干旱、半干旱山區(qū)山地造林技術(shù)研究進(jìn)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(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院,北京100083)

朝陽地區(qū)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(tài)最脆弱地區(qū)。全市荒山面積占遼寧省的1/3,干旱少雨、水源缺乏,嚴(yán)重影響植樹造林的成活率和保存率,亦是制約本地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的主要因素。到2011年,全市森林覆蓋率達(dá)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(tài)建設(shè)的快速發(fā)展,一些較易造林地區(qū)已基本上完成了造林任務(wù)。朝陽市還有28.5萬hm2荒山?jīng)]有綠化,且多為石質(zhì)山和半石質(zhì)山。

一般石質(zhì)山地主要有三類:石灰?guī)r質(zhì)山地、山體裸露山地和普通石頭山地[1]。石質(zhì)山地大多處于降水量較少地區(qū)、具有地表蒸發(fā)量大、降水利用率低、土壤貧瘠、植被發(fā)育差、各種干擾強(qiáng)度大、適生物種稀少等不利于植被恢復(fù)的特征。石質(zhì)山地造林的目的是營造水土保持、水源涵養(yǎng)林及防風(fēng)固沙林為主的防護(hù)林。朝陽半干旱地區(qū)石質(zhì)山地困難立地亦具有降雨量不足、蒸發(fā)強(qiáng)烈、天然降水利用率低、土壤瘠薄、植被發(fā)育差及干擾強(qiáng)烈等生態(tài)特征[2]。改善干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境,對防治這些地區(qū)的土地進(jìn)一步退化、實(shí)現(xiàn)土地可持續(xù)經(jīng)營,恢復(fù)干旱生態(tài)系統(tǒng),減少貧困具有重要意義[3]。

1 相關(guān)研究進(jìn)展

在干旱、半干旱山區(qū),水分虧缺和低利用程度嚴(yán)重影響著林木的成活與生長,水分也成為制約這些地區(qū)造林綠化事業(yè)的瓶頸因素?？v觀近年來國內(nèi)外在干旱半干旱地區(qū)造林中采取的諸如整地技術(shù),覆蓋技術(shù),容器育苗造林,化學(xué)、物理及生物技術(shù)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(diǎn)從集水技術(shù)、保水技術(shù)與供水技術(shù)以及抗旱樹種選育4個方面予以探討。

1.1 集水造林技術(shù)

干旱半干旱地區(qū)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(diǎn)。因此如何有效利用這些降水資源成為決定造林成敗的關(guān)鍵。集水就是利用水分的重力效應(yīng)和土壤的水庫效應(yīng),通過合理的人工調(diào)控措施,使降雨就地攔蓄入滲,延長土壤水分的有效供應(yīng)時間,提高林木成活率的方法[4]。當(dāng)前集水造林技術(shù)采用的技術(shù)手段主要有整地技術(shù)和集水面收集徑流技術(shù)。

1.1.1 整地造林技術(shù) 造林前整地能顯著提高土壤含水量,改善土壤微環(huán)境,進(jìn)而促進(jìn)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(diǎn)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(shù) 隨著科技的發(fā)展,一些先進(jìn)的防滲材料及方法也相繼被引入進(jìn)來,可以概括為通過物理措施和化學(xué)措施提高產(chǎn)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(qū)表面,減少水分下滲?；瘜W(xué)措施主要有使用土壤結(jié)構(gòu)分散劑、斥水劑和土壤封孔劑等化學(xué)材料處理集水面,如石蠟、碳酸鈉溶液等[8]。傳統(tǒng)方法、物理措施及化學(xué)措施的集水效果差異很大。其中化學(xué)措施最佳、物理措施次之、傳統(tǒng)方法最差。傳統(tǒng)的方法雖然有集水效率較低、費(fèi)工等缺點(diǎn),但是對環(huán)境污染小,而無論是化學(xué)措施還是物理措施都對環(huán)境有不同程度污染,且修復(fù)難度大。因此,環(huán)保、價格低廉、防滲效果好的新材料是我們科技攻關(guān)的重點(diǎn)。

1.2 保水造林技術(shù)

保水技術(shù)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(fā),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(jìn)苗木正常生長[9]。造林實(shí)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(fā)途徑和通過使用保水劑、有機(jī)肥等改善土壤理化性質(zhì)進(jìn)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(zhì)緩解土壤水分蒸發(fā),提高土壤溫度,促進(jìn)苗木生長及成活的方法是保障半干旱地區(qū)石質(zhì)山地造林成功的關(guān)鍵技術(shù)措施。根據(jù)覆蓋材料可以分為塑料覆蓋、生物材料覆蓋、化學(xué)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(fā);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]。化學(xué)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(xué)物質(zhì)抑制水分蒸發(fā)。

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(qiáng)的高分子物質(zhì),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(fā)始于20世紀(jì)80年代,陸續(xù)研發(fā)出SA型、LPA型、KH841型、福民多功能超強(qiáng)吸水保水劑[13]。保水劑在林業(yè)生產(chǎn)中主要有拌種、包衣、育苗基質(zhì)、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(chǎn)生水,當(dāng)土壤水分過低,保水劑還會吸收苗木根系的水分,即出現(xiàn)“倒吸”現(xiàn)象,影響苗木生長或致其死亡,生產(chǎn)中使用保水劑造林要因地制宜。

1.3 供水造林技術(shù)

集水和保水是通過各種技術(shù)手段提高“土壤水庫”容量,而供水技術(shù)則是水分的高效利用技術(shù)。目前被廣泛采用的供水技術(shù)主要有滲灌、滴灌、微灌及將草把導(dǎo)入根區(qū)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(shù)在林業(yè)上也逐漸應(yīng)用這些技術(shù)。近年來在林業(yè)生產(chǎn)及造林中應(yīng)用較多的是應(yīng)用干水、黃腐酸等生物制劑來保水[14]。除上述幾種供水技術(shù)外,近年來應(yīng)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(qū)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(huán)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(fù)的能力[15]。

根據(jù)植物耐旱機(jī)理,可將大多數(shù)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(cè)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(qū)造林提供了理論依據(jù)。張寶孚就朝陽地區(qū)石質(zhì)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(shù)進(jìn)展

造林技術(shù)是森林培育中最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一,幾十年來朝陽市各級林業(yè)部門在造林技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研究工作,在整地技術(shù)、栽植技術(shù)、造林地后期管護(hù)、節(jié)約造林成本等方面也取得諸多成績。

2.1 整地技術(shù)方面

(1)整地可有效改善林地的理化性質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu),其直接的結(jié)果是可顯著提高造林成活率并能有效地減少徑流的發(fā)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(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在“三北”防護(hù)林、“退耕還林”等國家重點(diǎn)工程。

2.2 栽植技術(shù)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(yǎng)缽造林法”、“DJS造林法”等實(shí)用造林新技術(shù),顯著地提高造林成活率。在造林中普遍推行“后備株預(yù)備補(bǔ)植法”,即在造林地內(nèi)每hm2用大營養(yǎng)缽集中培育150～450株苗木,在成活率達(dá)不到要求時進(jìn)行雨季替換補(bǔ)植,顯著地提高了造林保存率。

2.3 造林地后期管護(hù)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(jié)約造林成本方面

需要特別指出的是“DJS”造林法,有效實(shí)現(xiàn)了節(jié)水保墑,每hm2造林面積節(jié)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(jié)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(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會效益顯著提高。

2.5 造林樹種選育方面

近半個世紀(jì)以來,針對朝陽地區(qū)特殊的氣候條件,一些學(xué)者總結(jié)群眾實(shí)踐經(jīng)驗,開展科技攻關(guān)選育出了許多適宜本地區(qū)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(qū)內(nèi)各縣(市)都有分布,是朝陽地區(qū)最主要的造林樹種之一。研究認(rèn)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(fā)展的楊樹品種[18]。

2.5.2 防護(hù)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(rèn)為油松是遼西的鄉(xiāng)土樹種,耐瘠薄,應(yīng)成為朝陽造林的先鋒樹種[19]。

通過對比研究,作者認(rèn)為適于朝陽地區(qū)不同立地條件的生態(tài)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(jié)

干旱半干旱地區(qū)石質(zhì)山地困難立地植被恢復(fù)與重建的關(guān)鍵在于樹種的選擇,還要針對這些地區(qū)水資源極為匱乏的實(shí)際情況,應(yīng)用各種先進(jìn)的集水、保水和供水造林技術(shù),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(fù)與重建森林植被、增加森林資源數(shù)量、提升質(zhì)量,進(jìn)而達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境的目的。

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