基于林水关系和功能的冀西北生态补偿区营造林规划

李联地 刘帅 赵建普 郭娇娇 高红真 张树梓 任启文

摘要：  通过对冀西北面临的生态问题、林水关系和功能影响因素的介绍分析，结合冀西北生态区位重要性和生态补偿区所需林地生态服务功能，提出冀西北营造林规划的指导性原则和空间配置方面的设计思路，对于提高冀西北营造林工程质量具有一定的参考价值，对于林地生态服务功能的实现提升和发挥冀西北区位重要价值具有良好的指导意义。

关键词：  冀西北;  林水关系;  营造林规划

中图分类号：   S 725               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2022）01 - 0050 - 06

冀西北主要指位于河北省西北部的张家口市及其部分周边范围（保定北部和承德西部小部分地区），该地区处于内蒙古高原与华北平原交汇之地，属于“京津冀都市圈”和“晋冀蒙经济圈”两大经济区的辐射范围，与山西、内蒙古接壤。近年来，随着经济社会的发展，尤其是张家口与北京合办“2022年冬奥会”规划的落实，冀西北与京、津晋蒙等地合作加快，加速了冀西北地区成为制造业集聚中心、交通物流中心、技术与制度创新中心、文化旅游中心和区域后勤保障中心的进程。另外，京张城际铁路、太行山高速等道路的建设带动了沿线城镇的开发，形成了团块状、带状式的现代化城镇发展模式，同时，冀西北经济和社会快速发展也为当地的生态环境建设提出了新的挑战和更高的需求。

1 冀西北生态补偿区面临的生态问题

在经济快速发展的同时，我们应该注意到，冀西北地处天津和北京的周边，是北京、天津的主要水源地，是京津乃至整个华北地区的生态屏障，担负着环卫京津、阻滞风沙等生态功能重任，是全国重要的“生态敏感”区，是“退耕还林”“京津风沙源治理”和“三北”防护林等重点环境治理工程建设的主要区域。冀西北大部分区域属于保护和实现可持续生态系统服务功能目的的生态补偿区，但是冀西北大部分区域生态环境恶劣，是河北省主要的生态脆弱区。目前河北省的沙化土地面积有近272万hm2，而张家口境内的黄羊滩等5大流动沙滩是危害京津地区的主要沙源地，海拔较高的张家口坝上4县沙化土地面积近35万hm2，是风沙危害最严重的区域;坝上草原面积由于过度垦荒已由上世纪五十年代初的86万hm2减少到目前的51万hm2;冀西北坝下部分地区由于绿化率较低、风沙危害严重，水土流失现状令人担忧，其中永定河沙区既是北京沙尘暴重要尘源，也是西北风沙入京的必经通道，张家口市永定河流域水土流失面积达到112万hm2，官厅水库泥沙淤积达到6.51亿m3;另外，张家口市怀来县南马场的沙丘距离北京天安门直线距离只有72 km，并且还在以很快的速度向东移动。

2 正确认知林水关系

由林水关系图（图1）可知，森林包含生物群落与非生物环境两部分，与降水存在不同的互作关系，并且具体到各自分层又有不同的功能体现和影响因素[ 1 - 6 ] 。所以，正确理解把握森林与降水的关系才能在营造林活动中真正实现和提高林地的生态服务功能。

区域降水主要受当地气候大环境的影响，森林首先是利用水资源满足自身的生长需求，在水量富余的情况下，部分水资源输出到流域外。另外，森林增加的少量降雨量是因为森林提高了水资源循环速率、改变了水资源的时空分布，使林地中一部分蒸散水分以降雨的形式循环重复计量的结果，流域绝对的水资源量几乎没有改变。同时，森林输出的水资源量随着森林面积、密度及生长的变化而改变[ 7 - 11 ]。因此，要树立森林涵养水源是将水涵养在当地供林木生长利用的观点，克服森林增加降雨给下游提供水资源的片面认知，正确理解降水与森林和森林生态系统（含非生物环境）的互作关系及功能的体现。针对冀西北的具体资源条件，应该依据当地水资源现状合理规划设计营造林工作，在冀西北水源上游多规划设计灌草林地控制土壤侵蚀、减少蒸散和增加向下游的输水量。

3 生态补偿区营造林规划设计

针对冀西北生态补偿区生态基础脆弱、生态敏感的特征，亟需科学造林规划促进“水土流失”向“水土保持”的转变，保障土地的可持续利用和改善生态环境。并且，提倡对原有的森林进行抚育及维护以提升林地的生态功能，促进林地形成生态友好型的发展模式，逐步改善冀西北区域的生态环境。政府应当考虑提供合理的长期资助，减轻和弥补因植被恢复工程和水资源合理利用对当地经济社会产生的压力和损失。

3. 1 营造林的指导性原则

3. 1. 1 坚持水资源承载力原则

冀西北生态补偿区多为生态脆弱区是植被恢復的难点区域，造林规划建设要与区域水资源的合理管理制度、土地利用方式和先进节水技术的推广应用相结合，参考天然分布的林地斑块，选择适宜的物种近自然搭配林分结构，根据流域生态系统特征，配置不同类型的林地植被模式，以发挥林地目标功能为先决条件，实现调剂和平衡流域范围内不同功能区域水量分配的功能。

与水资源量匹配的营造林工程可以参考以下数据进行： 0.2>年平均降水量/最大可能年蒸腾量 >0.03的地方属于干旱地带，不能从事旱地农林业;0.5>年平均降水量/最大可能年蒸腾量≥0.2的地方，属于半干旱地带，可定居饲养牲畜和从事旱地农林业[ 12 ， 13 ]。结合冀西北的环境条件，以年降水量（包括降雨和降雪，雪雨折算比可大概参考10∶1）为依据条件， 200 mm≤年降水量<400 mm的地区，不适宜大量种植耗水量大的乔木，应以栽植草、灌木为主;400 mm≤年降水量的地区，可以适当发展规模化的森林培育，应杜绝种植高密度高耗水的树种，因为此种林分短期内生长快速、绿化效果较好，但过度消耗水分易造成地下水位下降，导致地表植被衰退和生态恶化。

3. 1. 2 适地适树原则

在适地适树原则指导下，选取当地天然分布的物种进行造林规划，物种选择应实现从“生产型良种”到“生态型良种”的转变，“生态型良种”的抗逆性强——具有根系深广，适应干旱土壤条件;茎、叶适应高温、干旱、多风沙的恶劣环境条件;易成活，自繁殖能力强（通过根蘖、自播种等方式扩大分布范围）;低耗水和枯枝落叶丰富、易分解等特点。

建群物种可参考以下品种：（1）常绿乔木：油松 、樟子松 、桧柏、云杉、侧柏等。（2）落叶乔木：落叶松、白桦、槐树、柳树、蒙古栎、辽东栎、核桃楸、榆树（家榆、白榆）、构树、糠椴、蒙椴、银白杨、新疆杨、青杨、泡桐、臭椿、鸡爪槭、山杏等。（3）灌木（藤本）：沙地柏、虎榛子、毛榛、黄栌、丁香、柠条、紫穗槐、沙棘、红瑞木、地锦等。（4）草本：紫花苜蓿、沙打旺、草木樨、黑麦草、燕麦、苋菜等。

3. 1. 3 多样性原则

以目前经济技术条件，不可能完全用人工措施治理所有的荒漠化土地，必须因地制宜，依据不同的地理环境条件确定林分结构，在生态补偿区流域尺度上，林地单元在结构和功能上的多样性体现在宜乔则乔、宜灌则灌、宜草则草、宜荒则荒。在区域尺度上，根据所需生态功能，实行多树种混交的乔灌草、灌草、乔草空间配置模式，发挥林地的主体生态功能;采取人工建设与天然恢复相结合，以天然恢复为主的方式，建立更合理和更稳定的植被;除主要物种外，还要考虑合适的伴生树种和灌木，以形成多物种的混交复层林结构;同时，选择一定比例深根性树种，加强土壤固持能力;在立地条件差的地方，考虑以对土壤具有改良作用的豆科树种作先锋树种;在条件好的地方，可用速生树种作为主要造林树种[ 14 - 16 ] 。

3. 1. 4 保护乡土植物原则

在造林规划中，应保护片区内具有地带性特征的植物群落和保护乡土植物。保留天然植被中的乡土树种，既节约人为投入，又对当地物种多样性保护有利。区域性稳定的乡土植物群落为当地野生生物提供必要的果实、树叶、隐蔽处和繁殖地，适应当地环境，有繁殖和扩散的能力，营养可以正常循环，病虫害有足够的天敌控制等，所以应该大力提倡开发本土植物种类，多样性发展，形成地方性自然景观和体现区域性自然生态特征，提高植被群落的自我更新能力和贡献力[ 17 - 19 ]。

3. 2 营造林的空间配置

冀西北地区自然环境条件差异大、降水分布不均、地形复杂，营造林空间配置按照不同的区域类型规划，分为坝上沙区、永定河上游沙区及坝上退化草原，山地丘陵区域，平原、盆地区域和不适宜大面积规划设计营造林的区域4种类型进行植被配置。

3. 2. 1 坝上沙区、永定河上游沙区及坝上退化草原

规划设计要以保护、恢复和增加地表覆盖植被为主，选择适宜草种（如沙打旺、草木樨、黑麦草、燕麦等）及灌木（柠条、沙棘等）以犁耕整地或点播小坑整地栽培为主，恢复灌木、草本植被遏制风沙对京津的侵害，改善下方城市环境质量。具体规划以恢复地带性植被群落为主，改变以往在疏林草原区、草原区甚至荒漠草原区大面积营造乔木林的做法，采用稀植乔木（如榆树、杨树、落叶松、白桦等）加灌木（如柠条、沙棘等）、草或灌、草复合等模式，以地带性植被为主要选取对象，根据不同生态功能建立多层次、多物种的复合结构，恢复草原植被、荒漠植被和盐渍地植被;在涉牧区域积极推行圈养措施、禁牧禁垦、以草定畜、合理轮牧和生态移民等综合措施，保护和恢复草原植被;在有条件的地方，加大基本草场建设力度，提高草原生产、生态功能，通过草田轮作、草地围栏等措施，改良退化草场[ 20 ， 21 ]。

对年降水量<400 mm、植被覆盖度≤30 % 的区域，设计重点为增加地表覆盖率及引进物种。带状布局垂直于径流的方向或沿等高线设置，灌草混交方式可按2～3行灌木配置4～8 m草带配置，灌木株行距2 m×4 m，以犁耕整地和点播小坑整地栽培，草带实行隔年隔带打草抚育措施。对于年降水量≥400 mm的区域，以保护、恢复和增加地表覆盖植被为主，配置模式可采用稀植乔木90～

300株/hm2（如榆树、杨树、落叶松、刺槐等）加灌、草或乔草复合等模式，灌木以柽柳、沙棘、柠条、荆条、杨柴、紫穗槐、枸杞、沙地柏等适生品种为主，草本以多年生草本为主;乔灌草模式1行乔木配置2～4行灌木配置4～8 m草带布置;乔草混交方式可按2行乔木配置6～8 m草带。植物带垂直于径流方向或沿等高线设置。

3. 2. 2 山地丘陵区域

在降水量≥400 mm、土层较厚、立地条件及土壤肥力相对较好的山地丘陵区，可以集中连片的规划营造结构完善、功能齐备的森林群落。山脊梁峁选择保持水土能力强、耐干旱、耐瘠薄、抗寒的山杏、柠条、沙棘、六道木、小花扁担杆等结合自然分布草本实现保水固土功能。山腰建立乔灌草混交林，阳坡乔木可选刺槐、栎树、樟子松、侧柏、桦树、榆树、山杨、椴树等;阴坡可选油松、落叶松、云杉、青杨、核桃楸等乔木，灌木以虎榛子、小花扁担杆、六道木、沙棘、柠条、荆条、杨柴、紫穗槐、枸杞、沙地柏等为主。山坡中下部阳坡选取栎树、刺槐、桦树、榆树、核桃、花椒等树种，阴坡可选油松、杨树、落叶松等树种。山谷沟道选择速生的青楊、剌槐、臭椿、河北杨、旱柳等速生树种或者落叶松、油松、水曲柳等用材林树种[ 22 ， 23 ]。乔木配置为阔叶混交林或针阔混交林，混交比7∶3～1∶1、乔木成熟林密度400～600株/hm2，灌木株行距2 m×3 m，草本自然分布，沿等高线带状种植。为了恢复山地森林多样性，可将以前的纯林改造成混交林，如将白桦纯林进行带状砍伐（沿等高线），补植云杉、落叶松等，形成白桦和云杉、落叶松混交林，促进林下灌草的更新和物种多样性提高。

在降水量<400 mm、少土多石及土壤瘠薄的干旱山地丘陵区，阳坡顶部首先需要利用适宜的建群草种或先锋植物来稳定和覆盖地表，控制水土流失，选择山杏、虎榛子、沙棘、六道木、小花扁担杆等物种结合自然分布的草本实现水土保持功能;中下部栽培灌木或稀植乔木（乔木密度达到90株/ hm2则不设计乔木种植）;在汇水及土层较好的沟谷区域可以适当栽植乔木林，阳坡宜选择耐干旱瘠薄的刺槐、山杏、柠条、栎树、侧柏等树种，草本以自然分布杂草或多年生草本为主;在阴坡半阴坡立地条件稍好的部位选择低密度的油松、云杉、落叶松、青杨等种植。乔木密度≤300株/ hm2，灌木株行距2 m×4 m，沿等高线带状种植。

3. 2. 3 平缓的平原、盆地区域

在降水量<400 mm 的区域，营造林操作中要结合当地实际环境条件选择适宜的林草类型、规模、结构与布局大力发展节水灌溉，合理利用地下水，尽量建立免灌溉的森林生态系统。采用稀植乔木加灌草或灌草模式，乔木选用杨树、柳树、榆树、刺槐等生长快、落叶量大易形成枯落物的品种，灌木选用紫穗槐、柠条等豆科植物固氮作用来增加土壤营养，促进乔木和草本生长，草本选用天然分布种或多年生适宜草种。规划乔木密度≤300株/hm2;灌木株行距2 m×4 m，配置6～8 m草带。

在降水量≥400 mm、水肥条件较好的区域可营造速生纯林;可选栎树、白蜡、樟子松、油松、刺槐、榆树、杨树、仁用杏、椴树等乔木，乔木成林密度400～600株/hm2;灌木可选沙棘、柠条、荆条、杨柴、紫穗槐、枸杞、沙地柏、柽柳等，灌木株行距2 m ×3 m;草本以多年生草本为主;乔草混交方式可按2行乔木配置6～8 m草帶[ 24 ， 25 ]。另外，可以结合部分经济林种植提高营造林的“自给”能力，经济林选择抗旱、耐寒的山杏、仁用杏、柿子、核桃、花椒等树种;用材树种选择青杨、剌槐、臭椿、柳树、落叶松、油松、水曲柳、核桃楸等树种;草种可以选择紫花苜蓿、沙打旺等饲草类品种辅助发展畜牧业。

3. 2. 4 不适宜大面积规划设计营造林的区域

在25°以上陡坡、坡面破碎不稳定的地带或砾石裸露、土壤少的干旱阳坡不适宜设计营造林工程，应该采取封育措施以天然恢复为主，既节约人为投入，又对当地生态环境保护有利。对于缺乏种子来源的地区，可以采取飞播、封育、造林结合的措施恢复当地植被，如飞播散种、穴栽当地的某些先锋树种的幼苗或在谷地口和沿山脊栽培散种母树作为植被恢复的种子来源等促进林木的扩散和成长;小规模裸地应该选择在天然状态下具有种子更新能力或繁殖能力的物种，依靠自然更新减少对当地植被的破坏[ 20 - 25 ] 。

3. 3 推广各种节水技术促进冀西北生态恢复建设

3. 3. 1 工程节水技术

（1）集雨工程技术——利用特殊处理的集水面截集雨水径流贮存，作为水源加以有效利用的一种微型水利工程。（2）渠道防渗技术——各种减少或杜绝由渠道灌溉造成的水分流失的工程技术和方法。（3）节水灌溉技术——应用喷灌、微灌等先进灌水技术，提高灌溉水利用效率的技术[ 26 ]。

3. 3. 2 农艺节水技术

（1）蓄水保水技术——通过改造林地微地形、有机培肥和地面覆盖等措施，聚集雨水，减少土面蒸发，提高降水利用率，如苗木的座坑种植、秸杆覆盖等措施。（2）作物高效用水技术——在保持植被正常生长的前提下，通过降低植物的水分消耗以提高水分的利用效率，包括有限灌溉技术、节水生化制剂调控技术等，如使用保水剂沾根提高苗木水分利用率[ 26 - 28 ]。

3. 3. 3 生物节水技术

应用节水抗旱植物品种，根据植物间协调与竞争原理优化种植模式，提高水分利用效率。（1）生理调控节水技术——将植物水分生理调控机制与高效用水技术紧密结合，采用调亏灌溉（人为地让作物经受适度的缺水锻炼来影响其光合产物向不同组织器官的分配）、分根区交替灌溉（交替控制植物根部土壤干燥、湿润部分，刺激根系的吸收补偿功能）等生理节水技术，提高水分利用效率。（2）建立合理节水维护制度——根据植物的水分生态适应原理和水资源时空分布规律，建立适水种植结构和节水型灌溉制度。

4 结论与展望

4. 1 坚持水资源承载力原则、适地适树原则、多样性原则、保护乡土植物原则可以在营造林工作中合理的利用各种自然资源，既维持了冀西北区域生物群落的稳定性，又有利于降低投入和提升营造林质量，助力“绿水青山就是金山银山”生态文明目标的实现。

4. 2 依据正确的林水关系和冀西北突出的生态问题进行营造林的规划，做到了地表有草灌覆盖减少土壤侵蚀，空中有林冠分配降水及阻滞风沙，地下有树木根系稳固土体，并且低密度的栽培设计有利于流域内水资源的科学分配，能够有效解决冀西北地区面临的生境恶化问题。在社会各方面力量的共同合作下，落实对冀西北营造林工程的科学规划，合理利用各种资源，有效整治提升冀西北区域的国土面貌、改善区域生态环境，促使当地尽快实现山川秀美和可持续发展的目标。

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第1作者简介：  李联地（1971-），  男，  高级工程师，  研究方向：  森林生态学。

收稿日期： 2021 - 10 -  26

（责任编辑：   王 岩）

Forest Management and Afforestation Planning Based on Forest and Precipitation Relationship and Function in Ecological

Compensation Area of Northwest Hebei

LI Liandi

（Hebei XiaoWuTaiShan Forest Ecosystem Research Station， Hebei Academy

of Forestry and Grassland Science，  Hebei Shijiazhuang 050061）

Abstract Through the introduction and analysis of the ecological problems， the relationship between forest and precipitation， and functional influencing factors in Northwest Hebei Province， combined with the importance of ecological location and the ecological service function of forest land required by ecological compensation area， put forward the guiding principles and design ideas of spatial allocation for Management and Afforestation in Northwest Hebei， which has a certain reference value for improving the quality of Management and Afforestation project in Northwest Hebei， It has a good guiding significance for the realization of forest ecological service function and the promotion of the important value of Northwest Hebei location.

Key words Northwest Hebei province; Relationship between forest and precipitation; Forest management and afforestation planning