不同整地技術對黑龍江西部石質荒山抗旱造林效果的影響

劉繼鋒，翁國盛，王力剛(.賓縣萬人歡林場，黑龍江 哈爾濱 5044；.黑龍江省森林植物園，黑龍江 哈爾濱 50040；.黑龍江省森林與環境科學研究院，黑龍江 齊齊哈爾 6005)

黑龍江省西部因風沙干旱危害較重而成為本省生態環境建設的重點區域，同時也是本省三北工程建設的核心區。自三北工程啟動以來，經過近30年的林業生態工程建設，取得巨大成就，廣大的宜林荒山荒地得到了很好綠化，生態環境明顯改善。隨著工程的深入推進，立地質量較好的林業用地已完成綠化，剩下的多是質量較差立地，即所謂的困難立地。而石質荒山是其中比較典型的困難立地之一，造林難度較大，常規造林成活率、保存率較低，林木生長較差，加上干旱少雨的氣候特點，大大加重了這些困難立地造林綠化難度[1]。積極探索成效顯著的石質荒山造林整地技術成為該區廣大林業工作者一項重要研究課題。經過不斷試驗探索與對生產實踐的總結，逐漸形成了一套不同類型的石質困難立地造林整地技術。

1 黑龍江西部概況

黑龍江西部地處44°04′—48°58′ N， 122°24′—128°19′ E，包括哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、綏化，面積10.4萬km2，占全省幅員的近1/4。該區域為我國典型半干旱大陸性季風氣候區，年均氣溫2.6 ℃，年均降水量467 mm，無霜期多年平均135 d左右。該區地形起伏較大，海拔30～500 m，其中，東北部為山前高平原，西部龍江、甘南以西為大興安嶺東坡過渡地帶，東南部為張廣才嶺，其余部分皆為河谷平原或低平原。土壤主要為黑土、黑鈣土、草甸土、沙土等。受人為活動干擾，自然植被破壞較為嚴重，僅在山地丘陵區零星殘存大約20余萬hm2以楊、樺、柞為主的次生林，大多山體植被稀少，巖石裸露。近年來，隨著天保工程的實施，封山育林使得該區的次生植被逆行演替有所減緩。通過荒山綠化工程的實施，大部分立地較好的荒山得到了綠化，大大促進了植被恢復。在廣大農區則人工營造了以林網為主體的農防林，樹種主要為人工選育的楊柳品種、落葉松、樟子松、云杉、灌木柳等[2]。

2 不同整地技術

整地是造林前對造林地土壤翻墾的一項技術措施，通過整地可使土壤變得疏松，利于苗木根系伸展及提高土壤的蓄水保墑能力，從而改變造林地土壤的水熱狀況及理化性質，利于造林苗木成活與生長[3]。

2.1 掘壕整地

針對土層5～10 cm 、坡度<20°的石質荒山，沿等高線采用小型挖掘機環山挖寬1.0～1.2 m，深80～100 cm的壕溝，其中將表土回填，包括砂石和石塊的底土在壕的下沿堆砌梯形壩。梯形壩高50 cm、上底寬40 cm、下底寬80 cm。壕與壕間距3～4 m。然后將表土回填壕內，在壕內按照株距2.5 m設置植苗點。造林時，將客土-草甸土或河泥土按植苗點放于壕內與壕內砂土、表土混合，比例為草甸土或河泥土∶表土∶砂土=1∶1∶1，每穴添加客土30～40 kg[4]。

2.2 石縫機械整地

針對坡度>35°較陡石質荒山，不便于機械作業，可用人工手持電鎬或風鎬在巖石縫隙處機械打深30～35 cm、直徑30～40 cm圓柱形栽植穴。栽植穴在坡面呈不規則式排列，每公頃2 000～2 500株穴。其中在栽植穴內添加腐熟好的有機客土。

2.3 環山拉溝整地

針對地形較為均一、坡度<18°的土石荒山或邊坡采用大型機械沿等高線拉溝，溝深60～70 cm，上口寬80 cm ，將表土回填、底土在溝的下沿修筑底寬50 cm、頂寬40 cm的堤壩。溝間距3～4 m。

2.4 魚鱗坑整地

在坡度大于25°，地形復雜、不規則較陡的土石荒山溝坡地上沿等高線自上而下挖半月形長1 m、寬0.8 m、深0.4 m的半圓形坑穴，將挖出的底土筑成埂高30 cm、頂寬20 cm的弧形外埂，筑實拍光，鏟平后坎并回填坑底，水平坑間距為1.5～3.0 m，上下兩排坑的斜坡距離(排距)3～4 m，坑穴沿山坡呈“品”字形排列。株行距2 m×3 m。

3 不同整地方式造林效果與分析

3.1 掘壕整地效果與分析

3.1.1 可改善植苗帶土壤水分、養分條件 掘壕整地通過坡面徑流將天然降雨匯集到壕內植苗帶，提高了土壤水分含量。據2008—2011年在甘南縣定期試驗測定結果表明，植苗帶土壤水分含量較對照提高幅度達32.64%，而干旱年份尤為明顯，如較干旱的2011年其土壤水分提高幅度達51.53%。另外，可在冬季通過匯集降雪來增加植苗帶土壤水分。據從2010—2013年在甘南縣連續4年調查，由于壕內形成了避風小環境，降雪時有更多的雪量聚集，壕內植苗帶平均積雪厚度較壕外對照高出1.1倍。

通過表土回填及添加客土，可改善栽植穴處土壤的養分條件。據在甘南縣測定結果表明：植苗帶土壤有機質由3.07%提高到4.24%,提高1.17個百分點，pH值由6.69提高到6.83，速效N、P、K、全N、全P提高幅度分別為11.62%、26.55%、16.21%、11.19%、15.10%。而土壤容重由1.506 2 gcm-3降至1.304 3 gcm-3，降低幅度達13.40%，提高了土壤透氣透水性，從而利于林木成活與生長(表1)。

表1 掘壕整地土壤養分及土壤容重測定結果

3.1.2 可改善局域微立地小氣候條件 掘壕整地通過改變坡面微域地形，使陽坡具備了一定程度的陰坡特征，從而調節微域溫濕度條件。據在甘南觀測表明：可使壕內5月地溫高于壕外，6—8月壕內低于壕外(表2)；可在生長季的5—9月，使水面蒸發減少194.1 mm，這對該區新植林木的成活與生長十分有利[5]。

表2 地面溫度日均值統計結果 ℃

3.1.3 可顯著提高造林成活率、促進林木生長 據在甘南調查，掘壕整地可使新植的樟子松、小葉錦雞兒、紫丁香當年成活率達98.3%，較當地常規明穴整地(對照)成活率(73.7%)提高24.6個百分點；可使新植樟子松最初3年高生長較對照分別提高3.6 cm、4.2 cm、5.7 cm，提高幅度分別達66.07%、55.26%、22.18%。使新植小葉錦雞兒當年高生長較對照提高16.7cm，紫丁香提高9.6 cm，分別較對照提高187.64%、165.52%(表3)。

表3 掘壕整地對林木成活與生長影響的調查統計結果

3.2 石縫機械整地效果與分析

該整地技術源于哈同高速公路兩側受損山體植被恢復及沿線石質邊坡綠化建設工程，經多次試驗、補充完善，形成了“石縫造林新技術”[6]。該技術主要是利用石縫處具備樹木成活生長最基礎的水分與養分條件，借助建筑工程工具開展打穴整地完成造林過程。造林時一般采用樟子松容器苗，同時添加客土。從2004年開始在哈爾濱東部的賓縣、方正等地石質荒山應用，并于2013年被列為黑龍江省財政林業科技推廣項目而獲得推廣應用，取得良好成效:首先，顯著提高了造林質量。據在哈爾濱地區調查，在砂石料場、石質邊坡、采石場廢棄地營造樟子松，成活率達96.3%，3年造林保存率達93.6%，較當地常規生產造林分別高出11.3和13.6個百分點。其次，可基本保證石質立地植被恢復質量。據對哈同高速沿線石質立地2009年營造的樟子松生長調查表明，林木平均高1.55 m，近3年年均高生長29.5 cm，基本生長發育正常。

3.3 環山拉溝整地效果與分析

根據對龍江縣錯海林場調查結果，環山拉溝整地可提高土壤含水率達5.02個百分點，可使植苗帶土壤有機質提高幅度達3.62%，速效N、P、K、全N、全P提高幅度分別達8.89%、10.62%、10.29%、32.03%、17.01%，土壤容重降低幅度達14.08%，從而形成利于林木成活與生長的土壤條件(表4)，促進林木成活與生長。據調查，環山拉溝整地營造樟子松、小葉錦雞兒、山杏、紫丁香，當年平均成活率達95.76%，較對照(明穴整地造林)提高12.21個百分點，差異顯著(0.05水平)[4]。

表4 環山拉溝整地土壤養分及容重測定結果統計結果

3.4 魚鱗坑整地造林效果與分析

魚鱗坑整地作為荒山荒坡造林整地的主要方式，同時兼具攔蓄徑流泥沙、保持水土的功能，在黑龍江西部土石荒山綠化生產應用，效果顯著。據在甘南、龍江調查結果表明，魚鱗坑整地可使土壤含水率提高19.2%，造林成活率提高11.9個百分點，使新植樟子松最初3年高生長年均提高5.16%。

4 結語

4.1 上述各項石質荒山造林整地技術均表現出良好的造林效果，對該區石質荒山及類似困難立地植被恢復或重建具有重要的指導作用。其中掘壕整地2007年在齊齊哈爾甘南縣石質荒山開始試驗嘗試，取得良好造林效果；石縫機械整地2004年首次在哈同高速賓縣-方正-依蘭段兩側石質邊坡植被恢復、護坡及綠化上試驗嘗試與應用，解決了公路、鐵路等建設受損山體植被恢復及邊坡防護及綠化問題，在哈爾濱地區推廣應用，使許多陡峭石質山得到了很好綠化；環山拉溝整地最早起因于20世紀80年代中期龍江縣錯海機械化林場，當時是我國三北工程建設的首創，在該縣的國有林場及16個鄉鎮推廣應用，使落葉松和樟子松造林成活率由過去的75%提高到95%以上。

4.2 幾種整地技術中，石縫機械整地由于費用遠遠高于其他整地技術，廣泛應用受到一定程度限制，目前主要用于特殊用途造林或植被恢復，如高速公路沿線石質山地、石質邊坡植被恢復或護坡綠化；掘壕整地主要適用于坡度<20°土層較薄的石質立地；環山拉溝整地適用于坡度<18°地形較均一的土石荒山；魚鱗坑整地適用于坡度大于25°地形復雜、不規則較陡的土石荒山。

參考文獻：

[1] 王韡燁.黑龍江省西部低山丘陵區集水抗旱造林技術研究[D].哈爾濱：東北林業大學,2014

[2] 沈積坤,滕連鎖.黑龍江省三北防護林建設[M].哈爾濱:東北林業大學出版社,1989

[3] 王韡燁,胡海清,王力剛,等.黑龍江省西部低山丘陵區集水造林不同整地形式及效果評價[J].安徽農業科學,2013,41(32):12633-12637

[4] 王力剛,李峰,高野,等.半干旱區石質荒山掘壕整地造林效果分析[J].防護林科技,2013(12):13-16

[5] 王力剛,李峰,高野,等.半干旱區石質坡面坑道式造林整地小氣候效應觀測初報[J].防護林科技,2013(1):5-8,73

[6] 吳士英,王學剛,張維國.石縫造林新技術及應用效果[J].防護林科技,2012(1):104-105