黄土高原森林与植被的变迁（东北黑土地区森林和草地资源演变）

东北黑土地区森林资源演变

森林面积和质量变化

东北地区森林是孕育、保护黑土地的关键生态系统之一，与黑土有“唇亡齿寒”的关系。东北地区现有森林 5.86×104 hm2（图 a），占全国森林总面积的 27%；其中，天然林 4.55×107 hm2，人工林 1.31×107 hm2。东北地区森林覆盖率为 47.2%，明显高于全国水平（23.0%），其中乔木林面积为 4.87×107 hm2。40 年来，东北森林面积总体呈增加趋势，增幅达 53.3%（图 b）。20 世纪 90 年代，由于实施退耕还林、防护林、速生丰产林工程等重大生态工程建设，东北地区森林面积呈快速增长趋势，1995—2015 年东北森林面积增加幅度达到 35.2%。

东北地区森林蓄积量达 4.6×108 m3 ，占全国的 26%，天然林蓄积为 40.5×108 m3 （87.7%），人工林为 5.7×108 m3 （12.3%）。东北森林质量总体呈上升趋势，蓄积量从 1980 年的 3.0×109 m3 增加至 2015 年的 4.6×109 m3 ，增幅达 53.7%（图 b）。尽管东北森林蓄积量总体呈增加趋势，但黑龙江省、吉林省和内蒙古自治区的单位面积森林蓄积量在 2000 年前呈现了波动或短期下降趋势，显示东北森林在遭受到长期强烈干扰后的恢复状态。目前，东北地区原始林占比不足 7%，约 70% 为次生林且多处于次生演替的初、中阶段，以中龄林（34.8%）和幼龄林（21.9%）为主，森林质量总体不高，提升空间巨大。

农田防护林变化

通过营造农田防护林保护黑土地资源是国家生态安全建设的主要目标之一，也是保护黑土地最直接、最有效的手段。农田防护林可减轻自然灾害，保育土壤，改善小气候和水文条件，创造有利于农作物和牲畜生长繁育的环境，保证农牧业稳产、高产。1980—2017 年东北地区的农田防护林面积整体呈现先增加后减少的趋势，具体表现为：从 1980 年的 6.11×105 hm2，到 1990 的 8.52×105 hm2和 2000 年的 9.65×105 hm2；2000—2010 年呈现微弱的增长趋势，仅仅增长了 4.7×103 hm2；然而，2010—2017 年则减少了 1.57×104 hm2。

1990—2017 年东北农田防护林质量整体下降，其中 2010—2017 年下降迅速，低质量防护林从 2010 年的 2.9×105 hm2 增到 2017年4.7×105 hm2（表 1），2017 年 53% 的防护林林龄大约 30 年。

森林/农田防护林生态功能的变化

东北林区森林提供丰富多样的生态服务功能；其中，水源涵养、固碳和土壤保持与黑土保育息息相关。东北林区涵养的水源，灌溉着我国重要的商品粮、畜牧业生产基地——以黑土为主要的松嫩平原、三江平原和呼伦贝尔的农田和牧场。1992—2000 年东北地区水源涵养功能呈现下降趋势，从 1992 年的 3.63×1010 m3 降至 2000 年的 2.40×1010 m3；随后增至 2015 年的 3.61×1010 m3。森林可以减少地表径流的侵蚀作用从而保育土壤。东北地区土壤保持功能从 1992 年 2.39×108 t 降至 2.17×108 t，随后增至 2015 年的 3.18×108 t。森林碳汇能力影响着森林碳储量的变化。清查数据显示，东北地区森林生物量是显著的碳汇 ；卫星数据显示，近 10 年东北地区森林的碳汇能力在增强。森林提供的生态服务受森林质量、空间分布、环境气候等多方面因素影响；受限于森林质量，东北地区森林对高效保育黑土资源、综合发挥多种生态服务功能的总体目标仍有一定差距。

农田防护林对黑土地的保护作用包括减缓土壤侵蚀和改善农田微环境。农田防护林带能够降低风速，减弱乱流交换，在一定程度上提高土壤含水量，从而防止或者减轻土壤风蚀。农田防护林对黑土地的改良作用主要包括增加土壤有机质、碳汇功能。由于农田防护林改善微气候环境，形成有利于农业生产的微环境，促进土壤有机质积累及氮、磷养分库容增加，减轻土壤盐渍化。随着农田防护效应程度的增加，其防护功能逐步增强。2010 年，东北地区农田防护效应程度仅为 18.3%，到 2017 年迅速减少到 15.3%，其生态保护功能呈现减少趋势，亟待提升到 50% 以上的防护效应程度，实现良好的区域防护功能。

东北黑土地区草地资源演变

草地面积变化

东北地区的呼伦贝尔草地、松嫩草地、科尔沁草地构成我国北方重要的防风固沙带的主体，对保障我国东北和华北粮食主产区的农、牧业生产，以及京津冀城市群和东北老工业基地的环境安全至关重要。

东北地区自然降水条件相对较好，草地植被生物多样性非常丰富、生产潜力巨大。该地区的草甸和草甸草原总面积 4×107 hm2，占我国北方温带草地面积的 25%；该地区土壤以黑钙土、暗栗钙土和草甸土为主，土壤腐殖质含量远高于其他草地类型，土壤碳密度是典型草原的 2—3 倍、荒漠草原的 6—10 倍，家畜承载力占整个北方草原的 58%。

在长期开发或不合理利用下，东北地区草地生态系统结构和服务功能的退化加剧，草地沙化退化面积的增长速度要远高于其他草原地区。根据遥感监测，东北地区草地面积由 1990 年的 1.77×107 hm2 缩减至 2015 年的 1.67×107 hm2，占东北地区面积的比重由 14.2% 下降至 13.4%。在这 25 年间，东北地区草地平均每年减少 3.9×104 hm2，主要集中于内蒙古东南部、吉林西部和黑龙江西南部。

草地生产力变化

在草地面积大幅减少的同时，东北地区草地生产力呈现持续降低。根据文献资料统计，东北天然羊草草地生产力总体上呈现下降趋势，平均干草产量由 20 世纪 80 年代的 1 500—2 000 kg·hm-2 下降至目前的 450—600 kg·hm-2。人口、资源、环境与经济发展之间产生恶性循环，导致草地退化与生态服务功能下降。因此，加强我国东北部沙化草地植被重建与退化草地植被的恢复及生态功能提升的技术研究与推广示范，全面提升草地植被覆盖度、生产力及其稳定性，可以充分挖掘并发挥草地植被的生态屏障作用，保障东北黑土地资源安全和生态安全。

（作者：张佳宝、孙波、潘喜才，中国科学院南京土壤研究所；朱教君、高添，中国科学院沈阳应用生态研究所；汪景宽 沈阳农业大学土地与环境学院；《中国科学院院刊》供稿）