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阿克苏防护林建设体系
摘要：
新疆阿克苏市郊柯柯牙防护林工程是干旱缺水环境下大面积人工植树造林的典范。它作为“三北防护林”体系的一部分，对阿克苏市的社会、经济、生态起着积极的作用。本研究选取柯柯牙绿化过程中5种具有代表性的人工植被类型即苹果(Malus pumila Mill.)、红枣(Ziziphus jujube Mill.)、香梨(Pyrus sinkiangensisYu. )、新疆杨(Populus bolleana Lauche )、新疆杨(Populus bolleana Lauche)一胡杨(Populus euphratica Oliv.)一沙枣(Elaeagnus angus叻ha Linn. )混交林为研究对象，以模糊数学法为基础，运用生态系统健康多层次模糊综合评判模型，从植物生长状况及防护效益、水分供需平衡和土壤机械组成3个方面对其进行生态效
益的综合评判，研究结果如下:
1) 200cm高度，背风面防风效能表现为:混交林(78.55%)>苹果(73.20%)>香梨(72.6%)>红枣(70.27%)>杨树(65.73%);不同林龄的新疆杨防护林表现为:15年生>22年生>6年生。50cm高度背风面防风效能表现为:香梨(59.28%)>混交林(56.43%)>苹果(56.40%)>杨树(54.30%)>红枣(53.73%);不同林龄的新疆杨防护林表现为:22年生>15年生>6年生。各林带结构因子对50cm高度防风效能的贡献依次为:一级分枝数>密度>冠幅>枝下高>地径>树高。对200cm高度防风效能的贡献依次为:冠幅>枝下高>树高>密度>一级分枝>地径。
2)不同造林类型、不同造林年限防护林中细沙含量分别以混交林和巧年生新疆杨最高。从土壤颗粒粒径的垂直分布来看，总体表现为:粗沙的质量分数(百分比)随着土层的增加先减少后增大，细沙的质量分数(百分比)随着土层的增加先增大后减少。
3)不同造林类型、不同造林年限防护林林内各层土壤容重均低于对照地土壤容重，混交林对土壤容重的改良效果最好，较对照地降低了0.286g/cm'，红枣、苹果次之，杨树、香梨最差。6年生、15年生、22年生新疆杨人工林内各层土壤容重平均分别较对照地降低了0.128 g/cm3, 0.214 g/cm3, 0.244 g/cm3。方差分析结果表明:不同植被样地、不同造林年限对土壤容重的影响达到显著水平。
4)不同林种样地降低土壤水溶性盐分含量效果依次表现为:混交林>苹果>杨树>红枣>香梨。不同造林年限防护林以巧年生新疆杨的降低效果最为明显，较裸露沙地降低了4.2244mg/kg。不同林带中各离子含量表现出不同的变化趋势，其中红枣和杨树样地中C1一含量最高，香梨样地中Cat十离子含量最高，苹果和混交林样地中5042一含量最高。不同造林类型中各盐分离子含量变化总体表现为:Cl->Ca2十>S04 2->Mg2+>K+Na>HC 03_。方差分析结果表明:不同造林类型和不同林龄样地土壤水溶性盐含量存在显著差异。
5)土壤理化性质各因子之间存在着较为密切的联系。土壤有机质、全氮、全磷及碱解氮、有效磷与土壤容重都呈现出显著负相关，与土壤颗粒粒径<0.25mm的含量呈显著正相关，但土壤速效钾含量却正好相反，即速效钾含量与土壤容重呈显著正相关，与土壤颗粒粒径<0.25mm的含量呈负相关，但未达到显著水平。
6) 4月份除香梨样地外，其他4个样地较对照降低温度幅度依次为:杨树>混交林>红枣>苹果，香梨样地较对照样地高出0.4'C;不同造林年限林地降低幅度为15年生>6年生>22年生。8月份降低幅度依次为杨树>苹果>混交林>红枣>香梨，22年生>15年生>6年生。对空气相对湿度的调节与温度变化呈现负相关。不同造林类型对相对湿度的增加幅度4月份依次为:苹果(5.6%)>混交林(4.4%)>香梨(4.0%)>红枣(3.9%)>杨树(3.6%). 8月份表现为:苹果(14.7%)>香梨(14.2%)>红枣(10.7%)>混交林(10.2%)>杨树(7.6%).
7)本研究以模糊数学为基础，对柯柯牙5种主要防护林类型进行生态系统健康综合评判后结果表明:混交林、苹果样地属于Yi(生态健康);香梨属于Y2(较健康);红枣和杨树纯林属于Y3(不健康)。评语是健康者，我们认为其生态效益好，可以在当地推广应用;评语为较健康者，我们认为其生态效益一般;评语为不健康者，我们认为其生态效益相对较差，推广利用价值较低。
本研究的结论可为柯柯牙林业生态评估奠定基础，为柯柯牙防护林的后期建
设及今后阿克苏市的绿化工作提供科学依据，达到减少风沙危害，提高阿克苏市
空气质量，从而更有效的改善阿克苏市各族人民生活环境的目的。
关键词:阿克苏;防护林;生态效益;生态系统健康;综合评价
柯柯牙地处塔克拉玛干沙漠北缘的阿克苏市和温宿县东北城郊。这里曾是一片土壤贫瘩、沟壑纵横的亘古荒原，柯柯牙东面的沙漠区，是沙尘暴的主要发源地，每到春季，狂风夹着黄沙席卷而下，侵袭阿克苏市和温宿县的城镇乡村，危害生态环境、人民生活和工农业生产。阿克苏市每年大风(指瞬时风速达到呈17m/s的风)日数平均10-18d。最大风速一般在20m/s左右，最大时曾达到40m/s(阿克苏市志，1991)。特殊的地理环境，使柯柯牙这片黄土台地一片荒芜。近百年来，人们多次试图改造，以净化城区大气环境。前人已进行了多次的建设改造，如清末的坎儿井建设、本世纪50年代末60年代初的多浪渠改道等，都投入
了巨大的人力、财力，然而均因受主客观条件的限制，未获得成功。
针对阿克苏市风沙多、尘土大，严重影响人们日常生活的问题，1985年，阿克苏地委书记领富平提出了建设阿克苏东城柯柯牙林带的设想，从水利入手，组织专家和科技人员进行实地监测，1986年，在没有政府资金投入的情况下，宣传动员阿克苏地区各单位各族人民积极义务投身到柯柯牙绿化工程中来，开荒拓地、建设水利、修建道路，二十几年来，从未间断，形成了一种阿克苏人民独有的“柯柯牙精神”。20世纪90年代中后期，地委、行署紧紧抓住西部大开发的战略机遇，按照“整体规划，林种统配，分片承包，限期绿化”的思路，坚持“谁投资，谁开发，谁经营，谁受益”的原则，出台了一系列优惠政策，为柯柯
牙绿化工程的建设注入了新的生机与活力。经过阿克苏地区各级领导及人民群众的努力，昔日荒原已成今日的绿色长城。对阿克苏市的生态环境起到了很大的改善作用，也产生了巨大的生态效益、经济效益及社会效益。
柯柯牙绿化工程造福了阿克苏市各族人民，人们不用再受风沙的危害，但对于柯柯牙绿化工程生态效益的评估，报道很少。陈馄玲(2008)对柯柯牙绿化工程的综合效益进行了评价。对于其不同造林树种及不同林龄防护林生态效益的对比研究至今尚未见到报道。因此，本研究对柯柯牙防护林不同造林类型、不同造林年限防护林的生态效益进行对比研究，以期找出最佳结构配置类型，进一步优化结构，提高防护林的整体综合效益，是十分有意义的。
防风效益是防护林最基本的效益。近年来，国内外诸多学者也对防护林的生态防风效益进行了研究(Bergen JD, 1971; Hagen LJ, 1976; Hagen L J等，1981;朱廷耀，1985; Raynor G, 2001)，并取得了一定的成果。但由于人工防护林类型的不同、林龄、结构配置等的不同，它们的防风效益也存在很大的差异性。
在柯柯牙风沙区，3, 4月份是风沙危害最为严重的季节，风速较大，起沙风的发生频率较高，而此时，植被尚处于萌芽阶段，地面植被覆盖率相对较低，因此对这一时期的防护林进行防风效益的研究具有很重要的现实意义。
森林小气候是在森林植被影响下形成的特殊小气候，是森林中水、汽、热等各种气象要素综合作用的结果(陈宏志，2007)。防护林区域小气候是指在防护林小范围内，由于下垫面的辐射特性及其与空气的交换过程不同，形成的防护林局部光、温、湿等气象因子与大气候明显不同的现象。一方面区域小气候特征受大气候特征的影响，其影响程度取决于林带状况及其性质。一般越靠近地面小气候特征越强烈，距下垫面越远则小气候特征越弱，达到一定高度以后，就同大气候条件达成一致。另一方面，小气候特征与地形地势、栽植情况、树体结构等都有关(李化龙，2010)。区域小气候特征随树龄、品种、栽植方式、树冠大小以及树体生长发育状况的不同存在明显差异。甚至在不同地理条件及农业措施下，小气候也有很大差别。
生态系统健康评价是近几十年才迅速发展起来的概念，是当前生态学研究的热点，从生态系统的观点出发，如果一个生态系统其内在的潜力能够实现其自身的稳定状态，当遇到不利干扰时，能够维持其组织结构，实现自我修复，并能维持其对胁迫的恢复能力且能以最少的外界支持来维持其自身管理，我们就认为它是健康的(傅伯杰，2001;李文龙，2004)。目前，对生态系统健康的评估尚没有一套可靠而统一的标准，只是停留在定性判断上，并且对生态系统健康的评估涉及的因素很多，包括环境的、生物的和社会的等，而这些因素都是具有模糊性质的。因此，采用模糊综合评判的方法对生态系统健康进行评价分析在理论和方法上均具有一定的优越性。
影响防护林生态效益及长期稳定性的主要因素是植物生长状况、防护固沙效果、土壤理化性质及土壤水分的调节作用。本研究选取植被生长状况及防护效果、土壤机械组成及土壤含水量三个指标，运用生态系统健康(Ecosystem health)多层次模糊综合评判模型(袁嘉祖等，1988)，对柯柯牙风沙区不同类型人工防护林进行定量评价，以期为阿克苏市林业生态评估做好前期工作，也为柯柯牙绿化工程的营造提供理论基础。