機械化集雨整地人工造林技術(shù)分析

林澤鵬

（海南新綠神熱帶生物工程有限責任公司，海南 海口 570000）

0 引言

以海南省作為分析對象，雖然海南屬于熱帶季風區(qū)，全年降水量較多，但部分地區(qū)在降水量方面存在一定的差異性，經(jīng)常出現(xiàn)東多西少的情況，比如東方市的年降水量甚至不足1000mm，再加上長年高溫，年蒸發(fā)量在2500mm 左右，導(dǎo)致部分地區(qū)出現(xiàn)大面積沙漠化演變。為此，需要當?shù)卣约坝嘘P(guān)部門重視防治荒漠化工作的開展，利用先進的機械化集雨整地人工造林技術(shù)，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的改善。

1 機械化集雨整地人工造林技術(shù)主要內(nèi)容

國外在徑流截集、機械化技術(shù)等方面始終領(lǐng)先于我國，比如由意大利專家打造的瓦勒拉尼系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機械化作業(yè)，通過與人工林培育相互融合，實現(xiàn)干旱區(qū)域的整地處理，不僅具有高效、見效快的特點，還能切實提高林木成長速度。目前該技術(shù)已在10 多個國家推廣使用，并取得了顯著效果。瓦勒拉尼系統(tǒng)可以理解為借助多功能設(shè)備完成開溝整地、疏松土壤，利用改善土壤性質(zhì)的方法，實現(xiàn)集水、蓄水，避免出現(xiàn)水土流失，能夠切實提升造林種草的成活率。為此本文將以海南部分縣級城市、地級城市作為研究對象，闡述機械化集雨整地人工造林技術(shù)的應(yīng)用方法，并將其與我國傳統(tǒng)的人工整地、開溝犁地等技術(shù)進行分析比對，判斷集雨效果、土壤理化性質(zhì)等方面存在的差異性，以此為技術(shù)的推廣價值做出綜合性評價。

瓦勒拉尼系統(tǒng)機械化集雨整地人工造林技術(shù)的主要內(nèi)容可分為以下幾點。

（1）機械化設(shè)備，主要包括四輪拖拉機、火車式犁以及海豚式犁，其中拖拉機型號為TM175，其優(yōu)勢在于馬力強勁，能夠?qū)崿F(xiàn)輪距的自動調(diào)節(jié)，即便在高坡土地也能正常進行作業(yè)，而強大的液壓系統(tǒng)也能滿足開溝犁地的工作需求。而火車式犁則以意大利公司生產(chǎn)的反轉(zhuǎn)犁為主，該犁由4 部分組成，分別為刮刀、深翻復(fù)合犁、反向刮刀以及可以自動打阻隔埂的元件。該設(shè)備的特點在于能夠在低坡實施反坡溝的開挖，以此完成肥沃土壤的回填，利用阻隔的形式避免收集到的雨水流失。至于海豚式犁則主要由單犁以及深翻復(fù)合犁組成，適用于坡度大且石頭多的困難地整地，通過挖掘溝渠將多個魚鱗坑有機銜接，使雨水可以相互滲透。

（2）輔助工具，包括吉普車、卡車，主要用于配件傳輸、設(shè)備轉(zhuǎn)運以及人員交通。

（3）項目工作組，包括管理人員、荒漠治理專家、農(nóng)業(yè)機械專家、駕駛員以及數(shù)名造林播種人員。

（4）造林方式，首先要做好造林樹種的選擇，將適合在干旱地區(qū)生長的樹種作為第一選擇對象，將直播造林作為主要手段，此類方法是指將造林用種子直接播種，通過省去育苗的過程來簡化造林技術(shù)，但對種子用量的需求較大，因此不適合在獸害嚴重、土壤過干或雜草過多的環(huán)境下使用。其次要在地埂上進行牧草播種，以此提高植被的蓋度，滿足地埂的固定需要，達到增強魚鱗坑集雨效果的目的，進一步延長集雨周期。最后要結(jié)合造林地區(qū)的天氣狀況、年降水量等因素，合理把控整地行距，并依照造林樹種特性進行播種時間的確認，確保采用的播種方法能夠切實提升苗木成活率。

2 機械化集雨整地人工造林技術(shù)的試驗內(nèi)容

2.1 示范區(qū)概況

本文以海南省定安縣作為研究對象，該示范區(qū)年降水量大約在350mm 左右，蒸發(fā)量為1800mm，土壤以風沙土為主，由于長時間開墾導(dǎo)致土地嚴重退化。其中退耕地的坡度大約在15°，植被蓋度約15%。高度集中在5～20cm，區(qū)域內(nèi)植被相對稀少，且存在一定程度的風勢，水土流失較為嚴重。

2.2 試驗布設(shè)

該地區(qū)從2017—2019 年累計建造11 個試驗示范區(qū)，借助瓦勒拉尼機械化集雨整地人工造林技術(shù)累計整地造林3000hm2，為了進一步驗證該技術(shù)的可行性，本文將進行機械化集雨整地、開溝犁整地、人工整地等方式的對比分析。

2.3 調(diào)查內(nèi)容

筆者于2017 年與2018 年的7 月和9 月各完成一次調(diào)查測試，每次調(diào)查時間控制在5d，而整地造林的時間則為2017 年的秋冬季以及2018 年的春季，造林方式以直播造林為主，植苗造林為輔，所采用的樹種為印度紫檀、沉香和三角梅。而調(diào)查內(nèi)容則涵蓋造林整地參數(shù)、整地成本、土壤物理狀況、植被恢復(fù)情況。

3 機械化集雨整地人工造林技術(shù)的試驗結(jié)果分析

3.1 整地參數(shù)

采用瓦勒拉尼機械化集雨整地人工造林技術(shù)后的數(shù)據(jù)參數(shù)如表1 所示。

表1 機械化集雨整地參數(shù)

由表1 可知，本文選取的兩種整地方式強度較大，且開溝深度達到60cm，能夠有效解決以往國產(chǎn)犁整地深度不足的問題，克服難以穿透鈣基層的缺陷。其中海豚式犁地需要每5m 打造深60cm，上寬80cm，下寬30cm 的魚鱗坑，保證各坑之間存在松土溝，這樣不僅可以起到避免收集雨水外流的作用，也能使不同魚鱗坑間雨水互滲，而設(shè)置1/3 的回填土比例又可以促進苗木的健康生長。至于火車式犁整地，則要打造60cm，上寬80cm，下寬30cm 的反坡溝，之后在溝內(nèi)修筑地埂，并每隔5m 建立一個阻隔，將1/3 的熟土回填至溝內(nèi)，從而避免雨水流失，為苗木生長提供充足的水分[1]。我國的犁和人工整地參數(shù)如表2 所示。

表2 國產(chǎn)溝犁整地參數(shù)

由表2 可知無論是在整地深度、寬度，還是土方量方面，該方法都與瓦勒拉尼系統(tǒng)存在一定差距，且由于整地強度較低，容易造成降水難以流入溝內(nèi)的情況，最終導(dǎo)致苗木生長所需水分不足，影響苗木成活率。

3.2 土壤物理狀況

土地退化的主要特點表現(xiàn)在土地植被生長層土壤緊實度過大，導(dǎo)致土壤過于堅實，而發(fā)生土地退化的植被往往難以得到自然恢復(fù)。為此便需要借助機械化集雨整地人工造林技術(shù)，消除限制植被生長的不利因素，切實改善土壤物理性質(zhì)[2]。首先要對不同方式整地后土壤的緊實度進行分析比對，具體情況如表3 所示。

表3 不同方式整地后土壤的緊實度

由表3 可以發(fā)現(xiàn)機械化集雨整地對土壤的翻動會在一定程度上破壞土壤硬土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤緊實度低于對比區(qū)，從而起到降低土壤對植物根系生長抑制的作用。其次要進行不同整地方式后土壤容重的對比分析，具體情況如表4 所示。

表4 不同整地方式后的土壤容重

由表4 可知，采用瓦勒拉尼系統(tǒng)能夠減少土壤容重，證明土壤疏松性得到切實改善，但試驗區(qū)的土壤質(zhì)地與水蝕狀況存在差異，而對于出現(xiàn)草地退化造成土壤容重進一步提升的區(qū)域，土壤容重的減少更加明顯，因此更適合植物生長。最后要分析土壤的孔隙度，根據(jù)實際調(diào)查顯示，示范區(qū)整地并未起到改善土壤總孔度的作用，證明開溝無法提升土壤總孔度，但整地對土壤毛管孔度的提升較為明顯，由于土壤毛管空隙本身具有良好的保水能力，因此當其出現(xiàn)變化時能夠更直觀的體現(xiàn)在土壤物理特性上，同時毛管孔度在土壤總孔度中的占比較大，甚至可達97%，因此當提升土壤毛管孔度占比時可以優(yōu)化土壤的保水效果[3]。

3.3 集雨量與土壤含水率

通常來說，對于干旱地區(qū)實施雨水集流能夠有效增加土壤含水量，確保樹林正常生長。而在海南東部地區(qū)由于降水量較大，容易在汛期發(fā)生洪暴現(xiàn)象，這一現(xiàn)象足以反映出該地區(qū)的地表水資源難以高效開發(fā)與利用，但這也為實施降水收集創(chuàng)造了有利條件。通過對試驗示范區(qū)的降水利用率進行調(diào)查可知，在實施機械化集雨整地后，即便出現(xiàn)過多次大型降水也未造成水土流失情況，證明地表徑流全部匯入反坡溝以及魚鱗坑當中，雨水利用率甚至達到80%。而國產(chǎn)開溝犁的周邊空地存在大面積降水流失。

此外還要對降水后的土壤含水率進行測定，可發(fā)現(xiàn)采取機械化整地的土壤含水率在一段時間內(nèi)可以保持較高水平，從而滿足苗木生長需要，即便在降雨后的20d，生長層土壤含水率也始終維持在15%左右。

3.4 造林區(qū)植被生長情況

機械化集雨整地人工造林技術(shù)的實施目的在于為植被恢復(fù)與生長提供有利條件，確保植被蓋度、生物量得以大幅度增長，根據(jù)實際調(diào)查顯示采用瓦勒拉尼系統(tǒng)治理的地區(qū)與周邊未實施的地區(qū)相比，無論是植被蓋度還是高度都至少增長了3 倍。同時該系統(tǒng)也能有效改善洪澇災(zāi)害，比如2017 年通過直播大面積文冠果實現(xiàn)小流域的治理，即便期間出現(xiàn)多次暴雨也不會產(chǎn)生明顯的地表徑流，且區(qū)域內(nèi)水位與往年相比升高1m。而未采取治理的區(qū)域則在多次大雨下出現(xiàn)兩次洪災(zāi)，導(dǎo)致許多農(nóng)田被水沖毀。

3.5 造林成活率

采用魚鱗坑進行整地處理能夠明顯提高樹木的成活率，促進其健康生長。首先站在成活率角度來看，機械化集雨整地能夠高效匯集天然降水，即使處在無灌溉條件，也能保證錦雞兒、文冠果等樹種保持70%左右的成活率，而國產(chǎn)開溝犁則只能保持40%左右的成活率。其次站在苗木生長角度來看，瓦勒拉尼系統(tǒng)可以促進根系的生長，與傳統(tǒng)開溝犁整地技術(shù)相比，高生長量平均提高20cm 左右，根系生長量平均提高25cm 左右，且造林一年后全部苗木根系均可超過40cm，而在第二年根系的深度可達60cm，基本延伸至濕土層，可以有效避免干旱天氣對苗木的不利影響[4]。

3.6 人工造林技術(shù)

人工工造林技術(shù)的應(yīng)用目標在于保證即便在地形條件不良或是坡度較大的環(huán)境下也能保證樹苗的成活率，控制好造林成本，切實改善林地土壤含水量，降低土壤侵蝕量。具體應(yīng)用流程為：首先要選擇好整地時機，如果采用裸根移栽，應(yīng)當選在春季樹木萌芽之前或者在秋天樹葉枯黃之后。若是選擇營養(yǎng)帶移栽則整個樹木生長季都可；其次要進行魚鱗坑的開挖作業(yè)，一方面要在坡地上自上而下的開挖多個月牙形的坑穴，并保證坑穴坑面低于原坡面，而每排的月牙形坑穴巖溝，則要以等高線作為實施基準，至于相鄰的月牙形坑穴則要交錯布設(shè)，并保證開挖過程中能夠?qū)崿F(xiàn)標表土與底土的分割，之后采用底土在等高線外堆砌成土壩的形式，確保表土能夠回填入坑內(nèi)，最終使整個坑成里低外高狀。同時要求外部土壩高度在15cm 以上。若采用頭年整地，則次年栽樹可在坑內(nèi)適當添加復(fù)合肥料，并攪拌均勻，其中復(fù)合肥料的用量要控制在0.5kg/坑；再次要充分掌握魚鱗坑的建立標準，要求開發(fā)面呈半圓形，長徑在110～150cm 之間，短半徑不超過90cm，深度則要把控在70cm，上拱寬15cm，至于長徑兩邊的修斜積水溝則要設(shè)置在20cm；最后要在整地完成后在栽植穴內(nèi)進行植樹，要求樹與魚鱗坑內(nèi)壁的間距不超過30cm，而樹干則要位于短徑線上，確保樹木栽植后能夠?qū)涓勺鳛榉纸缇€，之后沿著魚鱗坑短徑樹干兩側(cè)整成中間高里側(cè)低的積水穴，并在與樹干相隔約20cm 的位置安裝滲灌器，在完成后需要將黑色地膜覆蓋在榆林坑上，并將滲灌器放置在地膜剪破區(qū)域，以此打造集流面。在應(yīng)用過程中需要注意：整地結(jié)束后需要在栽植穴坑底施入緩控肥料并將栽植穴底部土壤與肥料攪拌均勻，之后覆蓋10cm 左右的厚土壤。在栽植過程中需要將樹木根系放展，拉直根系之后踩實土壤。栽植樹木埋好土壤后則要做好灌水工作，要求第1 次灌水必須灌透，待入滲完成后需要將樹扶正并在填埋時將土壤整理成兩邊低的穴渦狀，之后再與樹干相隔約30cm 的位置，挖出25cm 左右的深圓坑。并向其中加入保水劑。該方法的優(yōu)勢在于能夠借助魚鱗坑與栽植穴使樹苗最大程度的完成養(yǎng)分吸取，切實保障幼苗存活率，利用微型黑膜覆蓋的方式使降水能夠匯集在滲灌器中，并滲入樹木根區(qū)，以此提高土壤的含水量，降低土壤的侵蝕量。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對機械化集雨整地人工造林技術(shù)的主要內(nèi)容進行分析討論，并提出技術(shù)應(yīng)用試驗，結(jié)合試驗結(jié)果驗證技術(shù)實施的可行性以及可靠性，以此提高水土保持效率，避免出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，確保植被被高效恢復(fù)。