防風(fēng)固沙林栽植技術(shù)及灌溉方式探究
——以小海子村西行口生態(tài)治沙項(xiàng)目為例

王 盼

（甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設(shè)計(jì)院，甘肅 張掖 734000）

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

肅南縣明花鄉(xiāng)地處巴丹吉林沙漠邊緣，多年來(lái)，由于受特殊的自然環(huán)境和地理位置因素的制約，土地沙化鹽堿化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境、沙漠植被保護(hù)相對(duì)較差。高溫、干旱和降水少等自然災(zāi)害天氣繁多，每年一到春季，沙塵暴肆虐，全鄉(xiāng)的群眾和萬(wàn)畝農(nóng)作物都要遭受沙塵暴的襲擊，給當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?、生產(chǎn)帶來(lái)極大損失和困擾。進(jìn)行項(xiàng)目區(qū)生態(tài)治沙，營(yíng)造防風(fēng)固沙林，不但是構(gòu)筑明花鄉(xiāng)生態(tài)安全屏障、改善生態(tài)環(huán)境的需要，更是科學(xué)合理開(kāi)發(fā)沙漠資源、增加農(nóng)牧民收入的迫切需要。

近年來(lái)，明花鄉(xiāng)人民群眾通過(guò)建設(shè)實(shí)施萬(wàn)畝生態(tài)沙產(chǎn)業(yè)試驗(yàn)區(qū)行動(dòng)，搶抓國(guó)家生態(tài)保護(hù)政策機(jī)遇，在確保不對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞的前提下積極開(kāi)發(fā)和利用沙生植物，采用滴灌等高效節(jié)水措施，發(fā)展肉蓯蓉、文冠果等林果藥材生態(tài)沙產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)齊頭并進(jìn)，演繹一曲“讓沙漠變綠洲，讓綠色惠民生”的沙海綠歌。

2 防風(fēng)固沙林栽植技術(shù)

2.1 樹(shù)種選擇

2.1.1 立地條件分析

肅南縣明花鄉(xiāng)地處河西走廊中部，巴丹吉林沙漠南緣。項(xiàng)目區(qū)氣候類(lèi)型屬典型的內(nèi)陸沙漠型氣候，具有降水少、干旱少雨、風(fēng)沙大和氣候干燥等特點(diǎn)。土壤為風(fēng)沙土、流動(dòng)風(fēng)沙土和灰棕漠土，土壤質(zhì)地疏松，物理粘粒少、持水力低、有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分貧乏，抗蝕性弱，風(fēng)蝕嚴(yán)重。

2.1.2 林種、樹(shù)種選擇

項(xiàng)目區(qū)地貌類(lèi)型為半固定沙地，向林業(yè)部門(mén)多次了解其多年造林經(jīng)驗(yàn)，大部分區(qū)域只適宜梭梭等沙生植物生長(zhǎng)。梭梭成活成林后，根系發(fā)達(dá)，能深入地下吸水，3年生的梭梭樹(shù)，地下根系能有地上部分的3～4倍大，能夠真正起到“鎖住沙漠”的作用。因此，治理區(qū)造林樹(shù)種優(yōu)選為抗旱、耐鹽堿、抗風(fēng)沙的鄉(xiāng)土樹(shù)種灌木（梭梭）。梭梭的生物學(xué)特性見(jiàn)表1。

表1 樹(shù)種的生物學(xué)特征表

2.1.3 苗木處理

從外地引進(jìn)的苗木必須經(jīng)過(guò)實(shí)地考察，且運(yùn)輸時(shí)間不能超過(guò)3 d，以保證成活率。栽植期間做到隨起苗隨栽植，不能按時(shí)栽植的要及時(shí)進(jìn)行假植，假植地點(diǎn)選擇在背陰、排水良好的沙土地進(jìn)行，沙土濕度在40%左右，逐層將苗木根部埋實(shí)，以防透風(fēng)失水。

2.2 造林密度

造林密度的大小，直接影響著幼林的郁閉及林木的生長(zhǎng)與分化，造林密度的確定以造林目的、樹(shù)種特性和立地條件等為依據(jù)。密度過(guò)大，成林后水分、養(yǎng)分消耗增大，易造成梭梭死亡，梭梭成林后郁閉度加大，易發(fā)生白粉病，影響生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)造成植株死亡[1]。治理區(qū)按照GB/T 16453.2—2008《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》、中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15776—2016《造林技術(shù)規(guī)程》和Ly-T1607—2003《造林作業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》確定造林樹(shù)種的最低初值密度。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，梭梭1穴3株，最低初植密度為18株/畝，由于治理區(qū)立地條件差，根據(jù)多次對(duì)梭梭造林固沙成功經(jīng)驗(yàn)的調(diào)查，為保證成活率，將梭梭初植密度調(diào)整為167株/畝，大于規(guī)范規(guī)定初植密度，詳見(jiàn)表2。

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2.3 造林整地與方式設(shè)計(jì)

適時(shí)整地是造林成功的重要因素，根據(jù)造林區(qū)干旱少雨、蒸發(fā)量大的特點(diǎn)，選擇在早春3月初進(jìn)行。梭梭栽植株行距2 m×6 m，每條支管首部均設(shè)閥門(mén)，支管末端接0.85 m、內(nèi)徑25 mm鋼管，鋼管距首端10 cm處焊接15 cm長(zhǎng)把手，即可栽樹(shù)，又可澆水，無(wú)需開(kāi)挖樹(shù)坑，如圖1、圖2所示。

圖1 內(nèi)徑25 mm鋼管

圖2 造林樹(shù)種配置圖

2.4 造林設(shè)計(jì)

2.4.1 造林時(shí)間及方式

適時(shí)造林是造林成功的重要因素，在土壤解凍后，苗木萌發(fā)前，3月下旬土壤返潮前進(jìn)行造林。根據(jù)造林樹(shù)種和造林區(qū)地形地貌確定造林方式。造林方式為植苗造林，植苗造林以移植苗為主，定植要求苗木根系不破損，分層覆土踏實(shí)。

2.4.2 苗木的栽植

造林方法主要采用“三埋兩踩一提法”，栽植后要分層填土踏實(shí)，使土壤與苗木根系緊密接觸，不留空隙，灌足“坐根水”。裸根苗苗木栽植前對(duì)根系進(jìn)行修剪，剪去腐爛和受傷的根、過(guò)長(zhǎng)的主根和須根，再將苗木放入清水浸泡24 h后，泥漿蘸根或100 ppm濃度的ABT生根粉溶液浸根1-2 h后栽植。栽植時(shí)，先將表面干沙清理干凈，之后人工挖穴栽植，栽植時(shí)將苗木放入植樹(shù)穴，保證苗木根系舒展，將表土填入穴內(nèi)，提苗踩實(shí)，栽植深度以高于原土痕2～3 cm，隨栽隨灌水，待地表發(fā)白時(shí)，扶直苗木，培土保墑，栽后15 d再澆第2次水。

2.4.3 灌水

苗木定植后灌水1次，灌水要做到及時(shí)、滲透，確保苗木發(fā)芽成活所需水分。

2.5 撫育管理設(shè)計(jì)

科學(xué)的造林方式是苗木成活的前提，但是造林后苗木撫育管理工作的好壞，更是關(guān)系到鞏固造林成果的大事。特別是新栽植的幼林，項(xiàng)目區(qū)立地條件相對(duì)較差，幼林抵抗外界不良環(huán)境的能力較差，也容易遭受牲畜、野生動(dòng)物的啃食，從而影響成活率。撫育管護(hù)的任務(wù)在于幼苗成活、郁閉和成林的過(guò)程中，通過(guò)人工干涉，使樹(shù)木保持良好的結(jié)構(gòu)和疏密度，以保證樹(shù)木生長(zhǎng)穩(wěn)定，充分發(fā)揮其生態(tài)保護(hù)作用。分為幼林撫育和郁閉后撫育。因此，對(duì)新造幼林要及時(shí)檢查，幼林郁閉前要及時(shí)灌水、松土、除草、修枝、抹芽和病蟲(chóng)害防治，只有加強(qiáng)撫育管理，才能保證迅速成林，使林帶盡早發(fā)揮防護(hù)作用。

治理區(qū)造林地段立地條件較差，風(fēng)沙較大，因此，能否使栽植的苗木成活率高、保存好，發(fā)揮較好的生態(tài)效益，對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善起到根本的促進(jìn)作用，其撫育措施主要有灌水、補(bǔ)植和管護(hù)等。

3 造林工程配套灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 傳統(tǒng)灌溉方式的弊端

傳統(tǒng)滴灌灌溉模式管道鋪設(shè)后，一是大風(fēng)季節(jié)滴灌帶極易被風(fēng)吹亂，影響灌溉效果；二是傳統(tǒng)滴灌灌溉期2～3 a后，梭梭便可依靠天然降水自然成活，管道再發(fā)揮不了其應(yīng)有的作用，從而造成了管材經(jīng)濟(jì)方面的浪費(fèi)。

3.2 灌溉設(shè)計(jì)

3.2.1 水源工程

小海子村西行口治理區(qū)北部2 300畝造林地地下水埋深較淺，采用簡(jiǎn)易蓄水池+汽油泵+管道系統(tǒng)的灌溉模式。該模式在項(xiàng)目區(qū)以南的高臺(tái)縣羅城鎮(zhèn)花墻子村已成功實(shí)施，該項(xiàng)目區(qū)內(nèi)梭梭生長(zhǎng)情況較好。

在低洼處開(kāi)挖簡(jiǎn)易蓄水池，開(kāi)挖邊坡1∶1.75，挖深3～5 m，利用淺層地下水，蓄水池池體周邊均為砂礫，池底坐落在黏土地基之上，蓄水池凈長(zhǎng)5～8 m，凈寬5～8 m，凈深3～5 m，池內(nèi)水位2 m左右，池底鋪設(shè)一層土工布（200 g/m2）。以簡(jiǎn)易蓄水池為圓心，能灌溉蓄水池周?chē)?70畝梭梭。因地質(zhì)條件的差異，部分區(qū)域不滿(mǎn)足修建簡(jiǎn)易蓄水池的條件，利用汽油泵從周邊已有蓄水池遠(yuǎn)程輸水至澆水區(qū)，該區(qū)再開(kāi)挖簡(jiǎn)易蓄水池，蓄水池池底若沒(méi)有坐落在黏土地基之上，需鋪設(shè)塑料布防滲。相鄰簡(jiǎn)易蓄水池的最大間距不超過(guò)460 m，2 300畝梭梭林共開(kāi)挖簡(jiǎn)易蓄水池11座。

汽油泵規(guī)格型號(hào)為XK80ZB20-4.3Q，即水泵流量是30 m3/h，揚(yáng)程為20 m。

3.2.2 輸水管道工程

管道采用二級(jí)輸水管道，均為移動(dòng)管道，澆水時(shí)分片灌溉。水泵接200 m長(zhǎng)、內(nèi)徑80 mm消防軟管（高壓防爆水管），消防軟管作為干管，每隔40 m接雙向支管，支管采用50 m長(zhǎng)、內(nèi)徑25 mm塑膠軟管（0.2 MPa），10個(gè)支管同時(shí)工作。管網(wǎng)所需配件有：接頭、異徑接頭、四通、三通和球閥等設(shè)施。

每條支管首部均設(shè)閥門(mén)，支管末端接0.85 m長(zhǎng)、內(nèi)徑25 mm鋼管，鋼管距首端10 cm處焊接0.15 cm長(zhǎng)把手，即可栽樹(shù)，又可澆水，不用開(kāi)挖樹(shù)坑。

根據(jù)調(diào)查，每人1 h可灌溉0.4畝梭梭，10個(gè)支管需10人同時(shí)工作，水泵每天最多可工作21 h，可灌溉84畝梭梭。270畝梭梭灌溉一次需3.2 d。2 300畝梭梭林同時(shí)工作4臺(tái)汽油泵，設(shè)1臺(tái)汽油泵備用，配置4套管道系統(tǒng)。消防軟管使用年限為1 a，塑膠軟管（0.2 MPa）可用3 a。

（1）流量確定

項(xiàng)目區(qū)主要種植梭梭，種植模式為行距6 m，株距2 m，每畝共56穴。梭梭第1年灌溉7次，第2、3年分別灌溉5次，每次每穴灌水0.015 m3，每次灌水定額0.84 m3/畝，第 1年灌溉定額 5.88 m3/畝，第 2、3年灌溉定額分別為4.2 m3/畝、4.2 m3/畝。

（2）管徑及管材選擇

理論分析表明，水頭損失與管徑的冪成正比，管徑太小，管道阻力將顯著增加，效率下降，但是，管徑太大又會(huì)增加投資，浪費(fèi)資金，因此要根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)濟(jì)流速選擇1.5 m/s，則管徑按下式計(jì)算：

式中：Q-管道設(shè)計(jì)流量（m3/s），v-管道流速，取 v=1.50 m/s。經(jīng)計(jì)算：

干管管道流量為30 m3/h，計(jì)算管徑為84 mm，可選擇內(nèi)徑為80 mm管道；支管管道流量為3 m3/h，計(jì)算管徑為26 mm，可選擇內(nèi)徑為25 mm管道。因管道均為移動(dòng)管道，澆水時(shí)啟用，非灌溉期需整理收集好，則管道需選擇耐磨、彈性大，具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性的管道，根據(jù)高臺(tái)縣2018年“三北”防護(hù)林工程經(jīng)驗(yàn)，干管選擇消防軟管（高壓防爆水管），支管選擇塑膠軟管（滿(mǎn)足0.2 MPa壓力）。

灌溉系統(tǒng)出水口設(shè)計(jì)工作水頭0.5 m，田間管網(wǎng)最不利工況下總水頭損失15.13 m，水泵至出水口的最大高差是4 m，則灌溉系統(tǒng)需要19.63 m的水頭才能正常工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

在肅南縣明花鄉(xiāng)干旱半干旱沙區(qū)采用種植梭梭的造林技術(shù)，可以減少地面挖樹(shù)坑的擾動(dòng)，利用淺層地下水的灌溉模式，不僅可以使有限的水源集中到苗木根部，減少了灌水蒸發(fā)損耗，而且能夠明顯提高造林成活率、促進(jìn)苗木生長(zhǎng)。該項(xiàng)目造林技術(shù)和灌溉技術(shù)可有效提升造林區(qū)灌溉耗材的問(wèn)題，也可運(yùn)用于其他干旱半干旱地區(qū)植物種植和造林過(guò)程中。

合理灌溉既可以節(jié)約水資源、降低能耗，而且可以保證樹(shù)木生長(zhǎng)所需水分，提高造林效果，達(dá)到合理灌溉、科學(xué)用水和高效用水[2]。