孫中峰,史彥林,嚴(yán)爾梅 ,賈洪紀(jì),楊文姬
[1.水利部沙棘開(kāi)發(fā)管理中心(水利部水土保持植物開(kāi)發(fā)管理中心),北京 100038;2.黑龍江省水利科學(xué)研究院,黑龍江 哈爾濱 150080; 3.山合林(北京)水土保持技術(shù)公司,北京 100038]
黑土因其有機(jī)質(zhì)含量高、土壤肥沃、土質(zhì)疏松、適于農(nóng)耕等特點(diǎn)聞名于世。我國(guó)東北黑土區(qū)是世界上僅有的三大黑土區(qū)之一,其糧食產(chǎn)量占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的1/4,占全國(guó)調(diào)出糧食總量的1/3,是我國(guó)重要的商品糧基地和全國(guó)商品糧生產(chǎn)的“穩(wěn)壓器”[1]。黑土由地表植被死亡后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間腐蝕形成腐殖質(zhì)后演化而成,只有在寒溫帶草原或草甸植被下才能發(fā)育。低溫條件使土壤消耗速度減慢,但其形成速度更慢,形成1 cm厚的黑土需要400年左右,我國(guó)東北地區(qū)當(dāng)前的黑土層形成時(shí)間需要以萬(wàn)年計(jì)算。由于東北黑土區(qū)具有坡緩、坡長(zhǎng)等地形特點(diǎn),加上黑土疏松、抗蝕能力弱等特性,以及自然條件與人為因素的共同作用,致使該區(qū)水土流失嚴(yán)重。據(jù)2012年第一次全國(guó)水利普查結(jié)果,東北黑土區(qū)水土流失面積25.3萬(wàn)km2,占土地總面積的23.21%,多年平均土壤侵蝕模數(shù)達(dá)3 100~4 800 t/(km2·a)[2]。在東北黑土區(qū)戰(zhàn)略糧倉(cāng)地位不斷增強(qiáng)、耕地面積基數(shù)大及糧食生產(chǎn)規(guī)?;潭炔粩嗵岣叩男蝿?shì)下,減少水土流失是保證東北糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的重要舉措。
近年來(lái),國(guó)家扎實(shí)推進(jìn)綜合治理,保護(hù)耕地資源,改善了土地質(zhì)量,提高了土地生產(chǎn)力,水土流失逐漸向好的方面轉(zhuǎn)變。但是,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展,生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成的人為水土流失現(xiàn)象越來(lái)越多,陡坡開(kāi)墾、亂砍濫伐等破壞生態(tài)環(huán)境的行為仍然存在。根據(jù)中國(guó)水土流失與生態(tài)安全綜合科學(xué)考察成果,人為因素造成的水土流失比自然狀態(tài)下高出數(shù)十倍甚至上百倍,危害十分嚴(yán)重,恢復(fù)難度也更大,生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)加劇了人為水土流失的發(fā)生及其潛在危害,對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理與監(jiān)管提出了更高的要求。據(jù)黑龍江、吉林、遼寧三省近年來(lái)水土保持公報(bào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2018年和2019年?yáng)|北三省的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)面積分別為521.01和768.97 km2(見(jiàn)表1),如不能得到很好的防治,將會(huì)產(chǎn)生大量的水土流失,加劇黑土資源流失,惡化當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。植物措施在治理水土流失上具有立體多點(diǎn)防侵蝕的特點(diǎn)[3],同工程措施與耕作措施相比,地表擾動(dòng)較小,對(duì)防治人為水土流失具有顯著作用。因此,根據(jù)東北黑土區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目植物措施實(shí)踐,總結(jié)出適應(yīng)東北黑土區(qū)不同立地類型的植物措施配置技術(shù),從植物品種選取、配置模式和栽植技術(shù)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì),為東北黑土區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目植物措施建設(shè)提供借鑒,具有重要意義。
表1 東北三省2018年和2019年生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)面積
在多年的黑土區(qū)水土流失治理工作中,總結(jié)出了不同分區(qū)植物措施的適宜品種與配置模式,如漫川漫崗區(qū)的崗頂植喬木(松等)、坡面種植物防沖帶(苕條)、溝道植喬木(楊、松等),丘陵溝壑區(qū)頂部植喬木、坡面植喬灌混交林(刺槐、樟子松、紫穗槐等),水蝕交錯(cuò)區(qū)平地營(yíng)造防護(hù)林帶(楊樹(shù)等)、坡地進(jìn)行灌木混交(刺槐、檸條、紫穗槐、沙棘等)或灌草混交(檸條、苜蓿草、羊草等),在黑土區(qū)治理中取得了很好的效果。由于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)水土保持植物措施的需求不僅僅是要達(dá)到治理水土流失的目的,還需要水土保持植物措施發(fā)揮綠化美化、安全保障、保護(hù)生物多樣性、凈化大氣、固碳釋氧等特殊作用,因此在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持植物措施品種選擇和措施配置時(shí),根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的特殊需求,積極尋求新的植物品種和措施配置模式非常重要。
生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目種類繁多,據(jù)統(tǒng)計(jì),目前的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目基本可以分為16類[4],每種生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)于植物措施的需求也不盡相同。受周邊環(huán)境、立地條件和后期管理等因素限制,在選擇生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持植物措施種類時(shí),物種的適應(yīng)性、綜合性與抗逆性被認(rèn)為是應(yīng)當(dāng)遵循的首要法則,應(yīng)因地制宜選擇具備生長(zhǎng)迅速、萌芽力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、改良土壤等特點(diǎn)的植物。根據(jù)多年的實(shí)踐,目前生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持植物措施從周邊環(huán)境、立地條件及建設(shè)要求的角度可分為生態(tài)恢復(fù)型、生態(tài)功能型和生態(tài)美觀型三類。
(1)生態(tài)恢復(fù)型。生態(tài)恢復(fù)是指對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目施工過(guò)程中所產(chǎn)生的擾動(dòng)面進(jìn)行植被恢復(fù),在地表形成植物群落,減弱降雨侵蝕能量,通過(guò)植物對(duì)水分的吸收、蒸騰、滯留以及林地的滲透、儲(chǔ)蓄,調(diào)節(jié)降水、蒸發(fā)、徑流和土壤水分,減少侵蝕產(chǎn)沙,同時(shí)通過(guò)植物根系固定土壤,減少土壤肥力的損失,改善土壤結(jié)構(gòu),提高土地肥力。生態(tài)恢復(fù)型植物措施以快速恢復(fù)植被為主,根據(jù)周邊的環(huán)境條件、景觀要求及建設(shè)特點(diǎn),進(jìn)行植物品種選擇與措施配置。一般可以分為耐旱型、耐水濕型、耐瘠薄型、耐鹽堿型、耐沙化(石漠化)型、抗風(fēng)型等,主要布設(shè)于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目臨時(shí)占地和保護(hù)帶等分區(qū)內(nèi)。
(2)生態(tài)功能型。根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目,尤其是建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目因生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的不良影響,進(jìn)行植物措施布設(shè)時(shí),要考慮植物滯塵、吸噪、阻隔輻射等功能,從而實(shí)現(xiàn)改善生產(chǎn)條件和周邊生態(tài)環(huán)境的目的。目前,生態(tài)功能型植物措施主要有滯塵型、防輻射型和防噪聲型等幾類,主要布設(shè)于生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、周邊防護(hù)區(qū)等區(qū)域。
(3)生態(tài)美觀型。在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的一些重要區(qū)域,除水土保持功能外,更主要的目的是改善環(huán)境景觀條件,因此需要結(jié)合周邊環(huán)境合理配置植物,營(yíng)造出層次豐富、色彩斑斕、環(huán)境優(yōu)美的景觀,以發(fā)揮植物措施的景觀效果。主要應(yīng)用于辦公區(qū)、生活區(qū)、休閑區(qū)等區(qū)域。
按照《全國(guó)水土保持區(qū)劃》一級(jí)區(qū)劃分成果,東北黑土區(qū)為一級(jí)分區(qū)。在此基礎(chǔ)上,綜合《全國(guó)水土保持區(qū)劃》二級(jí)區(qū)和三級(jí)區(qū)成果、《中國(guó)林業(yè)發(fā)展區(qū)劃》等,按照自然環(huán)境、工程建設(shè)需求、局部微地形等差異情況,進(jìn)行亞區(qū)劃分,共劃分為大興安嶺東北部山地丘陵亞區(qū)、小興安嶺及長(zhǎng)白山西麓低山丘陵亞區(qū)、東部平原亞區(qū)和呼倫貝爾丘陵平原亞區(qū)4個(gè)亞區(qū),每個(gè)亞區(qū)又可劃分為如表2所示的立地類型。
表2 東北黑土區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持植物措施立地類型劃分
根據(jù)水土保持植物措施立地條件劃分情況,分亞區(qū)選取植物品種,針對(duì)性布設(shè)植物措施,具體見(jiàn)表3。
表3 東北黑土區(qū)不同分區(qū)植物品種一覽
3.2.1 平地美化區(qū)植物措施配置模式
3.2.1.1 立地條件、營(yíng)造目的與主要配置模式
立地類型為平地區(qū)需綠化美化的區(qū)域,主要分布于建設(shè)項(xiàng)目的生活區(qū)、辦公區(qū)及休閑區(qū)等;植物措施的營(yíng)造目的以觀賞性為主,通過(guò)合理配置植物,形成樹(shù)木蔥郁、花團(tuán)錦簇、清潔優(yōu)雅的景觀,使工作人員心情舒暢、緩解工作疲勞、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。在此分區(qū)內(nèi)主要采用喬木+灌木+草的園林式配置模式。
3.2.1.2 不同亞區(qū)植物措施配置模式及種植方式
(1)大興安嶺東北部山地丘陵亞區(qū)。采用興安落葉松+丁香+早熟禾、樟子松+垂枝榆+早熟禾兩種配置模式。喬灌木選擇園林大苗(一級(jí)苗),要求無(wú)病蟲(chóng)害和各類傷,根系發(fā)達(dá),喬木應(yīng)帶土球;草種要求籽粒飽滿。整地方式采用全面整地,覆30~50 cm腐殖質(zhì)土,并進(jìn)行施肥和灌溉。喬木株行距5 m×3 m,灌木株行距5 m×2 m,草坪草播種量40~80 kg/hm2。
(2)小興安嶺及長(zhǎng)白山西麓低山丘陵亞區(qū)。采用云杉+丁香+早熟禾、圓柏+紅瑞木+早熟禾、茶條槭+榆葉梅+早熟禾、紅松+繡線菊+早熟禾四種模式。喬灌木選擇園林大苗(一級(jí)苗),要求無(wú)病蟲(chóng)害和各類傷,根系發(fā)達(dá),常綠樹(shù)種帶土球;草種要求籽粒飽滿,發(fā)芽率大于95%。整地方式采用全面整地,覆30~50 cm腐殖質(zhì)土,并進(jìn)行施肥和灌溉。喬灌株行距可依照?qǐng)@林綠化種植標(biāo)準(zhǔn)確定,草坪草播種量40~80 kg/hm2。
(3)東部平原亞區(qū)。采用銀中楊+鋪地柏+白三葉、云杉+垂枝榆+早熟禾、遼東櫟+紅瑞木+早熟禾三種模式。喬灌木選擇園林大苗(一級(jí)苗),要求無(wú)病蟲(chóng)害和各類傷,根系發(fā)達(dá);草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于95%。整地方式采用全面整地,覆30~50 cm腐殖質(zhì)土,并進(jìn)行施肥和灌溉。喬灌株行距按園林綠化種植標(biāo)準(zhǔn)確定,草坪草播種量40~80 kg/hm2。
(4)呼倫貝爾丘陵平原亞區(qū)。采用云杉+垂枝榆+紫羊茅、樟子松+細(xì)葉小檗+紫羊茅兩種模式。喬灌木選擇園林大苗(一級(jí)苗),要求無(wú)病蟲(chóng)害和各類傷,根系發(fā)達(dá);草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于95%。整地方式采用全面整地,覆30~50 cm腐殖質(zhì)土,并進(jìn)行施肥和灌溉。喬灌株行距按園林綠化種植標(biāo)準(zhǔn)確定,草播種量40~80 kg/hm2。
3.2.2 平地恢復(fù)區(qū)植物措施配置模式
3.2.2.1 立地條件、營(yíng)造目的與主要配置模式
立地類型為平地區(qū)或緩坡區(qū)域內(nèi)施工臨時(shí)占地中需進(jìn)行植被恢復(fù)的區(qū)域,主要分布于施工生產(chǎn)生活區(qū)、棄渣場(chǎng)、取土場(chǎng)及其他施工臨時(shí)占地等區(qū)域;植物措施營(yíng)造的目的是恢復(fù)其占地前的土地利用狀態(tài),以當(dāng)?shù)剡m生植物為主,選取的植物與周邊環(huán)境保持協(xié)調(diào)一致,通過(guò)合理的植物措施保持水土,植物枝葉緩沖降雨對(duì)裸露地表的沖擊力,減少地表徑流及其對(duì)地面的沖刷,植物根系固定土壤顆粒,減少水土流失。
3.2.2.2 不同亞區(qū)植物措施配置模式及種植方式
(1)大興安嶺東北部山地丘陵亞區(qū)。采用喬木+灌木+草模式或灌木+草模式,主要模式有興安落葉松純林、蒙古櫟+胡枝子+紫花苜蓿、胡枝子+草木樨。喬灌木苗木選用一級(jí)苗,草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于90%。整地方式平地采用全面整地,邊坡灌木采用水平階或魚(yú)鱗坑整地。喬木株行距1.5 m×2.0 m,灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2。
(2)小興安嶺及長(zhǎng)白山西麓低山丘陵亞區(qū)。采用喬木+灌木+草、灌木+草或草種混播等模式,主要模式有樟子松+紫穗槐+早熟禾、紫穗槐+野牛草、丁香+紫花苜?;蜃匣ㄜ俎?草木樨。喬灌木苗木選一級(jí)苗,草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于95%。整地方式平地采用全面整地并施肥,邊坡灌木采用水平階或魚(yú)鱗坑整地。喬木株行距1.5 m×2.0 m,灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2。
(3)東部平原亞區(qū)。采用灌木+草或草種混播等模式,主要模式有錦雞兒+羊草、鋪地柏+草木樨、紫花苜蓿+草木樨等。喬灌木苗木選一級(jí)苗,草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于95%。整地方式平地采用全面整地并施肥,邊坡灌木采用水平階或魚(yú)鱗坑整地。灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2。
(4)呼倫貝爾丘陵平原亞區(qū)。采用灌木+草或草種混播等模式進(jìn)行恢復(fù),主要有胡枝子+草木樨、胡枝子+紫花苜蓿、沙棘+草木樨、紫花苜蓿+草木樨和羊草+冰草。喬灌木苗木選一級(jí)苗,草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于90%。整地方式平地采用全面整地,邊坡灌木采用水平階或魚(yú)鱗坑整地。灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2。
3.2.3 平地功能區(qū)植物措施配置模式
3.2.3.1 立地條件、營(yíng)造目的與主要配置模式
立地類型為平地區(qū)內(nèi)對(duì)植被有特殊要求的區(qū)域,如有降噪、滯塵、防輻射等要求,一般分布在廠區(qū)。植物措施營(yíng)造的目的是利用植物特性在恢復(fù)植被的同時(shí)達(dá)到功能利用的目的。功能區(qū)植物選取以當(dāng)?shù)剡m生植物為主,通過(guò)物種配置起到特殊的防護(hù)作用。
3.2.3.2 不同亞區(qū)植物措施配置模式及種植方式
(1)大興安嶺東北部山地丘陵亞區(qū)。采用喬木+灌木+草、喬木+灌木、喬木純林等模式,主要模式有樟子松+丁香+早熟禾、樟子松+丁香、小葉楊+丁香、樟子松純林、甜楊純林。喬灌木苗木選一級(jí)苗,要求無(wú)病蟲(chóng)害和各類傷,根系發(fā)達(dá);草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于95%。整地方式采用全面整地并施肥。喬木株行距2 m×2 m,灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2,喬木純林株行距3 m×3 m。
(2)小興安嶺及長(zhǎng)白山西麓低山丘陵亞區(qū)。采用喬木+灌木+草、灌木+草、喬木純林等模式,主要模式有樟子松+丁香+白三葉、糖槭+丁香+白三葉、火炬樹(shù)+榆葉梅、山皂角+細(xì)葉小檗、樟子松純林、側(cè)柏純林、色木槭純林、稠李純林、山槐純林。喬灌木苗木選一級(jí)苗,帶土球,無(wú)病蟲(chóng)害和各類傷,根系發(fā)達(dá);草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于90%。整地方式采用全面整地并施肥或穴狀整地。喬木株行距2 m×2 m,灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2,喬木純林株行距3 m×3 m。
(3)東部平原亞區(qū)。采用喬木+灌木+草、灌木+草、喬木純林等模式,主要模式有銀中楊+丁香+白三葉、樟子松+丁香、小黑楊+榆葉梅、樟子松純林、側(cè)柏純林、色木槭純林、火炬樹(shù)純林。喬灌木苗木選一級(jí)苗,帶土球,無(wú)病蟲(chóng)害和各類傷,根系發(fā)達(dá);草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于95%。整地方式采用全面整地并施肥或穴狀整地。喬木株行距2 m×2 m,灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2,喬木純林株行距3 m×3 m。
(4)呼倫貝爾丘陵平原亞區(qū)。采用喬木+灌木+草、灌木+草、喬木純林等模式,主要模式有樟子松+興安柳+早熟禾、白榆+細(xì)葉小檗、樟子松純林、側(cè)柏純林、山楊純林。喬灌木苗木選一級(jí)苗,帶土球,無(wú)病蟲(chóng)害和各類傷,根系發(fā)達(dá);草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于95%。整地方式采用全面整地并施肥或穴狀整地。喬木株行距2 m×2 m,灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2,喬木純林株行距3 m×3 m。
3.2.4 坡地區(qū)植物措施配置模式
3.2.4.1 立地條件、營(yíng)造目的與主要配置模式
坡地是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中比較常見(jiàn)的立地類型,分部在道路、棄渣場(chǎng)、取土場(chǎng)及其他施工臨時(shí)占地等區(qū)域,植物措施營(yíng)造的目的是通過(guò)實(shí)施植物措施穩(wěn)固邊坡、增加坡面粗糙度,減少水流對(duì)地面的沖刷和地表徑流。植物選擇以當(dāng)?shù)剡m生植物為主,且易于坡面施工,按照土質(zhì)邊坡和土石混合邊坡提出配置模式。
3.2.4.2 不同分區(qū)植物措施配置模式及種植方式
(1)大興安嶺東北部山地丘陵亞區(qū)。采用灌木+草、草種混播的模式,土質(zhì)邊坡采用的模式有沙棘+野牛草、丁香+紫花苜蓿、野牛草+早熟禾+紫花苜蓿+草木樨混播,土石混合邊坡采用的模式有胡枝子+紫花苜蓿、沙棘+野牛草、野牛草+早熟禾混播。灌木苗木選一級(jí)苗,草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于90%。整地方式采用全面整地、水平階整地或魚(yú)鱗坑整地。灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2。
(2)小興安嶺及長(zhǎng)白山西麓低山丘陵亞區(qū)。采用灌木+草、草種混播的模式,土質(zhì)邊坡采用的模式有紫穗槐+野牛草、丁香+紫花苜蓿、野牛草+早熟禾+紫花苜蓿+草木樨混播,土石混合邊坡采用的模式有胡枝子+紫花苜蓿、沙棘+野牛草、紫穗槐+草木樨、野牛草+早熟禾+紫花苜蓿+草木樨混播。灌木苗木選一級(jí)苗,草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于90%。整地方式采用全面整地、水平階或魚(yú)鱗坑整地。灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2。
(3)東部平原亞區(qū)。采用灌木+草、草種混播的模式,土質(zhì)邊坡采用的模式有胡枝子+草木樨、紫穗槐+紫花苜蓿、錦雞兒+草木樨、紫花苜蓿+草木樨+早熟禾混播,土石混合邊坡采用的模式有紫花苜蓿+草木樨混播。灌木苗木選一級(jí)苗,草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于90%。整地方式采用全面整地、水平階整地或魚(yú)鱗坑整地。灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2。
(4)呼倫貝爾丘陵平原亞區(qū)。采用灌木+草、草種混播的模式,土質(zhì)邊坡采用的模式為紫花苜蓿+草木樨+冰草+羊草混播,土石混合邊坡采用胡枝子+草木樨、紫花苜蓿+草木樨+冰草+羊草混播等模式。灌木苗木選一級(jí)苗,草種要求籽粒飽滿、發(fā)芽率大于90%。整地方式采用全面整地、水平階整地或魚(yú)鱗坑整地。灌木株行距1 m×1 m,草播種量40~60 kg/hm2。
生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持植物措施是防治人為水土流失的根本性措施,因地制宜進(jìn)行植物措施的配置和設(shè)計(jì),才能實(shí)現(xiàn)水土保持景觀效果與保土功能的和諧統(tǒng)一。這些植物措施的總結(jié)與提煉,注重可復(fù)制性,可為東北黑土區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持植物措施的后續(xù)設(shè)計(jì)和落實(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。