的建设；第三，要选择好树种和准备好苗木；第四，要做好组织管理工作。

有条件的地区最好利用最小为 1：5 000地形图，勾绘出植被治沙的设计图。

植被治沙必须根据通过调查而详细编成的方案进行，有计划性地实施。

（1）规划的准备工作
①收集该地区的自然条件：分析近10年来的气温、地温、风向、风速、大风日数、降水量、蒸发量、相对湿度、土壤类型等基本资料。

②该地区的社会经济情况的分析：包括人口、年平均收入。

土地利用情况、历年来的各种农业政策、土地退化原因、畜牧业和林业发展情况。

搜集重要时期的卫片和航片及各种报告。

③了解该地区的发展规划及存在问题。

④历年防治荒漠化的规模和工程完成的质量，育苗情况及治沙专业队伍和管理工作。

⑤投资情况：国家投资的落实和管理，地方的配套资金及全部资金的使用情况。

（2）规划设计工作
①该地区的植被治沙工作目的和任务。

在一个具体地区的植被治沙目的就是要制止沙地面积的继续?大，通过各种造林种草措施，减弱旱风，防止流沙埋没农田、铁路（公路）和工矿，为居民提供薪材，建立牧场和林园。

治沙工作主要按照两方面开展：为阻止流沙面积扩大而采取的预防措施以及以恢复退化土地，使之提高生产力为目的的措施。

②认真、准确地计算防风治沙的任务，划分各类型植物治沙的工。