不同整地技術(shù)對黑龍江西部石質(zhì)荒山抗旱造林效果的影響

劉繼鋒，翁國盛，王力剛(.賓縣萬人歡林場，黑龍江 哈爾濱 5044；.黑龍江省森林植物園，黑龍江 哈爾濱 50040；.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 6005)

黑龍江省西部因風(fēng)沙干旱危害較重而成為本省生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)也是本省三北工程建設(shè)的核心區(qū)。自三北工程啟動(dòng)以來，經(jīng)過近30年的林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)，取得巨大成就，廣大的宜林荒山荒地得到了很好綠化，生態(tài)環(huán)境明顯改善。隨著工程的深入推進(jìn)，立地質(zhì)量較好的林業(yè)用地已完成綠化，剩下的多是質(zhì)量較差立地，即所謂的困難立地。而石質(zhì)荒山是其中比較典型的困難立地之一，造林難度較大，常規(guī)造林成活率、保存率較低，林木生長較差，加上干旱少雨的氣候特點(diǎn)，大大加重了這些困難立地造林綠化難度[1]。積極探索成效顯著的石質(zhì)荒山造林整地技術(shù)成為該區(qū)廣大林業(yè)工作者一項(xiàng)重要研究課題。經(jīng)過不斷試驗(yàn)探索與對生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié)，逐漸形成了一套不同類型的石質(zhì)困難立地造林整地技術(shù)。

1 黑龍江西部概況

黑龍江西部地處44°04′—48°58′ N， 122°24′—128°19′ E，包括哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、綏化，面積10.4萬km2，占全省幅員的近1/4。該區(qū)域?yàn)槲覈湫桶敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫2.6 ℃，年均降水量467 mm，無霜期多年平均135 d左右。該區(qū)地形起伏較大，海拔30～500 m，其中，東北部為山前高平原，西部龍江、甘南以西為大興安嶺東坡過渡地帶，東南部為張廣才嶺，其余部分皆為河谷平原或低平原。土壤主要為黑土、黑鈣土、草甸土、沙土等。受人為活動(dòng)干擾，自然植被破壞較為嚴(yán)重，僅在山地丘陵區(qū)零星殘存大約20余萬hm2以楊、樺、柞為主的次生林，大多山體植被稀少，巖石裸露。近年來，隨著天保工程的實(shí)施，封山育林使得該區(qū)的次生植被逆行演替有所減緩。通過荒山綠化工程的實(shí)施，大部分立地較好的荒山得到了綠化，大大促進(jìn)了植被恢復(fù)。在廣大農(nóng)區(qū)則人工營造了以林網(wǎng)為主體的農(nóng)防林，樹種主要為人工選育的楊柳品種、落葉松、樟子松、云杉、灌木柳等[2]。

2 不同整地技術(shù)

整地是造林前對造林地土壤翻墾的一項(xiàng)技術(shù)措施，通過整地可使土壤變得疏松，利于苗木根系伸展及提高土壤的蓄水保墑能力，從而改變造林地土壤的水熱狀況及理化性質(zhì)，利于造林苗木成活與生長[3]。

2.1 掘壕整地

針對土層5～10 cm 、坡度<20°的石質(zhì)荒山，沿等高線采用小型挖掘機(jī)環(huán)山挖寬1.0～1.2 m，深80～100 cm的壕溝，其中將表土回填，包括砂石和石塊的底土在壕的下沿堆砌梯形壩。梯形壩高50 cm、上底寬40 cm、下底寬80 cm。壕與壕間距3～4 m。然后將表土回填壕內(nèi)，在壕內(nèi)按照株距2.5 m設(shè)置植苗點(diǎn)。造林時(shí)，將客土-草甸土或河泥土按植苗點(diǎn)放于壕內(nèi)與壕內(nèi)砂土、表土混合，比例為草甸土或河泥土∶表土∶砂土=1∶1∶1，每穴添加客土30～40 kg[4]。

2.2 石縫機(jī)械整地

針對坡度>35°較陡石質(zhì)荒山，不便于機(jī)械作業(yè)，可用人工手持電鎬或風(fēng)鎬在巖石縫隙處機(jī)械打深30～35 cm、直徑30～40 cm圓柱形栽植穴。栽植穴在坡面呈不規(guī)則式排列，每公頃2 000～2 500株穴。其中在栽植穴內(nèi)添加腐熟好的有機(jī)客土。

2.3 環(huán)山拉溝整地

針對地形較為均一、坡度<18°的土石荒山或邊坡采用大型機(jī)械沿等高線拉溝，溝深60～70 cm，上口寬80 cm ，將表土回填、底土在溝的下沿修筑底寬50 cm、頂寬40 cm的堤壩。溝間距3～4 m。

2.4 魚鱗坑整地

在坡度大于25°，地形復(fù)雜、不規(guī)則較陡的土石荒山溝坡地上沿等高線自上而下挖半月形長1 m、寬0.8 m、深0.4 m的半圓形坑穴，將挖出的底土筑成埂高30 cm、頂寬20 cm的弧形外埂，筑實(shí)拍光，鏟平后坎并回填坑底，水平坑間距為1.5～3.0 m，上下兩排坑的斜坡距離(排距)3～4 m，坑穴沿山坡呈“品”字形排列。株行距2 m×3 m。

3 不同整地方式造林效果與分析

3.1 掘壕整地效果與分析

3.1.1 可改善植苗帶土壤水分、養(yǎng)分條件 掘壕整地通過坡面徑流將天然降雨匯集到壕內(nèi)植苗帶，提高了土壤水分含量。據(jù)2008—2011年在甘南縣定期試驗(yàn)測定結(jié)果表明，植苗帶土壤水分含量較對照提高幅度達(dá)32.64%，而干旱年份尤為明顯，如較干旱的2011年其土壤水分提高幅度達(dá)51.53%。另外，可在冬季通過匯集降雪來增加植苗帶土壤水分。據(jù)從2010—2013年在甘南縣連續(xù)4年調(diào)查，由于壕內(nèi)形成了避風(fēng)小環(huán)境，降雪時(shí)有更多的雪量聚集，壕內(nèi)植苗帶平均積雪厚度較壕外對照高出1.1倍。

通過表土回填及添加客土，可改善栽植穴處土壤的養(yǎng)分條件。據(jù)在甘南縣測定結(jié)果表明：植苗帶土壤有機(jī)質(zhì)由3.07%提高到4.24%,提高1.17個(gè)百分點(diǎn)，pH值由6.69提高到6.83，速效N、P、K、全N、全P提高幅度分別為11.62%、26.55%、16.21%、11.19%、15.10%。而土壤容重由1.506 2 gcm-3降至1.304 3 gcm-3，降低幅度達(dá)13.40%，提高了土壤透氣透水性，從而利于林木成活與生長(表1)。

表1 掘壕整地土壤養(yǎng)分及土壤容重測定結(jié)果

3.1.2 可改善局域微立地小氣候條件 掘壕整地通過改變坡面微域地形，使陽坡具備了一定程度的陰坡特征，從而調(diào)節(jié)微域溫濕度條件。據(jù)在甘南觀測表明：可使壕內(nèi)5月地溫高于壕外，6—8月壕內(nèi)低于壕外(表2)；可在生長季的5—9月，使水面蒸發(fā)減少194.1 mm，這對該區(qū)新植林木的成活與生長十分有利[5]。

表2 地面溫度日均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果 ℃

3.1.3 可顯著提高造林成活率、促進(jìn)林木生長 據(jù)在甘南調(diào)查，掘壕整地可使新植的樟子松、小葉錦雞兒、紫丁香當(dāng)年成活率達(dá)98.3%，較當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)明穴整地(對照)成活率(73.7%)提高24.6個(gè)百分點(diǎn)；可使新植樟子松最初3年高生長較對照分別提高3.6 cm、4.2 cm、5.7 cm，提高幅度分別達(dá)66.07%、55.26%、22.18%。使新植小葉錦雞兒當(dāng)年高生長較對照提高16.7cm，紫丁香提高9.6 cm，分別較對照提高187.64%、165.52%(表3)。

表3 掘壕整地對林木成活與生長影響的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.2 石縫機(jī)械整地效果與分析

該整地技術(shù)源于哈同高速公路兩側(cè)受損山體植被恢復(fù)及沿線石質(zhì)邊坡綠化建設(shè)工程，經(jīng)多次試驗(yàn)、補(bǔ)充完善，形成了“石縫造林新技術(shù)”[6]。該技術(shù)主要是利用石縫處具備樹木成活生長最基礎(chǔ)的水分與養(yǎng)分條件，借助建筑工程工具開展打穴整地完成造林過程。造林時(shí)一般采用樟子松容器苗，同時(shí)添加客土。從2004年開始在哈爾濱東部的賓縣、方正等地石質(zhì)荒山應(yīng)用，并于2013年被列為黑龍江省財(cái)政林業(yè)科技推廣項(xiàng)目而獲得推廣應(yīng)用，取得良好成效:首先，顯著提高了造林質(zhì)量。據(jù)在哈爾濱地區(qū)調(diào)查，在砂石料場、石質(zhì)邊坡、采石場廢棄地營造樟子松，成活率達(dá)96.3%，3年造林保存率達(dá)93.6%，較當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)造林分別高出11.3和13.6個(gè)百分點(diǎn)。其次，可基本保證石質(zhì)立地植被恢復(fù)質(zhì)量。據(jù)對哈同高速沿線石質(zhì)立地2009年?duì)I造的樟子松生長調(diào)查表明，林木平均高1.55 m，近3年年均高生長29.5 cm，基本生長發(fā)育正常。

3.3 環(huán)山拉溝整地效果與分析

根據(jù)對龍江縣錯(cuò)海林場調(diào)查結(jié)果，環(huán)山拉溝整地可提高土壤含水率達(dá)5.02個(gè)百分點(diǎn)，可使植苗帶土壤有機(jī)質(zhì)提高幅度達(dá)3.62%，速效N、P、K、全N、全P提高幅度分別達(dá)8.89%、10.62%、10.29%、32.03%、17.01%，土壤容重降低幅度達(dá)14.08%，從而形成利于林木成活與生長的土壤條件(表4)，促進(jìn)林木成活與生長。據(jù)調(diào)查，環(huán)山拉溝整地營造樟子松、小葉錦雞兒、山杏、紫丁香，當(dāng)年平均成活率達(dá)95.76%，較對照(明穴整地造林)提高12.21個(gè)百分點(diǎn)，差異顯著(0.05水平)[4]。

表4 環(huán)山拉溝整地土壤養(yǎng)分及容重測定結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.4 魚鱗坑整地造林效果與分析

魚鱗坑整地作為荒山荒坡造林整地的主要方式，同時(shí)兼具攔蓄徑流泥沙、保持水土的功能，在黑龍江西部土石荒山綠化生產(chǎn)應(yīng)用，效果顯著。據(jù)在甘南、龍江調(diào)查結(jié)果表明，魚鱗坑整地可使土壤含水率提高19.2%，造林成活率提高11.9個(gè)百分點(diǎn)，使新植樟子松最初3年高生長年均提高5.16%。

4 結(jié)語

4.1 上述各項(xiàng)石質(zhì)荒山造林整地技術(shù)均表現(xiàn)出良好的造林效果，對該區(qū)石質(zhì)荒山及類似困難立地植被恢復(fù)或重建具有重要的指導(dǎo)作用。其中掘壕整地2007年在齊齊哈爾甘南縣石質(zhì)荒山開始試驗(yàn)嘗試，取得良好造林效果；石縫機(jī)械整地2004年首次在哈同高速賓縣-方正-依蘭段兩側(cè)石質(zhì)邊坡植被恢復(fù)、護(hù)坡及綠化上試驗(yàn)嘗試與應(yīng)用，解決了公路、鐵路等建設(shè)受損山體植被恢復(fù)及邊坡防護(hù)及綠化問題，在哈爾濱地區(qū)推廣應(yīng)用，使許多陡峭石質(zhì)山得到了很好綠化；環(huán)山拉溝整地最早起因于20世紀(jì)80年代中期龍江縣錯(cuò)海機(jī)械化林場，當(dāng)時(shí)是我國三北工程建設(shè)的首創(chuàng)，在該縣的國有林場及16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)推廣應(yīng)用，使落葉松和樟子松造林成活率由過去的75%提高到95%以上。

4.2 幾種整地技術(shù)中，石縫機(jī)械整地由于費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他整地技術(shù)，廣泛應(yīng)用受到一定程度限制，目前主要用于特殊用途造林或植被恢復(fù)，如高速公路沿線石質(zhì)山地、石質(zhì)邊坡植被恢復(fù)或護(hù)坡綠化；掘壕整地主要適用于坡度<20°土層較薄的石質(zhì)立地；環(huán)山拉溝整地適用于坡度<18°地形較均一的土石荒山；魚鱗坑整地適用于坡度大于25°地形復(fù)雜、不規(guī)則較陡的土石荒山。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王韡燁.黑龍江省西部低山丘陵區(qū)集水抗旱造林技術(shù)研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué),2014

[2] 沈積坤,滕連鎖.黑龍江省三北防護(hù)林建設(shè)[M].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)出版社,1989

[3] 王韡燁,胡海清,王力剛,等.黑龍江省西部低山丘陵區(qū)集水造林不同整地形式及效果評價(jià)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(32):12633-12637

[4] 王力剛,李峰,高野,等.半干旱區(qū)石質(zhì)荒山掘壕整地造林效果分析[J].防護(hù)林科技,2013(12):13-16

[5] 王力剛,李峰,高野,等.半干旱區(qū)石質(zhì)坡面坑道式造林整地小氣候效應(yīng)觀測初報(bào)[J].防護(hù)林科技,2013(1):5-8,73

[6] 吳士英,王學(xué)剛,張維國.石縫造林新技術(shù)及應(yīng)用效果[J].防護(hù)林科技,2012(1):104-105