乌兰布和沙漠沿黄“菌草沙障+”防护林建设新业态模式研究

（基金项目：2022校级大学生创新创业训练计划项目，项目编号：202210129064）

摘要：本研究针对黄河段乌兰布和沙漠地区的沙化问题，提出了一种基于菌草沙障种植技术的防护林模式。该模式结合菌草的固沙能力和观赏性植物，旨在提升生态、景观和经济效益。通过成本分析，评估了不同种植方法和植物的经济投入及收益。结果显示，加工青贮饲料能够显著提高经济收益，同时生态旅游和文化活动也为地方经济带来了增长。研究表明，该多效合一的模式对沙区的可持续发展具有重要意义。

关键词：黄河段、乌兰布和沙漠、菌草、沙障种植、防护林模式、成本分析、经济收益、生态旅游

1 理论搭建

黄河段乌兰布和沙漠地区面临严峻的沙化问题，对生态环境和经济发展构成挑战。针对这一情况，本研究提出了一种基于菌草沙障种植技术的新业态，旨在打造一个兼顾生态、景观和经济效益的防护林模式。该模式通过充分发挥菌草的固沙能力，结合具有观赏价值的树种和灌木，不仅有效改善沙化土壤，还创造了具有视觉吸引力的生态景观。同时，菌草及其相关产品具有显著的经济价值，能促进地方经济发展。通过这一多效合一的生态产业模式，将实现乌兰布和沙漠地区生态资源的可持续利用和生态健康的全面提升。

2 菌草种植管理的成本分析

2.1 菌草草种选择概述

在选择菌草草种时，巨菌草展现出显著的优势。其抗旱性强，能够在干旱和贫瘠的土壤中良好生长；生长速度快，适合快速覆盖土壤并固土；生物量高，适合用作生物质能源并有助于土壤改良。因此，巨菌草是一种理想的选择，具备了提高土壤健康和提供可再生能源的潜力。

2.2 种植方法概述

2.2.1 直埋法

菌草的直埋法是一种将菌种直接埋入土壤中进行栽培的技术。主要步骤包括选择合适的土壤、施肥改良、播种菌种、覆盖保湿和日常管理。这种方法简化了栽培过程，减少了对人工管理的需求，有助于提高产量和效率。种子购买方面，每公顷所需种子约为200-300公斤，成本大约为每公斤100-150元。播种成本中，机械播种费用（包括设备折旧及人工）约为每公顷500-800元。土壤准备，包括平整土地和施肥，费用大约为每公顷1000-1500元。

2.2.2 育苗移栽法

菌草育苗移栽法是一种高效生产菌草的技术。首先，将菌种接种到经过消毒的培养基中，放在适宜的环境中培养。待菌丝生长到一定程度后，将其移植到新的生长空间中。通过调控环境条件，如温湿度和光照，促使菌草健康成长，最终形成可收获的果实体。这种方法有助于提高菌草的产量和质量。每公顷的种子购买成本约为200-300公斤，单公斤价格在100-150元之间。育苗阶段，包括基质、设备和人工费用，预计每公顷需2000-3000元。移栽过程中，设备和人工费用大约为1500-2000元每公顷。土壤准备的费用则在1000-1500元每公顷之间。

2.3 灌溉成本

2.3.1 设施成本

滴灌系统的设施成本每公顷约为3000-5000元。水泵和管道的费用，包括水泵设备和输水管道，预计每公顷需2000-3000元。

2.3.2 用水成本

水资源费用方面，根据水源的具体情况，每公顷的用水成本大致在1000-2000元之间。巨菌草在生长期间，每公顷每年所需水量约为4000-6000立方米。

2.4 日常管理

维护与管理方面，包括除草、病虫害防治和施肥，预计每公顷每年的费用为3000-5000元。人工成本，涵盖管理人员工资和设备维护，约为每公顷每年2000-3000元。

2.5 收割成本

收割巨菌草需要使用专用设备，每公顷的设备折旧和人工成本大约为3000-5000元。此外，收割过程中的人工费用也大约为每公顷1000-2000元。

2.6 加工成本

初步加工，包括去叶和粉碎等工序，每公顷的加工成本大约为2000-3000元。后续处理，如干燥和储存，额外成本则在每公顷1000-2000元之间。

2.7 综合成本估算

直埋法的费用包括种子成本每公顷2000-4500元，播种及土壤准备每公顷1500-2300元，灌溉设施每公顷5000-8000元，灌溉用水每公顷1000-2000元，日常管理每公顷5000-8000元，收割每公顷4000-7000元，加工每公顷3000-5000元，总计每公顷约为20，500-33，800元。

育苗移栽法的费用包括种子成本每公顷2000-4500元，育苗与移栽每公顷3500-5000元，土壤准备每公顷1000-1500元，灌溉设施每公顷5000-8000元，灌溉用水每公顷1000-2000元，日常管理每公顷5000-8000元，收割每公顷4000-7000元，加工每公顷3000-5000元，总计每公顷约为23，500-37，000元。

2.8 小结

对于乌兰布和沙漠沿黄流沙段1000平方公里的巨菌草种植，选择直埋法或育苗移栽法都有其成本优势和挑战。直埋法初期成本较低，但可能面临较长的生长周期和较高的管理成本；育苗移栽法初期成本较高，但能够提高草坪的成活率和早期生长速度。最终选择应根据具体的地形条件、预算和管理能力来决定。

3 防护林建设成本要求

3.1 文冠果

每亩文冠果的合理密植密度通常在300-500株左右。这一密度范围可以有效平衡植株生长空间与经济效益，确保植株健康生长和高产量。按照500株计算，每株苗木的费用为10-20元人民币，因此苗木费用在3000-10000元/亩之间。种植过程中，挖坑和运水等作业使得种植费用约为 1000-2000元/亩。由于沙漠环境的干旱条件，额外的浇水和养护使得年管理费用大约为 750-1500元/亩。总体来看，文冠果的总成本估算为8250-23500元/亩。

3.2 柽柳

每亩柽柳的合理密植密度通常在1000-1500株之间。这一密度范围有助于保证植株的生长空间，同时提高整体经济效益。柽柳适应干旱环境，因此苗木费用相对较低，每株约5-10元人民币。假设每亩需要1500株，苗木费为7500-15000元/亩。种植费用，包括挖坑和运水，大约为1500-3000元/亩。柽柳的管理需求较低，年管理费用大约为1000-2000元/亩。综上所述，柽柳的总成本范围为10000-20000元/亩。

3.3 花棒

每亩花棒的合理密植密度通常在500-1000株之间。这一密度可以有效利用土地资源，同时保持植株的健康生长和提高经济效益。花棒在极端干旱环境中表现良好，其苗木价格相对较低，每株约3-8元人民币。假设每亩需要1000株，则苗木费用为 6000-16000 元/亩。种植成本较高，包括挖坑和运水，费用为 2000-4000 元/亩。花棒对管理的需求较低，年管理费用约为800-1500元/亩。总体来看，花棒的总成本估算为8800-21500元/亩。

3.4 沙棘

每亩沙棘的合理密植密度通常在800-1200株之间。沙棘的苗木价格中等，每株约6-12元人民币，假设每亩需要1200株，因此苗木费为7200-14400元/亩。种植成本较高，包括挖坑和运水，费用为 2000-4000 元/亩。沙棘的管理需求适中，年管理费用大约为1000-2000元/亩。综合来看，沙棘的总成本范围为10200-18400元/亩。

3.5 综合总估算

将以上四种植物的成本范围结合起来，文冠果的总成本为8250-23500元/亩，柽柳为 10000-20000 元/亩，花棒为8800-21500元/亩，沙棘为 10200-18400 元/亩。综合考虑这些植物的成本，每亩的平均总成本大约为15094元。

4 直接经济收益分析

4.1 研究方法

本研究基于菌草的产量和市场价格数据，采用经济收益分析的方法来评估不同销售模式的效果。数据来源包括现场调查的产量信息和市场价格信息。通过计算每亩地的年产量与收益，比较鲜草销售和青贮饲料加工两种模式的经济效果，旨在为种植者提供具体的经济决策依据。

4.2 菌草产量分析

菌草的年产量受收割次数和每次收割量的影响。在本研究中，假设每亩地的年产量为30吨，每年进行5-8次收割，每次收割量为5-6吨。此假设基于实地调查数据，并结合菌草的生长特性及气候条件进行合理推断，以确保产量数据的可靠性。

4.3 经济收益分析

4.4 鲜草销售收益

鲜草的市场价格约为360元/吨。根据不同的收割次数和每次收割量，每亩地的销售收益如下估算：如果每年进行5次收割，每次收割量为5吨，则年产量为25吨，年销售收益为9000元；而如果每年进行8次收割，每次收割量为6吨，则年产量为48吨，年销售收益为17280元。这些估算值提供了鲜草销售的最低和最高收益区间。

4.5 青贮饲料销售收益

青贮饲料的市场价格范围为600至700元/吨。依据不同的收割次数和每次收割量，每亩地的销售收益可以进行如下估算：在最低情况下，假设每年收割5次，每次收割量为5吨，则年产量为25吨，年销售收益为15000元。在最高情况下，若每年收割8次，每次收割量为6吨，则年产量为48吨，年销售收益可达33600元。

4.6 小结

从经济收益的角度来看，加工成青贮饲料显著提高了收益。鲜草销售的最高收益为17280元/亩，而青贮饲料的最高收益为33600元/亩。虽然青贮饲料加工能够带来更高的收益，但种植者在选择加工方式时需要综合考虑加工成本、市场接受度以及可能的销售渠道等因素，以确保整体经济效益的最大化。

5 生态、旅游价值分析

5.1 生态价值分析

5.1.1 防风固沙

菌草具有密集的根系和广泛的地面覆盖，能够有效减少风速，降低风沙侵蚀约30%-50%。文冠果和柽柳根系深且广，深达1.5-2米，能有效固定沙土，其防风固沙效果可减少风蚀侵蚀约60%-70%。沙棘通过其强大的根系系统，对防风固沙有显著作用，减少风沙侵蚀的效率进一步提升。

5.1.2 固碳释氧

沙棘每公顷每年固碳约10吨，同时释氧约18吨。柽柳和文冠果的固碳能力在15-25吨/公顷/年范围内，每公顷释氧量约20吨。这些植物的生长对大气中二氧化碳的减少及氧气的释放具有重要作用，显著减缓气候变化。

5.1.3 生物多样性保育

菌草支持的微生物群落提高了土壤生物多样性，每平方米土壤中的微生物种类增加了10%-15%。植物组合形成的多样化生态环境支持约50-70种鸟类、昆虫及其他小型生物的栖息和繁衍，从而增强了生态系统的稳定性。

5.1.4 土壤保育

植物的根系有效改善了土壤结构，减少水土流失。每年减少水土流失量达到20-40吨/公顷，土壤有机质含量提高10%-15%。文冠果和沙棘通过其根系的有机质积累，进一步提升了土壤肥力和水分保持能力。

5.1.5 水分利用状况

沙棘和柽柳在干旱条件下的节水效率提升30%-40%，其深根系统和耐旱特性使其在有限水资源下高效利用水分。菌草和花棒在较湿润环境中，能保持土壤湿度，减少水分蒸发量20%-30%。

社会经济功能分析

5.2 生态旅游

防护林每公顷每年可吸引约2000-3000名游客，带动约50万元的地方经济收入。游客通过生态徒步、观鸟和摄影等活动，提升了旅游吸引力。

5.2.1 地方经济

生态旅游的增长推动了地方餐饮、住宿和交通服务，每年带动地方经济增长5%-10%。旅游相关服务业的收入增长也为地方创造了大量就业机会。

5.2.2 生态教育

防护林作为生态教育基地，每年组织的生态教育活动可接待2000-5000名学生和游客，提高环保意识和生态知识。教育活动包括植物知识讲解、生态系统功能介绍等，促进了公众对生态保护的重视。

5.2.3 文化价值

文冠果在地方传统和文化中具有重要地位，相关的文化活动和展示能带动特产销售，每年销售额可达100万元以上。这些文化活动不仅增加了当地经济收入，也传播了地方文化。

5.2.4 环境保护

防护林通过减少风沙侵蚀和水土流失，显著降低了自然灾害风险，如沙尘暴和土壤侵蚀，减少了因自然灾害造成的经济损失，提升了当地居民的生活质量和环境安全感。

6 构建数学模型

6.1 菌草种植收益分析

6.1.1 鲜草销售收益

菌草的年产量取决于收割次数和每次收割的量。假设每亩地每年的收割次数为 n次，每次收割量为m吨。则每亩地的年产量Yfresh为：Yfresh=n×m

鲜草的市场价格为Pfresh元/吨，因此每亩地的年销售收益Rfresh为：

Rfresh=Yfresh×Pfresh

6.1.2 青贮饲料销售收益

假设青贮饲料的市场价格为Psilage元/吨。青贮饲料的年产量和收益计算方法与鲜草类似。每亩地的年产量Ysilage为：Ysilage=n×m

青贮饲料的年销售收益Rsilage为：Rsilage=n×m

Rsilage=Ysilage×Psilage

6.2 防护林建设收益分析

6.2.1 生态旅游收入

防护林每公顷每年可以吸引约2000到3000名游客。假设每位游客对地方经济的贡献为Etourist元，则每公顷的年地方经济收入Rtourism为：

Rtourism=游客数量×Etourist

6.2.2 文化和地方经济

文冠果及其他植物的特产销售和文化活动带来的收入也需考虑。假设文冠果的相关文化和销售收入为Ecultural元/亩，则总的文化经济收入为：

Rcultural=Ecultural

6.3 成本分析

6.3.1 菌草种植成本

（1）直埋法成本

每公顷种子成本为2000-4500元，播种及土壤准备费用在1500-2300元之间。灌溉设施的建设费用为5000-8000元，而灌溉用水的费用则为1000-2000元。日常管理费用为每公顷5000-8000元，收割成本在4000-7000元范围内，初步加工成本约为每公顷3000-5000元。这些费用共同决定了菌草种植的总体经济投入。

总成本（直埋法）：

Cdirect=2000−4500+1500−2300+5000−8000+1000−2000+5000−8000+4000−7000+3000−5000

（2）育苗移栽法成本

育苗移栽法的菌草种植成本包括多个方面：每公顷的种子成本为2000-4500元，育苗与移栽费用在3500-5000元之间。土壤准备的费用为1000-1500元，而灌溉设施的建设费用为5000-8000元。灌溉用水的费用大约在1000-2000元。日常管理的费用为每公顷5000-8000元，收割成本在4000-7000元范围内，初步加工的费用约为每公顷3000-5000元。

总成本（育苗移栽法）：

Ctransplant=2000−4500+3500−5000+1000−1500+5000−8000+1000−2000+5000−8000+4000−7000+3000−5000

6.3 防护林建设成本

防护林建设中，不同植物的成本差异明显：文冠果的种植费用为8250-23500元/亩，柽柳为10000-20000元/亩，花棒的费用在8800-21500元/亩，而沙棘的种植成本为10200-18400元/亩。综合考虑以上植物的费用，平均每亩的总成本约为15094元。

6.4 总收益与成本模型

6.4.1总收益

总收益包括菌草的销售收益和防护林建设带来的经济效益。

（1）菌草总收益

Rtotal_grass=Rtourist+Rsilage

（2）防护林总收益

Rtotal_forest=Rtourism+Rcultural

6.4.2 总成本

总成本包括菌草种植成本和防护林建设成本。

（1）菌草总成本

Ctotal_grass=Cdirect+Ctransplant

（2）防护林建设总成本

Ctotal_forest=综合平均成本×总亩数

6.4.3 净收益

净收益为总收益减去总成本：

Net Income=（Rtotal_grass+Rtotal_forest）-（Ctotal_grass+Ctotal_forest）

6.5 结论

通过上述模型，能够全面评估菌草种植和防护林建设的经济效益。这为决策者提供了科学依据，以选择最佳的种植和管理方法，实现经济效益和生态效益的最大化。

7 总结

本研究提出了针对黄河段乌兰布和沙漠地区的防护林高效利用的新业态，结合菌草沙障种植技术，创建了一个生态、景观与经济三效合一的防护林模式。通过使用菌草的固沙能力和观赏性植物的搭配，不仅改善了土壤和环境，还创造了吸引游客的美丽景观，并通过菌草及其产品推动地方经济发展。成本分析显示，菌草种植的成本因种植方法和管理方式的不同而有所变化，而防护林建设中的植物成本也存在差异。经济收益分析表明，加工青贮饲料能显著提高收益，同时生态旅游和文化价值的增加进一步推动了地方经济增长。综合来看，这种多效合一的生态产业模式为沙区的可持续发展提供了科学依据，并有助于实现生态、经济和社会效益的全面提升。