冀北山區(qū)沙地人工植被恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要為提高沙地人工造林成活率，開展了不同的整地方式、苗木類型、保水措施對冀北山區(qū)沙地人工造林成活率影響的試驗。結(jié)果表明：在冀北山區(qū)沙地植被恢復(fù)中采用樟子松容器苗造林，提前開溝整地，栽植后覆膜保水效果明顯，成活率較高。結(jié)合分析結(jié)果，構(gòu)建了成活率與苗木類型、整地方式、保水措施等三項的回歸模型，有效解釋成活率的88.9%變化原因。

關(guān)鍵詞冀北山區(qū)；沙地造林；植被恢復(fù)

中圖分類號：S718.57文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2024.05.006

Study on Key Technology of Artificial Vegetation Restoration in Sandy Land of Northern Hebei Mountainous Area

Wang Hui，Guo Jingli

（Mulan Yard Stateowned Forest Farm in Hebei Province，Chengde 068450，China）

AbstractIn order to improve the survival rate of artificial afforestation in sandy land，the experiments on the effects of different land preparation methods，seedling types and water conservation measures on the survival rate of artificial afforestation in sandy land in northern Hebei mountainous area were carried out. The results showed as follows： the container seedlings afforestation of Pinus sylvestris var. mongolica was used in the vegetation restoration in sandy land of the northern Hebei mountainous area，and the trenching and land preparation were carried out in advance;after planting，the water retention effect of film mulching was obvious and the survival rate was high. Combined with the analysis results，a regression model of survival rate with seedling type，land preparation method and water conservation measures was constructed，which effectively explained the reasons for 88.9% change in survival rate..

Key wordsnorthern Hebei mountainous area;sandy afforestation;vegetation restoration

土地沙化一直是困擾社會經(jīng)濟發(fā)展的重要環(huán)境問題。雖然隨著國家治理力度的加大，過度放牧、隨意開墾、亂砍濫伐等人為破壞行為得到有效遏制，但水土流失、土壤沙化、環(huán)境惡化等一系列環(huán)境危機依然嚴峻，因此防沙治沙仍舊是一項長期而艱巨的任務(wù)。

冀北山區(qū)是內(nèi)蒙古高原向華北平原的過渡地區(qū)，屬北方治沙帶，是三北工程的重要建設(shè)區(qū)。該區(qū)域是京津冀重要的生態(tài)屏障，起著阻擋內(nèi)蒙古渾善達克沙地、冀北高原半流動沙丘向北京、天津、河北東南部輸送黃沙的重要作用。灤河、遼河等重要河流的源頭都處于該區(qū)域，自起源地逐漸匯集周邊區(qū)域水資源，延伸向東南的城市群，有效保障了廣大人民的生產(chǎn)、生活用水。因此在冀北山區(qū)研究科學(xué)、實用的造林技術(shù)，對提升生態(tài)治理成效意義重大。

1試驗地概況

試驗地點設(shè)置在河北省北部圍場縣山灣子鄉(xiāng)二道河子村，地理坐標為42°36′N，117°93′E，海拔975 m，土壤為沙土，坡度3～5°。屬于北（寒）溫帶向中溫帶、半干旱向半濕潤、高原向丘陵過渡的大陸性季風(fēng)型氣候。具體表現(xiàn)為：冬季偏長，夏季偏短；春夏氣候清涼，南風(fēng)偏多，晝夜溫差大，秋冬氣候嚴寒，風(fēng)雪較大，全年無霜期67～128 d，年平均氣溫在0 ℃左右；年降水量在400 mm左右，主要集中在7—9月，尤其是春季偏旱，年蒸發(fā)量1 500 mm左右。

2試驗方法

2.1材料準備

造林苗木為3年生樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica）苗，分為裸根苗和容器苗。容器苗為苗圃2年生播種苗裝容器培養(yǎng)1年，容器為易分解的塑料杯，高20 cm，杯底直徑15 cm。

樟子松幼苗規(guī)格：地徑≥0.6 cm，苗高≥30 cm，主干直立無分叉，頂端優(yōu)勢明顯，枝葉深綠，光澤健康，無損傷或病蟲害。栽植前1 d，澆透水，栽植當(dāng)天起苗運輸，隨運隨栽。裸根苗在栽植點做好假植。栽植點建遮陰棚，臨時存放苗木，防止曝曬、脫水。

2.2試驗設(shè)置

整地方式分為開溝整地（F）、穴狀整地（A）和不整地（D）。開溝整地：用拖拉機沿東西方向機械開溝，寬40 cm，深30 cm，溝內(nèi)直接栽植；穴狀整地：用工具進行小面積穴狀整地，規(guī)格70 cm×70 cm，穴內(nèi)栽植，形成約10 cm深水盆，便于集水；不整地：直接在裸地栽植，如有雜草要清除，栽植后不形成集水盆，盡可能少破壞原有地表，保持原貌。

苗木類型分為裸根苗（B）和容器苗（C）2種。

保水措施分為覆膜（P）、覆草（W）、裸露（N）3種方式。

覆膜：圍繞幼苗覆蓋薄膜，薄膜四周用土壤壓蓋，幼苗地徑周邊10 cm范圍內(nèi)保持裸露，便于集水下滲；覆草：圍繞幼苗覆蓋雜草，厚度約5 cm；裸露：不采取任何覆蓋措施。

2.3樣地設(shè)置

根據(jù)2種苗木類型（B、C）、3種整地方式（F、A、D）、3種保水措施（P、W、N）有機結(jié)合設(shè)置樣地，共設(shè)置18個處理，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，共計54個樣地。樣地規(guī)格為20 m×33 m。樣地分布采用隨機布點，布點結(jié)果如表1。

2.4造林要求

無論何種整地方式，都是隨整隨栽，不涼墑，保持坑穴潮濕。栽植密度1 665株·hm-2，株行距2 m×3 m。栽植季節(jié)為初春4月下旬至5月上旬，土壤化凍夠深即可。

裸根苗栽植前蘸保水劑，修剪掉太長的須根，不傷及主根；土壤遮蓋原圃地土痕1～2 cm；苗木周邊土壤擠緊踏實，栽植后苗木直立不傾斜。

容器苗栽植前去除容器，修剪土坨外環(huán)繞的須根和底部盤結(jié)的主根，盡可能保持主根完整，不破壞土坨；將土坨輕放到已經(jīng)挖好的穴內(nèi)，分2次填土：第1次填土至土坨高度一半，用手擠緊周邊土壤，注意土坨底部要緊貼土壤，不能形成“吊死鬼”；第2次填土至土坨上面1～2 cm，再次對土坨周圍土壤進行擠緊踏實，注意不能直接踩土坨，保護土坨完整。

2.5其他措施

為防止苗木遭人畜危害，及時架設(shè)圍欄進行保護。

2.6 數(shù)據(jù)調(diào)查與處理

栽植當(dāng)年8月中旬，以單塊樣地為單位，調(diào)查苗木成活情況，計算成活率。成活率=成活株數(shù)/栽植株數(shù)×100

數(shù)據(jù)采用Excel和SPSSAU軟件進行統(tǒng)計、整理與分析。

3結(jié)果與分析

各樣地成活率調(diào)查結(jié)果見表2。

通過對不同處理的成活率進續(xù)表行方差齊性檢驗，結(jié)果顯示，P值分別為0.942、0.660和0.671（表3、表4、表5），沒有表現(xiàn)出顯著差異（P>0.05），因此苗木類型、整地方式、保水措施等不同處理的成活率樣本數(shù)據(jù)的波動性均呈現(xiàn)出一致性，并沒有差異性，因此可繼續(xù)進行方差分析。

從表6方差分析結(jié)果看，分別單獨分析苗木類型、整地方式、保水措施對樟子松沙地造林成活率的影響，結(jié)果為：容器苗>裸根苗，開溝整地>不整地>穴狀整地，覆膜>覆草>裸露，其中不同苗木類型、不同保水措施對成活率影響顯著極差異（P＜0.01），整地方式對成活率的影響不顯著。

利用SPSSAU軟件進行相關(guān)性分析（表7），研究成活率和苗木類型、整地方式、保水措施之間的相關(guān)關(guān)系，使用Pearson相關(guān)系數(shù)表示相關(guān)關(guān)系的強弱情況。由結(jié)果可知：成活率與苗木類型、整地方式、保水措施共3項之間均呈現(xiàn)出顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別是0.805、0.287和0.399，并且相關(guān)系數(shù)值均大于0，意味著成活率與苗木類型、整地方式、保水措施之間有著正相關(guān)關(guān)系。并且3個自變量之間相關(guān)系數(shù)全部為0，P值為1，說明沒有相關(guān)性。

基于相關(guān)分析結(jié)果，進一步以苗木類型、整地方式、保水措施為自變量，以成活率為因變量進行線性回歸分析，結(jié)果見表8。

從表8可知，將苗木類型、整地方式和保水措施作為自變量，而將成活率作為因變量進行線性回歸分析，模型公式為：成活率（%）=22.005 + 20.254×苗木類型+ 4.429×整地方式+ 6.156×保水措施式中：苗木類型，裸根為1，容器苗為2；整地方式，穴狀整地為1，不整地為2，開溝整地為3；保水措施，裸露為1，覆草為2，覆膜為3。

模型R2值為0.889（調(diào)整R2值為0.883），意味著苗木類型、整地方式、保水措施可以解釋成活率的88.9%變化原因。

對模型進行F檢驗，發(fā)現(xiàn)模型通過F檢驗（F=133.788，P<0.05），說明苗木類型、整地方式、保水措施中至少一項會對成活率（%）產(chǎn)生影響關(guān)系。另外，針對模型的多重共線性進行檢驗發(fā)現(xiàn)，模型中VIF值均小于5，意味著不存在共線性問題。D-W值在數(shù)字2附近，說明模型不存在自相關(guān)性，樣本數(shù)據(jù)之間并沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系，模型可行度較高。

4討論和結(jié)論

絕大多數(shù)研究將土地退化、沙化的原因歸結(jié)為兩類，一種是自然因素，一種是人為因素。其中自然因素主要是氣候變化，主要指干旱，造成土地長時間缺水，逐漸板結(jié)進而沙化。人為因素主要是人類對自然環(huán)境的過度索取或者破壞，導(dǎo)致環(huán)境惡化，土地退化。集中體現(xiàn)在亂砍濫伐、超載放牧、開礦挖沙取石、濫用水資源等方面[1-5]。并且很多研究也表明，土地沙漠化是自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果，但是人為因素起到了絕對主導(dǎo)作用，遠大于自然因素[6，7]。

基于以上原因分析，很多學(xué)者也提出了相應(yīng)的治理策略，主要集中在以下幾個方面：一是堅持先保護后治理，即建立相應(yīng)的保護機制，從法律層面、制度層面規(guī)范人類利用行為，遏制、減緩?fù)恋厣郴M程，防止沙化面積進一步擴大，因此保護是當(dāng)務(wù)之急[8]。二是建立長期、持續(xù)、科學(xué)的治理體系或規(guī)劃，沙化治理不能一蹴而就，不能急功近利，需要長遠規(guī)劃、久久為功[9]。三是堅持自然恢復(fù)與人為治理相結(jié)合原則，尤其重視自然恢復(fù)，借用自然力逐步恢復(fù)地表灌草、森林等植被?？刂迫藶楦深A(yù)，必須干預(yù)時也應(yīng)充分遵循自然規(guī)律[8]。四是強化植樹造林[10]，必要時可以退耕還林，森林環(huán)境對土壤發(fā)育的促進和調(diào)節(jié)作用非常重要，恢復(fù)了森林環(huán)境基本就能遏制沙化的進一步擴大；五是合理利用水資源，無論是自然原因還是人為原因，水資源的枯竭都是土地沙化的必然途徑[11]。

沙化治理最直接、見效最快的方法就是人工造林，通過人為干預(yù)直接恢復(fù)森林環(huán)境，但是受立地、氣候、周邊環(huán)境等因素的影響，沙地人工造林一直難度較大。很多研究表明，制約沙地造林成活的原因主要有以下幾點：一是干旱缺水，沙區(qū)一般溫度較高，降水較少，長期氣候干旱，同時由于沙土的通透性較大，持水能力差，導(dǎo)致水分下滲快，地表干旱。二是沙區(qū)大風(fēng)天氣較多，尤其是冬季風(fēng)大，容易抽干幼苗莖葉，造成生理缺水死亡。同時風(fēng)大造成沙土流動，容易掩埋幼苗。三是很多沙區(qū)毗鄰村莊，是百姓放牧場所，苗木栽植后容易受到牲畜危害，管護難度較大。

本文僅針對制約沙地造林成活的干旱、風(fēng)抽等因素采取不同措施進行了研究。首先，從苗木選擇上，樟子松是中國北方主要抗旱樹種，尤其是對沙地有很好的適應(yīng)性，因此非常適合沙地植被恢復(fù)[12-15]。其次，為了有效緩解干旱制約，在常規(guī)裸根苗造林的基礎(chǔ)上，增加了容器苗，容器苗自帶壤土土坨，栽植前又澆足底水，相當(dāng)于客土、澆水措施，能短期內(nèi)緩解干旱制約，使新栽植的苗木逐步適應(yīng)周邊環(huán)境。同時還規(guī)避了“造林緩苗”環(huán)節(jié)，有效保障了成活率。從試驗結(jié)果看，容器苗成活率顯著高于裸根苗，這也和很多其他研究結(jié)果相符[16-19]。再次，采用開溝、穴狀、不整等整地方式，從結(jié)果看成活率由大到小依次為開溝整地、不整地、穴狀整地。最后，采取了不同的保水措施，成效顯而易見，覆膜效果好于覆草，更好于裸露，可見覆膜不但能匯集周邊的水分，集中到幼苗根部，同時能降低地表蒸騰，保持沙土濕潤[20-22]。

通過以上分析，可以看出選擇容器苗、開溝整地、覆膜保水等3項措施共同作用，能有效提升沙地人工造林的成活率，同時回歸分析的結(jié)果也顯示，以上3種措施解釋了成活率88.9%的變化原因。

苗木成活并不是沙地治理的終點，后期急需跟進幼撫、清理積沙、架設(shè)圍欄管護，更是確保造林成效的關(guān)鍵。

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