李永生

(山西省林業(yè)科學研究院,山西 太原 030012)

覆蓋造林是指造林后利用化學、物理和生物材料覆蓋造林穴,促進造林樹種成活的一種栽培措施,具有保蓄水分、調節(jié)溫度、改善土壤理化性能、促進土壤微生物活動、消滅病蟲雜草、避免雨水徑流沖刷等多種功能。地面覆蓋在旱地、寒地農業(yè)中的應用已十分廣泛,其對土壤增溫保墑、提高作物產量和造林成活率、促進林木生長的作用已有大量研究。覆蓋后土壤增溫保墑作用相關研究主要是基于不連續(xù)水分監(jiān)測,本研究是采用美國 Decagon公司 EM50土壤水分測定系統(tǒng),對造林后采用不同覆蓋材料土壤水分狀況進行連續(xù)監(jiān)測,旨在為晉北太行山區(qū)寒旱瘠薄困難立地覆蓋保墑造林提供技術支撐。

1 研究區(qū)基本情況

研究區(qū)位于山西省山陰縣和代縣交界處,地理坐標介于東經 112°46′30″～ 112°47′10″,北緯 39°9′40″～39°10′00″之間,屬太行山立地類型劃分的太行山北段山地立地亞區(qū),海拔 1 450 m～ 1 600 m,為森林草原半干旱過渡地帶。區(qū)域內春季干旱多風、溫差較大,夏季溫熱多雨,秋季短暫涼爽,冬季漫長、干冷。年均氣溫約 5°C,極端最高溫 35°C,極端最低溫-30°C;無霜期 105 d;年降水量約 390 mm,多集中在 7月,8月,9月,2005年以來年降水量均低于 350 mm。氣象災害主要是大風、春旱,全年平均 8級以上大風天數達 40 d～ 60 d,沙塵暴天數 10 d～ 20 d。地貌屬恒山剝蝕斷塊中高山區(qū),坡陡且破碎、溝壑縱橫、連綿起伏、地形復雜。母巖以石英巖、片麻巖、花崗巖為主,土層厚度 5 cm～ 25 cm左右,石礫含量大于30%,多數坡面裸露面積大于 20%。土壤以山地褐土為主,質地為砂壤或輕壤。區(qū)內植被稀少,無天然林分布,人工林以油松、楊樹為主,灌木樹種有山桃、山杏、繡線菊、小葉鼠李等。

2 研究方法

2.1 整地及苗木栽植

試驗分別在陽坡、陰坡布設。栽植穴采用翼式魚鱗坑整地,規(guī)格 80 cm×60 cm× 40 cm,翼長60 cm。油松采用 2～2移植容器苗,苗木長勢及苗高基本一致。起苗前灌透水,栽植時脫去營養(yǎng)缽。

2.2 覆蓋試驗

覆蓋處理:栽植后設置石塊單層覆蓋、石塊薄膜雙層覆蓋、生態(tài)墊覆蓋、對照(不覆蓋)4種處理,每個處理面積為 0.067 hm2,隨機排列,3次重復。

2.3 土壤水分測定

采用美國 Decagon公司的 EM50土壤水分測定系統(tǒng),對距造林穴面 20 cm處的土壤水分進行連續(xù)監(jiān)測(探頭埋設時,探頭上部距造林穴面距離為15 cm),每半小時自動采樣 1次,取儀器運行 1周平穩(wěn)后的采集數據進行統(tǒng)計分析。

2.4 生長調查及數據分析

春季栽植后調查苗高、地徑生長指標,秋季調查造林成活率、苗高、地徑及新梢生長量,第 2年調查存活率,數據統(tǒng)計分析采用 Excel和 SPSS軟件進行。

3 結果與分析

3.1 不同覆蓋處理的成活率及新梢生長量

陰坡、陽坡不同覆蓋處理的造林成活率及新梢生長量調查結果見表1。

表1 不同保墑覆蓋處理造林成活率及新梢生長量

由表1知,不同覆蓋處理均能提高造林成活率,陽坡不同覆蓋處理造林成活率平均為 96.7%,較對照提高 3%～ 6%;新梢生長量平均為 7.3 cm,石塊薄膜雙層覆蓋、石塊覆蓋、生態(tài)墊覆蓋的新梢生長量分別是對照的 1.7倍,1.3倍,4.3倍。陰坡不同覆蓋處理的造林成活率平均為 97.2%,較對照提高2%～ 4%;新梢生長量平均為 5.3 cm,石膜雙層覆蓋、石塊覆蓋、生態(tài)墊覆蓋的新梢生長量分別是對照的 1.4倍 ,1.1倍 ,1.5倍。

3.2 不同覆蓋處理的陽坡土壤含水量變化

3.2.1 不同覆蓋處理陽坡土壤含水量旬變化

陽坡 3種不同覆蓋處理土壤含水量旬變化統(tǒng)計結果見圖 1。

圖1 不同覆蓋保墑處理土壤含水量旬變化

由圖 1可以看出,不同覆蓋處理與對照相比,均有一定的保墑效果,由連續(xù) 6個月土壤含水量變化可以看出,以生態(tài)墊覆蓋保水效果最好,其次為雙層覆蓋,第 3為單層覆蓋,對照最差。

3.2.2 不同覆蓋處理陽坡土壤含水量月變化

陽坡 3種不同覆蓋處理土壤含水量月變化統(tǒng)計結果見表2。

表2 不同覆蓋處理土壤平均含水量月變化

由表2知,整個測定期間,單層覆蓋土壤平均含水量為對照的 1.15倍,雙層覆蓋土壤含水量為對照的 1.38倍,生態(tài)墊覆蓋土壤含水量為對照的1.62倍。

用不同月份 3種覆蓋處理土壤平均含水量減去對照月平均土壤含水量,得到不同月份 3種覆蓋處理土壤含水量月增量,結果見表3。

表3 不同覆蓋處理土壤含水量月增量 %

由表3得知,測定期間,土壤月平均含水量單層覆蓋、雙層覆蓋、生態(tài)墊覆蓋分別比對照增加了1.87%,2.66%,4.45%。從雁門關當地氣候條件來講,4月下旬至 5月上旬是當地春季主要造林季節(jié),3種不同覆蓋處理在主要造林季節(jié)均有較好的保墑作用,其中以生態(tài)墊覆蓋保墑效果最好,土壤平均含水量增加了 4.02%,雙層覆蓋增加了 2.61%,單層覆蓋增加了 2.4%。

3.2.3 不同覆蓋處理陽坡土壤含水量變化分析

對 3種不同覆蓋處理土壤日平均含水量平方根反正弦變換后進行方差分析,F= 12.140 4＞F0.05(3.688)=2.618,3種不同覆蓋處理土壤平均含水量差異顯著。進一步做多重比較(LSD法,T=0.05),3種覆蓋處理與對照均有顯著差異;生態(tài)墊覆蓋與石塊覆蓋、石塊薄膜雙層覆蓋之間有顯著差異;石塊覆蓋、石塊薄膜雙層覆蓋之間無顯著差異。

3.3 不同覆蓋處理的單位成本及其效果綜合評價

3.3.1 不同覆蓋處理的單位成本

以規(guī)格100 cm×80 cm×40 cm魚鱗坑為例,造林密度 2 490株 /hm2,勞動力價格為每人 50元 /d,3種不同覆蓋處理成本詳見表4。

表4 不同覆蓋處理成本核算 元/穴

由表4知,3種不同覆蓋處理,以生態(tài)墊覆蓋單位成本最高,為 8.15元 /穴,分別是石塊薄膜雙層覆蓋、石塊單層覆蓋的 3.33倍,4.08倍。

3.3.2 不同覆蓋處理造林效果綜合評價

3種不同覆蓋處理造林成本、造林成活率、新梢生長量、土壤平均含水量調查統(tǒng)計結果見表5。

表5 不同覆蓋處理效果比較

表6 排序與分類

由表6知,3種不同覆蓋處理,以覆蓋成本、造林成活率、生長量、土壤含水量等 6項指標進行秩次綜合排序,3種覆蓋處理被分為兩類,以生態(tài)墊覆蓋效果最好,其次為石塊覆蓋、石塊地膜雙層覆蓋。

4 結論與建議

1)采用石塊、石塊薄膜雙層、生態(tài)墊 3種覆蓋處理,能有效提高造林成活率及苗木生長量,陽坡造林成活率提高 3%～ 6%,新梢生長量是對照的2.43倍;陰坡造林成活率提高 2%～4%,新梢生長量是對照的1.33倍。

2)石塊、石塊薄膜雙層、生態(tài)墊 3種覆蓋處理的土壤含水量變化規(guī)律與不覆蓋處理變化規(guī)律相似,但 3種覆蓋處理均能有效提高土壤含水量,3種覆蓋處理土壤含水量變化趨勢為:生態(tài)墊覆蓋＞雙層覆蓋＞單層覆蓋＞對照。

3)監(jiān)測期間,石塊、石塊薄膜雙層、生態(tài)墊 3種覆蓋處理較對照,土壤月平均含水量分別增加 1.87%,2.66%,4.45%。在雁門關主要造林季節(jié)(5月),土壤平均含水量增加 2.4%,2.61%,4.02%。

4)以不同覆蓋處理成本、造林成活率、苗木生長量、土壤含水量等 6個指標進行秩次綜合排序,3種覆蓋處理被分為兩類,以生態(tài)墊覆蓋效果最好,其次為石塊覆蓋、石塊地膜雙層覆蓋。

5)不同覆蓋處理均有較好保墑和促進林木生長的作用,造林時,各地應根據造林任務、造林投資、林地立地質量等各項因素,有針對性的篩選相應的造林覆蓋技術措施。

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