北方地区气候寒冷，实施大规模的造林绿化具有一定的难度，探索科学合理的造林方法尤为重要。中国地质调查局地质环境监测院科研人员在河北塞罕坝地区开展系列科学绿化研究，探索提高北方地区造林绿化质量的策略。塞罕坝地区玄武岩—落叶松典型剖面殷志强摄森林具有涵养水源、防风固沙、保持水土、调节气候的重要生态防护功能,在维护和修复生态系统中具有重要的地位和作用。多年来，通过造林绿化，我国的森林覆盖率有了明显的提升，为生态发展奠定良好的基础，同时也带来了较大的经济效益。未来，我国北方地区如何更好地开展大规模科学绿化，有针对性地解决“种什么树、在哪里种、种多少树”等科学问题？近日，中国地质调查局地质环境监测院科研人员通过在河北塞罕坝地区开展地表基质调查，以及孢粉古环境古植被群落重建和历史地理学研究寻找答案。人工生态修复的绿色样本河北内环京津、东临渤海，总面积18.88万平方公里，是我国唯一兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊和海滨的省份。其中，塞罕坝作为京津地区的水源卫士、风沙屏障，生态区位十分重要，扩大规模造林意义重大。在位于河北省北部、内蒙古高原浑善达克沙地南缘的塞罕坝机械林场，置身松树挺立的茫茫林海，绝难想象：这里曾是林木稀疏、飞鸟难栖、风沙肆虐的荒漠沙地。年，数百名大学生和热血青年响应国家号召，来到人迹罕至的塞罕坝，凿开了第一个树坑，历经三代，建造了世界上最大的人工森林。塞罕坝人每年植树数万亩，最多的一年达到8万亩。调查显示，近30年来，该区林地面积增加了35.07万亩，达到.10万亩；森林覆盖率增加了25%，达到82%。人工林筑起了阻挡沙源的绿色生态屏障，有效阻止了风沙进入滦河和潮河等河流的上游地区。不仅仅是塞罕坝，在中国北方的其他一些地区，大片荒漠也被三北防护林工程改造成为了一望无际的森林，让整个中国北方的生态环境都获得了大幅改善。为贯彻习近平总书记年8月23日在塞罕坝机械林场考察时提出的“切实筑牢京津生态屏障”重要指示精神，推进中国地质调查局与国家林业和草原局战略合作协议落实，地质环境监测院依托相关地质调查项目开展了塞罕坝地区科学绿化研究。开展古环境古植被群落重建塞罕坝地区位于我国北方生态脆弱区和农牧过渡带，水资源主要来源于大气降水，消耗于地面蒸发、植物蒸腾、人工开采、河流流出等。“塞罕坝地区全新世（约距今1万年）以来，气候大致经历了冷干、暖湿和气温升降变化。”中国地质调查局承德市生态文明示范区综合地质调查工程首席专家、地质环境监测院自然资源综合调查室副主任殷志强介绍，通过调查发现，塞罕坝地区全新世以来气候和植被变化主要分为4个时期：全新世早期~距今年，气候相对冷干，云杉、桦等乔木孢粉含量较高；距今年~年，气候相对暖湿，蒙古栎增加；距今年~年，气温降低，乔木中栎、榆含量增加；距今年至今，乔木明显占优势，松和落叶松孢粉含量增加。研究人员通过开展孢粉古环境古植被群落重建和历史地理学研究发现，距今年~年的全新世适宜期与现代全球升温气候条件相似，当时的乡土乔木树种有栎、桦、榆、松、胡桃、落叶松、鹅耳枥等，灌木以山杏、沙棘和杜鹃花为主，草本主要为蒿、藜、禾本科等。“这些发现可为坝上地区生态恢复提供自然植被类型组合参考。”殷志强表示。确定不同地表基质区的适宜植被研究人员在对塞罕坝地区地表基质进一步调查后发现，该地区主要有玄武岩、花岗岩、风积物、河湖沉积物等地表基质类型。目前的人工林主要种植于风积物和玄武岩基质中。风积物基质区因地下水位埋深较深（一般大于10米），土壤养分含量较低，种植乔木林后，灌木和草本水分养分不足，存在群落结构单一现象。而在山坡上的玄武岩基质区种植的乔木生物多样性较好。玄武岩基质区表层土壤厚度0.1米~0.3米，风化壳厚度0.5米~1米，土壤中氮和钾元素含量较高。致密块状玄武岩垂向柱状节理裂隙发育，可为落叶松等浅根乔木树种根系生长提供物理空间；蜂窝状和杏仁状玄武岩保水性较好，适宜樟子松、白桦等深根乔木树种生长。区域内的花岗岩基质区土壤层厚度0.2米~0.5米，风化壳层厚度1米~2米，土壤中氮和钾元素含量较高，岩石保水性较好，适宜樟子松、榆树等以深根为主的乔木生长。此次调查显示，玄武岩基质的造林潜力区主要分布于丰宁县大滩—鱼儿山镇一带以及草原乡，围场县御道口牧场和御道口镇等地；花岗岩基质的造林潜力区主要分布于塞罕坝地区中部和丰宁县大滩镇及外沟门乡等地。“塞罕坝地区落叶松人工林群落内灌木层普遍缺乏。”殷志强说，在塞罕坝地区的森林分层抽样调查统计显示，当乔木层覆盖度达到35%~55%、灌木层覆盖度10%~15%时，是保持乔灌草生物多样性的理想比例，阳光和降水能直接到达地面，草本能自然生长且综合植被盖度可达45%~75%。基于以上研究成果，研究人员建议，塞罕坝周边地区扩大造林宜优先规划在玄武岩和花岗岩基质区，重点推广针阔混交林，并增加蒙古栎、白桦和榆等乡土树种的种植范围，以保持生物多样性和生态系统健康稳定。强化调查观测基础上的综合研究“我国北方地区由于气候较为干旱、寒冷，因此不能像南方地区一样可以种植许多品种的树木。因此，在种植土壤、种植方法和树木品种的选择等方面，要进行更科学的研究。”殷志强建议，基于尊重自然和顺应自然的理念，在北方地区根据地表基质和气候条件，因地制宜选择乡土树种进行规划种植，当然也可增加少量景观树和经济型树种作为辅助。接下来，中国地质调查局地质环境监测院将进一步健全完善林、水、土等自然资源要素综合观测设施，建立坝上高原自然资源野外科学观测研究站，加强塞罕坝及周边地区地表基质调查，开展降雨量、地表水、地下水、土壤水和森林耗水关系研究，深化生态系统的水平衡分析，提出宜林则林、宜草则草、宜荒则荒的对策建议，为筑牢京津生态屏障提供科学依据。
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本文由中国自然资源报社