额济纳旗公益林动态监测及效益评价

程业森,赵晨光,高立平

(内蒙古阿拉善盟林业治沙研究所，内蒙古 阿拉善 750306)

额济纳旗公益林动态监测及效益评价

程业森,赵晨光,高立平

(内蒙古阿拉善盟林业治沙研究所，内蒙古 阿拉善 750306)

为了准确、及时地把握公益林资源的数量、质量、空间分布及其利用状况，更加有效地指导相关部门加强公益林的建设与保护，采用固定样地法对额济纳旗国家公益林进行了动态监测与评价。结果表明：(1)额济纳旗国家级公益林胡杨和柽柳群落盖度平均增加2.69%、梭梭降低1.89%、白刺降低0.30%、沙拐枣降低0.42%。(2)胡杨、柽柳和白刺群落生物量均有不同程度的增加，平均生物量增加4.26 kg；梭梭和沙拐枣群落生物量均有所减少，其中梭梭减少2.26 kg，沙拐枣减少2.77 kg。(3)额济纳旗7种主要植物群落的Margalef丰富度指数2014年介于0.251 9～1.701 5之间，平均值为0.963 0，相比2010年的0～1.8的值区间有较大幅度的增加，Shannon-Wiener多样性指数主要物种均有增加。Simpson优势度指数沙拐枣有减小趋势，减幅均接近于0.03。其余植物群落均有增加。Pielou均匀度指数大多物种均呈增加趋势，尤以白刺增幅最大。(4)额济纳旗胡杨和柽柳群落中离子含量较2010年均有所减少，且二者均是SO42-减幅最大，分别为1.755 gkg-1和2.688 gkg-1；梭梭群落阴离子含量呈增加趋势。(5)额济纳旗国家公益林综合效益增长19.04亿元，年均增长3.81亿元。

公益林；效益评价；额济纳旗

公益林作为生态环境建设的重要组成部分，主要功能是维护和改善生态环境、保持生态平衡、保护生物多样性[1]。为了准确、及时地把握公益林资源的数量、质量、空间分布及其利用状况，更加有效地指导相关部门加强公益林的建设与保护，对公益林进行长期定位的分析、观测和评价等工作是十分必要的[2]。国内学者温伟庆利用地理信息系统技术平台，建立了生态公益林监测评价指标体系，将生态公益林建设监测评价结果分4个等级，对监测结果应用GIS进行了可视验证[3]。冯俐丽等认为在公益林监测站建立永久性动态监测样地是研究生物多样性的一个重要平台，并针对河南省生态公益林现状，对监测中的样地设置、野外调查技术及数据处理进行了分析探讨，为公益林的研究提供基础资料[4]。朱洪坤等提出了改变传统的监测模式，建立监测地理信息系统是重点生态公益林经营管理发展的必然趋势，它是利用3S技术对传统林业监测手段进行革新[5]，并对重点生态公益林监测地理信息系统的主要功能、标准、规范要求及组织管理等进行了研究。世界上很多国家和地区运用可持续发展理论和评价指标体系，对生态公益林的可持续经营质量评价做了大量的研究工作[6-10]。

阿拉善共有国家级公益林213 849.19 hm2，其中额济纳旗52 005.93 hm2，占全盟的24.32%。随着社会经济加速发展，以及人口的不断增加，额济纳绿洲生态环境压力日益突出，如何科学对公益林生态效益进行监测与评价，保护和建设生态公益林，已成为关系到额济纳绿洲生态安全的客观需要。

本文对额济纳旗国家公益林进行客观地监测与评价，旨在及时地反映公益林建设与保护的成效，为政府及相关部门制定公益林提质改造、充分发挥公益林多功能效益等决策提供依据。

1 研究区概况

研究区位于内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗。该区为典型的大陆性气候区。降水稀少且主要集中在6—8月，多年平均降水量为36.6 mm，年最大降水量为64 mm，最小降水量为7.0 mm。年平均蒸发量为3 505.7 mm，最高达4 384.4 mm，为降水量的100倍，干旱指数高达47.5。气温年较差、日较差大，年最高气温出现在7月，极端最高气温为43.1 ℃。多年平均气温8.2 ℃。年内最低气温出现在12月至翌年2月份，极端最低气温为-37.6 ℃，≥0 ℃积温为4 073 ℃，≥10 ℃积温为3 695.0 ℃[11]。无霜期146 d。光照充足，年日照时数为3 443.6 h。大风天气频发，年均风速为3.4 ms-1，年最大风速为24 ms-1。全年沙尘暴日数平均为20 d，最高达46 d，近几年有增加的趋势，是中国最干旱的地区之一[12]。区内主要以胡杨、柽柳、梭梭和白刺等为主，主要分布于东、西两河、赛罕陶来及古日乃湖区。东河中上游公益林主要分布在纳林河口-布都格斯河段，呈断续斑块状，植被斑块内覆盖度一般可达60%以上，斑块与斑块之间植被稀少，布都格斯以下50 km植被分布零星稀疏。在额济纳河下游的河流阶地与河漫滩上，分布着由胡杨、沙枣组成的荒漠河岸林及柽柳灌丛。东河下游自昂茨河分水闸之后，进入额济纳公益林分布最为集中的部分，植被盖度在绿洲腹地可达70%以上，边缘区盖度在40%～70%之间。西河自狼心山至杜金桃来是一条完整的公益林带，植被盖度在40%～70%之间，其中赛汉陶来为西河绿洲最为集中的区域，杜金桃来以下植被稀疏，呈零星分布。赛汉陶来及古日乃湖区分布于戈壁与沙漠的过渡带，植被盖度在30%～50%之间。

2 研究方法

2.1 样地布设

固定样点布设采取典型选择方法，布设永久性国家级公益林资源监测样地，每个样地控制面积1 km2，主要树种有胡杨、梭梭、柽柳、柠条、花棒、沙拐枣、沙冬青、蒙古扁桃、绵刺、霸王、白刺11种。样方布设以全盟区划界定的国家级公益林范围为总体，以样地布设为基础，每个样地布设20 m×20 m的样方5个，详见表1。

表1 额济纳旗公益林监测样地及样方统计

2.2 监测指标

3 结果与分析

3.1 植被盖度变化

相比2010—2011年第一轮监测数据，2012—2014年第二轮监测数据显示，额济纳旗国家级公益林胡杨和柽柳群落盖度均有不同程度的增加，而梭梭、白刺和沙拐枣盖度则有所下降(图1)。就平均盖度而言，胡杨和柽柳群落均呈增加趋势，平均盖度增加2.69%。就不同树种而言，胡杨群落总计调查样地23个，平均盖度2010年为39.19%，2014年为41.04%，增加1.85个百分点。整体而言，受黑河分水影响，额济纳旗胡杨林盖度均有所增加。柽柳群落总计调查样地11个，平均盖度2010年为27.16%，2014年为30.69%，增加3.53个百分点。整体而言，受黑河分水影响，额济纳旗柽柳群落的盖度有所增加。梭梭群落总计调查样地12个，平均盖度2010年为15.27%，2014年为13.38%，降低1.89个百分点。整体而言，由于梭梭主要分布于古日乃湖和戈壁，梭梭死亡严重，其盖度有所降低，表明梭梭群落可能在退化。白刺群落总计调查样地2个，平均盖度2010年为30.50%，2014年为30.20%，降低0.30个百分点。整体而言，白刺盖度变化不大，但是不同样地调查结果存在显著差异，白刺群落是否在退化还有待更多的样地调查。沙拐枣群落总计调查样地2个，平均盖度2010年为8.14%，2014年为7.72%，降低0.42个百分点。就不同样地而言，沙拐枣群落盖度均在下降。

图1 额济纳旗国家级公益林典型群落盖度变化

3.2 公益林生物量变化

相比2010—2011年第一轮监测数据，2012—2014年第二轮监测数据显示，额济纳旗国家级公益林胡杨、柽柳和白刺群落生物量均有不同程度的增加，而梭梭和沙拐枣群落生物量均有所下降(图2，其中生物量图中胡杨的单位为t)。平均生物量胡杨、柽柳和白刺群落增加4.26 kg。就不同树种而言，胡杨平均生物量2010年为28.31 t，2014年为35.86 t，增加7.55 t。整体而言，受黑河分水影响，额济纳旗胡杨林生物量均有所增加。柽柳平均生物量2010年为26.18 kg，2014年为30.44 kg，增加4.26 kg。整体而言，额济纳旗柽柳群落生物量均有所增加。梭梭平均生物量2010年为39.46 kg，2014年为37.20 kg，降低2.26 kg。整体而言，由于梭梭主要分布于古日乃湖和戈壁，梭梭死亡严重，大部分样地生物量有所降低。白刺平均生物量2010年为10.49 kg，2014年为11.49 kg，增加1.00 kg。整体而言，白刺群落生物量略有增加，但是不同样地调查结果存在显著差异，同样是位于古日乃湖区，43号样地生物量降低明显，而45号样地正好相反，白刺群落是否在退化还有待更多的样地调查。沙拐枣平均生物量2010年为6.44 kg，2014年为3.67 kg，减少2.77 kg。就不同样地而言，沙拐枣群落生物量均在下降，表明沙拐枣群落可能在退化。

图2 额济纳旗国家级公益林典型群落生物量变化

3.3 公益林生物多样性变化

额济纳旗7种主要植物群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数以及Pielou均匀度指数变化情况见表2。

表2 额济纳旗主要植物群落多样性指数变化

注：2014年数据为25个调查样地的平均值

由表2可知，相比2010年，主要植物群落各项指数均有不同程度的增加。就丰富度指数而言，2014年额济纳旗25个调查样方的Margalef指数介于0.251 9～1.701 5之间，平均值为0.963 0，相比2010年的0～1.8的值区间有较大幅度的增加，说明样方群落内植被比2010年更为丰富。就Shannon-Wiener多样性指数而言，主要物种均有增加，其中以沙拐枣增幅最大，为0.207 9，其次是胡杨和柽柳，分别为0.076 7和0.061 5；梭梭增幅最小，仅为0.000 3，与调查前基本持平。就Simpson优势度指数而言，沙拐枣有减小趋势，减幅接近于0.03；其余植物群落均有增加，其中以梭梭增幅最大，为0.1，其次是柽柳和胡杨，分别为0.048 3和0.015 3，白刺增幅较小，为0.009 9。就Pielou均匀度指数而言，大多物种均呈增加趋势，尤以白刺增幅最大。

3.4 公益林土壤盐分、养分变化

3.4.1 土壤盐分变化 额济纳旗2014年调查的25个土壤采样数据共涉及三个典型群落，分别是胡杨、柽柳和梭梭。不同群落土壤盐分离子含量均值变化情况如图3所示。表3是不同群落土壤盐分所含阴离子变化情况。胡杨和柽柳群落各离子含量较2010年均有所减少，且二者均是SO42-减幅最大，分别为1.755 gkg-1和2.688 gkg-1；梭梭群落阴离子含量呈增加趋势。表4所示是不同群落土壤盐分所含阳离子变化情况。可以看出，胡杨群落，Ca2+和Mg2+呈减少趋势，K+和Na+变幅为正；柽柳群落各阳离子含量均呈减少趋势；梭梭群落跟胡杨群落相似，也是Ca2+和Mg2+呈减少趋势，K+和Na+呈增加趋势。

图3 额济纳旗典型群落土壤盐分含量均值变化

表3 额济纳旗典型群落土壤盐分阴离子均值变化 gkg-1

表3 额济纳旗典型群落土壤盐分阴离子均值变化 gkg-1

植被类型CO32-20102014变幅HCO3-20102014变幅Cl-20102014变幅SO42-20102014变幅胡杨——0．0000．270．215-0．091．672．021-0．0555．463．705-1．755柽柳——0．30．21-0．091．360．533-0．8273．490．802-2．688梭梭——0．210．2270．0170．140．2250．0852．763．3270．567

表4 额济纳旗典型群落土壤盐分阳离子均值变化 gkg-1

表4 额济纳旗典型群落土壤盐分阳离子均值变化 gkg-1

植被类型Ca2+20102014变幅Mg2+20102014变幅K+20102014变幅Na+20102014变幅胡杨0．480．417-0．0630．530．296-0．2340．230．3380．1082．022．2180．198柽柳0．450．189-0．2610．380．041-0．3390．140．054-0．0861．340．541-0．799梭梭1．060．96-0．10．060．03-0．030．030．0730．0430．110．8150．705

3.4.2 土壤养分变化 额济纳旗胡杨群落土壤养分含量如图4所示。全氮、全钾和有机质含量均有增加，全磷含量减少了0.012 gkg-1，2014年全碳含量为14.794 gkg-1；速效养分中，除速效磷减少了1.719 mgkg-1外，碱解氮和速效钾均呈增加趋势，其中速效钾增幅最大，其净增量是2010年含量的15倍之多。

额济纳旗柽柳群落土壤养分变化趋势与胡杨明显不同(图5)。由图可见，除了全钾外，全氮、全磷和有机质含量在公益林实施后均有所减少，减少量分别是0.303 gkg-1、0.316 gkg-1和6.784 gkg-1，全钾含量呈增加趋势，增幅为4.869 gkg-1；相应地，速效养分中，除了速效钾含量增加127.37 mgkg-1外，碱解氮和速效磷均有较大幅度的下降，分别减少了13.109 mgkg-1和17.678 mgkg-1。

图4 额济纳旗胡杨群落土壤养分变化

图5 额济纳旗柽柳群落土壤养分变化

额济纳旗梭梭群落土壤养分变化趋势均不同于胡杨和柽柳群落(图6)。梭梭群落所有养分比公益林调查前均有增加，且全钾含量净增7 gkg-1，其增幅均大于胡杨和柽柳群落；速效养分中增加量最多的仍是速效钾含量，其2014年含量是2010年含量的12.78倍。

图6 额济纳旗梭梭群落土壤养分变化

由上述分析可以看出，额济纳旗国家公益林植物群落的钾元素呈增加趋势。其中：全钾的增加量是梭梭>胡杨>柽柳，速效钾的增加量是柽柳>胡杨>梭梭。2014年全碳含量是胡杨>柽柳>梭梭，全氮和水解氮除柽柳外，均呈增加趋势。有机质含量除柽柳在减少外，梭梭和胡杨均呈增加趋势，且胡杨增加量是柽柳的5.905倍。

3.5 公益林效益变化

2010—2014年额济纳旗国家公益林综合效益增长19.04亿元，年均增长3.81亿元，其中：经济效益增长最快，为9.26亿元；社会效益次之，为5.47亿元；生态效益增长最小，为4.31亿元，究其原因，主要是由于近年来额济纳旗胡杨林旅游业迅速发展使其经济效益和社会效益显著增加(图7)。

图7 额济纳旗国家公益林效益变化

额济纳旗2010-2014年生态效益变化见表5。由表可知，额济纳旗的水源涵养效益在减小，减少量为0.07亿元，水土保持、防风固沙、净化环境、固氮释氧、维护生物多样性均在增加，总计生态效益增加4.31亿元。

表5 额济纳旗2010-2014年生态效益变化

4 结论与讨论

植被盖度能够直观反映地表植被的丰度，是指示生态系统变化的重要指标。植被盖度的变化与气候变化关系密切，Kawabata等认为北半球中高纬度地区，随着气温逐渐增加，植被活动增强，植被盖度明显增加[13]。Joanne等的研究发现降水和植被盖度之间存在较强的相关性，而且不同类型植被的相关性有所差别[14]。徐兴奎等研究发现在不同的气候区和月份，气温和降水对地表植被盖度的影响程度明显不同，具体影响还随当地的气候特点变化而变化[15]。额济纳旗国家级公益林胡杨和柽柳群落盖度均有不同程度的增加，而梭梭、白刺和沙拐枣盖度有所下降。胡杨和柽柳群落平均增加2.69个百分点，其中：胡杨增加1.85个百分点，柽柳增加3.53个百分点；梭梭降低1.89个百分点、白刺降低0.30个百分点、沙拐枣降低0.42个百分点。主要原因可能是不同的植被类型，温度和降水的驱动不同，因而植被盖度发生相应变化。

额济纳旗国家级公益林胡杨、柽柳和白刺群落生物量均有不同程度的增加，平均生物量增加4.26 kg，其中：胡杨增加7.55 t、柽柳增加4.26 kg、白刺增加1.00 kg；梭梭和沙拐枣群落生物量均有所减少，其中：梭梭减少2.26 kg、沙拐枣减少2.77 kg。其主要原因是公益林保护工程的实施导致林地生产力得到了提高。群落的物种多样性是反映其组织水平的重要生态学特征之一，它是群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异的体现。额济纳旗7种主要植物群落的Margalef丰富度指数有较大幅度的增加，Shannon-Wiener多样性指数主要物种均有增加。Simpson's 优势度指数沙拐枣有减小趋势，其余植物群落均有增加。Pielou均匀度指数大多物种均呈增加趋势，尤以白刺增幅最大。

公益林作为改善生态环境建设的重要组成部分，其主要功能是维护和改善生态环境、保护生物多样性、保持生态平衡、满足社会需求和可持续发展、维护人类社会的生态、提供良好的生存和发展条件。其质量水平直接影响到其功能和效益的发挥。额济纳旗国家公益林综合效益增长19.04亿元，年均增长3.81亿元，其中：经济效益增长最快，为9.26亿元；社会效益次之，为5.47亿元；生态效益增长最小，为4.31亿元。但要实现对公益林生态效益的精确评价，为相关部门的决策提供基础数据支持，国家和地方政府还应当高度重视公益林的建设与保护，进一步加强对中微尺度公益林生态效益的调控技术与管护研究。

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Monitoring and Evaluation of Ejina Banner’s Forest for Public Benefit

Cheng Yesen，Zhao Chenguang, Gao Liping

(Forestry Research Institute of Sand Control ,Alashan League,Inner Mongolia,Alxa left banner,750306,China)

In order to ascertain quantity, quality, spatial distribution and utilizing status of non-commercial forest accurately and timely,to guide the relevant departments to strengthen the construction and protection of the national non-commercial forest, an dynamic monitoring and evaluation of Ejina Banner’s national non-commercial forest were carried out.Result shows that:(1)PopuluseuphraticaandTamarixchinensiscommunity coverage increased by an average of 2.69%,Haloxylonammosdendrondecrease by 1.89%,Nitrariatangutorumdecrease by 0.30%,Calligonummongolicumdecrease by 0.42%;(2)Populuseuphratica,TamarixchinensisandNitrariatangutorumcommunity biomass increased by different degrees, the average biomass increase by 4.26 kg; biomass ofHaloxylonammosdendron&Calligonummongoliumcommunities were reduced,Haloxylonammosdendronreduce by 2.26 kg,Calligonummongolicumreduce by 2.77 kg;(3)Margalef richness index with the average value 0.9630 of seven predominant plan communities in Ejina Banner is between 0.2519 & 1.7015 in 2014,compared to the 0-1.8 interval of 2010 has a larger increase.Shannon-Weiner diversity index of major species has increased,the Simpson's dominance index of plant communities increased exceptCalligonummongolicum，reduce close to 0.03. Pielou evenness index show an increasing trend in most species, especiallyNitrariatangutorum;(4)The ion content has been reduced than 2010 of Ejina Banner’sPopuluseuphratica&Tamarixchinensiscommunity,and largest decrease of all two are SO42-, the amplitude of decreasing are 1.755 g ·kg-1& 2.688 g·kg-1;the anion content ofHaloxylonammosdendroncommunity show an increasing trend.(5)The comprehensive benefit of Ejina Banner’s national non-commercial forest increase by ￥1.904 billion, the average annual increase of ￥0.38 billion.

forest for public benefit;benefit evaluation; Ejina Banner

1005-5215(2017)01-0042-06

2016-11-09

程业森(1972-)，男，山西孝义人，大学，高级工程师，现从事荒漠化防治与水土保持研究，Email: 13624737210@163.com

F014.35

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.01.012