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,江西 安遠(yuǎn) 342100)
隨著近年來我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快,公路尤其是高速公路建設(shè)迅速發(fā)展,特別是在山區(qū)高速公路建設(shè)中,“高挖低填”大量的山體被破壞,山上原有植被遭到了不同程度破壞,失去原生植被覆蓋物的裸露邊坡地(尤其是高陡巖質(zhì)邊坡)變得很不穩(wěn)定,容易風(fēng)化并導(dǎo)致水土流失,甚至?xí)鹚健⒒?、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,在惡劣的氣候條件下難以確保高速公路的正常通行,更談不上良好的生態(tài)景觀。為了盡快恢復(fù)其植被覆蓋,實現(xiàn)邊坡陡坡地綠化,傳統(tǒng)的邊坡復(fù)綠方法主要有機械噴播草本、小灌木種子,但是草本、小灌木根系生長短淺,在沒有土壤條件的陡坡上生長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苗,不容易操作。本研究選擇適宜贛南地區(qū)生長,對立地條件適應(yīng)性較強,容易采集種子的馬尾松進(jìn)行了邊坡陡坡直播復(fù)綠的試驗研究,觀測不同覆蓋處理對馬尾松直播種子育苗的生長情況,對其苗高生長規(guī)律進(jìn)行研究,擬為高速公路邊坡復(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)。
本研究試驗地設(shè)在贛州市上猶縣東山鎮(zhèn)和梅水鄉(xiāng)境內(nèi)的2011年新開的公路邊坡。試驗地地處亞熱帶南緣,屬亞熱帶丘陵山區(qū)濕潤季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和,雨量充沛,日照充足,四季分明,無霜期長,年均氣溫18.8 ℃。邊坡高差20~30 m,播種穴的“土層”系黃壤下面的母質(zhì)。山坡頂部是飛播成林的馬尾松等植被。
試驗材料選擇適合本地生長,耐瘠薄、耐干旱,生命力強的鄉(xiāng)土樹種馬尾松,在試驗地選擇10處有代表性的邊坡陡坡地段設(shè)置3種不同覆蓋處理的試驗樣地,對1、9、10三個樣地做覆蓋稻草處理;對2、3、6、8四個樣地做覆蓋木屑處理;4、5、7三個樣地未處理(對照試驗)。共設(shè)置10個固定樣地,以便后期持續(xù)監(jiān)測,3月份在固定樣方內(nèi)進(jìn)行直播種子造林,按50 cm×50 cm的株行距在坡面上挖長寬15~20 cm,深15 cm左右的種植穴,穴內(nèi)放入稻田土或細(xì)碎黃心土等種植土1.3~1.5 kg后,混和馬尾松種子,均勻放入穴內(nèi),再覆一層2~3 cm的松土,蓋住種子。
3月份進(jìn)行直播種子造林不同覆蓋試驗,分別記錄各樣地打穴、播種、種子開始發(fā)芽時間。往后每隔半個月進(jìn)行一次邊坡樣地監(jiān)測調(diào)查,調(diào)查時在每個邊坡試驗樣方的上、中、下抽樣,共抽樣調(diào)查6個種植穴(樣方穴),記錄固定樣方穴的發(fā)芽情況及不同時期不同樹種的苗高、生長量、保存情況等。
以往許多研究[1-4]表明,苗木的年生長規(guī)律一般表現(xiàn)出“慢-快-慢”生長節(jié)律,與“S”型生長曲線相符合。根據(jù)苗木一年中的這個生長特點,用Logistic方程擬合馬尾松1年生直播苗的苗高生長規(guī)律。
(1)
公式(1)中的H表示苗高生長量;t表示時間(生長期);K表示馬尾松直播苗苗高年生長的極限值,可用公式(2)求算[5]:
(2)
a、b為參數(shù),可用最小二乘法進(jìn)行求算。Logistic方程擬合的苗高年生長曲線情況采用相關(guān)系數(shù)R進(jìn)行檢驗。R的計算按公式(3)進(jìn)行。
(3)
從表1的數(shù)據(jù)可以看出,經(jīng)過覆蓋處理的馬尾松平均成活率、保存率、1年苗高生長量、2年苗高生長量分別為72.58%、23.25%、14.28 cm、35.17 cm,對照組成活率、保存率、1年苗高生長量、2年苗高生長量分別為71%、30.06%、8.66 cm、25.50 cm。研究表明經(jīng)過覆蓋處理的馬尾松直播苗成活率、1年苗高生長量、2年苗高生長量均高于對照組,馬尾松直播苗的保存率恰好相反,未經(jīng)覆蓋處理的對照組要高于經(jīng)覆蓋處理組,說明覆蓋處理有利于提高馬尾松直播苗的成活率和苗高生長量,但對保存率有一定的負(fù)面影響。不同的覆蓋處理對馬尾松直播苗成活率、保存率、1年生苗高生長量、2年生苗高生長量的影響不盡相同,直播苗的成活率表現(xiàn)為:稻草(81.96%)>對照(71.00%)>木屑(63.20%);保存率表現(xiàn)為:稻草(30.48%)>對照(30.06%)>木屑(16.01%);1年苗高生長量表現(xiàn)為:稻草(16.26)>木屑(12.30)>對照(8.66);2年苗高生長量表現(xiàn)為:稻草(39.08)>木屑(31.25)>對照(25.50)。從觀測數(shù)據(jù)可以看出,覆蓋稻草有利于提高馬尾松直播苗的成活率和保存率,覆蓋木屑則反之,覆蓋稻草和木屑均有助于提高1年苗高生長量和2年苗高生長量,但覆蓋稻草比覆蓋木屑對提高苗高生長量的效果更顯著。
表1 不同覆蓋處理對馬尾松直播苗成活率、保存率以及苗高生長量的影響
馬尾松直播苗苗高從種子發(fā)芽開始記錄,往后每隔半個月調(diào)查一次苗高的生長情況,生長期是指種子發(fā)芽至調(diào)查時生長天數(shù)的累積值,總生長量是指種子發(fā)芽至調(diào)查時苗木生長的總高度,凈生長量是指兩次調(diào)查苗木高度的差值。馬尾松1年生直播苗苗高生長量調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)見表2。
表2 馬尾松1年生直播苗苗高生長調(diào)查結(jié)果
以定期(每隔半個月)調(diào)查的馬尾松苗木高度的平均值擬合Logistic方程,同時求算參數(shù)值a,b以及相關(guān)系數(shù)R,然后再通過公式(4)和公式(5)分別計算出馬尾松直播苗苗高的生長拐點和速生區(qū)間。
生長拐點(速生點)=Lna/b
(4)
(5)
計算結(jié)果詳見表3。
表3 馬尾松1年生直播苗苗高年生長擬合方程
由表3的計算結(jié)果顯示:采用Logistic方程擬合馬尾松1年生直播苗苗高生長規(guī)律可行,其相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9810,表達(dá)效果比較理想。馬尾松1年生直播苗苗高自直播種子萌芽后第98天出現(xiàn)生長拐點,此時日生長量達(dá)到最大值,苗高累積生長量為6.3 cm,馬尾松1年生直播苗苗高的速生區(qū)間大概從第45天一直延續(xù)到第150天。通常苗木從直播種子幼苗出土至1年時間內(nèi)苗木封頂整個生長期需經(jīng)歷生根期、幼苗期、緩慢生長期、速生期、生長衰退期以及苗木的硬化期等6個生長階段。但是時間節(jié)點很難通過觀察調(diào)查進(jìn)行細(xì)分,所以只能借助數(shù)學(xué)方法求算馬尾松1年生直播苗苗高生長曲線的拐點(t0,t2)、切點(t1),人為地將直播苗苗高年生長進(jìn)行階段劃分,用t0表示馬尾松1年生直播苗苗高曲線的起點,t2表示苗木速生期的終點,過t1點作切線平行于t0和t2的連線,根據(jù)直播種子萌芽時間、速生期起點、速生期終點以及苗木封頂時間可以將馬尾松直播苗生長期分成生長前期、速生期、生長后期3個階段,劃分結(jié)果見表4。
根據(jù)表4苗高年生長階段劃分結(jié)果顯示:馬尾松1年生直播苗苗高生長前期從3月27日到5月12日,持續(xù)時間45天,生長前期苗高累積生長量為2.7cm,占年苗高總生長量的22.8%;速生期從5月12日到8月27日,持續(xù)時間105天,速生期內(nèi)苗高累積生長量為7.3cm,占年苗高總生長量的62.3%,速生期內(nèi)苗高日平均生長量為0.07cm,苗高日最大生長量為0.08cm;生長后期從8月27日到10月15日,持續(xù)時間48天,生長后期苗高累積生長量為1.7cm,占年苗高總生長量的14.9%。馬尾松1年生直播苗苗高生長量在整個生長期內(nèi)基本上呈現(xiàn)“慢—快—慢”的生長節(jié)律,與‘S’型曲線吻合。速生期的持續(xù)時間較長,占到整個生長時期的50%以上,速生期內(nèi)苗高生長較迅速,苗木高度生長量占總生長量的60%以上。因此,在對馬尾松直播苗進(jìn)行經(jīng)營管理的時候,在速生期(5月12日~8月27日)內(nèi)最大限度地確保水分和養(yǎng)分的充足,可以采用噴灑液態(tài)化肥的方法進(jìn)行施肥,分別在5月中旬(速生期起點)、6月下旬、7月下旬噴施速效氮肥,同時可以在生長前期施肥1次,以二氨為主,為苗木進(jìn)入速生期打下基礎(chǔ),待苗木進(jìn)入生長后期時施1次以鉀為主的肥料,以便促進(jìn)馬尾松苗木木質(zhì)化。
表4 馬尾松1年生直播苗苗高年生長階段劃分表