黃泛平原風沙區防護林體系現狀及發展規劃

沙漠是干旱和半干旱地區的一個重要生態環境問題。然而，受沙害影響的半濕潤和潮濕地區的土地問題尚未引起人們的足夠關注。山東省黃泛平原風沙區地處半濕潤季風氣候區,森林覆蓋率為6%～9%,由于地處內陸,雨量偏少且年內分配不均,風沙較大,風力侵蝕嚴重,尤其是區內的8條黃河故道,風蝕表現更為劇烈,每年因沙化引起的經濟損失高達8.6億元。由于沙化嚴重,該區已被聯合國列為高度荒漠化威脅區。風沙化不僅造成該區土壤風蝕蔓延,地力下降,生態環境惡化,而且嚴重地制約著農牧業的發展,使得農牧業生產低而不穩。但風沙化土地是黃泛平原風沙區農牧業發展的重要土地資源,若能合理開發利用不僅能夠推動沙區經濟的健康發展和持續提高,而且可以進一步改善農業生態系統和人類生存環境。因此,如何在治理與改善風沙化土地的前提下對沙地資源進行綜合開發利用并逐步實現產業化,是平原風沙區荒漠化防治的新課題。雖然山東省對黃泛平原風沙區的風沙化土地進行了綜合整治,但治理手段比較單一,主要以構建防護林體系為主。由于林木對近地表的防護能力差,近地表風沙活動仍然很劇烈,每到冬春季節風沙彌漫,極大地影響了區域經濟的發展和人民群眾的生產和生活安全;而且林木不能快速覆蓋地表,人工林連作又易導致地力嚴重衰退,林木蓄積量降低。相比之下,牧草可以迅速地覆蓋地表,抑制近地表風沙活動;而且還可改良風沙土壤,提高土壤肥力,較大幅度提高后茬農作物產量,起到以草促農的作用;更為重要的是,黃泛平原風沙區也是山東省牧業的重要基地,其牲畜比例占到全省的60%左右,大力發展牧草產業可為養殖業提供優質飼料保障。為此,本文從風沙區的資源特點入手,探討黃泛平原沙區發展牧草產業的重要性及其高效種植模式,以促進沙區農牧業的健康持續發展。1山東黃泛平原沙區食品產業的重要性和重要性1.1沙風侵蝕表土受季風氣候的影響,黃泛平原風沙區風沙災害較為嚴重。黃泛平原風沙區土壤成土時間短,土壤質地多為松散的砂質土,95%以上為0.25～0.063mm的細沙和極細沙。冬春季節風力大且集中,氣候干燥,降水稀少,在風力誘發下沙丘、裸沙地、生草地及耕墾沙地風沙活動頻繁。魯西北起沙風日數29.5～70.8d,平均49.3d,造成風沙肆虐,吹走表土,禾苗連根拔起,沙打沙埋,危害農田環境。據田間測定,裸露沙地地面一次大風可造成30t/hm2的表土侵蝕,該區每年因風蝕損失的土壤達2133萬t。風蝕使得土壤地力下降,對作物生長造成不利影響,而發展農田草地可起到防治沙害的作用據作者在黃河故道區的試驗表明,在不同季節,牧草地的風蝕深度較裸地下降92.5%～100%,近地表風速降低75%以上。此外,該區牧草返青早,在春季可有效地覆蓋地表,起到固定流沙、防止風蝕的作用,而且牧草冬季刈割后的留茬也可控制土壤風蝕和風沙活動。1.2增加土地養分及土壤條件黃泛平原土壤是由黃河歷次泛濫、改道、淤積及風力搬運沉積而成的,土壤類型以風沙土、砂質潮土等為主,但由于其形成過程的特殊性,土壤有機質含量低,氮磷營養元素及微量元素缺乏;而且地表物質的物理性沙粒含量達95%以上,質地粗,易漏水漏肥。土壤地力不足,影響了農業生產的持續發展。種植牧草不僅可通過壓青、生物固氮等培肥土壤,而且可通過發展養殖業增加糞肥還田,提高地力,解決用地和養地矛盾,促進農田生態平衡。測定表明,種草二年后,農田土壤有機質即從種植前的0.79%增至1.37%,全氮、速效氮、速效磷等分別增加了46.2%、37.5%和25.4%,地力恢復明顯,糧、棉、油產量穩步上升。1.3草地載肉能力低山東是個農業省,天然草地少,畜牧業主要依附于農業。黃泛平原風沙區內成片草地16×104hm2,占全省成片草地的12.6%;零星草地3.3×104hm2,占全省零星草地的28.87%。而該區的大牲畜占全省總頭數的51.87%,豬占18.69%,羊占全省總數的54.5%,兔占30.64%。但區域內草場載畜能力低,牧業發展潛力有限。通過農田種草、林草間作、糧草輪作等方式,擴大牧草種植面積,為養殖業提供大量優質牧草,增加畜牧業發展潛力,以期為京、津大城市提供畜產品。2牧草生長的環境該區地處暖溫帶半濕潤季風氣候區,年均溫為13～14℃,≥0℃積溫為4700～5000℃,≥10℃積溫4200～4600℃;年日照時數為2400～2600h,無霜期200～220d。晝夜溫差較大,有利于有機物質的積累。總之,該區光熱資源豐富,可以滿足農作物一年兩熟、兩年三熟的需要,也適應牧草生長的需要,且其每年可刈割3～4茬,產鮮草2.2～45萬kg/hm2。黃泛沙區年降水量545～800mm,雨熱同期,有利于牧草的生長發育,牧草生長季節水分保證率≥80%;此外,區內不僅有黃河,還有萬福河、紅衛河、沫趙新河、大運河、徒駭河、馬頰河等河流,有利于解決沙區農牧業生產中的季節性干旱。3農林牧復合生態經濟系統的建立針對風沙區的風、沙、薄等障礙因子,立足于沙區自然條件和資源基礎,運用生態學和生態經濟學的原理,重新優化配置資源,進行立體種植與養殖,結合治理生態環境,建立和發展以草產業為核心的農林牧復合生態經濟系統,促進系統生態、經濟和社會效益的整體提高,實現沙區農業持續發展。3.1改變農田單一、科學發展的單一農田類型,推行引草入田、發展農業牧草,增加農業草種量隨著人民生活質量的提高,食物結構也發生了變化。糧食消耗減少,肉、蛋、奶的需求大量增加,而且從種養業的經濟效益著眼,發展畜牧業成為普遍選擇。畜牧業要優質增效,就必須有優質高產的飼草料,牧草就是其中最重要的組成部分。針對黃泛平原風沙區人均占有耕地量大、中低產田較多、后備荒地資源較廣的情況,可以從新墾荒地和中低產田中劃出一定比例的農田,通過引進、篩選來種植優質牧草,推行引草入田、農田種草、糧草輪作、農牧結合等制度,見縫插針,增種牧草。這樣既解決用地和養地的矛盾,促進農田生態平衡,又促進作物產量,同時還可比單一的農田多收入牧草,為養殖業提供優良的飼草料。在農、林、牧、副、漁的協調發展中不斷開拓草業,以地-農作物-草、草-畜、草-漁為基本工程,建立良性物質循環系統(圖1),使得種草與養畜同步發展,以草促牧、以草促農、以農養牧、以牧促農,改善恢復生態平衡機制,促進風沙區草地的發展,并使農、林、牧、漁各業因地制宜,分布合理,使農牧業生產持續、穩定、協調地發展。3.2改善林分結構,提高草地生態系統的生物多樣性黃泛平原風沙區目前的防護體系較為單一,以林為主,難以滿足防護需要;而且單一的林木生產產出較低,為改變單一林業產業結構,應引草入林,通過在林下、林間混種牧草,切實提高地表植被覆蓋率,增加沙地生態系統的生物多樣性和穩定性,形成林草復合生態系統。通過林草混種方式,既可控制近地表的風沙,又可建立林-草-牧、林-草-牧-經、林-草-糧-牧等高效生態系統,既可達到收獲林木產品、薪材等目的,又可增加牧草收獲,發展養殖業。3.3建設高效低能耗污染的綜合生態系統,促進區域經濟發展應用草業系統工程理論和現代科技手段,在種植優良牧草、改良土壤、建立優化生態系統的基礎上,以草為紐帶,發展草、牧、林、農、副、漁、工、商相結合,高度綜合、能量循環、科學管理、多層次高效益的生產系統。通過引種優質高產牧草,帶動以草為龍頭的飼草料加工業、家畜養殖業及肉、奶、蛋、毛、皮加工業,培育新的經濟增長點,延長經濟增長產業鏈,加速區域經濟發展,實現專業化、社會化、商品化的草產業綜合經濟。同時,通過以草為主的各業綜合協調發展,加速植被恢復,控制風沙危害,改善風沙區的生態環境。通過牧草產業的帶動,提高黃泛平原風沙區的開發建設和生態環境建設,提高區域經濟發展的競爭力,促進牧草產業和防沙治沙工作的開展和可持續發展。4黃泛平原風沙區水草的典型栽培模式4.1個鮮草或秸稈覆蓋玉米兩糧兩草間套作制主要采用小麥間作苕子和玉米間套飼用大豆或飼用甘薯的方式進行。上半年小麥間作苕子,苕子小麥占地比為1∶2,下半年玉米間套飼用大豆或飼用甘薯。一年內四種四收,高低搭配,四季常青。此種方式上半年可收小麥0.45～0.75萬kg/hm2,苕子鮮草0.9～2.025萬kg/hm2;下半年可產玉米0.525～0.75萬kg/hm2,大豆鮮草或甘薯秧1.5～3萬kg/hm2。全年可產糧食0.975～1.5萬kg/hm2,鮮牧草2.4～5.025萬kg/hm2,秸稈1.5萬kg/hm2左右。另外,豆科牧草還可肥田,大約有1/3的固氮根瘤遺留給了土壤。據試驗,以上牧草和秸稈再加上部分糧料,可飼養15頭奶山羊,年產奶0.75萬kg以上,養肉食兔450只,產肉0.12萬kg左右。該模式操作簡便,收益較高,是該區可普遍推廣的一種模式。4.2小麥-玉米-花生-牧草套種方式主要采取糧、棉、草間套或糧、油(花生)、草間套作制,前者以小麥-牧草+棉花-牧草為主,小麥收獲后還可種植飼用甘薯等。一般來說,如果套種得當,一年內可收糧食0.9～1萬kg/hm2,皮棉0.09～0.1萬kg/hm2,并可收3～4.5萬kg/hm2的鮮草養畜或肥田。后者以小麥-玉米-花生-牧草套種為主,秋季種植牧草和小麥,第2年4～5月收割牧草,并于小麥收割前20d左右套種玉米和花生,如此形成高矮搭配、光照充足、水肥協調的套種方式。此種套種方式如合理劃分,應以糧食與花生占地6∶4較為合理,糧食和花生行內套種牧草,一般可產糧食1.37～1.97萬kg/hm2,花生0.58～0.9萬kg/hm2,牧草及作物秸稈3萬kg/hm2左右。此模式合理利用土地與農時,并可獲得較高的產量,但需要科學合理搭配作物與牧草,需要較高的種植技術與管理手段,且需要合理安排農時,推廣難度較大。4.3小麥+草木/苜蓿-草木/冬小麥套種模式在黃泛平原風沙區的中低產田種植多年生牧草沙打旺、紫花苜蓿等,實行糧草四年輪作制。此種輪作制可以達到低產變中產、中產變高產的目的,一年內戶均產糧可達0.4～0.5萬kg,干草0.3～0.35萬kg。此外,也可采用冬小麥+草木樨/苜蓿-草木樨/冬小麥套種模式,其方法是春季冬小麥拔節前套種草木樨/苜蓿,冬小麥收后留草木樨/苜蓿生長,第2年7月份草木樨完成其全部生活周期之后收割,然后再播種冬小麥。此種方式目前已經在試驗區示范,效果很好。該模式的優點是通過輪作或套種牧草,提高瘠薄土壤的肥力,后茬糧食產量可翻一番。另一方面,牧草在雨季可迅速再生、分蘗,草層完全覆蓋地表,減少土壤和水分流失,增強了抗蝕能力,具有明顯的生態效益和社會效益。該模式牧草生產量大,持續供給時間長,為發展畜牧業奠定了基礎,有益于風沙區農、牧及多產業的結合。但本模式輪作期長,需要區域內有充足的后備土地資源,這限制了其推廣使用,因而本模式適宜于人少地多、土壤貧瘠、土地投資不足的風沙區。4.4林草間作生態恢復模式黃泛平原風沙區由于冬春季節多大風,砂土顆粒細,風沙危害嚴重,單一的防護林不能有效地防止地表風沙移動,使得防護地段常常遭受風蝕或使地表流沙前移,給沙區農民的生產與生活帶來麻煩。可在人工楊樹林內或經濟林果林內種植優質牧草,實行林草間作或果草間作,播種方式以條播為宜,行間距20～25cm,播種量7.5kg/hm2。該模式不僅可以起到覆蓋地表、防風固沙、改善小氣候的作用,而且可提高防護地段農作物產量,增加農民經濟收入及飼料產量;同時該模式可增加林地的土壤肥力,有效地解決因速生人工林連作帶來的地力衰退問題。林草、果草間作的復合經營是具有良好社會、經濟、生態效益的沙區農業資源開發利用模式,但林果的遮蔭可能給牧草產量造成一定的影響。為此,需注意選用適生且能改善立地、不與作物和林果爭水爭肥的高產優質牧草品種,尤以豆科牧草為宜。4.5玉米田培養品種或作為保護農種,快速輪種模式該模式主要在冬小麥收獲之后復種一年生豆科牧草,第2年種植玉米。即每年秋季播種冬小麥,翌年冬小麥收獲后復種一年生豆科牧草箭筈豌豆或毛苕子。復種的一年生豆科牧草可在10月上旬左右深耕翻壓綠肥以培植肥力,也可在11月份青刈牧草飼喂家畜。來年春季4月中旬左右播種玉米,9月中、下旬玉米成熟收獲,至此該模式結束。在地力好、肥料足、降水多的情況下,可以回茬冬小麥,按照模式內容和方法連續輪種。這種種植方式年產冬小麥0.3～0.375萬kg/hm2,豆科鮮草2.25萬kg/hm2,玉米0.6～0.75萬kg/hm2,產值可達4387元/hm2,比單一種植冬小麥提高42.2%。由于在冬小麥和玉米之間插播1茬豆科牧草可提高土壤氮素,特別是翻壓綠肥后土壤有機質增加,同時利用小麥、玉米秸稈和牧草飼喂家畜,擴充了農家肥源,保證土地在產出增加時土壤肥力不減,為持久高效創造了條件。該模式對土地資源的安排不很緊湊,降低了土地的有效利用率,適宜在土地資源較為充足、無霜期短的風沙區使用。4.6牧草生長和產魚量的增加本模式已在黃泛平原鹽堿澇洼地的聊城市荏平縣洪官屯試驗區進行示范,其方法是在1hm2沙地中開挖2/3的水面作魚塘,利用不同魚種的生態位,在塘內養殖鰱魚、草魚、鯽魚和鯉魚,其余1/3沙地種植苜蓿、黑麥草、高丹草等牧草,魚塘周邊栽植楊、柳樹。實驗表明,10kg苜蓿或15kg黑麥草/高丹草可增重草魚0.5kg,帶動鰱魚增重1.5kg,其他魚種也可有0.5kg的增重。牧草按平均收獲鮮草3萬kg/hm2算,則僅養魚一項1hm2沙地(2/3魚塘與1/3牧草地)至少可使魚塘產魚量增加0.16～0.25萬kg,增收0.8～1.25萬元。魚塘每年可積累塘泥進行肥田,使作物、牧草和林木產量增加,達到多贏的目的。此模式對于鹽堿澇洼地是很好的一種土地開發利用模式,但前期土地整治工作量大,需要較大的投入。5“化養為本”的散養模式山東平原風沙區氣候條件較為優越,熱量充足,適宜于牧草種植;該區有牧草種植的歷史,種植與管理技術具備,只是后來因受到糧食作物的排擠而逐漸退出,種植面積減少。但該區畜牧業占全省首位,以草食家畜牛羊比重大,也是我國著名地方良種魯西黃牛、寒羊、青山羊產區,畜產品品質好,肉、奶市場占有率高,而相應的牧草產業卻發展滯后,牧草的需求缺口大。畜牧業要優質、增效,就必須有與之相適應的穩定的飼料基地,牧草即是其中最重要的組成部分。同時,山東省從“十五”期間開始大力推廣集約飼養,提出畜牧業要實現數量型向質量型、效益型的轉變,傳統散養向集約飼養的轉變。“十一五”期間將繼續推動畜牧業的優質、高效發展。綜上所述,無論從種植條件與技術還是從