四種邊坡復(fù)綠樹(shù)種直播苗苗高生長(zhǎng)規(guī)律研究

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(chǎng)，江西 安遠(yuǎn) 342100)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的步伐加快，在南方山地開(kāi)辟工業(yè)用地、(高速)公路建設(shè)迅速，在(高速)公路特別是南方山區(qū)(高速)公路的修建中，普遍存在“高填深挖”的現(xiàn)象，破壞了大量的山體，原有天然植被遭到了不同程度的破壞，造成大面積巖石裸露邊坡，這些經(jīng)過(guò)人工擾動(dòng)并喪失植被覆蓋的裸露邊坡(尤其是陡坡邊坡)，坡面的穩(wěn)定性減弱，容易風(fēng)化和引起水土流失，甚至?xí)谢?、塌方、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害事件的發(fā)生，難以保證(高速)公路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，更加談不上優(yōu)良的生態(tài)景觀。因此，對(duì)山區(qū)(高速)公路邊坡進(jìn)行科學(xué)整治迫在眉睫。隨著人民生活水平的不斷提高和對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，對(duì)(高速)公路的生態(tài)環(huán)境提出了更高的要求，因此，在加快建設(shè)交通基礎(chǔ)設(shè)施的同時(shí)還需將生態(tài)環(huán)境保護(hù)提高至更重要的戰(zhàn)略高度。為減少因(高速)公路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響，急需恢復(fù)陡坡邊坡上的植被，并使其逐漸與周圍的生態(tài)環(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)。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(zhǎng)短淺，在沒(méi)有土壤條件的陡坡上生長(zhǎng)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(zhǎng)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(shù)苗，不容易操作。本文主要對(duì)在陡坡邊坡進(jìn)行直播種植的木荷(Liquidambarformosana)、楓香樹(shù)(Schimasuperba)、馬尾松(Pinusmassoniana)和馬甲子(Paliurusramosissimus)等4個(gè)喬木、大灌木樹(shù)種的1 a生苗高生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究，擬為(高速)公路邊坡直播復(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 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

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(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，日照充足，四季分明，無(wú)霜期長(zhǎng)，年均氣溫18.8 ℃。

試驗(yàn)材料選擇適合本地生長(zhǎng)的楓香樹(shù)、木荷、馬尾松、馬甲子等耐瘠薄、耐干旱，生命力強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹(shù)種， 2013年3月進(jìn)行直播種子造林。在試驗(yàn)地選擇10處有代表性的邊坡陡坡地段設(shè)置固定樣方，進(jìn)行苗木生長(zhǎng)量的觀測(cè)，4月30日起調(diào)查，往后每隔半月進(jìn)行一次邊坡樣地調(diào)查，調(diào)查時(shí)在每個(gè)邊坡樣方的上、中、下抽樣，共抽樣調(diào)查6個(gè)種植穴(樣方穴)，記錄樣方穴的發(fā)芽情況及不同時(shí)期不同樹(shù)種的苗高生長(zhǎng)量。

1.2 數(shù)據(jù)分析

以往的許多研究[1-5]都表明了苗木的年生長(zhǎng)規(guī)律符合“S”型生長(zhǎng)曲線，即表現(xiàn)出“慢-快-慢”的生長(zhǎng)節(jié)奏。根據(jù)苗木的這一生長(zhǎng)特點(diǎn)，本研究采用Logistic方程對(duì)1年生長(zhǎng)期內(nèi)的各苗木苗高生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行描述，并利用常規(guī)方法確定一年中的生長(zhǎng)拐點(diǎn)和速生期間等[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 4個(gè)樹(shù)種直播苗苗高生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)

由表1知，供試4個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種，同期播種后，發(fā)芽出土?xí)r間、地上部高生長(zhǎng)量不同，與不同樹(shù)種生物學(xué)特性有關(guān)。在出苗后生長(zhǎng)第一年，楓香樹(shù)高生長(zhǎng)量最大，為16.18 cm，馬尾松次之，為12.42 cm，之后為馬甲子(9.27 cm),木荷最小，為5.02 cm。

表1 4個(gè)樹(shù)種1 a生直播苗苗高生長(zhǎng)進(jìn)程

2.2 4個(gè)樹(shù)種直播苗苗高生長(zhǎng)曲線

以楓香樹(shù)、木荷、馬尾松、馬甲子4個(gè)樹(shù)種每15 d調(diào)查的苗高平均值擬合Logistic方程，并求出其參數(shù)值a，b以及相關(guān)系數(shù)R，然后再計(jì)算出各樹(shù)種苗木高度生長(zhǎng)的生長(zhǎng)拐點(diǎn)和速生區(qū)間，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知：Logistic方程能夠很好地表達(dá)楓香樹(shù)、木荷、馬尾松和馬甲子等4個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種的苗高年生長(zhǎng)規(guī)律，其相關(guān)系數(shù)R均達(dá)0.96以上，即4個(gè)樹(shù)種苗高生長(zhǎng)符合Logistic方程曲線，呈現(xiàn)慢-快-慢生長(zhǎng)趨勢(shì)。

表2 4個(gè)樹(shù)種苗高年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)分析

2.3 4個(gè)樹(shù)種直播苗苗高生長(zhǎng)節(jié)律

嚴(yán)格地來(lái)講，苗木在1 a時(shí)間內(nèi)為全期生長(zhǎng)型，從直播幼苗出土到苗木封頂整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，需經(jīng)歷生根期、幼苗期、緩慢生長(zhǎng)期、速生期、生長(zhǎng)衰退期以及苗木的硬化期等6個(gè)生長(zhǎng)階段。但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，除了播種、萌芽的時(shí)間和苗木封頂?shù)臅r(shí)間可以確定外，其余各階段都很難直觀地通過(guò)觀察和調(diào)查細(xì)分出來(lái)，只能通過(guò)數(shù)學(xué)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)苗木生長(zhǎng)曲線求算出曲線的拐點(diǎn)(t0，t2)、切點(diǎn)(t1)，間接地劃分生長(zhǎng)時(shí)期。這里t0為苗高曲線起點(diǎn)，經(jīng)過(guò)t1點(diǎn)的切線平行于t0和t2所連直線，其中t1為苗木高生長(zhǎng)進(jìn)入速生期的起點(diǎn)，t2為苗木速生期的終點(diǎn)。根據(jù)各樹(shù)種播種萌芽的時(shí)間、t1、t2點(diǎn)以及苗木封頂?shù)臅r(shí)間可以將苗木的整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期大致細(xì)分成為3個(gè)階段：生長(zhǎng)前期(包括生根期、幼苗期、緩慢生長(zhǎng)期)；速生期；生長(zhǎng)后期(包括生長(zhǎng)衰退期、苗木硬化期)(表3)。

從表3看出，楓香樹(shù)苗高日生長(zhǎng)量最大的時(shí)間出現(xiàn)在直播種子萌芽后的第102 d，此時(shí)的苗高累積生長(zhǎng)量達(dá)8.1 cm，速生區(qū)間位于第57～148 d；木荷苗高日生長(zhǎng)量最大的時(shí)間出現(xiàn)在直播種子開(kāi)始萌芽后的第44 d，此時(shí)苗高累積生長(zhǎng)量達(dá)3.1 cm，速生區(qū)間為開(kāi)始萌芽至163 d；馬尾松苗高日生長(zhǎng)量最大的時(shí)間出現(xiàn)在直播種子萌芽后的第98 d，此時(shí)苗高累積生長(zhǎng)量達(dá)6.3 cm，速生區(qū)間大約位于第45～150 d；馬甲子苗高日生長(zhǎng)量最大的時(shí)間出現(xiàn)在直播種子萌芽后的第85 d，此時(shí)苗高累積生長(zhǎng)量達(dá)4.6 cm，速生區(qū)間大約位于第33～138 d。各樹(shù)種間的生長(zhǎng)拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間和速生區(qū)間均存在比較大的差異。

表3 4個(gè)樹(shù)種苗高年生長(zhǎng)各階段特征值

另外，各樹(shù)種直播苗各個(gè)時(shí)期的持續(xù)時(shí)間和生長(zhǎng)量差別很大，大部分樹(shù)種的速生期集中于5-9月，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，該階段的累積生長(zhǎng)量最大，占到總生長(zhǎng)量的60%以上。其中楓香樹(shù)苗生長(zhǎng)前期持續(xù)57 d，累積生長(zhǎng)量3.4 cm，占年總生長(zhǎng)量的22.5%，速生期持續(xù)時(shí)間91 d，累積生長(zhǎng)量9.4 cm，占年總生長(zhǎng)量的61.4%，速生期內(nèi)日平均生長(zhǎng)量0.10 cm，日最大生長(zhǎng)量0.12 cm，生長(zhǎng)后期持續(xù)時(shí)間50 d，累積生長(zhǎng)量2.5 cm，占年總生長(zhǎng)量的16.0%；木荷苗從萌芽開(kāi)始至第163 d都處于速生期，持續(xù)時(shí)間較其他樹(shù)種最長(zhǎng)，但其日平均生長(zhǎng)量只有0.03 cm，日最大生長(zhǎng)量也僅0.04 cm，是4個(gè)樹(shù)種中苗高生長(zhǎng)最慢的樹(shù)種，速生期累積生長(zhǎng)量4.8 cm，占年總生長(zhǎng)量的96.8%，生長(zhǎng)后期持續(xù)時(shí)間15 d，累積生長(zhǎng)量0.2 cm，占年總生長(zhǎng)量的3.2%；馬尾松苗生長(zhǎng)前期持續(xù)45 d，累積生長(zhǎng)量2.7 cm，占年總生長(zhǎng)量的22.8%，速生期持續(xù)時(shí)間105 d，累積生長(zhǎng)量7.3 cm，占年總生長(zhǎng)量的62.3%，速生期內(nèi)日平均生長(zhǎng)量0.07 cm，日最大生長(zhǎng)量0.08 cm，生長(zhǎng)后期持續(xù)時(shí)間48 d，累積生長(zhǎng)量1.7 cm，占年總生長(zhǎng)量的14.9%；馬甲子苗生長(zhǎng)前期持續(xù)33 d，累積生長(zhǎng)量2.0 cm，占年總生長(zhǎng)量的23.4%，速生期持續(xù)時(shí)間105 d，累積生長(zhǎng)量5.4 cm，占年總生長(zhǎng)量的63.3%，速生期內(nèi)日平均生長(zhǎng)量0.05 cm，日最大生長(zhǎng)量0.06 cm，生長(zhǎng)后期持續(xù)時(shí)間39 d，累積生長(zhǎng)量1.1 cm，占年總生長(zhǎng)量的13.4%。

各樹(shù)種生長(zhǎng)量呈現(xiàn)的“慢—快—慢”生長(zhǎng)節(jié)律，與‘S’型曲線吻合。直播造林技術(shù)和經(jīng)營(yíng)管理?xiàng)l件完全相同，但各樹(shù)種、生長(zhǎng)各時(shí)期的特征值相差比較大，究其原因主要是由于各樹(shù)種的特性所致。速生期的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，占到整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期的50%以上，生長(zhǎng)較迅速，在此期間苗木高度生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的60%以上，對(duì)整個(gè)生長(zhǎng)期苗木的生長(zhǎng)量起決定性作用。因此，在經(jīng)營(yíng)管理上需最大限度地滿足苗木在速生期內(nèi)對(duì)養(yǎng)分和水分的需求。

3 小結(jié)與討論

用Logistic方程能夠很好地表達(dá)楓香樹(shù)、木荷、馬尾松和馬甲子等4個(gè)鄉(xiāng)土樹(shù)種的苗高年生長(zhǎng)規(guī)律，相關(guān)系數(shù)R均達(dá)0.96以上，由此對(duì)各樹(shù)種擬合的苗高生長(zhǎng)模型與生產(chǎn)實(shí)際相吻合。

速生期是各樹(shù)種苗木生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，同時(shí)也是提高苗木質(zhì)量的重要時(shí)期。研究結(jié)果表明：楓香樹(shù)、馬尾松、馬甲子3個(gè)樹(shù)種的直播苗速生期大約出現(xiàn)在5月12日至9月6日，持續(xù)100 d左右，占整個(gè)生長(zhǎng)期的50%以上，速生期內(nèi)生長(zhǎng)量占年總生長(zhǎng)量的60%以上；木荷的速生期持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)163 d，占整個(gè)生長(zhǎng)期的92%，速生期內(nèi)生長(zhǎng)量占年總生長(zhǎng)量的96%。

因此，在管理上應(yīng)該最大限度地滿足速生期內(nèi)各樹(shù)種苗木對(duì)養(yǎng)分和水分的需求。建議在速生期內(nèi)采用噴灑液態(tài)化肥方法施3次肥：5月初(速生期起點(diǎn))、6月下旬、7月下旬，以速效氮肥為主。為了給苗木進(jìn)入速生期打下良好的基礎(chǔ)，可以在生長(zhǎng)前期于4月中旬施1次二氨。苗木進(jìn)入生長(zhǎng)后期可以停止施肥，也可在8月下旬施1次以鉀為主的肥料，以利于促進(jìn)苗木木質(zhì)化。