干旱、半干旱山區山地造林技術研究進展

于震,畢泉鑫

(1.國有建平縣白山林場,遼寧 朝陽211322;2.北京林業大學自然保護區學院,北京100083)

朝陽地區氣候干旱,水源缺乏,土壤瘠薄,俗有“十年九旱”之說,是全省生態最脆弱地區。全市荒山面積占遼寧省的1/3,干旱少雨、水源缺乏,嚴重影響植樹造林的成活率和保存率,亦是制約本地區生態環境建設的主要因素。到2011年,全市森林覆蓋率達到40.38% ,水土流失得到有效控制,氣候惡化、土地沙化得到一定程度遏制,生物多樣性明顯增加。但是隨著全市生態建設的快速發展,一些較易造林地區已基本上完成了造林任務。朝陽市還有28.5萬hm2荒山沒有綠化,且多為石質山和半石質山。

一般石質山地主要有三類:石灰巖質山地、山體裸露山地和普通石頭山地[1]。石質山地大多處于降水量較少地區、具有地表蒸發量大、降水利用率低、土壤貧瘠、植被發育差、各種干擾強度大、適生物種稀少等不利于植被恢復的特征。石質山地造林的目的是營造水土保持、水源涵養林及防風固沙林為主的防護林。朝陽半干旱地區石質山地困難立地亦具有降雨量不足、蒸發強烈、天然降水利用率低、土壤瘠薄、植被發育差及干擾強烈等生態特征[2]。改善干旱半干旱地區的生態環境,對防治這些地區的土地進一步退化、實現土地可持續經營,恢復干旱生態系統,減少貧困具有重要意義[3]。

1 相關研究進展

在干旱、半干旱山區,水分虧缺和低利用程度嚴重影響著林木的成活與生長,水分也成為制約這些地區造林綠化事業的瓶頸因素。縱觀近年來國內外在干旱半干旱地區造林中采取的諸如整地技術,覆蓋技術,容器育苗造林,化學、物理及生物技術保水等無一不是在集水、保水和供水三方面入手解決水分虧缺和水分低利用率的問題。本文也重點從集水技術、保水技術與供水技術以及抗旱樹種選育4個方面予以探討。

1.1 集水造林技術

干旱半干旱地區的水分主要來源于降水且年降水量一般＜400 mm,具有時空分布極不均衡特點。因此如何有效利用這些降水資源成為決定造林成敗的關鍵。集水就是利用水分的重力效應和土壤的水庫效應,通過合理的人工調控措施,使降雨就地攔蓄入滲,延長土壤水分的有效供應時間,提高林木成活率的方法[4]。當前集水造林技術采用的技術手段主要有整地技術和集水面收集徑流技術。

1.1.1 整地造林技術 造林前整地能顯著提高土壤含水量,改善土壤微環境,進而促進苗木根系生長,對苗木成活率及保存率大有裨益。雨季隨挖隨栽與造林頭年雨季前整地、造林頭年雨季前整地并點播綠肥沙打旺比較有顯著差異,成活率及保存率均低[5]。除了整地時間外,整地方式不同也對造林成活及苗木生長有所影響。常用的整地方式有水平階整地、水平溝整地、穴狀整地、魚鱗坑整地、水平帶狀整地等五種方式[6]。以上各種整地方式的效果各異,水平溝最佳,魚鱗坑次之,不整地最差,水平溝、水平階、魚鱗坑及穴狀整四種整地方式的土壤含水量依次遞減[7]。

1.1.2 利用集水面集水造林技術 隨著科技的發展,一些先進的防滲材料及方法也相繼被引入進來,可以概括為通過物理措施和化學措施提高產流率。物理措施主要有利用玻璃纖維瀝青、塑料薄膜或塑料襯板等材料覆蓋微集水區表面,減少水分下滲?；瘜W措施主要有使用土壤結構分散劑、斥水劑和土壤封孔劑等化學材料處理集水面,如石蠟、碳酸鈉溶液等[8]。傳統方法、物理措施及化學措施的集水效果差異很大。其中化學措施最佳、物理措施次之、傳統方法最差。傳統的方法雖然有集水效率較低、費工等缺點,但是對環境污染小,而無論是化學措施還是物理措施都對環境有不同程度污染,且修復難度大。因此,環保、價格低廉、防滲效果好的新材料是我們科技攻關的重點。

1.2 保水造林技術

保水技術指采用覆蓋、噴施抗蒸騰劑或在苗木栽植穴土壤中加入高效吸水劑等措施,減少土壤水分蒸發,延長土壤水分持有時間,使土壤水分能夠被苗木生長充分利用,從而促進苗木正常生長[9]。造林實踐中常用的保水方法有通過覆蓋、噴施抗蒸騰劑方法切斷栽植穴及苗木水分蒸發途徑和通過使用保水劑、有機肥等改善土壤理化性質進而提高土壤持水能力途徑兩種方法。

1.2.1 栽植穴覆蓋抑制水分蒸騰途徑 栽植穴覆蓋塑料薄膜、碎石、雜草、秸稈等物質緩解土壤水分蒸發,提高土壤溫度,促進苗木生長及成活的方法是保障半干旱地區石質山地造林成功的關鍵技術措施。根據覆蓋材料可以分為塑料覆蓋、生物材料覆蓋、化學材料覆蓋和物理材料覆蓋四類[10]。塑料薄膜覆蓋能顯著提高土壤溫度且越接近表層,增溫效果越好;生物材料覆蓋,利用秸稈、雜草等材料覆蓋能有效阻止水分蒸發;物理材料覆蓋即用卵石、礫石、碎石塊等均勻鋪蓋在栽植苗木周圍,形成一層永久性薄膜[11]?；瘜W材料覆蓋即把膠乳、石蠟、瀝青、石油、土面增溫劑噴灑在栽植穴表面,這些化學物質抑制水分蒸發。

1.2.2 施用保水劑保水途徑 保水劑(簡稱SAP)是一種吸水力大、保水性強的高分子物質,它能吸附和保持高于自身重量幾十倍乃至上百倍的水分,土壤水分虧缺時,能釋放出自身吸附水分供給苗木[12]。我國對保水劑的研發始于20世紀80年代,陸續研發出SA型、LPA型、KH841型、福民多功能超強吸水保水劑[13]。保水劑在林業生產中主要有拌種、包衣、育苗基質、蘸根、拌土等幾種用途,其最主要的用途就是在造林中蘸根和拌土。

值得注意的是,保水劑本身并不能產生水,當土壤水分過低,保水劑還會吸收苗木根系的水分,即出現“倒吸”現象,影響苗木生長或致其死亡,生產中使用保水劑造林要因地制宜。

1.3 供水造林技術

集水和保水是通過各種技術手段提高“土壤水庫”容量,而供水技術則是水分的高效利用技術。目前被廣泛采用的供水技術主要有滲灌、滴灌、微灌及將草把導入根區等物理手段和使用干水、黃腐酸等生物材料[10]。近年來滲灌、滴灌、微灌等供水技術在林業上也逐漸應用這些技術。近年來在林業生產及造林中應用較多的是應用干水、黃腐酸等生物制劑來保水[14]。除上述幾種供水技術外,近年來應用最為廣泛的是塑料薄膜容器苗造林。

1.4 抗旱樹種選育

水分是樹木生存的必要因子之一,而在干旱半干旱地區最稀缺的就是水分。干旱脅迫條件下,樹木的抗旱性就是指樹木在干旱環境條件中生長、繁殖或生存的能力,以及在干旱解除后迅速恢復的能力[15]。

根據植物耐旱機理,可將大多數抗旱性植物分為高水勢耐旱和低水勢耐旱兩種類型。研究得出高水勢耐旱樹種包括:油松、長白松、樟子松、華山松、白皮松、火炬松、二白楊、華北落葉松;低水勢耐旱樹種包括:山杏、山桃、側柏、欒樹、文冠果、花椒、白榆、新疆楊、毛條、沙棗、胡楊、杜仲、紅柳[16]。這些樹種為這些地區造林提供了理論依據。張寶孚就朝陽地區石質山地山頂、陽坡、陰坡三種立地類型給出了不同的混交林模式[17]。

2 朝陽市造林技術進展

造林技術是森林培育中最重要的關鍵技術之一,幾十年來朝陽市各級林業部門在造林技術方面進行了大量的研究工作,在整地技術、栽植技術、造林地后期管護、節約造林成本等方面也取得諸多成績。

2.1 整地技術方面

(1)整地可有效改善林地的理化性質和土壤結構,其直接的結果是可顯著提高造林成活率并能有效地減少徑流的發生;(2)造林前整地,可以提高土壤含水量;(3)提出了魚鱗坑整地、水平階整地、水平溝整地等幾種適于不同立地的具體的整地方式。這些核心技術已經廣泛應用在“三北”防護林、“退耕還林”等國家重點工程。

2.2 栽植技術方面

主要提出了“浸根蘸藥、覆膜套袋”、“灌草覆蓋造林法”、“廢紙覆蓋造林法”、“瓶栽法”、“營養缽造林法”、“DJS造林法”等實用造林新技術,顯著地提高造林成活率。在造林中普遍推行“后備株預備補植法”,即在造林地內每hm2用大營養缽集中培育150～450株苗木,在成活率達不到要求時進行雨季替換補植,顯著地提高了造林保存率。

2.3 造林地后期管護方面

為了防止造林后牲畜、山兔子等啃食苗木,北票市林科所研制的“防啃劑”有效地提高了造林保存率。

2.4 節約造林成本方面

需要特別指出的是“DJS”造林法,有效實現了節水保墑,每hm2造林面積節水2萬～4萬m3,提高造林成活率25% ～35% ,提高保存率34.7% 以上,每hm2節省造林成本0.17萬～0.19萬元,該項研究成果在遼寧省多市推廣面積3萬多hm2,大大降低了用水量,經濟、生態、社會效益顯著提高。

2.5 造林樹種選育方面

近半個世紀以來,針對朝陽地區特殊的氣候條件,一些學者總結群眾實踐經驗,開展科技攻關選育出了許多適宜本地區栽植的樹種。

2.5.1 楊樹品種 楊樹在朝陽市的分布很廣,轄區內各縣(市)都有分布,是朝陽地區最主要的造林樹種之一。研究認為速生性較差的“赤峰楊”“小葉楊”“通林5”“哲林4”是特別適合朝陽發展的楊樹品種[18]。

2.5.2 防護林樹種 張寶孚將沙棘引入朝陽,沙棘枝葉繁茂,且栽植后能迅速成林,能形成濃密的林冠層,可有效截留降水[17]。郭浩認為油松是遼西的鄉土樹種,耐瘠薄,應成為朝陽造林的先鋒樹種[19]。

通過對比研究,作者認為適于朝陽地區不同立地條件的生態林樹種主要有:文冠果、蒙古櫟、五角楓、黃櫨、檸條、山杏、大扁杏、刺槐、沙棘、紫穗槐、胡枝子、油松、樟子松、東寧赤松等。

3 小結

干旱半干旱地區石質山地困難立地植被恢復與重建的關鍵在于樹種的選擇,還要針對這些地區水資源極為匱乏的實際情況,應用各種先進的集水、保水和供水造林技術,采取有效的抗旱造林措施,就能大幅度提高造林的成活率和保存率,恢復與重建森林植被、增加森林資源數量、提升質量,進而達到改善生態環境的目的。

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