邊坡地馬尾松不同覆蓋直播育苗生長觀測及苗高生長動(dòng)態(tài)分析

肖忠優(yōu)，歐斌*，鄧必平，王盼，朱江華，李遠(yuǎn)章

(1.江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000；2.贛州市森源科技種苗場，江西 安遠(yuǎn) 342100)

隨著近年來我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，公路尤其是高速公路建設(shè)迅速發(fā)展，特別是在山區(qū)高速公路建設(shè)中，“高挖低填”大量的山體被破壞，山上原有植被遭到了不同程度破壞，失去原生植被覆蓋物的裸露邊坡地(尤其是高陡巖質(zhì)邊坡)變得很不穩(wěn)定，容易風(fēng)化并導(dǎo)致水土流失，甚至?xí)鹚?、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，在惡劣的氣候條件下難以確保高速公路的正常通行，更談不上良好的生態(tài)景觀。為了盡快恢復(fù)其植被覆蓋，實(shí)現(xiàn)邊坡陡坡地綠化，傳統(tǒng)的邊坡復(fù)綠方法主要有機(jī)械噴播草本、小灌木種子，但是草本、小灌木根系生長短淺，在沒有土壤條件的陡坡上生長難于使邊坡得到較好的固定，難于發(fā)揮生物的多樣性作用。而在陡坡邊坡上生長喬木大灌木，則根系發(fā)達(dá)，利于邊坡的穩(wěn)定，生物效應(yīng)發(fā)揮較好。然而直接在陡坡邊坡上人工種植樹苗，不容易操作。本研究選擇適宜贛南地區(qū)生長，對立地條件適應(yīng)性較強(qiáng)，容易采集種子的馬尾松進(jìn)行了邊坡陡坡直播復(fù)綠的試驗(yàn)研究，觀測不同覆蓋處理對馬尾松直播種子育苗的生長情況，對其苗高生長規(guī)律進(jìn)行研究，擬為高速公路邊坡復(fù)綠的植被多樣性恢復(fù)以及復(fù)綠技術(shù)的合理選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

本研究試驗(yàn)地設(shè)在贛州市上猶縣東山鎮(zhèn)和梅水鄉(xiāng)境內(nèi)的2011年新開的公路邊坡。試驗(yàn)地地處亞熱帶南緣，屬亞熱帶丘陵山區(qū)濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，日照充足，四季分明，無霜期長，年均氣溫18.8 ℃。邊坡高差20～30 m，播種穴的“土層”系黃壤下面的母質(zhì)。山坡頂部是飛播成林的馬尾松等植被。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料選擇適合本地生長，耐瘠薄、耐干旱，生命力強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種馬尾松，在試驗(yàn)地選擇10處有代表性的邊坡陡坡地段設(shè)置3種不同覆蓋處理的試驗(yàn)樣地，對1、9、10三個(gè)樣地做覆蓋稻草處理；對2、3、6、8四個(gè)樣地做覆蓋木屑處理；4、5、7三個(gè)樣地未處理(對照試驗(yàn))。共設(shè)置10個(gè)固定樣地，以便后期持續(xù)監(jiān)測，3月份在固定樣方內(nèi)進(jìn)行直播種子造林，按50 cm×50 cm的株行距在坡面上挖長寬15～20 cm，深15 cm左右的種植穴，穴內(nèi)放入稻田土或細(xì)碎黃心土等種植土1.3～1.5 kg后，混和馬尾松種子，均勻放入穴內(nèi)，再覆一層2～3 cm的松土，蓋住種子。

2.2 數(shù)據(jù)調(diào)查與分析

3月份進(jìn)行直播種子造林不同覆蓋試驗(yàn)，分別記錄各樣地打穴、播種、種子開始發(fā)芽時(shí)間。往后每隔半個(gè)月進(jìn)行一次邊坡樣地監(jiān)測調(diào)查，調(diào)查時(shí)在每個(gè)邊坡試驗(yàn)樣方的上、中、下抽樣，共抽樣調(diào)查6個(gè)種植穴(樣方穴)，記錄固定樣方穴的發(fā)芽情況及不同時(shí)期不同樹種的苗高、生長量、保存情況等。

以往許多研究[1-4]表明，苗木的年生長規(guī)律一般表現(xiàn)出“慢-快-慢”生長節(jié)律，與“S”型生長曲線相符合。根據(jù)苗木一年中的這個(gè)生長特點(diǎn)，用Logistic方程擬合馬尾松1年生直播苗的苗高生長規(guī)律。

(1)

公式(1)中的H表示苗高生長量；t表示時(shí)間(生長期)；K表示馬尾松直播苗苗高年生長的極限值，可用公式(2)求算[5]：

(2)

a、b為參數(shù)，可用最小二乘法進(jìn)行求算。Logistic方程擬合的苗高年生長曲線情況采用相關(guān)系數(shù)R進(jìn)行檢驗(yàn)。R的計(jì)算按公式(3)進(jìn)行。

(3)

3 結(jié)果與分析

3.1 不同覆蓋處理對馬尾松直播苗成活率、保存率以及苗高生長量的影響

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過覆蓋處理的馬尾松平均成活率、保存率、1年苗高生長量、2年苗高生長量分別為72.58%、23.25%、14.28 cm、35.17 cm，對照組成活率、保存率、1年苗高生長量、2年苗高生長量分別為71%、30.06%、8.66 cm、25.50 cm。研究表明經(jīng)過覆蓋處理的馬尾松直播苗成活率、1年苗高生長量、2年苗高生長量均高于對照組，馬尾松直播苗的保存率恰好相反，未經(jīng)覆蓋處理的對照組要高于經(jīng)覆蓋處理組，說明覆蓋處理有利于提高馬尾松直播苗的成活率和苗高生長量，但對保存率有一定的負(fù)面影響。不同的覆蓋處理對馬尾松直播苗成活率、保存率、1年生苗高生長量、2年生苗高生長量的影響不盡相同，直播苗的成活率表現(xiàn)為：稻草(81.96%)>對照(71.00%)>木屑(63.20%)；保存率表現(xiàn)為：稻草(30.48%)>對照(30.06%)>木屑(16.01%)；1年苗高生長量表現(xiàn)為：稻草(16.26)>木屑(12.30)>對照(8.66)；2年苗高生長量表現(xiàn)為：稻草(39.08)>木屑(31.25)>對照(25.50)。從觀測數(shù)據(jù)可以看出，覆蓋稻草有利于提高馬尾松直播苗的成活率和保存率，覆蓋木屑則反之，覆蓋稻草和木屑均有助于提高1年苗高生長量和2年苗高生長量，但覆蓋稻草比覆蓋木屑對提高苗高生長量的效果更顯著。

表1 不同覆蓋處理對馬尾松直播苗成活率、保存率以及苗高生長量的影響

3.2 馬尾松直播苗1年生苗高生長動(dòng)態(tài)分析

馬尾松直播苗苗高從種子發(fā)芽開始記錄，往后每隔半個(gè)月調(diào)查一次苗高的生長情況，生長期是指種子發(fā)芽至調(diào)查時(shí)生長天數(shù)的累積值，總生長量是指種子發(fā)芽至調(diào)查時(shí)苗木生長的總高度，凈生長量是指兩次調(diào)查苗木高度的差值。馬尾松1年生直播苗苗高生長量調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)見表2。

表2 馬尾松1年生直播苗苗高生長調(diào)查結(jié)果

以定期(每隔半個(gè)月)調(diào)查的馬尾松苗木高度的平均值擬合Logistic方程，同時(shí)求算參數(shù)值a，b以及相關(guān)系數(shù)R，然后再通過公式(4)和公式(5)分別計(jì)算出馬尾松直播苗苗高的生長拐點(diǎn)和速生區(qū)間。

生長拐點(diǎn)(速生點(diǎn))=Lna/b

(4)

(5)

計(jì)算結(jié)果詳見表3。

表3 馬尾松1年生直播苗苗高年生長擬合方程

由表3的計(jì)算結(jié)果顯示：采用Logistic方程擬合馬尾松1年生直播苗苗高生長規(guī)律可行，其相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9810，表達(dá)效果比較理想。馬尾松1年生直播苗苗高自直播種子萌芽后第98天出現(xiàn)生長拐點(diǎn)，此時(shí)日生長量達(dá)到最大值，苗高累積生長量為6.3 cm，馬尾松1年生直播苗苗高的速生區(qū)間大概從第45天一直延續(xù)到第150天。通常苗木從直播種子幼苗出土至1年時(shí)間內(nèi)苗木封頂整個(gè)生長期需經(jīng)歷生根期、幼苗期、緩慢生長期、速生期、生長衰退期以及苗木的硬化期等6個(gè)生長階段。但是時(shí)間節(jié)點(diǎn)很難通過觀察調(diào)查進(jìn)行細(xì)分，所以只能借助數(shù)學(xué)方法求算馬尾松1年生直播苗苗高生長曲線的拐點(diǎn)(t0，t2)、切點(diǎn)(t1)，人為地將直播苗苗高年生長進(jìn)行階段劃分，用t0表示馬尾松1年生直播苗苗高曲線的起點(diǎn)，t2表示苗木速生期的終點(diǎn)，過t1點(diǎn)作切線平行于t0和t2的連線，根據(jù)直播種子萌芽時(shí)間、速生期起點(diǎn)、速生期終點(diǎn)以及苗木封頂時(shí)間可以將馬尾松直播苗生長期分成生長前期、速生期、生長后期3個(gè)階段，劃分結(jié)果見表4。

根據(jù)表4苗高年生長階段劃分結(jié)果顯示：馬尾松1年生直播苗苗高生長前期從3月27日到5月12日，持續(xù)時(shí)間45天，生長前期苗高累積生長量為2.7cm，占年苗高總生長量的22.8%；速生期從5月12日到8月27日，持續(xù)時(shí)間105天，速生期內(nèi)苗高累積生長量為7.3cm，占年苗高總生長量的62.3%，速生期內(nèi)苗高日平均生長量為0.07cm，苗高日最大生長量為0.08cm；生長后期從8月27日到10月15日，持續(xù)時(shí)間48天，生長后期苗高累積生長量為1.7cm，占年苗高總生長量的14.9%。馬尾松1年生直播苗苗高生長量在整個(gè)生長期內(nèi)基本上呈現(xiàn)“慢—快—慢”的生長節(jié)律，與‘S’型曲線吻合。速生期的持續(xù)時(shí)間較長，占到整個(gè)生長時(shí)期的50%以上，速生期內(nèi)苗高生長較迅速，苗木高度生長量占總生長量的60%以上。因此，在對馬尾松直播苗進(jìn)行經(jīng)營管理的時(shí)候，在速生期(5月12日～8月27日)內(nèi)最大限度地確保水分和養(yǎng)分的充足，可以采用噴灑液態(tài)化肥的方法進(jìn)行施肥，分別在5月中旬(速生期起點(diǎn))、6月下旬、7月下旬噴施速效氮肥，同時(shí)可以在生長前期施肥1次，以二氨為主，為苗木進(jìn)入速生期打下基礎(chǔ)，待苗木進(jìn)入生長后期時(shí)施1次以鉀為主的肥料，以便促進(jìn)馬尾松苗木木質(zhì)化。

表4 馬尾松1年生直播苗苗高年生長階段劃分表