沈阳农业大学水利工程勘测设计研究院 徐 伟 何俊仕 梁 岳
辽宁省西北部地区的彰武县、康平县、法库县位于科尔沁沙地南缘，常年受到来自西北的风沙侵蚀作用，从20世纪90年代至2004年，呈扩大趋势发展。根据相关部门5年一次监测数据统计，沙漠化土地从1995年的45.4%扩大至1999年的77.33%，至2004年沙化土地面积达到80.86%。其中彰武县的阿尔乡镇流动沙丘由1995年的25公顷扩大到1998年的1300公顷左右。仅彰武县的阿尔乡、彰古台、大德、四合城、后新邱5个乡镇的流动沙丘至2004年已达到3000公顷，比1995年普查时扩大了6倍。2008年调查，由于政府等各级部门对土地沙漠化的重视，植树种草，增加森林植被种植面积，土地沙漠化面积扩大趋势得到遏制。
辽西北地区沙漠化土地经过多年防治，取得了前所未有的成就，三北防护林已成为辽北的绿色屏障，但总体上沙区防护林体系仍十分薄弱，现有林区远远不能改变沙区干旱等气候条件。已治理沙区的植被群落稳定性不强，抵御干旱等自然灾害的能力还较差。一些地方退耕还林、退耕还草后，后续产业没有发展起来，如果不能有效解决沙区群众的长远生计问题，就会导致毁林开荒、毁草种粮等现象回头，再次造成土地沙化。
本文结合辽宁省辽西北风沙侵蚀严重地区的土地开发整理项目及相关研究成果，对干旱、半干旱地区的土地整理工程拟定合理开发、综合治理、恢复绿化、固沙肥地、生态与农业并重的方针，提出农田防护工程及水土保持工程可行性的若干措施，在进行土地开发整理可研阶段，通过规划设计改善现状土地利用不合理状况，提高田间防风沙能力，改善土壤营养结构，有效促进农业生产发展。
一、风沙侵蚀区田块设计
以往的田间土地平整工程，多以规划梯田为主，在梯田内进行土地平整，该方法未必适用于辽西北风蚀区。风蚀区的特点是降水量少、蒸发量大、风大风多；同时由于地表缺乏覆盖物，土壤在风力作用下水土流失严重，土壤风蚀是影响风沙半干旱区农业生态环境的重要因素。为了遏制风沙土风蚀沙化蔓延，提升农业综合生产性能，实现用地养地、建立生态与生计相结合的人与自然友好型农业生态环境、农业增效、农民增收及农业持续稳定发展的目标，借鉴赤峰地区土地整理取得的成果，可以尝试风蚀区旱地边梗植物篱设计模式。
旱地边梗植物篱模式，即在风蚀重点区域，对旱地进行小范围局部平整，加宽田块边埂，辅以必要的植物措施，提高抗风蚀能力。由于风蚀区的田面起伏明显，因此考虑田块地形坡度超过3°时，结合该地块土地平整工程，对田块边梗加宽至0.5米，梗顶部补植小灌木（沙棘、山杏、山里红），埂坡种植紫花苜蓿草。此类田埂依据地形布置，间距60—100米。据相关研究表明，此类田间防护措施，对降低风沙侵蚀、蓄水保墒、提高地力作用非常明显，作物增产最大达到30%。
表1 某土地整理工程边梗植物篱工程统计表
为保护农田、防风固沙，在旱地玉米种植过程中，应尽量采取保护性耕作措施，即玉米留根茬固土、隔年错行免耕施肥播种的保护性耕作技术模式。据相关研究表明，与传统耕作模式相比，保护性耕作模式的单位面积玉米产量增产率为6.27%，增收1590.5元/公顷，地表风蚀量减少37%，土壤含水率总体增加，灌溉用水量减少，土壤有机质含量增加。
二、农田防护工程设计
风蚀区土壤类型以风积沙土或者非风积沙土含少量草甸土为主，土壤贫瘠，田间作物（玉米、花生等）产量较低，严重制约了当地农业发展。为改善耕作条件、提高地力，考虑对不同的旱地开展三种农田防护工程设计模式。
1.旱地粮/草兼做模式
对于风蚀区非风积沙土、土壤贫瘠的田块，既要种粮，又要肥地，可以考虑采用“旱地粮/草兼做模式”，即采取“一三耕作、两轮交替”的模式，对此类现有农田，按照耕作田块，取1米宽条田种植紫花苜蓿草、取3米宽条田种植玉米，每两年将条田种植方式进行轮作，充分利用豆科植被肥地的特性，改善土壤种植条件，提高土地亩均产量，降低劳动强度。
2.旱地粮/灌兼做模式
由于部分田块长期受到当地风沙侵蚀影响，土壤沙化、贫瘠，导致种植作物产量较低，也是制约当地农业发展的一个主要因素。因此，此类旱地应采取适当的防风固沙措施，同时适量施有机肥改良田间种植条件。
田间防风固沙可以采取布设护田林、田间灌木林带的措施。结合项目区现有林网体系，在侵蚀严重的田块沿东西方向田埂种植落叶灌木如沙棘、山杏、山里红，株距1.0米，带宽2米，行间距30—50米（占田间耕地面积的3%左右），既起到防风固沙作用，又具有一定的经济效益。同时，对于田边现有的护田林，进行补植，补植株距2米，树种以落叶乔木为主，选用大果榆、白榆、五角枫，健全林网体系。林网的形成，对降低风速、防风减沙、蓄水保墒都有明显作用，建议推广使用。
3.花生地改良模式
花生种植在辽西北农业生产中占有相当重的地位，因其经济效益明显，得到当地农户的认可。但是花生种植业对风蚀区田间地块的破坏作用非常明显。每逢秋收后，花生地表层土被掘起，地表附着物不足以抵御风沙侵蚀，致使土壤沙化有增无减。取消花生种植对加快农业建设、增加农户收入非常不利，因此对花生种植应采取积极主动的措施。花生地应与谷类或薯类作物轮作，不宜与豆科作物轮作，轮作期3年以上为宜。花生地可以采用前述粮/灌兼做模式，提高冬春季的田面抗风蚀能力。有关花生种植技术，可查阅相关文献。
三、水土保持工程
由于受到工程性质和投资方向的限制，土地开发整理项目的资金仅有少部分用于项目区的水土保持工程。而对于辽西北风蚀地区，加强生态建设、保持水土是改善当地农业生态的最有效措施。因此如何结合项目区当地林业部分的规划，高效利用土地资金至关重要。考虑到风蚀区长期受到来自西北方向的风沙侵蚀影响，加之早期当地开荒种田造成的生态破坏，为改善当地生态环境，可对现状植被覆盖率在30%以下的严重荒漠化林地、草地提出两种有效的治理模式，即“现有草地改良模式”、“林地恢复治理模式”。
1.现有草地改良模式
依据土地利用现状图实测信息可知，普通项目区草地覆盖率存在一定差别。部分草地表面沙化明显，现有草种生长不利。因此对于草地的改良，可分为两类进行。
（1）草地覆盖率70%左右的区域。此类草地多属固定沙地，草本植物种类多，繁殖能力强、覆盖率相对较高，可以考虑不动工。如果出于改善土地贫瘠、降低沙土流动的目的，建议选择的草种为苜蓿草和沙打旺，种植比例为按1∶1比例确定。
（2）草地覆盖率20%左右的区域。草地覆盖率20%左右的区域，多属流动沙地区。流动沙地的植物呈稀疏块状分布。在生长期，流动沙地的植物种类简单，只有沙蓬（蒺藜梗）、野麦子和芦苇，植被覆盖率为15%—40%；在果实期，流动沙地的植物种类比较复杂，有沙蓬（蒺藜梗）、差巴戈蒿、马唐、蒺藜草、虫实、绿珠藜、牛儿苗、狗尾草等。果实期，植被覆盖率可达35%—60%。
流动沙地植物的多度优势种是马唐草，但马唐草植株矮小，形成的生物量少；植物生物量优势种是沙蓬（蒺藜梗），沙蓬植株高大繁茂，形成的生物量大。沙蓬形成的生物量可占调查样方生物总量的79%—94%。因此在沙土表面流动性较大的地区，采取补植沙蓬的方法。
（3）半流动沙地。草地覆盖率介于上述两者之间还有半流动沙地。半流动沙地的植物呈团块状分布。在生长期，半流动沙地的主要植物种类有差巴戈蒿、锦鸡儿、榆树、山竹子、野大麻、苦参、鼠李、小白蒿、绿珠藜、细叶胡枝子、中华隐子草、沙茴香、太阳花等;在果实期，半流动沙地的主要植物种类有差巴戈蒿、沙蓬（蒺藜梗）、马唐、虫实、狗尾草、沙蓼、小白蒿、锦鸡儿、野麦子、绿珠藜、细叶胡枝子、中华隐子草、沙茴香、蒺藜草、野大麻、刺沙蓬、黄蒿等。在果实期，植被覆盖率为40%—70%。半流动沙地植物的多度优势种是差巴戈蒿和马唐草，植物生物量优势种是差巴戈蒿。沙生植物沙蓬和差巴戈蒿的频度达41%—53%，存在度比较高。差巴戈蒿是半流动沙地最好的固沙植物，因此对于草地固沙补植的方案，可以采用沙蓬和差巴戈蒿，种植比例为1∶1即可。
表2 某土地整理项目草地补植改良方案
此外，为了促进草原植被快速恢复，沙化治理区在播种后，必须通过同封办法实施禁牧，避免践踏，即动工地块应在补种完成后及时跟进围封工作，防止出现边建设边损坏现象，影响当年治理效果。
2.林地恢复治理模式
辽西北地区普遍降水量少，水源利用以浅层地下水为主，不能大面积成片造林。要加大灌木造林比重，在适宜地区发展樟子松等耐干旱的针叶林比较好。同时也要考虑生物多样性要求，造林也要多样化。结合风蚀区有林地和其他林地植被生长的基本特征，将林地分为三类：第一类，郁闭度60%左右的林地；第二类，疏林地，郁闭度20%左右的林地，草地覆盖率达到60%；第三类，疏林地，郁闭度10%左右的林地，草地覆盖率低于50%，地表沙化明显。对于以上三类林地，分别采用不同的林地恢复设计模式，以起到防风固沙、恢复生态环境的作用。
（1）第一类林地，郁闭度60%左右的林地。此类林地的乔木居多，如果临近项目区，可以认为该处林地对田面降风减沙有积极作用。由于林地能够涵养地下水库，因此可以考虑在林地附件开井取水，补充田间灌溉水源。对于此类林地，可以考虑不动工，并加强后期的资金投入与管理，发展以林为主的产业链项目，形成生态系统的良性循环。
（2）第二类林地，郁闭度20%左右的林地。此类林地的草地覆盖率相对较高，土壤多属非风积沙土，为保护当地自然环境，提高植被防风固土的作用，采取乔灌草有机结合的复层群落治理模式，即在现有林网体系基础上，采取补植方式，形成防风林带；在林带间布置灌木和草本植物，形成生物复层群落。
在林木品种的选择上，要选择保水力强、耗水少、耐干旱的树种。总体上说，灌木优于乔木，针叶林优于阔叶林。阔叶乔木选用大果榆、白榆、五角枫；针乔可选用油松、云杉、柏树、樟子松、彰武松、黑松。种植面积占该类林地总面积的15%，以东西走向为主，林带宽度20—30米，布置乔木，形成200—250米间距的防风林网，林木密度约为45棵/亩。
据以往防风固沙治理的经验，灌木植物对沙地土壤有特殊的适应能力，灌木地上部多分枝的茎与近地表的树冠具有很强的防风固沙能力，灌木根系的分布深而广，能够吸收深层土壤水分，灌木枝条生长迅速与产生不定根的特性使它能随着沙的堆积向上长高，甚至可以在高达10米的流动沙丘上枝繁叶茂。因此在该类林地的防风林带内部，按照总面积的30%补植灌木，远离村屯、道路的林地补植紫穗槐、锦鸡、胡枝子、丁香、小黄柳；村屯、路边附近100米范围补植沙棘、山杏、山里红（均为落叶小灌木）、柠条（饲草饲料）。灌木的种植宜配合林网布置，以东西向布置为主，随地形地势间距30—50米为宜，长度10米—20米，带宽3米，株距1.5—2米。
（3）第三类林地，郁闭度10%左右的林地。该类林地土地沙化、石化明显，大量补植植被有一定困难。如果不采取合理的保护措施，现有的这部分疏林地可能退化为侵蚀风沙地，将严重制约当地的农牧业发展。因此建议采用草灌结合的生物治理方式辅以一定的人工措施，对此类林地进行整治。
首先在林地内补植紫穗槐、锦鸡儿、胡枝子等抗旱固沙的灌木，布置的方向以东西向为主，随地形地势间距30—50米为宜，长度15米—20米，带宽2米，株距1.0米，补植面积约占总面积的20%。灌木林带间，补植抗旱固沙草种，以沙蓬草、马唐草、差巴戈毫、无茫雀麦、早熟禾、高羊茅、结缕草为主；为提高林地土壤肥力，适量补种沙打旺、紫花苜蓿草。草地补植面积约占总面积30%，其中抗旱固沙草种20%，绿肥草种（紫花苜蓿、沙打旺）10%，播种量设计取为1.5克/立方米。
3.辅助工程措施整治模式
对于局部沙化明显的部位，采取“草方格辅以灌木造林”模式。草方格又称沙障，是一种控制表层沙土流失的工程措施。草方格主要是利用作物秸秆等材料覆盖流沙表面，结合当地流沙形状和移动状况，确定草方格编制的规格及局部面积的大小。根据辽宁省固沙造林研究所成型经验：使用高粱或玉米秸秆，8—10根一组，垂直流沙移动方向自坨顶向下编成不间断的草把，间距为1.0米，厚度为10厘米，交互式捆绑编成1.0米×1.0米的网格，覆盖砂丘表面，并用木签插入砂丘进行固定。然后在每个草方格内栽植紫穗槐、锦鸡儿、胡枝子、黄柳、沙柳等固沙植物。但因其施工费高，短期效果显著，只有辅以植物种植，才能真正起到固沙作用。
四、结语
我国风蚀沙化土地面积主要集中在西北、东北地区，辽宁省的沙化地主要分布在西北部。随着近年土地开发整理事业的发展，风蚀地区的土地整理建设模式也发生巨大变化。合理借鉴甘肃、内蒙古地区的成功经验，充分结合辽宁省水文、气象、地质特点和生态工程建设取得的成果，引入先进的土地治理模式，是加快土地整理事业科学发展的重要内容。本文提及的设计模式及规划方案，已经在工程实际中得到实施，生态环境的回复和生产条件的改善有目共睹。辽西北地区的土地整理工程，急需类似工程经验的借鉴，融合多学科特色，发挥各种技术的特长，使类似工程的规划设计更趋近于科学化、合理化，促进农业与生态的和谐发展，推动社会主义新农村各项事业的快速发展。
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