东北林业大学 林业生态工程学原始课件

林业生态工程学 1 绪论

2 林业生态工程学基础理论 3 我国林业生态工程规划与布局 4 平原区林业生态工程建设技术 5 风沙区林业生态工程建设技术 6 山丘区林业生态工程建设技术 7 沿海防护林工程建设技术 1 绪 论

1.0 森林分类经营

1.1 林业生态工程的概念和特点 1.2 林业生态工程的主要内容和类型 1.3 我国生态环境问题 1.4 林业生态工程的作用 生态：

指影响人类生存与发展的水资源、土地资源、生物资源以及气候资源数量与质量状况的总称。

林业分类经营：是在社会主义市场经济条件下，根据社会对林业生态和经济的两大需求按照森林多种功能主导利用的不同，相应的将森林划定为公益林和商品林，分别按各自特点和规律运营的一种经营管理体制和发展模式。

公益林：是指以保护和改善人类生存环境，保持生态平衡，保护生物多样性和国土保安等满足人类社会的生态需求为主体功能的森林。

商品林：是指以提供林特产品，获得最大经济产出等满足人类社会的经济需求为主体功能的森林，主要是提供能进入市场流通的经济产品。 森林分类指标:

A、生态脆弱性

生态脆弱性：是指森林生态系统一经破坏后就难以恢复良性生态环境以及生态环境极易因自然条件改变而造成偶发或多发性自然灾害的程度。 B、生态重要性

生态重要性：是指具有重要生态价值以及需要提供森林保护的森林生态系统、濒危动植物

种类和人类社会设施的重要程度。

１、已被各级政府部门批准划入各级自然保护区、保护小区、保护点内的森林和林木，以及未经认为干扰或干扰较轻的地带性顶极群落划定为自然保存林。

２、根据林业生产需要建设或划定的专门遗传和物种基因，繁育良种，培育新品种的物种保护地、植物园、树木园、种子园、母树林和采穗圃等划为种子资源林。 ３、列入各级生物防火林（带）建设工程内的所有林木划为防火林。

４、经各级林业主管部门批准划定或科研部门建设的用于各种教学、实验和定位观测的森林（林地）划为科教实验林。

５、在历史遗址和人文纪念地（纪念物）周围，以及具有特殊纪念意义的森林或林木（含古树名木）划为文化林

６、经林业建设部门批准划入各级城市园林、森林公园、风景名胜区、滑雪场、狩猎场等游憩场所范围内的森林与绿地划为游憩景观林。

７、镇以上城区和城乡结合部内，居民点和厂矿周围起美化环境、防污抗污、减尘降噪等作用的林木划为环境保护林。

８、在国境线20公里，以及军事禁区内保护与屏障国防设施的林木划为国防林。 9、水源涵养林 10、水土保持林 11、防风固沙林 12、农田牧场防护林 13、护路（岸）林 优先级 保护程度 森林类型 一级 严格保护 国防林、自然保护区、原始林 二级 重点保护 文化林、游憩景观林、科教实验林、种子林、护路（岸）林 三级 一般保护 生物防火林、水土保持林、水源林、防风固沙林、海防林、农田牧场防护林 四级 开发利用 非木质产品林、工业纤维林、燃料林、用材林 1.1 林业生态工程

概念和特点

生态工程：是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结合系统工程中最优化方法设计的、分层多级利用物质的工艺系统。

林业生态工程：是根据生态学、林学及生态控制原理，设计、建造与控制以木本植物为主体的人工复合生态系统的工艺技术。（目的在于保护、恢复、改善与持续利用自然资源）

? 特点

林业生态工程包括传统的森林培养与经营技术，但又与造林和森林经营有以下区别： （1）对象不同——宜林地→森林生态系统；区域或流域→人工复合生态系统

（2）关心点不同——木本植物与环境，木本植物种间关系、林分的结构与功能；人工复合生态系统中物种共生与物质循环再生过程、系统的结构与功能

（3）目的不同——提高林地的生产率→森林持续；提高复合系统经济和生态效益→系统持续

（4）采取技术措施不同——在林地上采用综合技术措施；各类土地上采取综合措施。 1.2 林业生态工程的主要内容和类型

? 主要内容

（1）生物群落建造工程：把设计的种群按一定的时间顺序或空间顺序定植或安置在复合生态系统之中。生物群落的选择和匹配是前提。

（2）环境改良工程：人工复合生态系统是在非森林环境中建造，为了保证植物正常生长发育，必须改良当地的立地条件。如蓄水整地、沙障、地膜覆盖、排水工程等。

（3）食物链工程：包括生产性食物链（有效地利用绿色植物产品或加工剩余物转化成经济产品）和减耗性食物链。

? 主要类型

根据建设的目的、结构与功能不同，林业生态工程可划分为以下类型： （1）山丘区林业生态工程 （2）平原区林业生态工程 （3）风沙区林业生态工程 （4）沿海区林业生态工程 （5）城市林业生态工程 （6）水源区林业生态工程 （7）复合农林业生态工程

（8）防治山地灾害林业生态工程 （9）自然保护区林业生态工程 1.3 我国生态环境问题

? 概念

生态环境：是指影响人类生存与发展的水资源、土地资源、生物资源以及气候资源数量与质量状况的总称。

生态环境问题：是指人类为其自身生存和发展，在利用和改造自然界的过程中，对自然环境破坏和污染所产生的危害人类生存的各种负反馈效应。

? 当今世界三大热点问题： 人口 资源 环境

? 十大环境问题

? 土地荒漠化：全球每年700万公顷耕地 ? 大气污染：全球每年释放200亿吨CO2

? 温室效应：干旱和洪水频繁发生1000万难民

? 臭氧层减少：紫外线增加 ? 水源短缺，污染严重

? 海洋环境恶化：海洋生物减少

? 绿色屏障锐减：热带雨林每年减少1700万公顷 ? 生物种类减少：每天有100多种生物灭绝

? 垃圾成灾：每天有100多万吨垃圾得不到处理 ? 人口增长过快：环境压力过大 ? 导致生态环境问题的原因：

（1）环境破坏：不合理的开发和利用自然资源。乱砍乱伐、陡坡开垦、过渡放牧、过渡樵采等。

（2）环境污染：工农业发展和人类生活所造成的污染。污水排放、喷施农药、垃圾大量堆放等。 环境污染

由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够,预防不利，导致了全球性的 三大危机 : 资源短缺、环境污染、生态破坏 . 人类不断的排放污染物质。但由于大气、水、土壤等的扩散、稀释、氧化还原、生物降解等的作用。污染物质浓度和毒性会自然降低，这种现象叫做环境自净。如果排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就会发生不良变化，危害人类健康和生存，这就发生了环境污染 。

按环境要素分 ：大气污染、水体污染、土壤污染。

按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。

按造成环境污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染 （噪声污染、放射性、电磁波）固体废物污染、能源污染。

环境污染会给生态系统造成直接的破坏和影响，如沙漠化、森林破坏、也会给生态系统和人类社会造成间接的危害，有时比当时造成的直接危害更大，更难消除。例如，温室效应、酸雨、和臭氧层破坏就是由大气污染衍生出的环境效应。

? 我国生态环境问题 （1）自然环境先天脆弱： 地形、气候。

东北、华北、黄土高原——水土流失严重 南方——滑坡、泥石流严重 西北——沙漠、戈壁 （2）水土流失严重：

50年代流失面积160万km2，占国土面积的16.7%，到了90年代就增加到492万km2,占51%,2006年356万km2，占37％。 黄土高原

水土流失面积占总面积的78%，土壤侵蚀模数平均达3000t/km2 年，严重地区达1万t /km2 年。

黑龙江省中部丘陵漫岗区

年平均流失表土0.4—0.7cm，严重地区达1cm以上，土壤侵蚀模数6000—7000t/km2 年。

（3）荒漠化扩大：

我国1/4以上国土荒漠化。每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元,间接损失 2889

亿元，国家每年为治理荒漠化投资约500亿元。我国最新公布的全国荒漠化面积为263.62 万km2，占陆地面积的27.46%，我国可能发生荒漠化的土地面积331.7万km2 ，占国土总面积的34.6％。

荒漠化面积前三位的是：新疆104.4万hm2 ，内蒙古65.9万hm2 ，西藏43.6万hm2 （4）水资源紧缺，污染严重

我国降水总量约6万亿m3，但全国现有水利设施供水能力4660亿m3，目前全国用水量超过7000亿m3 。

我国水资源分布不协调，东南水量占全国总水量的82.2％，西北水量仅占17.7％。 雨季集中，多暴雨，造成绝大部分降雨随河流一次性入海，无效水比例大。致使全国有200多个城市水资源紧缺，40多个城市严重缺水。

? 我国七大水系污染程度次序为:海河—辽河—淮河—黄河—松花江—珠江—长江。 ? 我国主要淡水湖污染程度次序为：巢湖－滇池－南四湖－太湖－洪泽湖－洞庭湖－

镜泊湖－兴凯湖－博斯滕湖－松花湖－洱湖。

? 太湖、巢湖、滇池被国家列为三个污染最严重的淡水湖泊。 ? 五大淡水湖：鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖。

? 五大湖泊有机污染严重程度前三位是太湖、洞庭湖、鄱阳湖。 ? （5）森林覆盖率低：

? 我国森林覆盖率建国初期为8.6%，2000年为16.55％，2006年为18.21%（第六

次全国森林资源清查结果）,2009年增加到20.36% （第七次全国森林资源清查结果） 。

? 森林覆盖率地域差异明显，各省市森林覆盖率差异较大，福建省森林覆盖率最

高，达到60.52%,其次是台湾、江西、浙江，均达到50%以上，而青海省森林覆盖率最低，仅为0.43%,新疆为1.08%、宁夏2.2%、上海3.66%、江苏4.51%、甘肃4.83%、西藏5.93%、天津 为7.47%，均低于10%，我国西北地区森林覆盖率最低，而东南各省最高。

? （6）天然林生态系统和野生动 ? 植物面临危机

? 我国生物多样性丰富程度占世界第9位。其中，种子植物居世界第3位，哺

乳动物占世界第5位，两栖类居第6位，鸟类居世界第10位。

? 我国天然林主要分布在东北和西南地区，据调查，1975年为9817万hm2,到

1985年为8675万hm2，分布在热带和亚热带的红树林及分布在东北和西南的天然林面积大幅度减少。

? 栖息地缩小＋乱捕滥猎→野生动物濒危和灭绝 ? 每小时有3个物种灭绝。 ? （7）气温呈上升趋势

? 废气排放量逐年增加，导致气温上升——干旱加剧，海平面上升。在最近的

50年，我国年平均地表气温增加1.1℃ 。

2 基础理论

? 2.1 生态环境脆弱带理论

? 2.2 生态系统的恢复与重建理论 ? 2.3 可持续发展理论 2.1 生态环境脆弱带理论

? 概念：在生态系统中，凡处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、结构体系、

功能体系之间所形成的“界面”，以及围绕该界面向外延伸的“过渡带”的区称为生态

环境脆弱带。 研究内容：

? 空间范畴：性状、面积和结构等； ? 时间范畴：变化速度及过程演替；

? 质量评价范畴：脆弱程度以及发生频率。 （1） 界面的脆弱性

界面“脆弱”的基本特征如下：

① 可被代替的概率大，竞争的程度高； ② 可以恢复原状的机会小；

③ 抗干扰的能力弱，对于改变界面状态的外力，只具相对低的阻抗； ④ 界面变化速度快，空间移动能力强；

⑤ 非线性的集中表达区，非连续性的集中显示区，突变的产生区，生物多样性的出现区。 （2） 生态环境脆弱带的空间归纳

① 城乡交接带

从城市向农村的过渡带。由于人口数量和质量、经济形式、供需关系、物质能量交换水平、生活水准、社会心理等因素，使得这一过渡带的时空变化，表现出十分迅速和不稳定的特征。 ② 干湿交替带

从比较湿润向比较干燥变化的过渡带。由于气候条件的差异，热量、水分平衡的状况产生了不同的生态效果，与此相应的植被类型、土壤类型、地表景观、生产方式等，均具有脆弱程度较高的特点。 ③ 农牧交错带

由于生产条件、生产方式以及生产目标的不同，在农业地区与牧业地区的衔接处，形成了一个过渡的交界面。在这个过渡带中，由于人类的生产活动，形成了生态环境脆弱的基本前提。 ④ 水陆交界带

由于液相物质与固相物质的互相交接，出现了一个既不同于水体，也不同于土体的特殊过渡带，其受力方式及强度，以及频繁的侵蚀与堆积等，使得这一交界带呈现不稳定的特征。 ⑤ 森林边缘带

森林边缘所承受的环境应力及社会经济应力，不同于森林内部，亦不同于非林地的自然环境，因此该边缘带的形态及演化，常常为生态环境评定的指示者。 ⑥ 沙漠边缘带

由于物质组成、外营力以及地表景观的显著差异，沙漠内部与非沙漠的农牧区之间，同样形成了明显的生态环境脆弱带，它的移动和变换，反映了各种综合作用的共同结果。 ⑦ 梯度联接带

主要由于重力梯度、浓度梯度、硬度梯度等的明显存在，产生了侵蚀速率、污染程度、坡面形态变化的过渡区，它们在生态环境的系统稳定性上，显然是脆弱的。 ⑧ 板块接触带

各大板块互相联结的空间域，形成了表现脆弱特征十分明显的各类地质地貌状况。 此外，只要具备上述特征的空间域，均可划归为生态环境脆弱带。但是，必须明确，生态环境脆弱带本身，并不等同于生态环境质量最差的地区，也不等同于自然生产力最低的地区，只是在生态环境的改变速率上，在抵抗外部干扰的能力上，在生态系统的稳定性上，在相应于全球变化的敏感性上，表现出可以明确表达的脆弱。

2.2 生态系统的恢复与重建理论 （一）干扰和受害生态系统

? 自然干扰：

① 地球自身的地质地貌过程

– 火山爆发、地震、滑坡、泥石流。

② 区域气候变化

– 火灾、水灾、虫害、飓风、盐渍作用等

– 人为干扰：指人类社会中所发生的一系列社会、经济、文化活动或过程。

– 工农业活动、旅游、战争、有毒化学物的施放、森林砍伐、农垦、过度放牧、过度

樵采、露天开采、筑坝等

正常的生态系统——是生物群落与自然环境取得平衡的自我维持系统，并保持一种动态平衡的状态。

– 干扰——可使生态系统的结构和功能发生位移，打破原有生态系统的平衡状态，使

系统的结构和功能发生变化和障碍，使生态系统产生破坏性波动或恶性循环，形成受害的生态系统。

– 受害生态系统：是指生态系统在自然或人为干扰下形成的偏离自然状态的系统。 – 与自然系统相比, 受害生态系统的种类组成、群落结构改变,生物多样性减少,稳定性

和抗逆能力减弱、生物生产力降低,土壤和微环境恶化。这类系统也被称之为“退化生态系统”。

（二） 受害生态系统的恢复与重建

? 由于生态演替的作用，生态系统也可以从自然干扰和人为干扰所产生的位移状

态中得到恢复，生态系统的结构和功能得以逐步谐调。在人类参与下，一些生态系统不仅可以加速恢复，还可改建和重建。

? 受害生态系统因管理对策不同，可能有4种结果： ①恢复到它原来的状态；

②重新获得一个既包括原有特性，又包括对人类 有益的新特性状态； ③由于管理技术的使用，形成一种改进的和原来不同的状态； ④因适宜条件不断损失的结果，保持受害状态。 （1）几个名词概念

? ①恢复：是将受害生态系统从远离初始状态的方向推移回到初始状态（主要是再建

立一个完全由本地种组成的生态系统。在大多数情况下,这是一个消极的漫长的过程,它依赖于自然演替过程和移去干扰。随着人口增长,土地破碎化、生物入侵、环境污染等导致完全恢复不太可能）。

? ②恶化：干扰持续进行，使生态系统受到更大破坏。 ? ③重建：是将生态系统的现有状态进行改善，改善的结果是增加人类所期望的“人造”

特点，压低人类不希望的自然特点，使生态系统进一步远离它的初始状态，形成一种改进的和原来不同的状态。

? ④改建：是将恢复和重建措施有机地结合起来，重新获得一个既包括原有特性，又

包括对人类有益新特性的状态。 ? （2）生态恢复的目标与模式

? 恢复的目标是通过修复生态系统功能，补充生物组分，使受损的生态系统回到一个

更自然条件下的状态。Hobbs和Norton认为恢复退化生态系统的目标包括:

? 建立合理的内容组成：种类、丰富度及多度； ? 结构：植被和土壤的垂直结构；

? 格局：生态系统成分的水平安排； ? 异质性：各组分由多个变量组成；

? 功能：诸如水、能量、物质流动等基本生态过程的表现。

? 受害生态系统的恢复可以遵循两个模式途径：

（3）生态恢复的方法

? 不同类型(如森林、草地、农田、湿地、湖泊、河流、海洋)、不同程度的退化生态

系统,其恢复方法亦不同。从生态系统的组成成分角度看,主要包括非生物和生物系统的恢复。

? 非生物成分的恢复技术包括：

– 水体恢复技术：化学处理、物理处理、生物处理、富营养化控制、换水、集

水和节水技术等。

– 土壤恢复技术：耕作制度和方式的改变、施肥、土壤改良、生物培肥、化学

改良、控制水土侵蚀、换土及分解污染物等。

– 空气恢复技术：新兴能源替代技术、烟尘吸附、温室气体的转化、生物和化

学吸附等。

? 生物成分的恢复技术包括：

– 生产者（植被）：物种的引入、品种改良、基因工程、植物快速繁殖、植物

的搭配、植物的种植、林分改造等。 – 消费者：捕食者的引入、病虫害的控制。 – 分解者：微生物的引种及控制。

? 生态恢复中最重要的是综合考虑实际情况,充分利用各种技术,通过研究与实践,尽快

地恢复生态系统的结构,进而恢复其功能,实现生态、经济、社会和美学效益的统一。 ? 人类对受害生态系统所采用的恢复措施，必须符合生态学规律，必须从生态系统的

观点出发，否则，一个措施的使用不当，往往会引起另一种严重后果。国内外已有很多先例。

（4）恢复成功的标准

① 可持续性(可自然更新)；

② 不可入侵性(象自然群落一样能抵制入侵)； ③ 生产力(与自然群落一样高)； ④ 营养保持力；

⑤ 生物间相互作用(植物、动物、微生物)。 2.3 可持续发展理论 一、概念

持续发展：满足当代的发展需求，应以不损害、不掠夺后代的发展需求作为前提。它意味着：

? 在空间上：应遵守互利互补的原则，不能以邻为壑；

? 在时间上：应遵守理性分配的原则，不能在“赤字”状况下进行发展的运行； ? 在伦理上：应遵守“只有一个地球”“人与自然平衡” “共建共享”等原则，充分

体现高效和谐、循环再生、协调有序、运行平稳的良性状态。

? 二、可持续发展水平的基本衡量要素： ? （1）资源的承载能力——基础支持系统

? 一个国家或地区按人平均的资源数量和质量，以及它对于该空间内人口的基

本生存和发展的支撑能力。如果可以满足世代的需求，则具备了持续发展条件；如不能满足，应依靠科技进步挖掘替代资源，务求“基础支持系统”保持在区域人口需求的范围之中。

? （2）区域的生产能力——动力支持系统

? 一个国家或地区在资源、人力、技术和资本的总体水平上，可以转化为产品

和服务的能力。可持续发展要求此种生产能力在不危及其他子系统的前提下，应当与人的需求同步增长。

? （3）环境的缓冲能力——容量支持系统

? 人对区域的开发，对资源的利用，对生产的发展，对废物的处理等，均应维持在环

境的允许容量之内，否则，可持续发展将不可能继续。 ? （4）进程的稳定能力——过程支持系统

? 在整个发展的轨迹上，不希望出现由于自然波动（特大自然灾害与不可抗拒的外力

干扰）和经济社会波动（由于战争的干扰，由于重大决策失误所引起的不可挽回的损失等）所带来的灾难性后果。这里有两条途径可以选择： ? 其一，培植系统的抗干扰能力；

? 其二，增加系统的弹性，一旦受到干扰后的恢复能力应 ? 当是强的，即有迅速的系统重建能力。 （5）管理的调节能力——智力支持系统

它要求人的认识能力，人的行动能力，人的决策能力和人的调整能力，应适应总体发展水平。即人的智力开发和对于“自然——社会——经济”复合系统的驾驭能力，要适应可持续发展水平的需求。

? 在上述5个要素全部被满足之后，可以寻求对于一个国家或一个地区可持续发展能

力的判断，同时我们也可以全面地比较不同国家或地区的可持续发展潜力，从而建立起衡量可持续发展水平的序列谱。 3 我国林业生态工程规划与布局

3.1 我国十大林业生态环境建设工程体系 3.2 我国六大林业重点工程

3.1 我国十大林业生态环境建设工程体系 （1）三北防护林体系（1978年）

（2）长江中上游防护林体系（1989年） （3）沿海防护林体系（1988年） （4）太行山绿化工程（1986年） （5）平原绿化工程（1988年）

（6）黄河中游防护林体系（1996年）

（7）淮河、太湖流域防护林体系（1992年）

（8）珠江防护林体系（1993年） （9）辽河防护林体系（1994年）

（10）全国防治荒漠化工程（1991年）

? （1）三北防护林体系建设工程

? 目的：以治理或缓解气候干旱，水土流失和风沙危害等环境问题，从根本上改善三

北地区的生态环境，使群众摆脱长期贫困的境地。

? 范围：包括西北、华北北部和东北西部，东西长4480km，南北宽560～1460km，

面积406.9万km2，占国土面积的42.2%。包括13个省（直辖市、自治区）的551个县和新疆建设兵团。 ? 建设期限：1978～2050年

? 1978～2000，2001～2020，2021～2050

? 造林总面积：3560万hm2，总投资57.68亿元。 ? 森林覆盖率：5％～14.95% ? 总体布局

? 第一阶段（1978～2000） ：平原与灌溉绿洲农田防护林；毛乌素、科尔沁

沙地防风固沙林；京包－包兰铁路两侧绿化带；京、津周围地区绿化；黄河干流两侧护岸林；渭北黄土高原－吕梁山南端水土保持林。完成总造林的61.2％。

? 第二阶段（2001～2020） ：陇东黄土高原水保林和农防林；新疆和田河沿

岸胡杨防护用材林；河西走廊防护林；锡林郭勒高平原东南部牧场防护林；晋陕峡谷水土保持林。（22.7％） ? 第三阶段（2021～2050 ）：黑龙江、辽宁、内蒙古、山西、陕西等省的26

个县造林574.6 万hm2，（16.1％）

? 四大世界级造林工程：

（1）中国“三北防护林”工程。2003年获《吉尼斯世界纪录》，创两项世界之最：世界上最大的植树造林工程和最大面积的植树造林。 （2）前苏联“斯大林改造大自然计划”； （3）阿尔及利亚“绿色坝项目”；

（4）美国“罗斯福生态工程”是人类有史以来四大世界级造林工程，其中“三北防护林”为四大之首。

（2） 长江中上游防护林体系建设工程

? 目的：恢复和扩大森林植被，遏制水土流失，减少洪灾、旱灾和泥石流的发生，改

善生态环境，促进工农业发展和山区人民脱贫致富。

? 工程范围：包括安徽、江西、湖北、湖南、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、

河南、重庆12 个省（直辖市）的271个县（市、区）。面积160万km2,占国土面积的16.6%。

? 建设期限：1989～，30～40年

? 一期工程：1989～2000（造林666.7万hm2 ）

? 造林总面积：2000万hm2 ? 森林覆盖率：20％～45％

? 总体布局：以长江为主线，以流域水系为单位，以遏制水土流失为重点，首先在森

林覆盖率低、水土流失严重的地段全面开展。

江、淮河、平原地区和洞庭湖、鄱阳湖、长江中下游地区的防护林建设。 ? 工程计划造林3.4亿亩，并对10.78亿亩森林实行有效保护。 ? 具体包括：

（1）“三北”防护林第四期工程；

（2）长江、珠江、沿海防护林二期工程； （3）太行山、平原绿化二期工程。

主要解决“三北”地区防沙治沙问题和其他地区各不相同的生态问题。

（3） 退耕还林还草工程

? 时间：1999年试点，2001年全面启动。

? 范围：主要针对水土流失严重、粮食产量低而不稳的坡耕地以及沙化耕地实施退耕

还林。是一项全国性的生态建设工程，工程区遍布全国25个省（市、自治区）和新疆生产建设兵团。

? 任务：工程包括退耕地造林2.2亿亩，宜林荒山荒地造林2.6亿亩 ? 总投资：3400亿元。

（4）京津风沙源治理工程

? 时间：2000年开始试点，2002年正式启动。

? 目的：通过封沙育林，飞播造林，人工造林，退耕还林等生物措施和小流域综合治

理等解决首都周围地区的风沙危害问题。

? 范围：浑善达克沙地、科尔沁沙地西部、河北坝上和京津周围地区，涉及北京、天

津、河北、内蒙古、山西5个省区市的11个县（旗），土地总面积近46.4万km2，工程治理沙化土地面积9400万亩。

（5） 野生动植物保护及自然保护区建设工程 ? 时间：2001年正式实施，为期50年。

? 这项工程是一个着眼长远,面向未来, 具有多项战略意义的生态保护工程,也是呼应

国际大气候、树立中国良好国际形象的“外交工程”。

? 范围：包括具有代表性的自然生态系统，珍稀濒危野生动植物的天然分布区，生态

脆弱地区和湿地地区等。这项工程主要解决物种保护、自然保护、湿地保护等问题。 ? 工程规划到2050年，我国自然保护区数量将达到2500个，总面积170亿km2，占

国土面积的18％。

? 2000年底，全国共建自然保护区1276个，占全国国土面积的12.44％。 ? 2001年建成1551个。 ? 2003年建成1999个。

? 2006年为2349个，总面积150万km2，约占陆地国土面积的15％。 ? 首批被列入的7块国际重要湿地（1992年） ? 黑龙江扎龙自然保护区 ? 青海鸟岛自然保护区 ? 海南东寨港红树林保护区 ? 香港米埔湿地

? 江西鄱阳湖自然保护区 ? 湖南东洞庭湖自然保护区 ? 吉林向海自然保护区

? （6） 重点地区以速生丰产用材林

为主的林业产业基地建设工程 ? 时间：2002年正式实施

? 范围：河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山

东、河南、湖南、湖北、广东、广西、海南、云南等18个省（自治区）。

? 工程建设的总体目标：到2015年，形成总规模２亿亩（13.3万km2 ）的速生丰产

用材林基地，每年提供木材 1.3亿m3，约占国内需求量的40%，加上现有森林资源的合理采伐利用，使国内木材供需基本趋于平衡。 ? 可以从根本上解决我国木材和林产品供需矛盾。 ?

经过几年建设，六大工程已经初见成效：

? 天然林保护工程累计减少森林资源消耗3.2亿m3；

? 长江上游、黄河上中游地区已全面停止天然林商品性采伐； ? 退耕还林工程区林草覆盖率平均增加2个百分点；

? “三北”和长江等重点防护林体系建设工程使黄土高原40％的水土流失面积

得到初步治理；

? 京津风沙源治理工程区林草植被覆盖度提高约20％；

? 野生动植物保护和自然保护区建设工程有效保护了我国40％的自然湿地； ? 速生丰产用材林基地建设工程新造和改培速生丰产林18万多hm2。

? 1 什么是生态环境和生态环境问题？产生的原因有哪些？ ? 2 我国生态环境问题主要表现在哪些方面？ ? 3 受害生态系统的恢复有几种模式？ ? 4 可持续发展的基本衡量要素有哪些？

? 5 我国六大林业重点工程各指什么？主要解决什么问题？ 4 平原区林业生态工程建设技术 主要内容

4.1 平原区的自然灾害

4.2 农田防护林带的防风效应 4.3 农田防护林的效益

4.4 农田防护林网的累加效应 4.5 农田防护林的设置

4.6 农田防护林带的营造和抚育管理 4.1 平原区的自然灾害

（1）尘风暴

常发生在春季，主要侵蚀耕地表土，连同肥料、种子、发芽的幼苗一同刮走或刮露，被刮走的表土又常常落入耕地，造成埋压，使种子不能出土。使耕地日益瘠薄，失去耕种价值。

（2）干热风

特点是风速≥3m/s，气温≥32～35℃，相对湿度≤25％～30％，导致农作物蒸腾与土壤蒸发的加剧，破坏作物的水分平衡和正常的光合作用，给作物的生育与产量造成巨大影响，严重时减产30％以上。中、弱程度也会减产10％～20％。

（3）风 灾

风力过大时，农作物的蒸腾加速，造成生理失水过多，导致农作物萎蔫或干枯而死。当风速＞10m/s时，作物的同化作用降低，并造成机械损伤，如倒伏、落花、落果等。

（4）低温冷害

低温冷害是温度在0℃以上，有时甚至接近20℃的条件下对农作物产生的危害。多发生于秋季水稻抽穗扬花期。当冷空气入侵，温度降低到20℃以下，花药不能开裂，15℃以下

开花停止，造成减产。

（5）其他自然灾害

土壤盐渍化、低温冻害（霜冻、冰雹等）。

防护林学:是研究以营造防护林为手段,达到调节微域气候,减免自然灾害,改善农牧业生产的环境条件的科学。

防护林种:是指在一特定的地区,营造一定规格和一定结构的林分,以防止某种自然灾害为主要目的的防护林。

防护林体系：是根据防护地区的自然条件及发展生产的特点，以及对防护作用的要求，将有关林种有机地结合起来，以求得到最有成效地发挥其最大的防护作用，促进被防护的对象（农林牧作物）高产稳产，并进一步改善防护地区的自然面貌，这样一种各防护林种有机结合的总体称之为防护林体系

农田防护林：是指在有农田的地方，为防止自然灾害，改善农田小气候，创造有利于农作物和牲畜生长繁育的环境，保证农牧业稳产高产，并为人民群众生产生活提供木材而营造的防护林。 农田防护林的形式有4种： （1）林带形式：

在农田四周营造的带状林分，林带常交织成网，称为农田防护林网。 （2）林农间作形式：

在农田内部间种树木，其株行距均较大，近似于散生状态 （3）林岛形式：在农田的间隙地带营造的 （4）片林形式：构成农田防护林体系 4.2 农田防护林带的防风效应

4.2.1 防护林带的防风作用 （1）林带的物理作用——障碍物

林带对气流运动产生影响，改变气流性能，降低风速，改善农田小气候。 （2）林带的生物学作用

通过树木的根系吸收土壤深层水分，在同化过程中进行大量蒸腾（制造1kg干物质需300kg水，其中299.4kg的水用于蒸腾），增加空气湿度，降低温度，改善小气候。

重要参数

（1）防护距离：指林带附近某一高度（一般1

－2m）处风速第一次由较小值恢复到旷野值的距离；有效防护距离指林带附近风速减到有害值以下的距离。一般以林带平均高 H 为计算单位。

（2）防护范围：指林带附近范围水平方向和垂直方向上，风速第一次由较小值恢复到旷野值的整个空间区域；有效防护范围是指风速开始减弱到有害值以下的空间范围。 （3）相对风速：即林带附近某点风速与旷野同一高度风速之比。表示风速减弱到什么程度。 Ux.z—距林带为x,高度为z处平均风速。 Ux.z??x.zUo.z—旷野相同高度 的平均风速。 Uo.z

（4）防风效能：即距林带为x，高度为z处的风速比旷野减小的

Uo.z?Ux.zEx.z??100百分数。表示风速减小的程度

UO.Z

L2（5）防风总值（总防风度）：常采用某距离L内相对风速的平均值来

?x.zdx表示林带防风作用总值 L1Z? L?L??21

（6）透风系数：即背风林缘高度范U??0围内平均风速U与旷野相同高度范U0围内平均风速U0之比。

U?h1U1?h2U2?h3U3?h4U4?h5U5h1?h2?h3?h4?h5（7）疏透度：也称透光度，林带纵断面的透光面积与林带纵断面的总F???面积之比。 S

式中：S －林带垂直断面的总面积 F －林带垂直断面上透光面积

疏透度的测算方法: （1）方格框架法； （2）照相法；

（3）野外目测估计法。

透光疏透度: 侧面透光面积与总侧面积之比 4.2.2 不同结构林带防风特点

? 林带结构：包含树种

组成、林冠层次、枝叶分布、密度、宽度等。 （1）紧密结构林带

结构特征：林带的枝叶上下都较稠密，林带较宽，由乔木、伴生树种和灌木组成，形成多层林冠，纵断面很少透光，疏透度几乎为零，透风系数小于0.3。

防风作用特点：大部分气流由林冠上部越过，背风面1m高处的最小弱风区位于林带背后1H处，相当于旷野风速的10％，能降低风速20％的范围可达15－20H，随后风速逐渐恢复到旷野风速。

（2）疏透结构林带

结构特征：与紧密结构林带相类似，但比紧密结构要稀疏的多，林带较窄，透光均匀，疏透度在0.1－0.5左右，透风系数0.35－0.6。

防风作用特点：大部分气流不改变方向，均匀穿过林带，只有小部分气流在树冠中上部密集枝叶处越过林冠。因此，风速降低缓慢，增加也缓慢，背风面1m高处最小弱风区出现在林带后4－10H范围内，但降低风速的绝对值比紧密结构要小。能降低风速20％的范围在30H的范围内。

（3）透风（通风）结构林带

结构特征：林带较窄，树冠紧密不透风或很少透风，树干部分通风，由一种或两种乔木组成，个别有少量灌木。林冠层的疏透度为0.05－0.3，下部疏透度大于0.6，平均最适疏透度0.35。透风系数0.5－0.75。

防风作用特点：树冠部分不透风，树干部分有大量气流直穿而过，背风面1m高处最小弱风区出现在林带后6－10H范围内，能降低风速20％的范围可达25H范围内。 4.2.3 影响防护林带防风效果的因子分析

影响因子：林带结构、疏透度、叶期、林带断面形状、风速大小、与风向交角、近地气层热层结、下垫面粗糙程度、地形起伏状况等。 （1）林带疏透度

不同结构的林带有其最适疏透度。

透风结构林带：疏透度由15％ 35％时，防护距离由40H 52H,疏透度再增加，防护距离缩小。

疏透结构林带：疏透度由15％ 40％，防护距离由38H 49H，再增加，防护距离减小。

?F?Sii

相同结构、相同宽度的林带，树种组成不同，疏透度也不同，防护距离也有差异。

（2）林带结构

紧密结构林带:宽度缩小，防护距离增大；宽度加大，防护距离和防护效果减小。

疏透结构和通风结构林带:宽度加大时，疏透度在20％－25％时，林带防护距离缩小；疏透度在35％－40％以上时，林带防护距离增大。

因此，为了使疏透结构和通风结构林带保持较高的防风性能，在林带加宽时必须提高疏透度，在要减小宽度时，应减小疏透度。

（3）林带叶期

据观测资料表明，同一条林带2m高度处有叶状态下防风距离相当于无叶期的1.3－1.8倍，防风效能相当于1.2－2.8倍。因此应根据不同季节对作物危害程度确定不同的结构和最适疏透度。

叶期对防风效能的影响 （％） 林带结构 透风结构 稀疏结构 紧密结构

有叶期 适中疏透度 0.35 0.40 0

有叶期0－30H 平均防风效能 45（1.6） 42（2.0） 36（1.9）

无叶期0－30H 平均防风效能 28 21 19

（4）林带的断面形状

林带的断面形状决定着林带表面气流涡动性质和空气动力影响带的长短及防护高度。

（5）大气层类型

大气层结是指近地层空气温度随高度不同的分布特征，大气层结分三种状态： t 1. 3 = - 0.04－ 0.05 中性（等温） t0 .2 ? U 2

2 ≤ －0.05 稳定（或逆温） ≥ 0.06 不稳定（超绝热） 式中：t0.2——距地表0.2m高度处的气温； t1.3——距地面1.3m高度处的气温； U2 ——是2m高处的风速。

林带后风速的恢复有赖于上层气流动能向下传导，稳定层结时，乱流交换弱，向下传导少，风速恢复缓慢，所以，防护距离大。反之，不稳定的天气类型，气流不稳定，乱流交换强，向下传导多，风速恢复亦快 。 （6）风速

风速的大小可以影响林带的疏透度，进而影响林带的防风效能和防护距离。对于疏透结构和透风结构林带，在风速较弱地区，疏透度稍大的林带，其防护作用较好，在风速较大的地区，疏透度稍小的林带防护作用较好，能保持较好的防风效能和较大的防护距离。

（7）地形

背风坡的林带防护范围明显大于迎风坡，因迎风坡气流抬升风速加大，防护距离小；背风坡气流扩散风速减弱，防护距离大。 4.3 农田防护林的效益

（1）林带对林带间温度的影响

空气温度：林带通过降低风速、消弱乱流、影响气流交换来调节气温。一般春、秋和冬季

6.6 水土保持林业措施 6.6.1 水土保持林的作用

减缓地表径流，吸收、调节地表径流，变地表径流为地下径流，涵养水源，固持土壤，改良土壤及改善小气候。

森林的涵养水源作用：森林的蓄存降水、滋润下方土壤、补给地下水和调节河水流量的作用称为森林的涵养水源作用。

6.6.2 水土保持林的分类

根据防护林营造的部位不同和防止侵蚀的作用不同，可分为： （1）分水岭防护林

（2）护坡林（水流调节林） （3）沟头防护林 （4）沟底防护林 （5）沟边防蚀林 （6）护堤护岸林 （7）水源涵养林

6.6.3 水土保持林的营造 （1）分水岭防护林

①作用：防风，保存积雪不被风吹走，增加分水岭地带的土壤湿度，也在一定程度上具有减轻坡面水土流失和土壤冲刷的作用。

②林带宽度：根据分水岭的宽窄、灾害性质和土地利用情况而定。防水蚀为主的林带要宽些，防风蚀的要窄些。一般为5－20m，疏透或通风结构为主。 ③ 分水岭防护林的营建

? 环山帽状分水岭：可沿横坡水平带状走向设置成环山帽状防护林。

? 鱼脊状分水岭：山丘顶部较窄，面积较小，立地条件差，防护林应按岭脊设

置。

（2）护坡林（水流调节林） ① 作用

吸收和调节地表径流，防止土壤流失，故亦称为水流调节林。地表径流通过林带时，由于林带的阻滞，降低了流速，增加了渗透，变地表径流为地下径流，降低了径流的破坏作用。

② 林带的配置根据坡度和坡形而定 A.坡度

a.坡度< 3° ：水土流失不严重，可按农田防护林的要求配置。

b. 坡度在3° 左右时：可按径流线中部的位置作为水流调节林带的位置。这种配置方式能保证林带各段都能充分负担起调节水流的作用。

c. 坡度较大时：坡面的等高线彼此越接近平行，坡面长度亦将趋一致，在此条件下林带则应严格地沿等高线设置。 B.坡形

一般坡地都为农田，要求林带占地少，发挥作用大，因此林带应设置在侵蚀可能发生强烈的部位。按坡形不同，可分为四种： a.直线形： b.凹形坡： c.凸形坡： d.阶段形坡： ③ 林带的宽度

水流调节林带的吸收和分散地表径流的能力是有限的，当林带上部产生的径流超过林带吸收和调节极限时，就会破坏林带。宽度的计算方法是： 林带宽度＝（林带以上斜坡长度m× 每平方米每小时产生的地表径流量m3)÷ 每平方米每小时森林的吸水能力m3

④ 林带结构

林带以吸收、调节地表径流和改良土壤为主要目的，因此必须是紧密结构的林带。林带具有以下特点：

a. 迎水流方向应设置紧密林缘。 b. 多层林冠。

c. 松软而深厚的地被物。 d. 树种深根性。 （3）侵蚀沟造林 ① 进水凹地造林：

使集水区汇流而来较为集中的地表径流首先得到调节，减缓进入沟头的水流速度，阻止侵蚀沟溯源侵蚀。

进水凹地造林由两部分组成： 流线水路造林 水路两侧造林

流线水路造林：是指降雨时经常流水的凹地底部。造林宜选用耐水淹、萌蘖性强、枝条密集的灌木，配置应与流线垂直，密植，挂淤。

水路两侧造林：应造乔灌混交林，林带与水流平行，林带宽度视附近地区冲刷程度，流路形状，流量多寡而定，其最小宽度应较水路最高水位宽一些。 ②侵蚀沟顶固定

为使侵蚀沟停止溯源侵蚀，除了进水凹地造林调节径流外，还必须固定沟顶基部或沟顶附近的沟底，使之免于洪水的冲淘。

在沟顶基部一定距离（1－2倍沟顶高度）内配置杨柳谷坊或土柳谷坊。

土柳谷坊即把栽植柳和土谷坊紧密结合：在谷坊施工分层夯实时，在其背水一面卧入长为60－100cm的2－3年生柳枝，在土谷坊两侧进行高杆插柳。 ③沟底造林

目的是制止侵蚀沟向纵深发展，并促进泥沙的淤积作用。

a. 沟底继续加深时，沟底林应与谷坊工程结合起来，在沟底比较稳定之处可用栅状造

林法，每隔10－20m垂直流线，横穿沟底栽植灌木。当流量较大时应留出水路。 b. 在沟宽15－40m的沙质或土质沟内，采取沿沟内两侧向水路稍顺水成雁翅状栽植，

翅长6－10m，要留出水路，以低水位为限，顺水角度25°－ 35°。

④沟岸造林

目的在于固定沟岸，防止塌坡，进一步分散坡上流入侵蚀沟沿的流水，稳定沟坡。

a. 林带位置

? 侵蚀沟密集、沟间距离<50m时，全面造林。 ? 沟沿已稳定，林带设在离沟沿2－4m处。

? 沟坡不稳定，自沟底按自然倾斜角向沟岸引线，

交点处向外留出2－4m处造林。

b. 林带宽度：依土地利用情况和水土流失程度而定。流失严重，沟岸为荒地时林带可宽些，反之，窄些。一般为10－15m。 ⑤ 沟坡林

目的：防止沟壑横向侵蚀发展，控制坍塌，固定沟坡，使侵蚀沟发展逐渐达到稳定，并恢复荒沟生产能力。

舒缓的沟坡：直接营造乔灌混交林，灌木比例较大。

陡峭的沟坡：为防止坍塌，应结合修建反坡梯田或切坡的方法进行造林。由下向上进行，由沟头到沟口进行全面栽植。 （4）水库防护林

① 水库防护林的作用 a.减少水面蒸发。 b.减少水库淤积。

c.防止水库波浪对库岸的破坏。

d.防止水库周围土壤的盐渍化与沼泽化。 e.改善卫生条件，绿化环境，多种经营等。 ②水库防护林的设计

组成：库岸造林、进水沟道造林和坝坡造林。 A.库岸造林由三个造林地带组成:

a.正常水位线以下的部分地带：主要目的是防止波浪冲击，采用耐水淹灌木树种。 b.正常水位线与最高水位线之间：采用耐湿性的乔木和喜湿性的灌木组成混交林。 c.最高水位线以上地段：采用抗干旱速生丰产的乔灌木树种。

B.进水沟道造林：水库周围常有一定数目的沟道直接流入水库，各具一定的集水面积，是水库水分和泥沙输入的主要通道。为防止水库淤积应在沟道中营造挂淤林。选择耐水湿的灌木树种,顺水流方向不小于40m。

C.坝坡造林：使乔灌木根系伸入坝体，固结土壤，防止水浪对坝体的破坏。树种不宜选择高大或根系特别粗长的树种。背水坡营造旱柳或其他乔灌树种。 （5）河岸防护林的营造

河川遭受长期侵蚀与冲淘，形成弯曲的河床，平缓河岸与陡峭河岸交错存在，往往一边为平缓河岸，而对岸则陡峭，同时平缓河岸又与河滩连在一起。 ① 平缓河岸防护林

在岸坡侵蚀和崩塌不太严重，采用根蘖性强的乔灌木树种营造混交林。靠水一边可栽3－5行灌木柳，紧靠灌木柳上方营造20－30m的乔木护岸林带，以耐水湿的树种为主。

岸坡侵蚀和崩塌严重时，林带边缘距河岸边留出3－5m空地，营造20－30m的林带。采用速生、深根性树种造林。

② 陡峭河岸防护林

陡岸多属水流迎冲地段，侵蚀冲淘严重，应考虑重力坍塌。 河岸在2m以下时：可直接从岸边开始造林；

当陡坡超过2m时：应于沟边留出一定距离，一般从岸坎临界高度处，按土体倾斜角（安息角，一般为30°－45°）引线与岸上的交点作起点，营造几行根系发达的灌木，然后营造5－10行乔木。

测试题

影响土壤侵蚀的地形因子有哪些？

植被对土壤侵蚀的影响表现在哪些方面？ 田间工程措施主要有哪些？ 谷坊间距如何确定？ 护坡林如何配置？

侵蚀沟防护林如何营造？ 水库防护林如何营建？

平缓河岸防护林如何营造？ 陡峭河岸防护林如何营造？

本是按一个方向运动，危害最大。 C. 前进往复式：方向相反的风不能完全均衡就会出现又有前进和又有后退交替移动的方式。 5.4 沙地的性质

5.4.1 矿物组成

沙地主要由石英粒组成，一般可达90％－98％，同时还有其它成分。沙地肥力决定于其他矿物成分的多少。

5.4.2 机械组成 沙粒的分级标准

5.4.3 沙地温度

由于沙地比热小，导热度大，沙地的温度变化剧烈。白天温度迅速上升，晚间急剧下降，昼夜温差大。

5.4.4 沙地孔隙度

沙地孔隙度粗沙约为35％—39％，细沙47％—55％。随着沙粒直径的增大，非毛管孔隙较发达，毛管孔隙发育微弱，沙地具有渗水性强、通气性良好的特点，但持水性差。

5.4.5 沙地的水分状况 裸露沙地水分特点：

（1）渗水性高，持水性低，可吸收全部降雨。 （2）毛管作用弱，蒸发量小。 （3）具有丰富的凝结水。

毛管悬垂水及埋藏较浅的粘质间层上所形成的地下水，为植物生长积累了淡水。

毛管作用大小密切关系到沙地植物生长。 沙粒直径 >2mm时，无毛管作用； 2－0.2 mm时，毛管作用弱； 0.2－0.02 mm时，毛管作用强；

0.02－0.002 mm时，毛管作用极强。 5.4.6 沙漠化指征 1、风沙活动强度

A、轻微活动：沙丘总面积﹤10％，积沙厚

度﹤20CM，风蚀深度﹤1／4腐殖质层。

B、中读活动：沙丘总面积10％—30％，积沙厚度20—50CM，风蚀深度1／4—1／2腐殖质层

C、强度活动：沙丘总面积﹥30％，积沙厚

度﹥50CM，风蚀深度﹥ 1／2腐殖质层。 2、植被状况

A、轻度沙漠化：植被覆盖度﹥ 40％。 B、中度沙漠化：植被覆盖度15— 40％。 C、强度沙漠化：植被覆盖度﹤15％。 3、土壤粒度组成

A、轻度沙漠化：沙粒含量﹤10％。 B、中度沙漠化：沙粒含量10％—20。 C、强度沙漠化：沙粒含量﹥20。 5.4.5 沙漠的共同特点 1、气候干旱、雨量稀少

2、热量资源丰富、气温差较大 3、风沙频繁、风力大 4、植被稀疏、低矮 5、沙源丰富 6、缺水

5.5 沙地的治理

第三节沙地治理削弱风速植物防风沙措施机械沙障防风沙措施封沙育草带、草灌丛固沙带、防风阻沙林带、沙区农田防护林网高立式沙障、卵石沙障、粘土沙障、铺草沙障封沙育草带、草灌丛固沙带、卵石沙障、粘土沙障、铺草沙障喷洒各种化学加固剂、改良剂防治风沙措施固定沙表植物防风沙措施机械沙障防风沙措施化学胶结剂防风沙措施5.5.1 植物治沙措施 该措施收效慢，但发挥防护作用时间长，可同时得到经济和生态效益，是最常用的措施。为更快起到防护作用，常与机械沙障同时采用。 （1）封沙育草带：

应用范围：① 沙漠与绿洲交界边缘地区；

② 有宽阔丘间低地的低矮沙丘与 农田交界的边缘；

③ 固定、半固定沙丘的边缘，并 有少量植被的地方。

方法：区划封禁，使旱生植物萌生和天然下种更新，增加覆盖，固定沙表，减少沙源。由于草带上的植物低矮，防风作用有限，草带宽度在300m以上，植物盖度在30％以上可以发挥一定的防风效果。常设在防沙林带的前沿，减少进入林带的沙量。 （2）防风阻沙林带

应用范围：①临近绿洲的沙漠边沿；

②沙区流动沙丘临近农田的地区； ③固定半固定沙地造林。 方法：采用紧密结构，迎风林缘配置大量灌木，形成较宽林带。一般农田地带带宽30－50m；沙漠边缘荒滩上可营造有间距的多带式阻沙林，间距50－100m，总宽度500－1000m。具体宽度视地段的宜林程度而定，通常林带宽度不小于10行。也可设成稀疏结构。

目的：固沙和拦阻流沙。

树种：速生、抗风蚀、耐沙埋、耐干旱贫瘠、有发达的根系、萌发力强，枝叶稠密的树种。如杨、柳、沙柳等树种幼年期经一定沙埋可加速其生长，有沙埋优势。又如1年生油蒿沙埋后比未沙埋高生长大6倍，干燥丘间低地的钻天杨为6.4倍。但沙埋不得超过年平均生长量的一半。

由于沙丘前移，靠沙丘背风坡造林时为避免幼树被埋死应留出一定的安全距离。

公式： (h?k)L?(V?C)式中：L —— 安全距离（m）；

S h —— 沙丘高度（m）； k —— 苗高（m）；

S —— 树木年生长量（m）； V —— 沙丘年前进距离（m）；

C —— 参数（生长快的树种取0.8，生长慢的取0.4） （3）流动沙地固沙林

A.沙湾造林：沙湾是流动沙丘的丘间低地，水土条件较好，风蚀轻，可直接造林。利用丘间低地人工林促进风力拉削沙丘，导沙入林，第二年再在沙丘前移后新出现的丘间地，逐年追击造林，使流动沙丘逐渐消灭在林内，沙丘变成起伏不大的波状沙地。 B.撵沙腾地造林

在一排排的流动沙丘中，把前后两排沙丘固定，中间的沙丘采取人为的措施，如清除天然植物或大风时人工扬沙，使其迅速移动在前一个固定沙丘上，中间的沙丘变成宽阔平坦沙地，然后造林。 C.前挡后拉林

在流动沙丘背风坡附近，留出一定宽度的沙埋地，在丘间地栽植适宜的乔灌木树种，作为“前挡”。同时采用灌木固定每个流动沙丘迎风坡，借风力削平丘顶部分，作为“后拉”。 D.背风坡高杆造林

选择3－4年生枝条，截成2－5m长的高插杆，于清明前后在沙丘背风坡造林。栽植的部位应选在落沙坡和丘间地的交界处，该处有埋沙条件，保水力强，便于树木成活。高杆造林种源以旱柳高杆最好，也可采取其他树种，如小叶杨、河北杨等大苗造林，效果十分明显。

5.5.2 机械沙障防风沙措施

沙障：为固定流沙，常采用各种形式的障碍物来加固流沙或消弱近地表层的风力，通常把这些障碍物称为沙障。常见的有：草方格沙障；粘土沙障；铺草沙障；砾石沙障；高立式沙障等 。

该措施收效快，但防护期短。常用于风沙危害严重的交通、农田和居民点地区。在不适于采用植物措施的地区可单独采用，也可在风沙危害严重地区作为植物措施的保护性措施。 沙障的分类：

（1）平铺式沙障：采用柴、草、土、石等铺设而成，主要用于固定就地流沙，而对过境流沙的拦截作用不大。

（2）直立式沙障：大多是积沙型沙障，对过境流沙的拦截作用较大，根据沙障高出沙面的高度，可分为高立式（50－100cm）、半隐蔽式（20－50cm）和隐蔽式（沙障与沙面等高或小于20cm）沙障。

A.铺草沙障：用于保护沙表，防止风力直接作用于沙表，增加粗糙度，防止风蚀。用植物枯枝、秸秆等全面或带状覆盖沙表，湿沙盖压防止被风吹走。

B.粘土沙障：可以成行状或格状堆成宽20cm，高15cm地土埂，或1m×1.5m方格，

或平铺沙表。

C.草方格沙障：保持沙区原有地形，可阻截沙源、抑制沙表沙粒吹蚀。常用于保护造林地、种子和苗木。材料为稻草、麦秸等，方格规格1m×1m。

5.5.3 化学胶结剂防风沙措施

该措施收效快，但成本高，只固沙表，不防外来沙。一旦沙表遭破坏，仍会流沙四起，因此，一般用于风沙极严重而植物措施难以收效的重要工矿、居民点及交通沿线地区。

常见的有以下几种：

? 石油沥青乳化剂 ? 各种高分子化合物 ? 粘土粘浆 化学材料的选择

? 天然材料：天然物质和已有的化工产品（泥炭、粘土、炉渣、焦油、

沥青、渣油等）。

? 人工配制材料：天然材料进行一般化学处理或乳化而成（硅酸盐乳

液，沥青乳剂、乳化石油产品等）。

? 合成材料：利用现代合成化工技术将某种或几种材料单体聚合或缩

合而成（聚乙烯酰胺、聚乙烯醇、聚胺脂树脂、合成橡胶乳液等）。

焦油、焦油沥青、石油等对种子和幼苗有害，惟有沥青乳剂对植物生长无害。 5.6 重点沙区综合治理经验

（1）陕西榆林、内蒙古伊盟地区治沙经验

特点：①集中成片治沙造林，包围、分割流动沙丘，治一片，固一片。 ②措施多样，综合治理。③植物治沙为主，以灌木为主，乔灌草相结合。

群众治沙造林经验：本着先易后难和经济有效的原则，运用固、撵、拉、挡等措施，首先选择沙丘迎风坡下部和丘间低地作为突破点进行造林。 ①沙湾造林：拉平沙丘。

②撵沙造林：在迎风坡基部用犁耕促进风蚀。

③又固又放：固定一部分流动沙丘，让另一部分继续流动。扩大丘间低地，开辟农田和果园，把沙地变成稳产高产田——榆林县海流滩村。

④沙丘迎风坡中下部营造灌木林与丘间低地营造乔灌林相结合：沙丘迎风坡中下部面对主风方向营造沙柳等灌木林，同时在湿润的沙湾根据水分条件分别营造乔木林、乔灌混交林或灌木林。湿润的沙湾以杨树、沙棘混交最好，樟子松、油松生长也较好；在干瘠的沙湾，踏郎、紫穗槐生长良好。 飞播固沙造林：

速度快，用工少，成本低，在造林人员难以进入的偏僻流沙地段，尤为重要。1958年最早开始于榆林沙区的干旱草原地带，连续6次飞播造林，均未达到预期效果。1974年重新开展飞播试验，历时8年，终于获得突破性进展。籽蒿、踏郎、沙打旺、沙拐枣、花棒等飞播都取得了很大成功。

（2）辽宁章古台流沙地

地处科尔沁沙地。

1952年在章古台建立了辽宁省固沙造林研究所。国内率先总结出“以灌木固沙为主，沙障为铺，前挡后拉，综合治理”的流沙固定措施，并成功的引进了樟子松、油松、赤松、日本落叶松、云杉等针叶树种。

有效措施

①顺风推进：一是从流沙区的上风方向开始治理，逐步向下风方向推进；二是从每

个沙丘迎风坡的中下部开始固沙，随着沙丘顶部向下风方向移动，撵着“退沙畔”造林。

②前挡后拉：在流动沙丘背风坡附近，留出安全距离栽种适宜的乔灌木树种，作为“前挡”；同时采用灌木固定每个流动沙丘迎风坡，借助风力削平丘顶，作为“后拉”。 ③削顶缓坡：将7m以上的大沙丘空留出1/2的丘顶，4－7m的中沙丘空出1/3的丘顶，在空出部分以下迎风坡固沙。随着丘顶部位为风削平，顺次在凹下部分固沙。 ④以灌木固沙为主，沙障为辅：黄柳、小叶锦鸡儿、胡枝子、紫穗槐等造林，严重风蚀地带采用活“篱墙”或平铺草沙障以保护灌木。

⑤人工固沙地造林：适宜树种仅有樟子松、油松和赤松。通常在灌木丛生之后，流沙基本固定时进行。在灌丛带间，稍靠灌木带一侧，栽植二年生换床松苗。

（3）绿洲防护林体系

新疆、甘肃河西走廊、内蒙古西部以及青海柴达木盆地的边缘，都有不少的绿洲。主要引自天山、祁连山等高山冰雪融化而形成的水源，靠灌溉进行农业、林业生产。但风沙和干热风危害是绿洲减产地产的根源，为确保生产，必须建立绿洲防护林体系。

构成：①绿洲外围的灌草固沙带； ②绿洲边缘阻沙林带； ③绿洲内部的护田林网。

①绿洲外围成片的灌草固沙带：是使绿洲和绿洲周围防护林带免遭沙压沙埋的保障，是保卫绿洲的第一道屏障。越宽越好，最小宽度不低于200m。

②防风阻沙林带：在绿洲与灌草固沙带之间，是保卫绿洲的第二道屏障。林带宽度视农田与沙漠之间的空地和水源条件而定。空地较宽可采用多带式。最小宽度不小于10行树。

③护田林网：沿灌溉渠道和田间道路营造。是绿洲防护林体系的主体，在减少风沙及干热风危害、改善田间小气候中，起直接作用。

（4）风沙区铁路防护林体系的建立

我国西北地区相继铺设了包兰、兰新、集二等铁路干线和直线，通过沙漠和风沙地区的铁路总长度750km，其中86km是流沙地段。为了保证铁路畅通，进行了大量铁路防沙工作，取得了丰富的经验。 包兰铁路六次穿越腾格里沙漠沙漠，其中以宁夏中卫的沙坡头（16km）风沙最猛烈，为了保证铁路畅通，从50年代起，在铁路两侧营建防风固沙工程，包兰铁路沙漠段几十年来安然无恙。

沙坡头“五带一体”铁路治沙防护体系

①防火平台：为防止火灾，输导风沙流，稳定路基，在线路迎风面20m，背风面10m范围内，将沙丘整平，平铺卵石、炉渣或粘土10－15cm厚，成为线路两侧第一条防护带。

②灌溉林带：防火平台外测，迎风面宽60m，背风面40m范围内，先削高填低变沙丘为梯田，再建立灌溉系统，造林灌溉，3－5年可成林，是稳定可靠的植物防护带。树种组成仍以灌木为主。

③草障植物带：是主体工程。在灌溉林带外测迎风面240m，背风面160m范围内流动沙丘上全部铺设1m×1m方格草障，方格中栽植沙生旱生灌草植物，依靠天然降水生长发育。

④前沿阻沙带：草障植物带外缘迎风面有相当宽的范围内风沙活动频繁，沙埋和风蚀严重，破坏草障和苗木，因此利用高立式沙障建立50m前沿阻沙带，保护草障植

物带。

⑤封沙育草带：在前沿阻沙带外测100m范围内封沙育草，禁止放牧，并在流沙上局部设置1m × 1m草方格，栽植或播种沙生植物，增加植被盖度，减轻阻沙带压力。

本章习题

荒漠化和沙漠化有何区别？ 风沙流与起沙风有何关系？ 沙粒的移动方式有几种？ 沙丘如何移动？

沙地治理应解决什么根本问题？ 沙地治理应采取哪些措施？

6 山丘区林业生态工程建设技术

6.1 土壤侵蚀及影响因素

6.2 水土保持基本原则和综合治理措施体系 6.3 水土保持农业措施 6.4 田间工程措施

6.5 沟壑治理工程措施 6.6 水土保持林业措施 6.1 土壤侵蚀及影响因素 6.1.1 土壤侵蚀

概念：指土壤在外力作用下，地面土壤及其母质被剥蚀、转运和沉积的整个过程。。

6.1.2 土壤侵蚀的度量指标

（1）径流量：单位时间内流过河流某一断面水的体积，m3/s；某种坡面上所产生的水流的多少，m3/hm2。

（2）径流深：某时间内径流总体积，均匀分布于汇水面积上所得的水层厚度，以mm表示。便于同降雨量进行比较。

（3）径流系数：径流量与降雨量之比。

（4）土壤侵蚀量:在一定时间内单位面积上土壤被剥蚀的数量。 以t/hm2 表示。 （5）含沙量：单位体积河水中所含干泥沙的重量，以kg/m3表示。

（6）侵蚀模数：每平方公里面积上，每年被侵蚀掉的土量，以t/(km2.a)表示。 （7）沟壑密度：每平方公里面积上，侵蚀沟的总长度，以km/km2表示。 6.1.3 土壤水蚀类型

（1）溅蚀：在有自然植物覆被的土地上，承受雨滴直接打击的是植物的枝叶及枯落物，但在裸露的土地上雨滴直接打击土壤的表面，破坏土壤结构，溅离土粒，形成溅蚀作用。

干土溅散阶段：较大的雨滴落在干燥的土壤表面，土粒间为空气所充填，土粒尚未吸收雨水，即随雨溅散，因此仍维持原来的结构，称之为干土溅散阶段。

泥浆溅散阶段：但随降雨过程的延长，表土中团粒吸水增大，而粒间空隙大部分为水所充满，继续受雨滴打击，将以泥浆状态溅散，称之为泥浆溅散阶段。即使降雨停止，并未形成大量的地表径流，也将形成土壤板结，即土壤结构的破坏。

（2）面蚀：如果继续降雨，土壤表层的泥浆将逐步阻塞土壤的孔隙，阻止水分下

渗。在有坡的土地上，泥浆顺坡下流，形成泥浆形式的地表径流。这种分散的地表径流从地表较均匀的冲走薄土层，因此，称为面蚀。主要发生在没有植被的耕地上。 此种面蚀其固体物质的来源是由雨滴击溅土壤所成，并不形成于地表径流的冲力，所以此种面蚀可以在受雨滴击溅的任何地形部位上发生。

（3）沟蚀：比较集中成股状的地表径流，破坏土壤并切入土壤中形成沟壑的土壤侵蚀形态称为沟蚀。形成的沟壑称为侵蚀沟。

侵蚀沟的发展阶段

第一阶段：在裸露的坡地上，水流顺地表倾斜方向流动，当流到凹处时，就加长加深这个小凹地。顶部有小跌水。

第二阶段：小跌水由于径流的汇集而扩大，沟顶往水流来的方向积极推进，形成速度极快的溯源侵蚀。此时，沟头加长、沟底下切、沟坡塌落最激烈。

第三阶段：沟岸和沟坡不断崩塌、加宽，流水积极下蚀，侵蚀沟加深，沟底下切到侵蚀基准，形成“平衡剖面” 。

第四阶段：溯源侵蚀和下蚀侵蚀减弱，沟谷不再加长，旁蚀减弱，沟坡逐渐达到自然稳定坡度。逐渐形成地带性植被和土壤。 侵蚀沟纵剖面的最低点称为侵蚀基准

6.1.4 土壤侵蚀的影响因素

主要包括地形因素、气候因素（降水）、土壤因素和植被因素。 （1） 地形因素

① 坡度：是影响水土流失最为突出的地形因子。坡度愈大水土流失量也越多。

② 坡长

当地面具有一定的坡度时，坡长愈长，汇集的径流量愈大，径流速度也将增加，从而水土流失也越重。 ③ 坡形 直线形 凸形 凹形 阶段形

（2） 气候因素

降雨：雨量、雨强和前期降雨。

（3） 土壤因素

① 透水性：与土壤的机械组成、结构、湿度等因子有关。

② 抗蚀性：是指土壤抵抗径流对它们的分散悬浮的能力。其大小主要取决于土粒和水的亲和力。亲和力越大，土壤越易分散悬浮，即使径流速度很小，机械破坏力不大，也会由于悬移作用而发生侵蚀。常用分散率和分散度表示。

③ 抗冲性：是指土壤抵抗径流对其机械破坏和推动下移的性能。主要取决于土粒间、微结构间的胶结力和土壤结构体间抵抗离散的能力，与土壤的物理性质及外在的生物因素关系较大。

（4） 植被因素

主要表现在覆盖地表，截持降雨，分散径流，减缓径流速度，过滤淤泥，固持土壤以及改良土壤等方面。

① 林冠层：截留降雨，降低雨滴动能，减少雨滴对土壤的击溅侵蚀。

② 林下凋落物：具有相当大的透水性和容水性，同时又是良好的“过滤器”，可防止土壤孔隙阻塞，使土壤保持良好的透水性。

③ 林地土壤：具有良好的结构，并具有由土壤动物及根系死亡造成的非毛管孔隙，为水分渗透提供了良好的条件。

④ 林木根系：乔灌木树种依靠其所具有的深长根系和扩展较广的侧根，在相当大的幅度和深度范围内固定土壤。

不同植被类型防止土壤侵蚀的作用不同，其中森林的作用最大，草地次之，农作物相对较差。

6.2 水土保持的基本原则和 综合治理措施体系

6.2.1 基本原则 （1）防止和调节地表径流 （2）提高土壤的抗蚀能力

（3）重视植被的环境保护作用 （4）改良土壤

（5）采用综合措施防治水土流失 （6）因地制宜

（7）生态－经济效益兼优

（8）以“可持续发展”的理论指导区域的综合整治和经营

6.2.2 水土流失综合治理措施体系 （1）规划经营措施

在详细调查土地资源及科学评价生产力的基础上，合理调整各类地块的利用方向。严禁陡坡开荒，将陡坡耕地退耕还林、种草。科学地确定农、林、牧、副等业用地比例。 （2）水土保持林草措施 人工造林 封山育林

提倡多林种、多树种及乔灌草相结合，建设生态经济型防护林体系 。 （3）水土保持工程措施 坡面工程：梯田、鱼鳞坑 沟道工程：谷坊

小型蓄水灌溉工程：水库、塘坝 山洪及泥石流排导工程：排水沟 （4）水土保持农业措施

改变微地形增加地面粗糙度（等高耕种、沟垄种植） 增加植被盖度（间作套种、草田带状间作）

增加地面覆盖及土壤抗蚀性（留茬、少耕、免耕） （5）水土保持法律措施

为防止陡坡开荒，滥伐森林，以及修路、开矿、水利工程、房舍建筑等破坏水土保持而制定的各种法规。

6.3 水土保持农业种植措施

长期种植一种作物可破坏土壤结构，降低土壤肥力，增加病虫害，促进水土流失。因此农业上常采用一些特殊的种植措施，改善土壤结构，防止水土流失。常见的有： （1）轮作

作物轮作：谷类、豆类等密植作物与马铃 薯、蔬菜等中耕作物轮种。 草田轮作：牧草与农作物轮作。

（2）间作：在同一生长季内，同一地块上，隔行或隔畦栽植2种或2种以上的作物的种植方式。间作的作物应选择：

对养料要求不同和根系深浅不同的作物 生长期不同的作物 高杆作物和矮生作物 果树与矮生蔬菜

（3）混作：在同一地块上，同时混种2种或2种以上作物的种植方式。 豆科牧草与禾本科牧草混播 玉米、高梁与豆类混播

（4）套作：在同一地块上，前作物未收获时，将另一种作物种植其株间、行间或畦间的种植方式。

冬小麦隔畦隔行套种棉花 晚稻套种红花草

（5）带状间作：沿坡的等高线划分成若干条带，交互或轮流种植密生（谷类）作物与疏生作物或牧草与农作物。

（6）改垄：对水土流失较严重的地区，在采取合理的种植方法的同时，还应根据具体的地形条件合理调整垄向，才能使水土流失得到有效的控制。常见的有以下几种： 等高耕种（横披垄）：一面坡地。 围山垄：馒头山。

斜坡垄：地下水位高，土壤粘重，透水性 弱的坡耕地。 月牙垄：钱搭子地。 6.4 田间工程措施

（1）梯田：使陡坡变缓，缓坡变平，截断径 流线，防止径流汇集，减少冲刷。 按梯田断面形状可分为： ① 水平梯田 ② 反坡梯田 ③ 坡式梯田 ④ 隔坡梯田

（2）地埂

地埂是在坡耕地上沿横坡垄向每隔一定距离培修的土埂。 据所用材料可分为：土埂和生物埂。

据所修位置可分为：地上埂、地中埂和地边埂。 据其坚实程度分为：硬地埂和软地埂。

规格：埂高30－100cm，顶宽35－50cm，底宽70－200cm。 （3）截水沟

? 坡耕地与林地或荒地接壤处； ? 坡度大、坡长较长的坡耕地； ? 坡水威胁坡下平川地的坡脚处。

种类：a. 蓄水式：连续式截水沟、竹节 壕和水平条等。

b. 半蓄半排式：按1‰－3‰的比降设计沟底，水少时蓄在沟里，水多时可流到排水沟里，防止耕地冲沟。

（4）水平沟

6.5 沟壑治理工程措施

为了在短期内控制水土流失，制止侵蚀沟的继续发展，必须采用水利工程措施。 主要包括：① 沟头防护工程:截水沟和排水工程 ② 沟道防护工程:谷坊和淤地坝 (1)沟头防护工程

蓄水式：以截水沟为主。

排水式：悬臂式排水工程和台阶式跌水排水工程。 （2）沟底防护工程 Ⅰ谷坊

① 概念：在沟道中横向修建的小坝。 ② 谷坊的作用

a.制止沟底下切和沟岸扩张。

b.拦蓄泥沙，减少流入河川的固体径流量。 c.减缓沟道水流速度，从而减少下游洪峰流量。

③ 种类：根据建筑材料的不同，可分为土谷坊、杨柳谷坊、干砌石谷坊、浆砌石谷坊、木料谷坊、钢筋混凝土谷坊等。 ④ 谷坊高度的确定 ⑤ 谷坊间距的确定

谷坊溢出口的底与上方相邻谷坊外坡基部相平。 L=h/i L——两谷坊间距

h——设计谷坊的有效高度 i——原沟底比降 ⑥ 谷坊数目的确定 n=H/h n——谷坊数

H——沟底始、末端的高差 ⑦ 谷坊的修筑方法

土谷坊：清基、挖沟、填土、开挖溢洪道。 Ⅱ 淤地坝

淤地坝是滞洪拦泥、控制沟床下切、沟壁扩张，变荒沟为良田的一项重要措施。它和谷坊一样都是建筑于沟底的坝，但他们的大小、高低和目的不同。谷坊多在较小的沟道或支沟内修筑，高度一般5m以下，淤地坝通常在5m以上，其功能除稳定沟床外，更重要的是拦泥淤地，扩大耕地面积，达到稳产高产目的

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