東北黑土區(qū)侵蝕溝治理兩種常用灌木栽植技術(shù)研究

陳靖天，仝如強(qiáng)，張成龍，吳春英，李 超，穆春生

(1.東北師范大學(xué) 草地科學(xué)研究所 植被生態(tài)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春 130024；2.敦化市林業(yè)局，吉林 敦化 133799；3.延邊朝鮮族自治州草原管理站，吉林 延吉 133001)

我國東北黑土地作為北半球僅有的三大黑土區(qū)之一，是重要的糧食生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)和商品糧生產(chǎn)基地。東北黑土地糧食總產(chǎn)量和商品糧分別占全國總產(chǎn)量的1/4和1/3左右，已成為我國糧食生產(chǎn)的“穩(wěn)壓器”和“壓艙石”[1-3]。近百年來，受地質(zhì)地貌、降雨、融雪、不合理的耕種等因素影響，東北部分黑土地持續(xù)退化，水土流失嚴(yán)重[4]，坡耕地侵蝕溝的迅速擴(kuò)張導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的社會經(jīng)濟(jì)與環(huán)境問題[5]。為此，近年來國家啟動了東北黑土區(qū)侵蝕溝治理專項(xiàng)工程，以遏制侵蝕溝的進(jìn)一步發(fā)展，保護(hù)東北黑土區(qū)國土安全、生態(tài)安全和糧食安全。

目前吉林省乃至東北黑土區(qū)農(nóng)田侵蝕溝治理工程，以坡耕地中的中小型侵蝕溝為對象，普遍采用工程措施結(jié)合植物措施的治理模式，其中植物措施治溝日益受到重視，現(xiàn)已達(dá)成了侵蝕溝治理是以創(chuàng)造植物定居的生境為基礎(chǔ)，最終以植物措施達(dá)到標(biāo)本兼治的目的的共識[6-7]。目前采用植物措施治理侵蝕溝時，常使用灌草結(jié)合的模式，利用植物根系固土和改良土壤地力，來達(dá)到治理和修復(fù)侵蝕溝的目的，而相較于草本植物，灌木具有更強(qiáng)的抗寒、抗旱能力，且生長較快、根系龐大，茂密的枝葉也會在下暴雨時對雨滴起到攔截和緩沖的作用，因此優(yōu)勢更加明顯[8-9]。

紫穗槐(AmorphafruticosaLinn.)是公認(rèn)優(yōu)良的防風(fēng)固沙、水土保持灌木樹種，具有抗性強(qiáng)、生長快、萌蘗性強(qiáng)等特點(diǎn)[10-11]；榛子(Corylusheterophylla)作為一種退耕還林的經(jīng)濟(jì)樹種，根系發(fā)達(dá)且樹冠較大，根系容易產(chǎn)生不定芽，形成叢狀根，不但具有較高的經(jīng)濟(jì)價值，而且其生態(tài)意義也較大，正日益應(yīng)用在東北黑土區(qū)的侵蝕溝治理中[12]。紫穗槐和榛子這兩種灌木在東北黑土區(qū)侵蝕溝治理中，受栽植技術(shù)不當(dāng)和春季干旱等因素影響，存在移栽成活率不高或生長發(fā)育不良等問題，但關(guān)于其栽植技術(shù)的研究報(bào)道卻極其匱乏。為此，我們分別在春季和秋季，采用覆蓋地膜與短截油漆封頂兩種栽植方式，對榛子和紫穗槐成活率及苗木生長影響進(jìn)行了研究，以期為提高這兩種灌木的侵蝕溝治理效果提供技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)選擇在吉林省通化市柳河縣集清村的坡耕地侵蝕溝中進(jìn)行。該地處于吉林省南部，柳河縣東部，地理位置為北緯42°11′、東經(jīng)125°39′，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量736 mm，降水主要集中在7—9月，年平均氣溫5.5 ℃，極端最高氣溫37 ℃，極端最低氣溫-31 ℃，≥10 ℃年積溫2 190 ℃。侵蝕溝位于山腳下，全長397 m，比降為7.05%，平均溝深2.67 m，平均溝寬13.20 m，降雨量大時會沖刷侵蝕溝溝坡兩側(cè)土壤，導(dǎo)致水土流失，且溝體周圍常年種植玉米、大豆等作物，加速了侵蝕溝的擴(kuò)張和對耕地的侵蝕。

侵蝕溝土壤含速效氮14.16 mg/kg、有效磷2.134 mg/kg、速效鉀110.5 mg/kg、全氮2.117 g/kg、全磷0.536 g/kg，土壤含水量14.3%。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)供試灌木樹種為紫穗槐和榛子，兩種苗木均在當(dāng)?shù)孛缙再徺I。栽植時，苗木基本情況見表1。

表1 苗木基本情況

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

試驗(yàn)按照裂區(qū)設(shè)計(jì)，栽植季節(jié)作為主處理，分別為秋季(2018年10月24日)、春季(2019年4月18日)兩個栽植季節(jié)；栽植技術(shù)方式作為副處理，分別為覆蓋地膜+短截油漆封頂處理(T+P)、覆蓋地膜處理(T)、短截油漆封頂處理(P)、自然生長無處理(CK)4種栽植方式。每種處理1個小區(qū)，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，紫穗槐和榛子各為24個小區(qū)，共計(jì)48個小區(qū)。小區(qū)面積為12 m2(3 m×4 m)，每個小區(qū)栽植苗木12株，每種處理栽植36株，兩種灌木每種栽植288株。

栽植時沿著侵蝕溝溝沿至溝底方向，以魚鱗坑(深0.20～0.25 m，上寬0.30～0.50 m)的形式排列坑植，紫穗槐和榛子的栽植密度均為1 m×1 m。覆膜處理為先在魚鱗坑上覆地膜，然后在地膜頂部割10 cm×10 cm十字開口，再將苗木定植在坑內(nèi)，四周用土壓緊。短截油漆封頂處理是在苗木栽植完成后，將苗木主干頂部剪掉5～10 cm長，再用油漆將傷口全部覆蓋。

2.3 樣品采集與測定

栽植后定期觀察兩種灌木的生長情況，在春季栽植后60 d將春、秋兩季覆地膜處理的地膜清除，進(jìn)行簡單的試驗(yàn)地除雜草工作，以保證灌木的成活和生長。在2019年10月，首先統(tǒng)計(jì)灌木的成活率(存活株數(shù)/種植總株數(shù))，然后將兩種灌木每個處理隨機(jī)選取5株，進(jìn)行株高、根長、地徑、分枝數(shù)等生長指標(biāo)的測量。

2.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)中的株高、總生物量、地徑、根長、冠幅、分枝數(shù)的生長量和苗木成活率全部采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 22.0進(jìn)行方差分析(One-way ANOVA)，統(tǒng)計(jì)分析中差異的顯著性檢驗(yàn)均采用Tukey HSD進(jìn)行多重檢驗(yàn)(0.05水平)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同栽植方式對紫穗槐和榛子成活率的影響

對紫穗槐、榛子兩種灌木在春、秋兩季不同栽植方式下的存活率調(diào)查結(jié)果表明，同一季節(jié)下不同的栽植方式對紫穗槐的成活率有顯著影響(P<0.05)，而對榛子的成活率無顯著影響(見圖1)。春季栽植的紫穗槐在T+P處理、T處理下成活率分別為92%和88%，分別比CK的57%顯著高出35和31個百分點(diǎn)，P處理與CK間則無顯著差異；秋季栽植的紫穗槐在T處理下成活率為52%，比CK的16%顯著高出36個百分點(diǎn)。而無論是在春季還是秋季栽植，榛子的T+P處理、T處理和P處理與CK間均無顯著差異。

在同種栽植方式下，紫穗槐在春季栽植各處理的成活率均顯著高于在秋季栽植(P<0.05)，但不同季節(jié)栽植對榛子的成活率無顯著影響。

3.2 不同栽植方式對紫穗槐和榛子株高生長量的影響

對紫穗槐、榛子兩種灌木在春、秋兩季不同栽植方式下的株高調(diào)查結(jié)果表明，不同栽植方式對春、秋兩季栽植的紫穗槐和春季栽植的榛子的株高生長量均有顯著影響(P<0.05)，對秋季栽植的榛子無顯著影響(見圖2)。春季栽植的紫穗槐在T+P處理下株高生長量為196.22 cm，比CK的102.02 cm顯著高出92.33%；秋季栽植的紫穗槐在T+P處理、T處理和P處理下株高生長量分別為63.80、67.30、65.80 cm，分別比CK的48.6 cm顯著高出31.28%、38.48%、35.39%。春季栽植的榛子在T+P處理下株高生長量為53.19 cm，比CK的42.77 cm顯著高出24.36%。

在同種栽植方式下，兩種灌木在春季栽植各處理的株高生長量均顯著高于在秋季栽植的(P<0.05)。

圖2 春、秋兩季不同栽植方式下紫穗槐、榛子的株高生長量比較

3.3 不同栽植方式對紫穗槐和榛子總生物量生長量的影響

對紫穗槐、榛子兩種灌木在春、秋兩季不同栽植方式下的總生物量調(diào)查結(jié)果表明，不同的栽植方式對春季栽植的紫穗槐的總生物量生長量有顯著影響(P<0.05)，對秋季栽植的紫穗槐無顯著影響，對春、秋兩個季節(jié)栽植的榛子的總生物量生長量均有顯著影響(P<0.05)(見圖3)。春季栽植的紫穗槐在T+P處理下總生物量生長量為212.87 g，較CK的124.20 g顯著高出71.39%。春季栽植的榛子總生物量生長量在P處理與T處理間有顯著差異，但P處理、T處理、T+P處理與CK間均無顯著差異；秋季栽植的榛子在T+P處理、P處理下總生物量生長量分別為74.66、70.47 g，分別比CK的52.73 g顯著高出41.59%、33.64%。

圖3 春、秋兩季不同栽植方式下紫穗槐、榛子的總生物量生長量比較

在同種栽植方式下，除春、秋兩季CK處理下的紫穗槐的總生物量生長量無明顯差異外，其他處理下春季栽植的兩種灌木的總生物量生長量均顯著高于秋季栽植。

3.4 不同栽植方式對紫穗槐和榛子地徑生長量的影響

對紫穗槐、榛子兩種灌木在春、秋兩季不同栽植方式下的地徑調(diào)查結(jié)果表明，同一季節(jié)下不同的栽植方式對紫穗槐和榛子的地徑生長量均有顯著影響(P<0.05)(見圖4)。春季栽植的紫穗槐在T+P處理下地徑生長量為11.22 mm，較CK的5.32 mm顯著高出110.90%；秋季栽植的紫穗槐在P處理下地徑生長量為1.12 mm，比CK的5.32 mm顯著降低了78.95%。

春季栽植的榛子地徑生長量在P處理與T處理間有顯著差異(P<0.05)，但T+P處理、T處理、P處理與CK間均無顯著差異；秋季栽植的榛子在T+P處理、T處理和P處理下地徑生長量分別為2.88、2.48和2.17 mm，分別比CK的0.98 mm顯著高出193.88%、153.06%、121.43%。

圖4 春、秋兩季不同栽植方式下紫穗槐、榛子的地徑生長量比較

在同種栽植方式下，紫穗槐除CK處理下春季栽植與秋季栽植的地徑生長量無顯著差異外，其余各處理下均為春季栽植顯著高于秋季栽植；榛子T+P處理和T處理下春季栽植與秋季栽植的地徑生長量無顯著差異，但P處理和CK處理下春季栽植的地徑生長量均顯著高于秋季栽植。

3.5 不同栽植方式對紫穗槐和榛子冠幅生長量的影響

對紫穗槐、榛子兩種灌木在春、秋兩季不同栽植方式下的冠幅調(diào)查結(jié)果表明，同一季節(jié)下不同的栽植方式對紫穗槐和榛子的冠幅生長量均有顯著影響(P<0.05)(見圖5)。春季栽植的紫穗槐在T+P處理和T處理下冠幅生長量分別為110.17和108.98 cm，分別比CK的77.52 cm顯著高出42.12%和40.58%；而秋季栽植的紫穗槐在T+P處理下冠幅生長量為84.98 cm，比CK的76.08 cm顯著高出11.70%。春季栽植的榛子在T+P處理下冠幅生長量為52.18 cm，比CK的40.25 cm顯著高出29.64%；秋季栽植的榛子在T+P處理和P處理下冠幅生長量為50.85和45.65 cm，比CK的38.72 cm顯著高出31.33%和17.90%。

圖5 春、秋兩季不同栽植方式下紫穗槐、榛子的冠幅生長量比較

在同種栽植方式下，除紫穗槐在T+P處理和T處理下冠幅生長量春季栽植顯著高于秋季栽植外，兩種灌木其余處理下春季栽植與秋季栽植冠幅生長量均無顯著差異。

3.6 不同栽植方式對紫穗槐和榛子根長生長量的影響

對紫穗槐、榛子兩種灌木在春、秋兩季不同栽植方式下的根長調(diào)查結(jié)果表明，不同的栽植方式對春季栽植的紫穗槐的根長生長量有顯著影響(P<0.05)，對秋季栽植的紫穗槐無顯著影響，對春、秋兩季栽植的榛子的根長生長量均無顯著影響(見圖6)。春季栽植的紫穗槐在T+P處理下根長生長量為50.55 cm，比CK的27.05 cm高出86.88%。

圖6 春、秋兩季不同栽植方式下紫穗槐、榛子的根長生長量比較

同種栽植方式下，紫穗槐和榛子各處理下春季栽植與秋季栽植的根長平均生長量均無顯著差異。

3.7 不同栽植方式對紫穗槐和榛子分枝數(shù)增長量的影響

對紫穗槐、榛子兩種灌木在春、秋兩季不同栽植方式下的分枝數(shù)調(diào)查結(jié)果表明，不同的栽植方式對春、秋兩季栽植的紫穗槐的分枝數(shù)增長量均有顯著影響(P<0.05)，對春季栽植的榛子的分枝數(shù)增長量有顯著影響(P<0.05)，但對秋季栽植的榛子的分枝數(shù)增長量無顯著影響(見圖7)。春季栽植的紫穗槐在T+P處理和T處理下分枝數(shù)增長量分別為6.20、5.80個，分別比CK的2.6個高出138.46%、123.08%；秋季栽植的紫穗槐在T處理下分枝數(shù)增長量為3.8個，比CK的2.0個高出90.00%。春季栽植的榛子的分枝數(shù)增長量T+P處理、T處理、P處理均與CK間無顯著差異，但T+P處理、T處理均顯著高于P處理。

圖7 春、秋兩季不同栽植方式下紫穗槐、榛子的分枝數(shù)增長量比較

同種栽植方式下，除紫穗槐T+P處理下春季栽植的分枝數(shù)增長量顯著高于秋季栽植外，兩種灌木其余各處理下春季栽植與秋季栽植的分枝數(shù)增長量均無顯著差異。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

在東北黑土區(qū)侵蝕溝治理中，植物措施日益得到重視，但經(jīng)常使用的灌木樹種紫穗槐與榛子會出現(xiàn)移栽成活率不高、長勢不好等現(xiàn)象，治理效果得不到保證，所以選擇適宜的栽植方式和栽植時間十分重要。地膜覆蓋經(jīng)常用于農(nóng)田之中，其最大效應(yīng)是通過調(diào)節(jié)水、肥、氣、熱等土壤環(huán)境條件，為植物提供良好的生長條件[13-14]。本研究表明，使用地膜覆蓋會顯著提高紫穗槐的成活率，對株高、總生物量、地徑、根長的生長也有明顯的促進(jìn)作用，分析原因可能是地膜的增溫保濕作用促進(jìn)了苗木的生長發(fā)育和對水分的吸收，同時抑制了苗木周圍雜草的生長，為苗木提供了良好的生長環(huán)境。趙榮瑋[15]研究結(jié)果表明，地膜覆蓋處理下的側(cè)柏，成活率較CK高出了30%，株高生長量提高了31.67%，這與本研究結(jié)果基本相近。但地膜覆蓋處理對榛子成活率和生長的影響并不明顯，分析原因可能是購買的榛子苗木品質(zhì)較好，自身儲存的水分較多，且其根系較為粗壯，栽植后可以從土壤中快速獲取養(yǎng)分，在一定程度上保證了成活率。

短截油漆封頂在園林栽植中經(jīng)常使用。剛移栽的苗木，幼根和根毛會受到一定程度的損傷，根的吸水能力弱，去掉部分枝葉可以降低植物的蒸騰作用，減少水分散失，截干處理后在枝干截面上涂抹油漆，可以減少傷口處水分散失，同時防止病蟲、細(xì)菌入侵，有利于移栽植物的成活[16-18]。短截油漆封頂處理有助于促進(jìn)紫穗槐株高的生長，卻會導(dǎo)致地徑生長的減速，而地膜覆蓋加短截油漆封頂處理在不影響紫穗槐地徑生長的同時，提高了其生物量、株高、分枝數(shù)的增長，說明在栽植紫穗槐時，保持土壤水分是保障其正常生長發(fā)育的關(guān)鍵。短截油漆封頂可以提高榛子的總生物量、冠幅的生長量，但是提高得并不明顯，對成活率也沒有明顯的影響。楊越等[19]研究表明，隨著短截強(qiáng)度的增強(qiáng)，對移栽苗木的成活和生長的促進(jìn)作用增大。結(jié)合本試驗(yàn)結(jié)果分析，可能是短截的長度太短，不能顯著影響苗木地上部分的水分蒸發(fā)和營養(yǎng)消耗，進(jìn)而導(dǎo)致短截油漆封頂處理對榛子的影響并不明顯。

本研究還表明，春季栽植的紫穗槐和榛子的株高生長量和總生物量生長量顯著好于秋季，春季栽植的紫穗槐成活率也顯著高于秋季，但春、秋季栽植對榛子成活率并無顯著影響，分析原因可能是紫穗槐苗木的地徑相對于榛子來說并不粗壯，其自身的保水能力并不強(qiáng)，而且秋季栽植時山風(fēng)大、氣溫較低，紫穗槐苗木容易抽干，導(dǎo)致其成活率降低。

4.2 結(jié) 論

不同栽植方式對不同灌木樹種的影響不同。地膜覆蓋和短截油漆封頂處理可顯著地提高紫穗槐苗木的成活率，以及株高、冠幅、地徑、根長和總生物量的生長量，但對榛子苗木影響不顯著；春季栽植效果顯著好于秋季。