西寧曹家堡機場飛行區植被建植技術研究

王秉璽,黃仲才,朱小波

(中國民用航空局第二研究所,四川成都 610041)

西寧曹家堡機場飛行區植被建植技術研究

王秉璽,黃仲才,朱小波

(中國民用航空局第二研究所,四川成都 610041)

飛行區;水土流失;植被建植;曹家堡機場

通過對西寧曹家堡機場飛行區近年氣象條件、植被狀況和土壤理化性質的調研、測試和分析,探討了原生植被破壞后自然恢復困難的原因,并結合機場飛行區對植被建植的特殊要求,有針對性地引進草種,采用適宜的栽培措施進行了栽培試驗。通過 4年的試驗研究,篩選出了西伯利亞冰草(Agropyron sibiricum)、青海中華羊茅(Festuca sinensis)、冷地早熟禾(Poa crymophila Keng)、星星草(Puccinellia tenuiflora)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、“獵狗 5號”(Festuca arundinacea)等草種,提出了植被重建的土壤改良方法,確定了適宜的播種期和播種量,為我國西北地區機場飛行區的植被建植技術和水土保持方案提供了有益的探索。

機場是飛行活動的重要場所,是民航經營管理的主要內容。先進的設備和設施是建設現代化空港的必要條件,同時機場生態環境的規劃、建設和管理也是其不可缺失的重要內容。機場飛行區合理的植被建設,既能有效預防水土流失,美化機場環境,又能對鳥害防治發揮積極作用,對保障飛行安全具有重要意義。

然而,機場飛行區作為保障飛行安全的重要場所,服從于安全管理的要求,其植被建植具有諸多限制因素:一是土壤立地條件的限制。機場建設時大面積施工完全破壞了原生植被和土壤結構,并且飛行區土面會定期進行碾壓,土壤緊實度較高,不利于植被的自然恢復和人工建植。二是植被高度和種類的限制。一些超高生長或鳥類喜食的草種,為鳥類的棲息、覓食和繁殖提供了條件,容易引發機場鳥害,因此在適宜草種的選擇上具有局限性。三是栽培和管護措施的限制。大面積整地、澆水、換土、排鹽等農業生產上常用的栽培措施均不能用于機場飛行區,所選擇的草種必須能適應現有的土壤和水分條件,且管理粗放,無需過多的后期管護。四是機場飛行區的特殊小氣候影響。由于機場飛行區夏季干熱風和飛機發動機排放的強熱氣流對幼苗的傷害很大,因此所選擇的草種需具有較強的抗逆性。此外,我國西北地區大部分地方常年干旱缺水且降雨集中,平均氣溫較低,土壤鹽堿化程度較高,導致自然植被稀少,水土流失現象普遍存在,這進一步增大了植被建植的技術難度。

目前,關于機場飛行區植被恢復技術的研究還較為缺乏[1-3],尤其是針對旱區或寒區機場飛行區鹽堿地土壤植被恢復技術的系統研究在國內外尚未見有報道,本研究將彌補這一領域的不足。

本研究選擇在西北地區具有代表性的西寧曹家堡機場進行,通過對曹家堡機場飛行區近年來的氣象條件、植被狀況、土壤理化性質的調研、測試和分析,探討原生植被稀少、自然恢復困難的成因,結合機場飛行區對植被建植的特殊要求,有針對性地引進草種,并采用適宜的栽培措施進行栽培試驗。通過觀測不同草種在不同時期的出苗成苗情況、植株高度、越冬返青和生長情況等,從而篩選出適宜于該區域生長與保存的草種。

1 試驗區自然概況

西寧曹家堡機場位于西寧市以東 29 km的互助縣高寨鄉,地理位置為北緯 36.57°、東經 101.85°,海拔約 2 160m,地貌屬青海中部盆地、谷地、中低山丘陵大區中的河湟谷地小區,以流水侵蝕為主。氣候屬于高原溫帶半干旱氣候,年均氣溫 5.7℃,無霜期 120 d,年均降水量 368mm,其中 60%～70%集中在7—9月,年潛在蒸發量高達 1 763mm。土壤基質為Ⅲ級自重濕陷性黃土(鹽堿化灰鈣土)。

機場自 1991年 12月竣工并使用以來,飛行區土面沒有采取過任何人工植被恢復措施,當前植被多以天然恢復、更新為主,部分為當年飛播牧草時灑落機場的種子自然繁殖形成。主要植物種為芨芨草、黃花草木樨、賴草、甘青針茅等,植被蓋度約 30%,呈典型斑塊狀分布。飛行區有大片的裸露土面,水土流失比較嚴重。

2 試驗區土壤特性

為全面了解機場飛行區土壤理化性質及其肥力狀況,尋找影響植被生長的主要抑制因子,課題組在飛行區植被覆蓋地和裸露地分別采集土樣進行測試分析,并將飛行區土壤與其周邊土壤進行對比分析[4-5],研究結論如下:

(1)在整個飛行區范圍內,除pH值和全磷值以外,其他養分特征值均存在較大變異,可溶性鹽分總體也呈現出較大差異。這證實了機場建設時大面積施工完全破壞了土壤結構,導致土壤養分分布并不均勻。

(2)飛行區土壤與其周邊土壤相比較,除速效鉀以外,其他養分特征值均明顯偏小,有機質、全氮和堿解氮含量甚至不及周邊調查均值的一半。這表明飛行區土壤肥力狀況較差,但研究表明這并非是決定植被分布狀況的唯一因素。

(3)飛行區植被覆蓋地與裸露地相比較,二者土壤肥力狀況無顯著差異,但可溶性鹽分值差異顯著,表明土壤可溶性鹽分是導致飛行區植被難以建植的主要因素。經分析發現,該區域鹽堿土類型為氯化物鹽土,其中主要是氯化鎂和氯化鈉。

3 引種栽培試驗

3.1 試驗材料和方法

3.1.1 試驗材料

通過研究不同草種的生物學特性,結合土壤屬性分析結果、當地多年氣象資料的綜合分析和機場飛行區對植被的特殊要求以及種源籌集情況,共選定 12個供試草種進行引種栽培試驗,見表 1。驗小區按隨機區組設計,小區面積為 3m×4m,重復 3次,12個草種共設 36個小區;每個小區內另設一個固定觀測樣方,樣方面積 0.25m×0.25m,樣方內撒播 100粒種子,觀測出苗和成苗情況;每個小區定苗 20株,觀測其植株高度,調查越冬返青情況。

表 1 供試草種的名稱、質量和產地

3.1.3 土壤改良

結合機場飛行區土壤理化測試分析結果,在經過全面整地或條狀整地的區域,特別是鹽堿含量高、地表完全裸露的飛行區土面,施用一定劑量的硫酸亞鐵(約 20 g/m2)和磷酸二銨復合肥(約 25 g/m2),以降低土壤鹽堿度,改善土壤肥力。

3.1.4 播種管理

在播期選擇方面,考慮到種子發芽和存活需要適宜的水熱條件,需要當年較長的生長期以利于植被越冬,根據當地氣象條件及降雨分布特點,選擇在4月下旬至 6月中旬進行播種試驗;在播量設計方面,3 mm以下的小粒種子設計播種量為 10 g/m2,3mm以上的大粒種子設計播種量為 20～30 g/m2,在實際播種過程中結合種子的純凈度和發芽率再作適當調整;在管護措施方面,為確保試驗數據的準確性和試驗成果的可推廣性,試驗期間盡可能地避免人為干預,采取粗放的管理方式。

3.1.5 主要觀測指標

(1)出苗和成苗情況。采用固定樣方觀測方式對各草種不同時期的出苗和成苗率進行統計分析。

(2)植株高度。采用定株觀測方式在小區中隨機選取 20株,標注編號,在不同時期測量其自然株高。

(3)越冬返青和生長情況。對各草種的越冬返青和生長情況,包括覆蓋度、返青情況、高度和長勢進行全面調查并進行綜合評定。

3.2 試驗結果和分析

3.2.1 出苗和成苗情況

12 個草種在不同調查期的出苗和成苗率見表 2。從表中可以看出,在播種后的第15天前后,各品種的出苗率達到了峰值。除星星草、“福賜”和冷地早熟禾以外,其余草種的出苗率均接近或超過了 50%。其中,“獵狗 5號”和“活力”的出苗率相對較高,調查期內最高分別達到 89.7%和 88.7%。

3.1.2 試驗小區設計

為便于試驗和管理,選擇自然植被相對稀少以及近 5年之內不會有施工建設的飛行區圍場路附近區域作為試驗區。試

表 2 12個草種在不同調查期的出苗和成苗率

受土壤立地條件、氣象條件和機場飛行區環境的影響,大部分草種調查后期的成苗率均不太理想,尤其是 6月26日之后的三次調查,大部分草種的成苗率均明顯下降甚至降為零。相比之下,“獵狗 5號”、“活力”、西伯利亞冰草和扁穗冰草表現出了較強的存活率,最后一次調查的成苗率分別為 25.0%、18.7%、37.7%和 18.7%。

綜上所述,從當年的出苗和成苗情況來看,“獵狗 5號”、“活力”、西伯利亞冰草和扁穗冰草均表現出了較強的適生性。

3.2.2 植株高度

對當年出苗和成苗情況較好的“獵狗 5號”、“活力”、西伯利亞冰草和扁穗冰草進行了定株觀測,考察了 4個草種共12個小區定株觀測的植株高度,統計結果見表 3。結果顯示,西伯利亞冰草在所有調查期內植株高度均值最高,扁穗冰草次之,“獵狗 5號”和“活力”相對最低;4個草種在 6月調查時植株高度最高,在 7月和 8月調查時植株高度明顯下降,在9月調查時植株高度又明顯提高。調查表明,4個草種當年生長高度均未超出機場飛行區對植被高度的限制要求。

3.2.3 越冬返青和生長情況

2007— 2009年 3年間,分別對 2006年種植的 12個草種的越冬返青及生長情況進行了全面調查,統計結果見表 4。結果顯示,西伯利亞冰草和冷地早熟禾表現出了良好的抗逆性,能較好地適應干旱、鹽堿和強烈擾動的貧瘠土壤環境以及西北地區極端的氣候環境,在整個季節都能正常生長;星星草和青海中華羊茅在種植當年的出苗、成苗情況一般,但具有較好的越冬能力;扁穗冰草在當年的出苗、成苗情況良好,但抗低溫能力較差,越冬返青情況一般。此外,當年出苗、成苗率較高的“獵狗 5號”和“活力”抗低溫能力較差,越冬情況并不理想。

表 4 12個草種越冬返青和生長情況及綜合評定

4 結論和建議

(1)通過 4年的引種栽培試驗,篩選出了耐旱、耐寒、耐鹽堿且滿足飛行區植被建植要求的西伯利亞冰草、青海中華羊茅、冷地早熟禾、星星草、扁穗冰草、“獵狗 5號”等 6種草種,確定了適宜的播種期和播種量,提出了植被重建的土壤改良方法。這些草種大多數具有較高的出苗、成苗率,在 3年內的越冬返青和生長情況良好,并且管理粗放,養護成本低,能較快形成植被群落,并能有效阻止飛行區水土流失,可作為西北地區機場飛行區綠化的種植品種。

(2)在機場飛行區天然植物種中,甘青針茅表現出了形成穩定植物群落的趨勢和優良的水土保持性能,屬典型的鄉土適生草種,但采種比較困難,建議進一步開展其人工栽培和繁育技術的研究。

[1]徐澤榮,張剛,徐澤堂.綿陽南郊機場專用道邊坡綠化技術及防護效益的研究[J].四川草原,2005(3):8-11.

[2]顏艷,杜建良.白云機場飛行區土壤綜合治理與植被恢復研究[J].廣東園林,2007,29(B09):111-114.

[3]陳本建,周鑫,江能遠,等.貴陽龍洞堡機場砂石山地植被恢復措施[J].四川林勘設計,2000(3):37-39,42.

[4]王秉璽,曹先.西寧曹家堡機場飛行區土壤養分特征的初步研究[J].中國沙漠,2008,28(1):137-141.

[5]王秉璽,王軍,黃仲才.西寧曹家堡機場飛行區植被分布與土壤可溶性鹽分特征的關系研究[J].西南農業學報,2008,21(3):695-698.

S688.4

A

1000-0941(2011)05-0056-03

王秉璽(1968—),男,甘肅會寧縣人,高級工程師,從事水土保持和農業航空研究。

2010-12-12

(責任編輯 徐素霞)