林木超深栽在沙地造林中的應(yīng)用效果分析

李向軍, 劉春鵬, 安 萍, 支恩波, 王學(xué)勇, 劉澤勇, 李新利

(1.河北省林業(yè)科學(xué)研究院, 河北 石家莊 050061; 2.河北省林木良種工程技術(shù)研究中心,

河北 石家莊 050061; 3.日本鳥取大學(xué) 干旱地研究中心, 日本 鳥取 680-0001)

林木超深栽在沙地造林中的應(yīng)用效果分析

李向軍1,2, 劉春鵬1,2, 安 萍3, 支恩波1,2, 王學(xué)勇1,2, 劉澤勇1,2, 李新利1,2

(1.河北省林業(yè)科學(xué)研究院, 河北 石家莊 050061; 2.河北省林木良種工程技術(shù)研究中心,

河北 石家莊 050061; 3.日本鳥取大學(xué) 干旱地研究中心, 日本 鳥取 680-0001)

摘要：[目的] 探討林木超深栽在沙地造林中的可行性，為提高干旱半干旱沙地造林效果提供依據(jù)。 [方法] 在對永定河下游沙地不同深度土壤水分含量進(jìn)行監(jiān)測的基礎(chǔ)上，以白榆為造林樹種，開展了深根苗與普通苗的不同栽植深度﹝1 m(超深栽)，0.6 m(深栽)，0.3 m(常規(guī))﹞的造林試驗(yàn)。 [結(jié)果] (1) 沙地下層土壤的水分含量較高并相對保持穩(wěn)定； (2) 沙地林木超深栽顯著提高了造林成活率40%以上(p<0.01)。特別是使用林木深根苗進(jìn)行超深栽時(shí)，即使在無灌水的條件下亦取得了很好的造林效果(成活率94%)；(3) 林木超深栽顯著提高了苗木的高生長，但對胸徑生長的促進(jìn)作用僅在使用深根苗時(shí)觀察到。 [結(jié)論] 超深栽技術(shù)適用于干旱半干旱沙地造林，建議予以推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：超深栽; 沙地造林; 白榆; 深根苗

河北省2.72×106hm2的沙化土地直接威脅到京津冀地區(qū)生態(tài)環(huán)境的安全，是該地區(qū)沙塵天氣的沙源之一。各級政府曾大量投入人財(cái)物進(jìn)行治理，但由于環(huán)境、土壤、水資源以及造林技術(shù)等方面的限制，該地區(qū)的綠化效果并不令人滿意[1]。如何進(jìn)一步提高沙地造林成活率和造林效果已成為沙地治理中亟待解決的問題[2]。土壤水分是影響造林苗木能否成活和保存的最關(guān)鍵因素之一。每年進(jìn)入雨季前，沙化地區(qū)風(fēng)沙大、降水少，沙地土壤特別是上層土壤的水分含量往往處于較低的水平[3]。采用常規(guī)技術(shù)造林的苗木因栽植較淺(一般約20—30 cm)，加之造林后又得不到有效的水分補(bǔ)給或補(bǔ)給不及時(shí)，苗木根系因吸收不到維持自身生理機(jī)能的水分而經(jīng)常大面積枯死[4]，這是目前沙地造林成活率或保存率較低的最主要原因之一。在干旱半干旱沙地，隨著土壤深度的增加，土壤所受外界環(huán)境的影響也逐漸降低，土壤水分逐漸增加[5-6]。因此，研究者提出了沙地深栽造林的方法，即栽植深度為40～50 cm(通常為20～30 cm)，實(shí)踐證明此方法在提高沙地造林成活率和保存率方面起到了一定的效果[1,7-8]。不過，在長期得不到水分補(bǔ)給的干旱年份，土壤中的水分缺乏依然會波及到這一深度，也將影響造林效果。如果能夠?qū)⒚缒驹灾驳礁畹耐翆又?超深栽)，使苗木根系能夠安定地吸收到其成活和生長所需要的水分，進(jìn)而避免干旱的影響，理論上就能夠提高其成活率和保存率。但目前相關(guān)報(bào)道較少[8]，尚有待于進(jìn)一步探討與驗(yàn)證。因此，為了進(jìn)一步提高干旱半干旱沙地的造林效果，本研究以白榆(Ulmuspumila)為試驗(yàn)材料，以河北省廊坊市安次區(qū)永定河下游河成沙地為試驗(yàn)點(diǎn)，定期調(diào)查沙地不同深度土壤水分含量，對深根苗和普通苗的沙地超深栽造林效果進(jìn)行分析。

1材料與方法

1.1　試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于廊坊市安次區(qū)楊稅務(wù)鄉(xiāng)大北尹村永定河下游河成沙地,地理坐標(biāo)為116°40′E，39°23′N，屬暖溫帶半干旱半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫11.4 ℃，極端最高和最低氣溫分別為40.2和-25.8 ℃，無霜期為181 d；春季多風(fēng)少雨，年降雨量為591 mm，其中75%以上集中在7—9月；年均蒸發(fā)量約為年均降雨量的3倍左右。試驗(yàn)區(qū)表土為細(xì)沙層，之后為中砂層，土質(zhì)瘠薄，有機(jī)質(zhì)含量低，保水、保肥性差。

1.2　試驗(yàn)材料

以白榆為材料，在河北省林科院院內(nèi)苗圃進(jìn)行了深根苗及普通苗的培育。深根苗的培育采用直徑10 cm，長度1 m的PVC管作為育苗容器，容器內(nèi)填充混配好的育苗基質(zhì)[9]，播種后采用自下而上吸水的方法進(jìn)行水分補(bǔ)給。普通苗的培育采用大田常規(guī)育苗方法進(jìn)行。試驗(yàn)用苗選擇地上部生長基本一致的深根苗和普通苗。苗木均為2年生，樹高2.0 m、基徑粗度1.8 cm左右。深根苗的根系長度達(dá)到了1 m。

1.3　試驗(yàn)方法

1.3.1不同深度土壤的水分含量調(diào)查在造林沙地選取3處固定土壤取樣點(diǎn)，在試驗(yàn)期間(2012年6月至2013年11月)每月取1次土樣。每次用土鉆獲取0—20 cm，20—40 cm，40—60 cm，60—80 cm和80—100 cm土層土樣，采用稱重法測定土壤水分含量。

1.3.2造林方法試驗(yàn)采用二因素(栽植深度和澆水量)隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。其中栽植深度設(shè)1 m(超深栽)，0.6 m(深栽)，0.3 m(常規(guī))3個(gè)深度。灌水處理設(shè)無灌水、2 L/株、4 L/株3個(gè)水平(均為造林時(shí)一次性灌水)。在苗木栽植時(shí)，將一根灌水管同時(shí)埋入土中0.5 m(0.6 m深栽時(shí))或0.8 m(1 m超深栽時(shí))。栽植后通過灌水管將水直接灌到土壤深處。6株為1小區(qū)，每處理設(shè)3個(gè)重復(fù)小區(qū)。栽植密度為2 m×3 m。

1.3.3苗木成活率及生長情況調(diào)查2013年5月進(jìn)行了造林成活率調(diào)查。對于樹干干枯而有新梢萌發(fā)的植株視為成活進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。為了避免栽植深度對胸徑測量的影響，苗木栽植時(shí)預(yù)先對胸徑位置進(jìn)行了標(biāo)記。各處理苗木的樹高和胸徑在試驗(yàn)前后進(jìn)行了測量，對樹高和胸徑的年均生長量進(jìn)行了計(jì)算。生長調(diào)查只針對完全成活植株進(jìn)行，樹干部分或全部干枯但有新梢萌發(fā)的植株不在生長調(diào)查之列。

1.4　統(tǒng)計(jì)分析

對造林成活率、苗木年胸徑、樹高生長量數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，當(dāng)方差分析差異顯著時(shí)，采用LSD法進(jìn)行多重比較分析各處理間的差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1　不同土層的水分變動(dòng)

表1為試驗(yàn)沙地各深度土壤從2012年6月至2013年11月的含水量變化。從表1中可以看出，0—100 cm土體含水量的年變化從冬、春至夏秋大體呈現(xiàn)高—低—高的趨勢。即春季5—6月的土壤含水量顯著地低于其前(3月)后(8月以后)的土壤含水量。與其他土層相比，0—20 cm，20—40 cm土層的土壤含水量隨季節(jié)變化呈現(xiàn)出較大的變化。特別是表層的0—20 cm，在2 a的5—6月的取樣調(diào)查中，其土壤含水量均低于3%。40 cm以下土層的土壤含水量隨季節(jié)變化的幅度較小，且土層越深變動(dòng)幅度也越小。60—80 cm以及80—100 cm土層的土壤含水量在不同季節(jié)均保持較高水平。

2.2　造林成活率

表2為不同栽植深度及不同灌水量對白榆沙地造林成活率的影響。從表2可以看出，栽植深度以及灌水量對白榆的成活率均有極顯著的影響，但二者的交互作用則不顯著。不同栽植深度處理時(shí)，白榆成活率由高到底順次為：深根苗超深栽(1 m)>普通苗超深栽(1 m)>普通苗深栽(0.6 m)>普通苗常規(guī)(0.3 m)。灌水量處理對白榆成活率的影響，總體表現(xiàn)出隨著灌水量的增加成活率提高的趨勢。但是，深根苗超深栽1 m處理則不受灌水與否以及灌水量的影響。此處理在不同灌水條件下，成活率均達(dá)到了90%以上。

表1　不同時(shí)間試驗(yàn)沙地各土層的土壤含水量

注:平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=3)。

表2　不同栽植深度及灌水條件下白榆造林成活率

注：各因子造林成活率差異性表現(xiàn)為：栽植深度**；灌水量*；栽植深度×灌水量ns。**指在p=0.01水平具有顯著影響；*指在p=0.05水平具有顯著影響；ns為無顯著影響。下同。

2.3　苗木生長情況

表3為不同栽植深度及不同灌水量條件下白榆的生長情況。從表3可以看出，不同栽植深度對樹高年生長量和胸徑年生長量均有顯著影響。灌水處理及與栽植深度的交互作用則不顯著。與普通苗常規(guī)(0.3 m)處理相比，深根苗和普通苗的超深栽處理(1 m)顯著提高了苗木的年樹高生長量。同時(shí)，深根苗超深栽(1 m)處理?xiàng)l件下的苗木胸徑生長量也顯著高于其他3個(gè)處理。使用普通苗時(shí)，栽植深度對苗木年胸徑生長量沒有顯著影響。

表3　不同栽植深度及不同灌水量條件下白榆生長情況

注：各因子年生長量差異性表現(xiàn)為：造林方法：樹高*，胸徑**；灌水量：樹高ns，胸徑ns；造林方法×灌水量：樹高ns，胸徑ns。

3討論與結(jié)論

(1) 采用深根苗或普通苗在沙地進(jìn)行超深栽造林，總體成活率及成活后苗木的生長量均顯著高于普通苗常規(guī)造林。特別是采用深根苗進(jìn)行超深栽造林，即使移栽后不進(jìn)行灌水也能取得較好的造林效果。

(2) 本試驗(yàn)結(jié)果與苗木根部土壤水分條件有十分密切的關(guān)系，因?yàn)橥寥浪质敲缒境苫罴吧L的重要條件之一[4,10]。在干旱半干旱沙地，土壤，特別是上層土壤的水分含量很容易受到外界環(huán)境條件的影響[3]。在河北省，春末夏初一般多風(fēng)少雨，此時(shí)土壤水分出多進(jìn)少，導(dǎo)致沙地上層的土壤水分含量處于較低水平(表1)。不過，沙地的下層土壤在一年中基本保持較高且相對穩(wěn)定的水分含量。

(3) 采用林木深根苗或普通苗在沙地超深栽時(shí)，苗木根系直接接觸到水分含量較高的下層土壤，因此根系能夠從土壤中吸收水分運(yùn)輸?shù)降厣喜康男杷课?，從而保證了植株的成活和生長。而常規(guī)造林時(shí)，因栽植較淺，在春末夏初時(shí)栽植層土壤水分一般無法滿足苗木成活和生長需要，從而苗木死亡。因此，沙地土壤水分的時(shí)空分布特點(diǎn)有利于深栽苗木的成長而不利于淺栽苗木的生長。

(4) 與普通苗沙地超深栽相比，深根苗在無灌溉條件下也表現(xiàn)了很好的造林效果(表2—3)。其原因主要是因?yàn)樯罡缭谂嘤^程中生長發(fā)育出了強(qiáng)大發(fā)達(dá)的根系，有利于從土壤中攝取水分，而普通苗的根系則相對較弱。因此，在沒有澆水條件的偏遠(yuǎn)沙地造林時(shí)，宜選用林木深根苗進(jìn)行超深栽造林。

(5) 在無灌溉條件下，普通苗沙地超深栽的效果雖然劣于深根苗超深栽，但苗木的培育、運(yùn)輸成本較低，而且栽植后進(jìn)行少量灌水其成活率就能達(dá)到或接近深根苗超深栽的水平。因此，在有澆水條件時(shí)，采用普通苗木進(jìn)行超深栽也可以取得一定的造林效果。不過，普通苗超深栽在實(shí)際應(yīng)用中存在一些局限性。適用于超深栽的樹種僅限于具有較長主莖或在深栽后有發(fā)根能力的樹種，如白榆、楊樹等。

(6) 作為干旱半干旱沙地造林的一種新方法，采用林木深根苗或普通苗進(jìn)行超深栽可極大提高造林成效，具有較為廣闊的推廣應(yīng)用前景。今后，在進(jìn)一步對苗木培育、運(yùn)輸、降低造林成本以及可操作性等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究、開發(fā)和集成配套的基礎(chǔ)上，該造林方法必將對加快沙地植被的建成速度、改善沙區(qū)生態(tài)環(huán)境發(fā)揮積極推動(dòng)作用。

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Effects of Extra-deep Planting on Survival and Growth of Seedlings in Sandy Soil

LI Xiangjun1,2, LIU Chunpeng1,2, AN Ping3, ZHI Enbo1,2, WANG Xueyong1,2, LIU Zeyong1,2, LI Xinli1,2

(1.HebeiAcademyofForestrySciences,Shijiazhuang，Hebei050061,China; 2.HebeiEngineeringResearchCenterforTreesVarieties,Shijiazhuang,Hebei050061,China; 3.AridLandRerearchCenter,TottoriUniversity,Tottori680-0001,Japan)

Abstract：[Objective] The feasibility of plantation establishment with extra-deep planting in a sandy soil was studied in order to provide support on increase of the survival rate of seedlings in arid and semi-arid sandy soil. [Methods] The experiments were conducted in the lower reaches of Yongding River characterized by large areas of sandy soils. The seedlings were 2-year old Ulmus pumila L., some of which were cultivated with long roots(long-root seedlings). Others were raised with normal roots. The depths of planting were 1 m(extra-deep), 0.6 m(deep) and 0.3 m(usual). Soil water contents of different layers were measured monthly. [Results] (1) Water content in deeper soil layers was higher and remained constant compared with that in shallower layers; (2) Extra-deep planting significantly increased the survival rate of seedlings by more than 40%. With extra-deep planting, the long-root seedlings showed reasonable survival rate and growth after transplanting(the survival rate was 94%), even without watering; (3) Extra-deep planting significantly increased seedling height, but significant increases in diameter at breast height were observed only for long-root seedlings. Extra-deep planting, especially with long-root seedlings, significantly increased seedling survival and growth. [Conclusion] Extra-deep planting is suitable for plantation establishment in the sandy soils in arid and semi-arid areas, and should be applied.

Keywords:extra-deep planting; afforestation in sandy land; Ulmus pumila L.; long-root seeding

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1000-288X(2015)04-0148-04

中圖分類號：S725.71

通信作者：劉春鵬(1984—),男(漢族),河北省廊坊市人, 碩士研究生,助理工程師,主要從事植物生理方面的研究。E-mail:lcp-1984@163.com。

收稿日期：2014-06-06修回日期：2014-06-16

資助項(xiàng)目：國家948計(jì)劃項(xiàng)目“沙地節(jié)水造林綜合配套技術(shù)引進(jìn)”(2011-4-56)

第一作者：李向軍(1968—),男(漢族),河北省滄州市人,博士研究生,正高級工程師,主要從事植物生理方面的研究。E-mail:centerli680615@aliyun.com。