北方干旱、半干旱区生态林营造技术

讲讲座座：：北方干旱、半干旱区生态林营造技术北方干旱、半干旱区生态林营造技术周泽福周泽福、张光灿、张光灿((研究员研究员))中国林科院林业所中国林科院林业所20062006年年66月月北方干旱、半干旱区抗旱造林技术北方干旱、半干旱区抗旱造林技术我国干旱、半干旱区自然概况及造林技术要点我国干旱、半干旱区自然概况及造林技术要点典型地区主要造林技术特点（张光灿）典型地区主要造林技术特点（张光灿）抗旱造林新技术应用（张光灿）抗旱造林新技术应用（张光灿）我国干旱、半干旱区我国干旱、半干旱区自然概况自然概况及及造林技术造林技术要点要点1.1.干旱、半干旱区的划分与干旱、半干旱区的划分与区域范围区域范围2.2.干旱、半干旱区主要干旱、半干旱区主要环境特征环境特征3.3.干旱、半干旱区植被建设中的干旱、半干旱区植被建设中的主要限制因子主要限制因子4.4.干旱、半干旱区造林的干旱、半干旱区造林的基本原则基本原则——适地适树适地适树5.5.造林地造林地整地整地6.6.干旱、半干旱区干旱、半干旱区造林密度造林密度的确定原则的确定原则7.7.主要主要造林方法造林方法1、中国的气候区划分气候区划分指标：干燥度aridity（干燥指数aridityindex）K：定义为：年最大蒸散量/年降水公式为：zET—年蒸散量（蒸发量＋蒸腾量）（概念—三层次）；zP—年降水量；∑t—日均温≥10°的年积温；zr—与∑t同期的降水量。rt16.0PETK∑==干旱、半干旱区的干旱、半干旱区的划分划分与与区域范围区域范围1.11.1干旱、半干旱区的划分干旱、半干旱区的划分指标：指标：干燥度、干燥度、降水量降水量划分的结果：划分的结果：需灌溉需灌溉预防水不足排水荒漠草甸、干草原、荒漠草原森林草原森林干旱半干旱半湿润湿润2．0—4．01．5—2．01．0—1．51工ⅡⅢⅣ水文情况植被情况干湿分类K值分级表表11干湿分类系统表干湿分类系统表干旱、半干旱区的干旱、半干旱区的划分划分与与区域范围区域范围1.11.1干旱、半干旱区的划分干旱、半干旱区的划分指标：指标：干燥度、干燥度、降水量降水量划分的结果：划分的结果：表表22用年平均降水量划分干旱区用年平均降水量划分干旱区100100—250250—500500—800800极干旱干旱半干旱半湿润湿润年降水量(mm)干湿分类中国湿润度分区图中国湿润度分区图rt16.0PETK∑==①1.0：森林气候；湿润区；②1.0～1.5：森林草原；半湿润区；③1.5～2.5：干草原；半干旱区；④2.5～4.0：荒漠草原；半干旱区；⑤4.0：荒漠气候；干旱区；⑤16：极干荒漠；极端干旱区；中国气候带分区图中国气候带分区图干燥度湿润区半湿润极干旱干旱区半干旱1.1.干旱、半干旱区的干旱、半干旱区的划分划分与与区域范围区域范围1.21.2干旱、半干旱区干旱、半干旱区黄土高原范围黄土高原范围干干旱旱区区半半干干旱旱区区半半湿湿润润区区湿湿润润区区•我国的干旱、半干旱区介于北纬27°－50°、东经74°-122°，大体界线从海拉尔一乌兰浩特一通辽一努鲁尔虎山一太行山北段一山西中部一渭河北部山地一渭河上游塬地一四川的阿坝附近一西藏的昌都一我国西南与不丹王国的交界线为止。在该线西北部即为我国的干旱、半干旱区，其总面积为504万k㎡，占全国总土地面积的52.5%。其中我国干旱区面积为295，7万k㎡，占全国总土地面积的30．8%，包括温带干旱区和暖温带干旱区。温带干旱区位于内蒙古西部、宁夏北部、甘肃河西走廊、马鬃山、新疆准噶尔盆地、阿尔泰山、天山北麓，暖温带干旱区位于天山南麓、甘肃最西端、柴达木盆地、藏北高原、昆仑山一阿尔食山、喀拉昆仑山。半干旱区面积为208．3万k㎡，占全国总土地面积的21．7%，包括温带和暖温带两部分。温带半干旱区位于大兴安岭西侧的内蒙古中、东部，东北平原西南端。暖温带半干旱区位于山西中部山地和山间盆地，陕西北部，宁夏南部，甘肃中、东部，青海东部，藏北高寒漠区以东至东南角的湿润、半湿润区交界处。降水范围：500～900mm多年平均降水量：685mm6.192×1012m3＝648mm(低世界平均值20%)；50%－55%蒸发散；45%－50%形成水资源；降水量与蒸散量区域变化大。南北方降雨特征不同南方雨量大，历时长（蓄满）；北方雨量小、雨强大（超渗）的水土流失降雨环境。年均温：11～14°C年均温：11～14°C棕壤、褐土潮土、砂土明显看出：有30多个土壤类型，具有不同土壤抗蚀性、抗冲性。湿润区的森林植被；半湿润区的森林与农作物植被；半干旱区的草原和灌丛植被；干旱区的荒漠植被不同地区高山灌丛与草甸植被等在一定气候、地貌和土壤条件下，植被（尤其森林植被）状况是决定水土流失能否发生的最关键因素；也是认为最容易控制的自然因素。2005年中国森林资源报告(1999-2003第六次全国森林资源清查)中国森林资源特点：森林植被少,覆盖率低(18.21%；世界平均26.6%);分布及不均匀；防护林少,用材及经济林多;天然林少,人工林多;壮龄林少,幼龄林多。生态效益或水土保持效益较差。中国水土流失严重的最主要原因之一。中国由北向南森林植被主要类型为：寒温带针叶林、温凉带针阔混交林、暖温带落叶阔叶林、亚热带常绿阔叶林、热带季雨林和雨林。针叶林阔叶林针阔混交林竹林国家规定灌木林森林稀少、分布不均覆盖率低、区域差大œ2.2.干旱、半干旱区主要干旱、半干旱区主要环境特征环境特征地貌气候水文土壤植被2.2.干旱、半干旱区主要干旱、半干旱区主要环境特征环境特征‹关于地貌特征：我国地貌轮廓的基本特征是阶梯形的地势，自西向东逐级降低，形成三级阶梯。我国的干旱、半干旱区主要位居第一、第二阶梯上，第三阶梯亦有一定面积。第一级阶梯是青藏高原，第二级阶梯系由一系列高山、高原和盆地组成，海拔1000—2000m，如阿尔泰山山脉、天山山脉和准噶尔盆地、塔里木盆地以及内蒙古高原、黄土高原等。第三级阶梯位居大兴安岭一太行山一线以东、海拔200—500m以上，包括东北平原、华北平原，其中东北平原的西部和华北平原北部属半干旱区。我国干旱区的另一个重要地貌类型就是风沙地貌，它广布于我国的各级阶梯上，其分布范围在东经75一125、北纬35一50，总面积为128．24万k㎡，其中沙漠71．29万k㎡，戈壁56．95万k㎡。2.2.干旱、半干旱区主要干旱、半干旱区主要环境特征环境特征‹关于气候特征：①包含三个气候型，有温带大陆性干旱、半干旱气候（包括新疆、内蒙古、甘肃、宁夏各省）；中低纬度高寒干旱气候（包括青藏高原）；温带暖温带半干旱季风气候（包括大兴安岭以东、阴山以南、贺兰山以东的部分地区）。②光热充足，降水稀少。③气象灾害频繁。干旱、大风、沙暴、干热风、低温、霜冻、冰雹等。•光热充足：平均日照时数2600—3400h，年辐射总量为130—160kcal／c㎡，光质优越，其中紫外光的比值占总辐射的3.5％，是长江下游的2倍，具很强的杀菌力，因此，干旱、半干旱区的动、植物病害少；紫蓝光约占总辐射的18．2%,是长江下游的1．5倍，利于蛋白质的合成。热量状况以年平均气温作为衡量指标。直接关系到生物生长发育和农林牧业生产布局，其在我国干旱、半干旱区的水平分布和垂直分布上具有很大差异，形成许多热量条件不同的生态气温类型。•降水稀少：年降水量在200－550mm（7－9月占60％），一般情况下，年降水量250mm，就不能满足农业的最低需水量，即所谓“非灌不殖”。因此在干旱、半干旱区发展林业，必须把解决水的问题放在首位，否则发展林业就是一句空话。•气象灾害频繁：干旱、半干旱地区的气象灾害主要有干旱、大风、沙暴、干热风、“黑”、“白”灾害、低温、霜冻、冰雹等。2.2.干旱、半干旱区主要干旱、半干旱区主要环境特征环境特征‹关于水文特征：我国干旱、半干旱区分属于内流区域和外流区域。1.地表水我国年径流总量为26000亿m3，位居世界第三位；我国内陆流域年径流总量只有928．26亿m3，仅占全国总量的3．6%，且分布极不平衡，其中新疆最多，内蒙古和青海最少。外流区的年径流量约为1232．31亿m3，其中内蒙古东部、东北西部区的年径流量为677．51亿m3，黄河经由的黄土高原和内蒙古、宁夏的河套地区年径流量为590多亿m3。黄河断流！2.地下水“三北”地区地下水总储量约1414．99亿m3／年。其中东北西部、内蒙古东部为158．15亿m3／年，内蒙古长城沿线风沙区为367．78亿m3／年；黄土高原为99.84亿m3／年，西北地区为789.22亿m3／年。主要分布于山前倾斜平原、河谷、山间盆地、洼地及沙漠边缘地带。地下水超采，民勤绿洲退化，胡杨林大面积死亡！2.2.干旱、半干旱区主要干旱、半干旱区主要环境特征环境特征‹关于土壤特征我国干旱、半干旱区土壤的地带性分布：（1）东北：黑土、黑钙土、栗钙土（2）北方中部地区：栗钙土、灰褐土、黄绵土、黑垆土（3）北方西部地区：灰钙土、棕钙土、灰漠土、棕漠土•我国干旱、半干旱区的土壤，由东至西呈现水平地带性分布规律，依次为东北草原黑土区一千草原栗钙土区一黄土高原、辽西、冀北山地中旱生森林草原土区一半荒漠棕钙土、灰钙土区——荒漠土区一青藏高原区。•东北草原黑土区主要分布于黑龙江、吉林西部，主要土壤类型有黑土、黑钙土和栗钙土。干草原栗钙土区分布于内蒙古草原、松嫩平原的西南部、河北坝上、山西雁北、陕北、新疆西北部，有三个亚类，即暗栗钙土、栗钙土、淡栗钙土；发展林业的主要限制因子是，有75%的面积具有钙积层，对林木的生长不利。黄土高原、辽西、冀北山地中旱生森林草原区，主要地带性土壤有褐土、黑垆土和黄绵土；褐土主要分布于辽西、冀北、晋西北、黄龙山和子午岭等地，黑垆土分布于陕北、晋西北、陇东和陇中、内蒙古、宁夏的南部，多出现在塬面和河谷高阶地上；黄绵土分布于侵蚀严重的黄土沟壑区¨包括陕西北部、甘肃中东部、山西西部和宁夏、内蒙古南部。半荒漠棕钙土、灰钙土区，主要分布于内蒙古高原中部、鄂尔多斯高原西部、准噶尔盆地北部、柴达木盆地东缘，西北部高山的垂直带也有分布；灰钙土分布在黄土高原的西北部，银川平原、湟水中下游平原、河西走廊东段、伊犁河谷等地。荒漠土区的主要土类为灰漠土、灰棕漠土和棕漠土，分布于准噶尔盆地以西山地，帕米尔高原、贺兰山、卓资山；北迄中蒙边界，南至昆仑山和祁连山，其面积占全国土地面积的l／5，占干旱区总面积的2／5。青藏高原区，由于下部是一系列垂直结构的高山，高山上面为海拔4000m以上的广阔高原面，高原面上又矗立着一系列更高山体，因而形成自下而上的垂直分布一水平分布一垂直分布规律；高原北缘的土壤垂直分布(以祁连山东部北缘为例)，自下而上依次是山地灰钙土—山地灰褐土—山地淋溶灰褐土—亚高山草甸土；高原面土壤的水平分布，青藏南带(冈底斯山和唐古拉山南部)从东向西为亚高山草甸士—山地森林土，青藏北带(冈底斯山和唐古拉山北部)从东向西为高山草甸土、高山草原土和高山寒漠土；高原面上部山地的土壤垂直带(以唐古拉山为例)，由下而上为高山草甸土—高山寒漠土。2.2.干旱、半干旱区主要干旱、半干旱区主要环境特征环境特征‹关于植被特征（1）三种类型：森林植被带、草原植被带、荒漠植被带（2）森林植被：寒温带针叶林、中温型夏绿阔叶林（3）植被的水平地带性分布特征因垂直分布而变得更为复杂。3.3.干旱、半干旱区植被建设中的干旱、半干旱区植被建设中的主要限制因子主要限制因子‹‹干旱干旱‹‹风蚀风蚀‹‹水土流失水土流失‹‹盐碱地盐碱地‹‹碳酸钙积层碳酸钙积层•通过上述对干旱区自然地理特征和干旱灾害发生规律的讨论，可以看出，在干旱区，存在着许多限制性因子在阻碍着林业的发展，如水分亏缺、风蚀沙埋、水土流失、土壤中的钙积层及盐碱地等。对于这些因子，如缺乏科学的解释和有效的改良措施，则林业就不可能有较大的发展。因此，如何变不利因素为有利因素是本课程贯串始终的核心问题。干干旱！旱！衡量水分亏缺严重性的主要指标：¾降水总量；¾水资源的可利用性；¾蒸发潜力；¾系统贮存、保持水分的能力；风风蚀！