蘭州市北山地區林業育苗管理技術改進示范

摘 要 通過實地調查發現，甘肅省蘭州市北山地區育苗過程中存在育苗床土壤結構不合理、灌溉技術粗放和病蟲害防治體系缺失等問題，嚴重制約了當地育苗產業的發展。為顯著提高土壤質量、實現水分的精確供給、有效控制病蟲發生、改善育苗效果，提出了采取土壤條件系統性優化、推廣微灌技術應用和構建病蟲害智能防控體系等育苗技術優化策略，并開展了一系列野外示范進行驗證。

關鍵詞 林業育苗；土壤管理；微灌技術；甘肅省蘭州市北山地區

中圖分類號：S723.1 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.03.062

隨著我國生態環境建設的深入，對林木育苗數量和質量的要求日益增高[1]。作為國家重點生態功能區之一，甘肅省蘭州市北山地區林業育苗工作任務艱巨，開展北山林業育苗栽培管理技術研究，對提高育苗成活率和幼苗質量具有重要意義。本研究主要從優化育苗床土壤條件、推廣微灌技術應用和構建病蟲害智能防控體系等方面入手，通過理論分析與實證研究，探索蘭州市北山地區林業育苗栽培管理技術優化策略，以期為當地乃至全國林業育苗工作提供參考。

1" 北山地區林業概況

蘭州市北山地區范圍廣闊，森林覆蓋率較高，為我國重要的林業生產基地之一。根據最新調查，蘭州市北山地區森林總蓄積量約為1 500萬 m3，主要林木類型包括白楊、油松、云杉等針葉樹和柞樹、榆樹等闊葉樹。近年來，隨著國家大力推進北方防護林體系建設，蘭州市北山林區人工林育苗面積不斷擴大，2022年已達到0.8萬hm2，育苗任務艱巨[2]。然而，由于地域環境極端，北山林區育苗栽培管理面臨諸多挑戰。具體而言，當地年平均氣溫8.5 ℃，極端最低氣溫可達-30 ℃，溫差極大；年平均降水量為360 mm，大于10 ℃有效積溫僅1 600 ℃，熱量與水分條件均限制了林木生長。此外，由于山區地勢復雜，機械化程度低，育苗床土壤處理與施肥灌溉等栽培管理只能靠人工操作，工作強度大且效率低。除此之外，病蟲害種類繁多，發生頻率及危害程度均較嚴重。總體而言，優化蘭州市北山林區育苗栽培管理技術，實現標準化、規范化、精細化管理，勢在必行。

2" 存在的問題

2.1" 育苗床土壤結構不合理

蘭州市北山地區地勢復雜，大部分育苗基地位于山谷盆地，土壤類型以棕壤和黃棕壤為主。這些土壤總體質量較差，容重高、保水保肥能力差，不利于林木種子吸收水分養分和發育氣根。1）土壤結構疏松度低。蘭州市北山地區立地條件復雜，人工耕作和機械操作難度大，表層土壤結構緊實，疏松度較低。根據測定，當地典型育苗基地0～20 cm土層土壤容重可達1.35 g·cm-3，明顯高于林業育苗標準（1.1～1.2 g·cm-3）。土壤過于緊實會影響氣、水、肥在土壤內的傳導與分配，不利于種子萌發和幼苗生長[3-4]。2）土壤層次分化現象顯著。由于撫育管理粗放，蘭州市北山地區育苗基地表層土壤組分隨人工耕作逐年流失，中下層土壤酸化和鹽基流失嚴重，表現為土壤肥力急劇下降。調查發現，20～40 cm土層有機質、全氮、速效磷含量分別比表層下降了35%、28%、20%，這直接影響了林木種子和幼苗對養分的有效利用。3）土壤養分儲備嚴重不足。受立地和氣候等自然條件的限制，北山地區土壤本底肥力較差。此外，長期的粗放式管理導致土壤肥力流失嚴重。測定發現，當地76.3%的育苗基地速效磷水平低于林業育苗標準（20 mg·kg-1），全部氮和有機質含量也普遍偏低，很難滿足快速生長期林木幼苗的營養需要。

2.2" 灌溉技術粗放

蘭州市北山地區地形地貌復雜，水資源分布與降水分配極不均勻。如何高效利用有限的水資源進行育苗灌溉，是當地面臨的主要難題[5]。1）灌溉設施簡陋，輸水管網覆蓋率低。根據調查統計，北山地區內89%的育苗基地還在使用人工搬運和地面灑水的粗放灌溉技術，僅11%引入了微噴灌、微滲灌等先進灌溉技術裝備，無法實現水分的精準化供應。此外，山區地形限制了管網與水源的連接，大部分育苗基地無法實現工程化覆蓋式給水，嚴重制約了合理灌溉的開展。2）灌水方法單一，無法適應林木需水規律。根據相關研究，不同樹種和樹木的不同生長期對土壤水分要求差異較大，但受制于灌溉設施與方式，蘭州市北山地區育苗基地多采用泛灌的粗放灌水技術，很難按需施水，既可能出現灌溉不足，也可能導致澆水過度。3）缺乏科學合理的灌溉調度，灌水量難以精確控制。由于缺乏灌溉自動控制系統，北山林區育苗基地的灌水完全依賴人工經驗判斷，根據氣候條件羅列式供水，無法實現對林木實時水分需求的動態監測與響應，極易導致澆水過多或不足。

2.3" 病蟲害防治體系不健全

蘭州市北山地區氣候條件復雜，病蟲害種類繁多、發生周期短、危害程度重。然而受監測與控制技術水平限制，當前蘭州市北山林區育苗基地的病蟲害防治體系還比較薄弱。1）病蟲害監測預警能力不足。蘭州市北山地區面積遼闊，地形復雜，如僅依賴人工排查，監測范圍與效率都難以保障。且病蟲害發生具有隱蔽性與暴發性，人工觀察很難準確預測，這直接導致病蟲害防治常常處于被動狀態。根據統計，近3年蘭州市北山林區主要育苗基地的病蟲害發生率均在10%以上，造成的經濟損失逐年增加。2）防治措施比較單一，無法形成系統防控。受技術與資源條件限制，北山林區育苗病蟲害防治體系過于依賴化學農藥防治。但長期化學防治導致抗藥性問題突出。此外，當地80%以上的小型育苗基地防治設施簡陋、藥劑種類有限，無法按需選擇最優防治方案，嚴重限制了防治水平的提高。3）缺乏對高效防治新技術的應用。當前北山林區育苗基地的防治技術與裝備比較落后，智能化、精準化防控裝備短缺。一些重要的新技術，如信息化監測、生物防治、無公害防治等，應用率極低。這導致防治過程的信息化、精準化水平有待提高，同時增加了防治的投入成本與環境破壞風險。

3" 改進措施

3.1" 優化育苗床土壤條件

為改善蘭州市北山地區育苗基地的土壤質量，提高育苗效率，可以從以下幾個方面進行土壤條件優化。1）采取深松整地，保證土壤容重適宜性。具體做法是在育苗前后分別對土壤進行深耕20～30 cm和中深耕10～15 cm，并結合施用腐熟有機肥，長期改善和調節土壤容重。研究表明，這可以使當地緊實性強的棕壤土壤結構松動30%以上，促進氣水交換，利于種子發芽和幼苗定根。2）施用黏土礦物等土壤調理劑，增加表層肥力。可以通過在育苗基地土壤表層（0～20 cm）施用氮磷鉀速效肥的基礎上，額外施用30～50 kg/667 m2的膨潤土或蛭石等調理劑，減少養分向下層的垂直轉移，提高表層土壤的保水保肥能力，使之更好滿足幼苗生長需求。3）開展土壤測試與定性定量施肥。根據不同樹種和育苗階段的需肥規律，做好土壤營養狀況測試，合理采用有機焙燒緩釋肥等，使每一批次育苗的氮、磷、鉀養分達到林業育苗標準（N含量120 mg·kg-1，P含量35 mg·kg-1，K含量90 mg·kg-1），保證土壤肥力。

3.2" 推廣應用微灌技術

為實現蘭州市北山林區育苗基地水分的精確化供應，應大力推廣微灌技術的應用。

1）建設覆蓋式微噴灌和微滲灌管網。根據地形地貌條件，制定配套管網設計方案，實現育苗基地管網覆蓋率100%。地勢較平坦地區可布設微噴灌系統，配套建設節水型噴頭，調節噴灑強度，實現均勻高效灌溉。對地勢較陡的山地，則可以優先選用微滲灌管網，利用地形讓水分充分下滲。

2）建立苗木水分需求動態監測系統。在主要育苗地區布設土壤水分傳感器，設置數據采集單元，通過物聯網技術形成聯網監測體系，實現對育苗床段土壤水分、環境參數的實時檢測，并據此設定灌溉模型，進行精細化水量管理。

3）構建智能化供水控制系統。利用云計算和大數據技術，具體對應不同育苗床段、不同樹種和不同生育期的水分特征參數，建立自動化的確定性與模糊性控制模型，實現對微灌開關、灌水量等的精確控制，既保證水資源高效利用，也確保苗木水分需求得到滿足。

3.3" 完善病蟲害智能防控體系

為有效解決蘭州市北山林區育苗基地病蟲害防治體系薄弱的問題，建立智能化精準防控體系勢在必行。1）構建病蟲害監測預警系統，通過病蟲害信息化監測平臺收集各類生物學、氣象學和育苗過程數據，建立數據驅動的病蟲害預測模型，實現病蟲害發生風險預評價。在此基礎上，利用無人機、近地傳感器和圖像分析等技術，建立實時、精細、動態的病蟲害監測預警網絡，實時反饋育苗基地病蟲害的發生狀態，為防治決策提供依據。2）強化綜合治理策略，建立物理防治、生物防治和精準施藥防治的有機結合體系。發揮天敵的生物學防治功能，針對蘭州市北山林區主要育苗病蟲害種類特點，選擇安全高效、低殘留的生物農藥和精準施用技術裝備，實現防治策略動態優化。3）利用數字技術手段提高防治過程的管理水平。通過移動APP與防控設備互聯，結合精準防治模型，實現操作過程可視化智能化指導，確保各項防治措施得以有效實施。同時，可以通過這些數字化手段進行培訓、監督與決策支持，確保防治體系持續改進與升級。

4" 實證研究

4.1" 示范設計與實施

為驗證所提出的蘭州市北山地區育苗技術優化策略的效果，設計了“育苗床土壤條件優化”“微灌聯網控制”和“病蟲害智能監控”3組田間示范。

1）育苗床土壤條件優化示范。選擇北山林區典型育苗基地的3個標準育苗大棚，在原有育苗管理模式的基礎上，分別采取深耕翻土、施用膨潤土和黏土礦物及定量補充有機肥的土壤修復模式，研究其對土壤理化性狀、育苗木生長和育苗成活率的影響。2）微灌聯網控制示范。在2個大棚內分別建立了基于無線網絡的土壤水分檢測系統和可程序供水控制系統，實現對土壤水分變化的實時監測并智能化變量澆水，與相同環境條件下傳統人工經驗澆水模式進行效果比較。3）病蟲害智能監控示范。選取3個大棚，在2個大棚內裝設圖像識別誘捕裝置，構建實時監測預警系統，第3個大棚作為對照組，比較監控系統對典型病蟲害發生態勢的控制效果。各組示范均采用隨機區組設計，重復3次，以保證結果的科學性與可靠性。

4.2" 結果分析與討論

通過對育苗床土壤條件優化示范結果分析發現，采取深耕翻土、施膨潤土與黏土礦物調理及補充有機肥可顯著提高土壤容重、場地持水量，改善土壤肥力（表1），為苗木生長提供了更優質的基層條件。研究同時監測到苗木成活率由72.5%提高到82.1%，驗證了育苗床土壤條件系統性優化的重要性，也為該技術在當地的大面積推廣應用提供了理論支持。

微灌聯網控制示范結果表明，采用智能微灌方式可動態監測土壤水分變化情況，保證土壤水分始終處于最佳狀態。采用智能微灌灌溉方式不僅使水資源利用效率由43.2%提高到65.3%，而且使苗木的干物質積累量由52.3 g·株-1提高到71.0 g·株-1，成活率由67.2%提高到80.4%。因此，在當地山地育苗基地推廣該技術必要且迫切。

病蟲害智能監控示范也取得了令人滿意的防治效果。圖像識別誘捕技術實現了主要病蟲害96 h內的提前預警，使防治過程主動性大為提升。此外，采取物理防治和精準施藥相結合的策略，將藥劑用量從原來的20 mL·m-2降低到10 mL·m-2，殘留量也從原來的2.5 mg·kg-1降至1.2 mg·kg-1，防治效果未出現大幅度變動。因此，構建智能化監控和防控子系統，可以有效控制蘭州市北山地區育苗病蟲害的發生，值得推廣。

5" 結語

蘭州市北山地區是我國重要的生態涵養區和林業生產基地，育苗工作任務重大。本研究從理論與實證兩個層面出發，提出了系統性的技術優化策略，并通過示范驗證了策略的科學性與效果，為蘭州市北山地區及類似地區育苗水平的提升提供了理論支撐與技術參考。后續還需要加大技術推廣力度，促進研究成果轉化，以更好地滿足生態涵養區和國家商品林基地建設的要求。

參考文獻：

[1] 袁月.林業技術在林業產業發展中的應用[J].中國林副特產，2023（5）：81-83.

[2] 馬建軍.現代林業育苗栽培管理技術[J].山西林業科技，2023，52（S1）：34-35.

[3] 師佳麗，賀煜霞，惠寧.現代林業育苗理念與技術分析[J].種子科技，2022，40（14）：118-120.

[4] 張琪.小隴山林區云杉育苗技術[J].現代農村科技，2023（10）：55-57.

[5] 武曉燕.遼東櫟育苗栽培管理技術[J].山西林業科技，2023，52（S1）：36.

（責任編輯：敬廷桃" 劉寧寧）

收稿日期：2024-01-08

作者簡介：車旭（1989—），本科，工程師，主要從事林業育苗研究。E-mail：2262655746@qq.com。