松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復技術與推廣

劉文忠,賴如萬,劉 俊,林傳豐

(興國縣水土保持中心,江西 興國 342400)

位于江西省中南部的興國縣經過幾十年的水土流失綜合治理,生態(tài)環(huán)境得到了明顯改善,水土流失嚴重的現象基本得到控制,昔日的“江南沙漠”已經披上綠裝。但是興國縣大部分山地植被仍以馬尾松為主,近年來受松材線蟲危害,馬尾松林受到嚴重破壞,尤其是在花崗巖山地破壞現象更為突出?；◢弾r山地地表土壤未完全發(fā)育,土壤結構松散,缺少腐殖質,如果馬尾松林遭到破壞,草灌植物將因失去馬尾松的保護而生長不良,現有生態(tài)平衡將被打破,導致水土流失加劇,因此必須加強對馬尾松林的保護管理及更替改造。

為了踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)理念,滿足生態(tài)立縣和可持續(xù)發(fā)展的要求,不斷提高水土流失防治水平,大力推進興國縣水土保持高質量發(fā)展先行區(qū)建設,興國縣水土保持中心與贛州市水土保持中心合作,在江西省興國縣塘背水土保持科技示范園開展松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復重建技術推廣應用研究。該研究工作自2021年10月開始,2022年12月獲得初步成果,并從2023年2月開始在興國縣龍口鎮(zhèn)、永豐鎮(zhèn)、隆坪鄉(xiāng)、埠頭鄉(xiāng)、杰村鄉(xiāng)等地推廣應用,取得了良好的生態(tài)效益和社會效益。

1 研究基地和研究背景

塘背水土保持科技示范園位于興國縣龍口鎮(zhèn)都田村,中心地理坐標為115°17′30.79″E、 26°14′9.98″N,海拔180.7 m,地質地貌以花崗巖風化殼所形成的砂質山地為主,土壤貧瘠,造林條件較差,現有的森林植被以馬尾松純林和芒萁草灌為主,樹種結構單一,森林生態(tài)功能等級低。

興國縣塘背小流域在20世紀七八十年代曾經是個不毛之地,被稱為“江南沙漠”。1981—1990年水利部派出長江水利委員會專家組,在這里開展了長達10 a的水土保持小流域綜合治理試點研究,試點期間探索出的《南方花崗巖劇烈侵蝕區(qū)塘背小流域綜合治理研究》等系列成果,于1991年獲水利部科技進步二等獎,1992年獲國家科技進步三等獎,還被列為國家科學技術委員會(現科學技術部)“九五”期間科技推廣項目,在南方地區(qū)進行了全面推廣。隨著時間的推移,一些地方的基本情況發(fā)生了變化,因此繼續(xù)深入研究松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復重建技術,對于興國縣水土流失治理仍具有現實意義。

2 研究目的

目前在興國縣松材線蟲重度危害區(qū),治理方式以針葉林補闊為主,缺少能實現地面快速覆蓋的有效方法。為研究松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被快速恢復重建技術,筆者在分析相關文獻和技術資料的基礎上,對《南方花崗巖劇烈侵蝕區(qū)塘背小流域綜合治理研究》等成果進行了試驗和調整,以尋求最優(yōu)技術模式,之后結合贛州市開展的小流域綜合治理工程,選擇適宜的區(qū)域進行了試驗成果推廣應用。

3 植被恢復技術

針對興國縣松材線蟲危害山地馬尾松林,尤其是花崗巖地區(qū)水土流失嚴重的問題,綜合考慮適應性強、生長速度快、覆蓋效果好的喬灌草品種搭配、播種方法和整地方式,通過分析各種喬灌草品種搭配形式對山地水土流失和養(yǎng)分流失的影響,結合水土流失治理需求,最終選擇采取竹節(jié)水平溝整地、生物有機肥料改良土壤、喬灌草播種技術,在塘背水土保持科技示范園開展松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復重建技術試驗,研究植被快速恢復及其水土保持效果。

3.1 竹節(jié)水平溝整地改良土壤結構

竹節(jié)水平溝是指在山坡上沿等高線每隔一定距離修建的截流、蓄水溝(槽),其溝(槽)內間隔一定距離培筑橫向土擋,使溝(槽)被截成竹節(jié)樣的蓄水坑。竹節(jié)水平溝能起到蓄水保水的作用,對于防汛、抗旱都具有重要意義,是南方紅壤侵蝕區(qū)調控水量的重要措施之一[1]。竹節(jié)水平溝能攔截蓄存地表徑流,有效消減地表徑流的侵蝕動力;攔截蓄存坡面泥沙,有效保護土壤資源;攔截蓄存植被更替工程中的枯枝落葉,增加土壤有機質含量,改良土壤肥力。

園區(qū)竹節(jié)水平溝整地規(guī)格要求:采用人工方式開挖,溝口上寬70 cm,底寬50 cm,溝深60 cm(溝深以外側溝壁平均深計算,新挖出的虛土堆積而成的溝埂不予計入);施工按照定線、保留表土、挖溝、留節(jié)、平整溝埂及溝底等工序進行。

3.2 施放發(fā)酵生物有機肥料增加土壤微生物活性

有機肥料營養(yǎng)元素齊全,能夠改良土壤,改善因使用化肥而造成的土壤板結,不僅可提供作物生長所需要的各類營養(yǎng)物質,而且能改良土壤結構、增強土壤保水保肥能力。有機肥料分解后能產生腐殖酸、維生素、抗生素和各種酶,改善了作物根系的營養(yǎng)環(huán)境,促進了作物根系及地上部分的生長發(fā)育,提高了作物對養(yǎng)分的吸收能力,有機質分解所產生的有機酸還可提高土壤中微量元素的有效性。

生物有機肥料因所含微生物的種類不同,所起作用也不同,主要有以下幾方面的作用:①固氮作用。以根瘤菌和固氮菌為例,它們在適宜環(huán)境條件下可以固定空氣中的氮,為作物生長提供氮素營養(yǎng)。②養(yǎng)分釋放作用。微生物能把土壤中一些難以被作物吸收利用的物質分解轉化為能被作物吸收利用的有效養(yǎng)分。比如,硅酸鹽細菌不僅能分解土壤中鉀長石和云母等難分解的礦物,把其中固定的鉀釋放出來,而且能促使土壤中難溶性的磷轉化為作物可以利用的形態(tài)。③促生作用。土壤中施入微生物肥料后,不僅增加了土壤中的養(yǎng)分含量,而且促進了各種維生素、酶及其他有利于作物生長的物質合成,有利于植物生長。④抗病作用。土壤中接種微生物后,微生物在作物根部大量繁殖,在一段時期內成為作物根際的優(yōu)勢菌,抑制或減少了病原微生物的繁殖機會,有的微生物還會對病原微生物產生抵抗作用。⑤促進根系生長作用。生物有機肥料能促進植物根系生長,但是生物有機肥料施入土壤后,其中的微生物會被土壤中的微生物吃掉,若不能保證穩(wěn)定成活,則其促生效果就會大打折扣。為了達到預期效果,可以先將有益菌種加到發(fā)酵后的有機肥料里,發(fā)酵有機肥料本身是擴大培養(yǎng)基,能使有益菌種大量增殖,之后再將微生物有機肥料施入土壤中,有助于有益菌種迅速在土壤中形成優(yōu)勢種群,進而促進植物根系生長。

3.3 喬灌草混播混種快速恢復植被

采用喬灌草混播混種能使土壤根系更加發(fā)達,比使用單純草本植物更有利于穩(wěn)定土壤邊坡[2]。采用喬灌草相結合的植被防護技術,一方面恢復了人工林生態(tài)環(huán)境,促進其與周邊環(huán)境景觀的協調;另一方面有利于增加生物多樣性,恢復水土流失山地原有生態(tài)系統結構,實現生態(tài)平衡[3]。園區(qū)喬木采取木荷、楓香等多種鄉(xiāng)土喬木闊葉樹種混交;灌木采取木豆、多花木藍、胡枝子等多種豆科灌木種子混播;草本采取寬葉雀稗、馬唐、高羊茅等多種草籽混播。

1)栽植闊葉樹。栽植前選擇苗木發(fā)育良好、根系完整、基莖粗壯、無病蟲害、苗齡和苗木生長狀況一致的苗木。苗木在運輸、栽植過程中要保持根部濕潤,防止受凍和風吹日曬。栽植方法采用穴植法,行株距為3 m×2 m,種植穴規(guī)格為0.4 m×0.4 m×0.4 m,栽植深度一般以最后回填松散土覆蓋樹苗根莖2～3 cm為宜。肥料用量為每穴施用2 kg生物肥、0.2 kg復合肥。所有苗木栽植都要在植樹節(jié)(3月12日)前完成。

2)撒播灌草。播草前先對土壤進行輕翻,再采用直接播撒種子法,在春季雨后直播。播種方法是在水平溝埂及溝埂外坡均勻撒播,即先水平條帶式松土整地,再將種子摻肥料拌和撒播。草種撒播好后應立即掃土覆蓋,覆蓋土厚0.5～1.0 cm,可用細齒耙或竹掃把往返耙松表土,使草籽被土均勻覆蓋。草籽肥料用量為每公頃撒播草籽90 kg,每公斤草籽拌施生物肥20 kg、復合肥6 kg。養(yǎng)護管理要在出苗半個月后及時追肥,選擇下雨前直接均勻撒播復合肥即可。播草要在清明節(jié)前后的1個月內完成。

3)養(yǎng)護管理。在植被恢復初期,植物尚處于生長初期的適應和緩苗階段,因此需要加強養(yǎng)護和管理,以便之后順利進入到免養(yǎng)護的自然發(fā)展階段。栽植樹苗之后,在每次暴雨過后應及時巡查,檢查初步存活率情況,是否有雨水沖毀栽植堆的情況,是否有動物或人為損壞苗木的情況,并及時培土、扶正苗木、補栽補種。撒播灌草之后,在每次暴雨過后要及時巡查,查看灌草種子發(fā)芽情況,是否有雨水沖毀情況及動物或人為損壞情況,并及時補播。待草苗高度到達10 cm后,選擇在雨前或雨中及時追施葉面肥,每公頃施用尿素60 kg。

3.4 試驗效果分析

基于上述技術措施,興國縣水土保持中心于2021年在塘背水土保持科技示范園開展了松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復重建技術試驗示范,治理松材線蟲危害嚴重的水土流失山地面積6.6 hm2。根據2 a多的研究觀測,栽植的楓香、木荷長勢良好,存活率為83.5%,受觀測時間較短影響,林木郁閉覆蓋效果一般,但地表草灌長勢較好,地表覆蓋效果良好,混合灌草播種地面覆蓋率91.4%,綜合植被覆蓋率達93.2%。

經初步觀測,園區(qū)試驗區(qū)山地水土流失強度由原來的強烈變?yōu)檩p度,松材線蟲帶來的危害得到了有效控制。試驗區(qū)內地面徑流系數由0.5下降為0.35,年攔蓄地表徑流量1.485萬m3,土壤侵蝕模數由5 650 t/(km2·a)下降為650 t/(km2·a),年減少土壤流失量330 t,泥沙下泄量顯著減少,徑流調控和防災減災能力有所提高。通過松材線蟲重度危害區(qū)采伐跡地水土保持生態(tài)恢復治理試驗示范,試驗區(qū)內林地生態(tài)系統服務功能得到提升,再經過土壤改良、植物調節(jié)、微生物凈化等綜合作用,有效改善了林地生態(tài)結構,加強了抵御疫情災害能力,提高了生態(tài)、經濟效益,試驗示范效果良好。試驗研究成果于2023年開始在興國縣永豐鎮(zhèn)焦溪村、荷嶺村松材線蟲重度危害區(qū)推廣應用。

4 推廣應用

試驗推廣應用工作主要選在高鐵、高速、國道沿線可視范圍內松材線蟲危害嚴重山地內開展,首期在永豐鎮(zhèn)焦溪村、荷嶺村完成推廣應用治理面積33.82 hm2,于2022年12月開始清理病樹,2023年1月底完成清理工作,2023年2月底完成植被恢復造林整地工作,2023年3月上旬完成造林補闊栽植工作,2023年4月下旬完成裸露地面播草工作。

1)永豐鎮(zhèn)焦溪村松材線蟲危害嚴重山地水土保持植被重建技術推廣應用基地。永豐鎮(zhèn)焦溪村松材線蟲危害嚴重山地水土保持綜合治理工程位于永豐鎮(zhèn)焦溪村、G356國道南側,距興國縣高鐵西站直線距離450 m,距興國縣城8.1 km。興國縣水土保持中心籌集鞏固拓展脫貧攻堅成果銜接推進鄉(xiāng)村振興(水保)項目資金180萬元,于2022年12月至2023年4月實施治理面積22.56 hm2,包括建設竹節(jié)溝18 304.6 m,種植楓樹20 054株、木荷4 850株、油茶2 190株,撒播混合灌草22.56 hm2,施放生物有機肥148.996 t。

2)永豐鎮(zhèn)荷嶺村松材線蟲危害嚴重山地水土保持植被重建技術推廣應用基地。永豐鎮(zhèn)荷嶺村松材線蟲危害嚴重山地水土保持綜合治理工程位于永豐鎮(zhèn)荷嶺村、G356國道南側,距興國縣高鐵西站直線距離1.5 km,距離興國縣城8.6 km。興國縣水土保持中心籌集鞏固拓展脫貧攻堅成果銜接推進鄉(xiāng)村振興(水保)項目資金160萬元,于2022年12月至2023年4月實施治理面積11.26 hm2,包括建設竹節(jié)溝7 161.1 m,種植楓樹10 240株、木荷2 706株、大果紅花油茶3 340株,撒播混合灌草11.26 hm2,施放生物有機肥138.85 t。

目前兩個推廣應用基地楓香、木荷長勢良好,存活率82.3%,因項目實施時間短,喬木林的郁閉覆蓋效果一般,但地表草灌長勢、覆蓋良好,混合灌草播種地面覆蓋率90.6%,綜合植被覆蓋率達91.4%,沙(裸)地面積顯著減少,林草植被覆蓋率平均提高了19.7%,水土流失現象明顯減輕。

5 結束語

通過對《南方花崗巖劇烈侵蝕區(qū)塘背小流域綜合治理研究》成果進行試驗和調整,探索了松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復重建技術,采取竹節(jié)水平溝整地、生物有機肥料改良土壤、喬灌草播種技術在塘背水土保持科技示范園開展試驗研究并獲得成功,隨后在興國縣永豐鎮(zhèn)焦溪村、荷嶺村鞏固拓展脫貧攻堅成果銜接推進鄉(xiāng)村振興(水保)項目中進行推廣應用。從推廣應用現場調查觀測情況來看,推廣應用地區(qū)植被恢復措施總體有效,植被個體及群落指標發(fā)展較好,生態(tài)恢復和自然景觀效果明顯。結果表明,本研究成果在推廣地區(qū)的應用是非常成功的,有效改善了松材線蟲造成的森林生態(tài)退化,為實現生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供了良好的生態(tài)基礎。