黑龍江西部地表覆蓋保墑的抗旱造林技術(shù)

王力剛,李峰,王煒燁,劉文環(huán)

(黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院,161005,黑龍江齊齊哈爾)

黑龍江西部地表覆蓋保墑的抗旱造林技術(shù)

王力剛,李峰,王煒燁,劉文環(huán)

(黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院,161005,黑龍江齊齊哈爾)

增強(qiáng)土壤蓄水保墑性能,是提高干旱半干旱區(qū)造林質(zhì)量的重要舉措之一。以黑龍江西部為背景,選取覆膜、覆秸稈和覆沙3種地表覆蓋措施,采用對(duì)比的研究方法,探討半干旱區(qū)地表覆蓋保墑的抗旱造林技術(shù)。結(jié)果表明: 3種地表覆蓋措施不同程度提高了土壤含水率,平均提高幅度分別達(dá)58.93%,32.91%和24.97%,且以降水較少的春季最為明顯;3種覆蓋措施造林成活率分別提高了13.9,11.7和10.6百分點(diǎn),與對(duì)照差異顯著。對(duì)應(yīng)地表覆蓋處理下的樟子松,2008—2013年間的年均高生長(zhǎng)量提高了23.35%,5.08%和9.64%;通過(guò)對(duì)3種地表覆蓋材料及相應(yīng)處置費(fèi)用的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)核算,其造林成本分別比對(duì)照增加了4.4%,9.3%和9.2%。采用隸屬函數(shù)值法,以造林成活率、造林初期6 a的年均高生長(zhǎng)量和初期造成成本提高幅度為指標(biāo),對(duì)各處理措施進(jìn)行評(píng)價(jià)和排序,其結(jié)果為:覆膜＞覆沙＞覆秸稈＞對(duì)照。

地表覆蓋;土壤保墑;抗旱造林技術(shù);黑龍江西部

干旱是一個(gè)世界性的問題,我國(guó)干旱半干旱區(qū)面積約占國(guó)土面積的52.5%[1-2]。黑龍江西部屬東北西部旱區(qū),干旱少雨的氣候特征,一直困擾著該區(qū)以造林為主體的植被建設(shè)[3]。由于林地與農(nóng)地不同,復(fù)雜多樣,尤其是在低山丘陵區(qū),以天然降水為水分來(lái)源的常規(guī)生產(chǎn)造林,不能保證造林成活率及成活林木持續(xù)生長(zhǎng)的需要,而影響到植被恢復(fù)的質(zhì)量及進(jìn)程。水分因子因而成為該區(qū)林業(yè)發(fā)展的主要限制性因子,抗旱節(jié)水造林成為生產(chǎn)上急需解決的重要技術(shù)問題。

以徑流林業(yè)為理論基礎(chǔ)的集水抗旱造林,為旱區(qū)林業(yè)帶來(lái)了曙光[4-6]。國(guó)內(nèi)外抗旱集水造林技術(shù)研究,主要從增加林地水分的有效供給和降低無(wú)效耗水量2個(gè)方面開展,其中,以增加土壤水分有效供給的表層徑流收集為主;同時(shí),通過(guò)土內(nèi)防滲、改變土壤結(jié)構(gòu)、土壤表層處理和地表覆蓋等措施,提高徑流利用率[7-12]。在我國(guó),現(xiàn)代集水抗旱造林技術(shù),主要在西北黃土高原旱區(qū)報(bào)道較多,較其他抗旱造林整地(如水平階、水平溝、魚鱗坑等)成效顯著,王斌瑞等[13-16]在年降水不足400 mm的黃土高原旱區(qū),采用集水造林配套技術(shù),使樹木根系區(qū)來(lái)水量超過(guò)1 000mm,造林成活率達(dá)95%,且明顯促進(jìn)了林木生長(zhǎng),使抗旱造林有了突破性進(jìn)展。

本研究選取地表覆蓋(薄膜、沙石和秸稈)蓄水保墑技術(shù)措施,分析其對(duì)林地土壤含水率、造林成活率及林木生長(zhǎng)狀況的影響,同時(shí),分析不同處理措施下的造林成本,并對(duì)不同處理措施進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),以篩選出適宜的地表覆蓋保墑技術(shù)措施,為黑龍江西部抗旱造林提供技術(shù)參考。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在甘南縣中興鄉(xiāng)興久村,地處E 123° 03＇30″～123°32＇,N 47°40＇30″～47°44＇30″,屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。地勢(shì)北高南低,由南北走向的五嶺五溝組成,海拔246～342 m,為典型的低山丘陵區(qū)。無(wú)霜期110～130 d,年均降水量440～460mm,年均蒸發(fā)量1 500 mm左右。土壤為暗棕壤、黑土、草甸土和沼澤土。植被以草甸草原類為主,其中,森林植被以楊樹(Populus spp.)、柳樹(Salix spp.)、樟子松(Pinus sylvestris L.var.mongolica)、興安落葉松(Larix gmelinii)、紫丁香(Syringa oblata)等人工林為主。

2 研究方法

地表覆蓋試驗(yàn):采用塑料薄膜、沙石和玉米秸稈覆蓋新植苗木地表1～2m2區(qū)域,其中,覆膜后膜上再覆土2～3 cm,防日曬風(fēng)化;覆蓋沙石3 cm厚,覆蓋秸稈5 cm厚,為防秸稈被風(fēng)吹走,在其上再覆土2～3 cm,以生產(chǎn)造林(不覆蓋)為對(duì)照。每一覆蓋處理0.1 hm2,隨機(jī)區(qū)組,5次重復(fù)。各覆蓋處理時(shí)間為2008年4月,試驗(yàn)造林后即可進(jìn)行。

2007年秋季整地,其方式為穴狀整地。2008年4月初試驗(yàn)造林,造林樹種為樟子松4年生容器苗(苗高30 cm,地徑0.6 cm),株行距2m×4m。

主要采用對(duì)比研究法,即對(duì)比研究各保墑措施對(duì)林地土壤水分、造林成活率、林木生長(zhǎng)及造林成本的影響;采用隸屬函數(shù)值法,對(duì)各保墑措施進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

測(cè)定項(xiàng)目及方法:造林成活率采取臨時(shí)樣地法,于造林當(dāng)年(2008年)7—8月份測(cè)定,生長(zhǎng)量采取固定樣地法(20 m×20 m)測(cè)定,從2008—2013年,每年樹木停止生長(zhǎng)后,測(cè)定當(dāng)年生長(zhǎng)量;土壤含水率測(cè)定是在各試驗(yàn)處理林木根區(qū)土層(20～30 cm)混合取樣,用烘干法(105℃下,連續(xù)烘干8～10 h)測(cè)定土壤含水率,從2008—2009年連續(xù)2年,從4—10月份,每隔2個(gè)月測(cè)定1次,即4、6、8、10月分別測(cè)定1次,測(cè)定時(shí)間為每月中旬。如遇上雨天,則在雨后3 d測(cè)定,2年共測(cè)定8次,每一處理重復(fù)取樣10次,共取土樣1 200個(gè)。

數(shù)據(jù)采用SPSS19軟件及Excel處理分析。

3 結(jié)果與分析

3.1不同覆蓋對(duì)林地土壤水分影響

覆蓋能有效地防止林地土壤水分蒸發(fā),保持相對(duì)良好的土壤水分環(huán)境,促進(jìn)林木成活與生長(zhǎng),而不同材料保水效果存在差別。試驗(yàn)表明,幾種覆蓋措施中,覆膜措施土壤含水率最高,在2008—2009年的2年間,連續(xù)8次測(cè)定林地土壤含水率,其值平均為13.62%,覆秸稈次之,為11.39%,覆沙為10.71%,分別比對(duì)照高5.05,2.82和2.14百分點(diǎn),提高幅度依次為58.93%,32.91%和24.97%,其中,覆膜措施與對(duì)照差異達(dá)到了顯著程度(0.05水平),詳見表1?？梢?覆膜可較大程度地限制土壤水分的蒸發(fā),使栽植穴內(nèi)的土壤水分在薄膜下形成內(nèi)循環(huán),較長(zhǎng)時(shí)間地保持土壤水分,從而使林地土壤保持較高的含水量。

表1　不同覆蓋類型林地土壤含水率比較Tab.1 Comparison of soilmoisture content ofwoodland under different covering types_

從各測(cè)定時(shí)段(表1)上看,在植物生長(zhǎng)季初期的4月份,各處理土壤含水率最低,其次是6、10月份,8月份最高,這與該區(qū)降水規(guī)律相吻合。4月份為春旱期,也是該區(qū)主要造林季節(jié),是樹體萌發(fā)對(duì)土壤水分需求矛盾最突出的時(shí)期,不同覆蓋措施下的土壤含水率較對(duì)照提高幅度較大。其中:覆膜、覆秸稈和覆沙措施在2個(gè)年度,平均提高83.12%, 39.46%和34.57%;6、8月份各處理下,土壤含水率逐漸提高,6月份進(jìn)入雨季初期,而7、8月份,則是該區(qū)雨季盛期,此時(shí)土壤水分是1年中最高的時(shí)期。盡管不同覆蓋措施下,土壤水分含水率仍較對(duì)照有所提高;但提高幅度明顯不如春旱期雨水較少季節(jié)明顯,如2個(gè)年度的6月份,覆膜、覆秸稈和覆沙措施平均提高幅度54.32%,30.54%和21.00%。8月份,覆膜、覆秸稈和覆沙措施平均提高42.06%,24.29%和20.96%。9、10月份進(jìn)入秋季,雨水明顯減少,土壤含水率也隨之降低,各覆蓋措施下的土壤含水率較對(duì)照提高幅度也隨之增大,如10月份,覆膜、覆秸稈和覆沙措施平均提高72.97%,45.54%和30.47%,較6、8月份提高幅度又有所增加?？梢?不同覆蓋措施對(duì)土壤水分的影響程度,以降水較少的季節(jié)較為明顯,這對(duì)于干旱半干旱區(qū)的造林綠化十分重要,是提高干旱半干旱區(qū)土壤蓄水保墑性能的重要技術(shù)措施,對(duì)提高這些地區(qū)的造林成活率及林木生長(zhǎng)狀況,有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.2不同覆蓋對(duì)林木成活與生長(zhǎng)的影響

由于覆蓋材料質(zhì)地不同,對(duì)林地土壤水分、溫度等因子影響不同,進(jìn)而對(duì)林木成活與生長(zhǎng)產(chǎn)生不同影響。薄膜由于不透氣,而具有良好的保水效果,同時(shí),可明顯地提高林地土壤溫度;沙石可顯著地提高降水入滲率,使降水迅速滲入土壤,由于水分必須形成水汽,透過(guò)礫石空隙才能蒸發(fā),從而減緩了水分向大氣蒸發(fā)速度,同時(shí),可調(diào)節(jié)土表溫度;秸稈在林地鋪蓋可在其上形成多孔體,水分和水汽在干燥的多孔體內(nèi)散發(fā)移動(dòng)緩慢[17-19],大量土壤水分被保存下來(lái),以供植物吸收利用,同時(shí),秸稈還可調(diào)節(jié)地表溫度、改善土壤結(jié)構(gòu)和抑制鹽分在地表積累。正是由于這些覆蓋材料對(duì)土壤溫、濕度的調(diào)節(jié)作用及對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改善,促進(jìn)了林木成活與生長(zhǎng)。試驗(yàn)結(jié)果表明,3種覆蓋處理中,新植樟子松成活率覆膜為94.5%,覆沙為91.2%,覆秸稈為92.3%,提高幅度分別為17.25%,13.15%和14.52%(表2),與對(duì)照差異顯著(0.05水平)。

據(jù)對(duì)試驗(yàn)樹種樟子松連續(xù)6年的觀測(cè)表明,不同覆蓋處理,使樟子松高生長(zhǎng)量得到了不同程度的提高。其中,覆膜、覆沙和覆秸稈使樟子松高生長(zhǎng)量年均分別達(dá)24.3,21.6和20.7 cm,比對(duì)照19.7 cm分別提高了4.6,1.9和1.0 cm,提高幅度分別為23.35%,9.64%和5.08%(表2)。

表2　不同覆蓋類型樟子松成活與生長(zhǎng)情況比較Tab.2 Comparison of Pinus sylvestris survival and growth under different covering types__

3.3不同保墑措施的造林成本分析

各保墑措施的地表覆蓋造林,較對(duì)照增加了材料費(fèi)及其處置費(fèi),按照市場(chǎng)時(shí)價(jià)及用量,覆膜措施成本為0.33元/株(材料費(fèi)0.13元/株,處置費(fèi)0.2元/株),覆秸稈措施0.70元/株(材料費(fèi)0.50元/株,處置費(fèi)0.2元/株),覆沙措施0.69元/株(材料費(fèi)0.49元/株,處置費(fèi)0.2元/株)。

對(duì)照為常規(guī)生產(chǎn)造林,其成本包括苗木費(fèi)、整地費(fèi)、栽植費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)和撫育管理費(fèi)。以樟子松容器苗為例進(jìn)行核算:苗木費(fèi)5元/株,整地費(fèi)1元/穴,栽植費(fèi)0.5元/株,運(yùn)輸費(fèi)0.5元/株,撫育管理費(fèi)0.5元/株,合計(jì)7.5元/株。按照株行距2 m×4 m設(shè)計(jì),栽植1 250株/hm2,對(duì)照成本合計(jì)9 375元/hm2。各地表覆蓋措施造林成本為:對(duì)照成本加上相應(yīng)的材料費(fèi)及處置費(fèi),即覆膜9 787.5元/hm2、覆秸稈10 250元/hm2和覆沙10 237.5元/hm2,分別較對(duì)照增加4.4%,9.3%和9.2%。

研究結(jié)果表明:通過(guò)地表覆蓋,保墑措施提高了造林成活率,促進(jìn)了林木生長(zhǎng),同時(shí),造林成本也隨之增加,而造林質(zhì)量(此處指造林成活率與林木生長(zhǎng)量)提高幅度,較造林成本增加幅度大。其中,各處理造林成活率提高幅度,都高于相應(yīng)造林成本增加幅度,高出幅度依次為覆膜(12.85百分點(diǎn))＞覆秸稈(5.22百分點(diǎn))＞覆沙(3.95百分點(diǎn));年均高生長(zhǎng)量提高幅度除覆秸稈外,其余2種措施均高于相應(yīng)造林成本增加幅度,分別高出覆膜18.95百分點(diǎn)、覆沙0.44百分點(diǎn)(表3)。

為了說(shuō)明各處理造林成本與對(duì)照相比是否經(jīng)濟(jì)合算,不妨做這樣一個(gè)假設(shè):以造林成活率為例,假設(shè)讓對(duì)照的造林成活率達(dá)到相應(yīng)處理的標(biāo)準(zhǔn),需要通過(guò)補(bǔ)植來(lái)實(shí)現(xiàn),而補(bǔ)植需要增加成本,補(bǔ)植增加的成本加上原對(duì)照的成本即是使對(duì)照成活率達(dá)到相應(yīng)處理標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的造林成本。

以覆沙為例,設(shè)補(bǔ)植率為N(指占原栽植株數(shù)的百分比),可使補(bǔ)植后的對(duì)照總體成活率達(dá)到覆沙處理的標(biāo)準(zhǔn),為便于計(jì)算,假定補(bǔ)植成活率與對(duì)照成活率相同,于是可列出等式

經(jīng)計(jì)算,N=13.15%。補(bǔ)植時(shí),除整地費(fèi)(1 250元/hm2)外,其他費(fèi)用照常,合計(jì)8 125元/hm2,按照補(bǔ)苗率13.15%計(jì)算,補(bǔ)植成本=8 125×13.15%= 1 068(元/hm2)。

同理,可計(jì)算出對(duì)照達(dá)其他處理成活率時(shí)的補(bǔ)苗率及補(bǔ)植成本,進(jìn)而計(jì)算出對(duì)照達(dá)到相應(yīng)處理成活率標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的造林成本;其中,達(dá)覆膜標(biāo)準(zhǔn)為10 776.6元/hm2,達(dá)覆秸稈標(biāo)準(zhǔn)為10 554.8元/hm2,達(dá)覆沙標(biāo)準(zhǔn)為10 443.4元/hm2,分別較對(duì)應(yīng)處理增加了10.1%,3.0%和2.0%(表4)。可見,各處理造林成本與對(duì)照相比經(jīng)濟(jì)合算。

表3　不同覆蓋類型造林質(zhì)量與成本對(duì)應(yīng)表Tab.3 Corresponding table between afforestation quality and cost under different covering types

表4　對(duì)照造林成活率預(yù)達(dá)不同覆蓋類型時(shí)的造林成本比較_Tab.4 Comparison of afforestation cost for contrast in which the survival rate reaches the one under different covering types

3.4不同保墑措施初期效果綜合評(píng)價(jià)

為了對(duì)保墑措施初期各地表覆蓋效果進(jìn)行綜合比較與評(píng)價(jià),選取各處理較對(duì)照在造林初期造林成活率、年均高生長(zhǎng)及造林成本提高的幅度為指標(biāo),利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)值法[20],對(duì)其進(jìn)行綜合判定和排序。

計(jì)算結(jié)果由表5可知,綜合排序結(jié)果為覆膜(0.842 3)＞覆沙(0.395 3)＞覆秸稈(0.353 1)?？梢?在造林初期,覆膜是土壤保墑?shì)^為理想的抗旱造林技術(shù)措施,從造林成活率和促進(jìn)苗木初期生長(zhǎng)方面,都較其他措施優(yōu)越,而且,造林成本增加率較低。

表5　不同覆蓋類型提高造林質(zhì)量及增加成本綜合評(píng)價(jià)表Tab.5 Comprehensive evaluation value of improving afforestation quality and increasing the cost under different cover types

4 結(jié)論

1)3種不同覆蓋措施,不同程度提高了林地土壤含水率,覆膜措施提高幅度最大,2008年與2009年的4、6、8、10月份,平均提高幅度達(dá)58.93%,覆秸稈次之,2個(gè)年度8個(gè)月份,平均提高幅度達(dá)32.91%,覆沙為24.97%。其中,覆膜措施與對(duì)照差異達(dá)到顯著性程度,且3種不同覆蓋措施,對(duì)土壤含水率的影響程度,以降水較少的春季最為明顯。

2)3種地表覆蓋措施,通過(guò)抑制地表蒸發(fā),增強(qiáng)了土壤的蓄水保墑性能,從而提高了造林成活率,促進(jìn)了林木生長(zhǎng)。其中:覆膜處理造林效果最好,依次為覆秸稈處理、覆沙處理,造林成活率較對(duì)照分別提高了13.9%,11.7%和10.6%,與對(duì)照差異顯著;對(duì)應(yīng)地表覆蓋處理的樟子松,2008—2013年,年均高生長(zhǎng)量較對(duì)照分別提高了23.35%,5.08%和9.64%。

3)通過(guò)對(duì)3種地表覆蓋材料及相應(yīng)處置費(fèi)用的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)核算,其造林成本分別比對(duì)照增加了4.4%(覆膜),9.2%(覆沙)和9.3%(覆秸稈),與對(duì)照就造林成本與造林成活率提高綜合比較,各處理造林成本與對(duì)照相比經(jīng)濟(jì)合算。

4)采用隸屬函數(shù)值法,以造林成活率、造林初期6 a的林木年均高生長(zhǎng)量、初期造成成本提高幅度為指標(biāo),對(duì)3種地表覆蓋措施進(jìn)行評(píng)價(jià)和排序,結(jié)果為:覆膜＞覆沙＞覆秸稈＞對(duì)照。

5 討論

水分是旱區(qū)影響造林成活率和樹木生育狀況突出的限制性因子,而水分只有貯存在土壤中,才能被樹木有效利用,土壤的蓄水保墑能力,便成為決定造林質(zhì)量的重要因素,也是抗旱造林所要解決的重要技術(shù)問題之一。土壤蓄水保墑措施主要包括兩方面:一是改變土壤的大氣蒸發(fā)條件,降低地表的潛在蒸發(fā)速度;二是改良土壤結(jié)構(gòu),提高土壤自身的持水性能。地表覆蓋能有效地減少蒸發(fā)、保持土壤水分,是改變土壤蒸發(fā)條件、提高土壤保墑性能最直接和有效的方法;其中,利用泥沙、卵石、秸稈、樹葉、枯草和糞肥等材料覆蓋,提高農(nóng)田土壤的保墑性能,在我國(guó)有著悠久的歷史。最近幾十年,利用地膜、草纖維膜、乳化瀝青和土面增溫保墑劑等來(lái)提高土壤保墑性能,而覆膜保墑作用最明顯,應(yīng)用也最為普遍,主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。覆膜技術(shù)是1978年從日本引入,到1989年推廣應(yīng)用,面積已達(dá)200萬(wàn)hm2,并以每年15%～20%的速度,在全國(guó)遞增[7]。這一技術(shù)對(duì)那些人均耕地比較少、寒冷和高原地區(qū),以及熱量、水資源相對(duì)不足的廣大北方地區(qū),是對(duì)自然環(huán)境適當(dāng)改造、對(duì)自然資源進(jìn)行彌補(bǔ)行之有效的重要手段,可有效地提高地溫、調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)季節(jié)和保持土壤水分,這些因素的組合,更加適合林業(yè)生產(chǎn)和林木的生長(zhǎng)發(fā)育,在我國(guó)農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中將起到重要作用。

本研究中的幾種覆蓋措施中,覆膜效果同樣表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),不論從土壤含水量、造林成活率和林木生長(zhǎng),至少在造林初期,較傳統(tǒng)的覆沙、覆秸稈效果突出,而且,造林成本相對(duì)低于覆沙和覆秸稈。目前應(yīng)用覆膜技術(shù)存在的主要問題就是“白色污染”,如何生產(chǎn)出具有降解特性、無(wú)毒副作用的專用薄膜,將是解決這一問題的關(guān)鍵[21]。隨著科技的進(jìn)步,這個(gè)問題將會(huì)逐步解決;因此,覆膜在林業(yè)上的應(yīng)用前景將十分廣闊,特別是在旱區(qū),覆膜造林將成為改變旱區(qū)造林質(zhì)量的重要技術(shù)手段,并將得到廣泛應(yīng)用。

另外,本研究各覆蓋處理的綜合評(píng)價(jià),是在初期覆蓋處理沒有變化的前提下的結(jié)果;但隨著時(shí)間的延長(zhǎng),地膜覆蓋土可能會(huì)被吹走,引起風(fēng)吹日曬,地膜風(fēng)化破損,從而影響其保墑效果。秸稈也會(huì)風(fēng)吹、雨淋而逐漸腐爛,影響到保墑效果,而沙石卻能維持更長(zhǎng)時(shí)間;因此,從更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上看,覆沙措施成本可能會(huì)更低,更有優(yōu)勢(shì),這樣綜合評(píng)價(jià)結(jié)果也會(huì)隨之發(fā)生變化。本研究覆蓋處理措施是從2008年4月開始的,到目前已經(jīng)歷了6年,從目前實(shí)際調(diào)查結(jié)果看,覆秸稈處理的秸稈有的已開始腐爛,其保墑效果會(huì)隨著秸稈逐漸腐爛,變成腐殖質(zhì)而發(fā)生變化。地膜目前尚未發(fā)現(xiàn)風(fēng)化破損,覆沙措施依然如初。盡管如此,本研究所得出的初步試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)于干旱半干旱區(qū)土壤蓄水保墑、提高造林質(zhì)量,仍具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

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Drought-resistant afforestation techniques for soilmoisture conservation by using surface covering in W estern Heilongjiang Province

Wang Ligang,Li Feng,Wang Weiye,Liu Wenhuan
(Academy of Forest and Environment of Heilongjiang Province,161005,Qiqihar,Heilongjiang,China)

[Background]Strengthening the property of soilmoisture conservation is one of important measures for raising afforestation quality in the arid-semiarid areas.The west of Heilongjiang Province is a semiarid area,thus investigating soilmoisture conservation technique is urgently needed for increase water-saving,drought-resistance and planting quality in this area.Based on the resultof former research, surface covering is an effective measurement for soilmoisture conservation in arid-semiarid areas.Our research aimed to evaluate the major surface covering methods used in this area based on the cost and effectiveness.[M ethods]Using 3 measures of surface covering of plastic film,straw and sand,we studied their influences on soil moisture conservation in the semiarid area of Heilongjiang Province. Surface covering blanketed about 1-2m2area around rootstock of new plantation,with new plantation that did not adopt any kind of surface covering as contrast.Soilmoisture contents at the depth of20-30 cm near root zone,plant height growth and afforestation survival rate were periodically monitored. [Results]Based on the data collected in April,June,Augustand October from 2008 to 2009,we found that surface covering significantly increased the soilmoisture content.The improvement in soilmoisture contentwas themost obvious in spring season in which the precipitation was generally low.Comparing tothe contrast,soil moisture contents increased by 58.93%,32.91%,and 24.97%with plastic film, straw,and sand,respectively.We found that surface covering increased the survival rate of afforestation and the growth of plant height.The afforestation survival rate by 3 covering methods of plastic film, straw,and sand raised 13.9,11.7,and 10.6 percentage points,respectively,in comparison to the contrast.The average annual increment in height of Pinus sylvestris var.mongolica in 6 years from 2008 to 2013 was 23.35%,5.08%,and 9.64%by plastic film,straw and sand respectively.In comparison to the contrast,the increment of afforestation cost was 4.4%for plastic film covering,9.3%for straw covering,and 9.2%for sand covering.By comprehensive comparing the cost and survival rate of afforestation with the contrast,the surface covering was a cost-efficient technique.[Conclusions]From comprehensive evaluation of indexes—survival rate,increment in height in the initial 6 years,initial afforestation cost,conclusion is:plastic film covering＞sand covering＞straw covering＞contrast. However,plastic film covering is prone to damage by wind as time prolonging,thus the durability of plastic film covering is notas favorable as sand covering.Beside that,plastic film coveringmay cause the environmental problem,i.e.,white pollution.While these shortcomings in plastic film covering are solved with the progress of science and technology,for example,using biodegradable plastic film,then the surface covering with plastic film covering could be extensively utilized as an effective approach for increasing afforestation quality in arid-semiarid areas.

surface covering;soil moisture conservation;drought-resistant afforestation technique; Western Heilongjiang Province

S728.2

A

1672-3007(2016)02-0147-08

10.16843/j.sswc.2016.02.019

2014-12-30

2016-03-05

項(xiàng)目名稱:黑龍江省科技計(jì)劃項(xiàng)目“黑龍江省林業(yè)生態(tài)工程構(gòu)建技術(shù)”(GA06B302);黑龍江省林業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目“黑龍江省西部低山丘陵區(qū)集水抗旱造林技術(shù)研究”(2007-L01)

王力剛(1968—),男,研究員級(jí)高級(jí)工程師。主要研究方向:水土保持與荒漠化防治。E-mail:wlg0415@126. com