林 宇，童桂榮，張順恒，馮 平，王英姿，程周平，鄭容妹

(1.福建省長樂大鶴國有防護林場，福建 福州 350212； 2.福州市林業(yè)局，福建 福州 350007； 3.福州市水利局，福建 福州 350007)

福州、定西兩市在實施黨中央、國務(wù)院部署的東西部對口扶貧協(xié)作中，把習(xí)近平總書記當年在福建工作期間探索治理水土流失的“長汀經(jīng)驗”復(fù)制到定西[1]，于2017年春季實施“福州·定西水土流失綜合治理(生態(tài)林一期)試驗項目”(以下簡稱福州林)。截止2019年共實施了3期造林項目，總造林面積達569 hm2。經(jīng)過3 a建設(shè)，福州林取得了初步成效，該項目成為“福州萬人游定西”旅游觀光景點之一[2]，定西當?shù)厝罕姲堰@片林親切地稱為“福州林”[1，3]。2019年10月，《通過對水土流失進行綜合治理實現(xiàn)地區(qū)減貧——福州·定西生態(tài)扶貧合作案例》被世界銀行、聯(lián)合國糧農(nóng)組織等機構(gòu)評為“全球最佳減貧案例”之一[4]。

黃土高原是由濕潤、半濕潤氣候向半干旱、干旱氣候過渡的中間地帶，其熱量、光照條件能夠滿足北方樹種生長需要，而嚴重水土流失下的水分和養(yǎng)分不足則是植被生長的主要限制因素[5]。黃土高原植被建設(shè)關(guān)系到國家整體生態(tài)安全[6]，也關(guān)系到生態(tài)扶貧成效。長期以來，因自然條件、技術(shù)措施和人為因素等導(dǎo)致該區(qū)域造林成活率和生長量低，不能從根本上遏制生態(tài)環(huán)境惡化趨勢，山區(qū)群眾生活貧困[7-8]。因此，如何在水、肥不足條件下提高造林成活率，提高林木生長量，恢復(fù)森林植被，改善生態(tài)環(huán)境，提高生態(tài)扶貧成效，已成為該地區(qū)亟待解決的重要問題。本文旨在總結(jié)福州林的造林模式與技術(shù)集成應(yīng)用的成效，以期為西北黃土高塬溝壑區(qū)造林提供技術(shù)借鑒。

1 項目區(qū)概況

項目區(qū)位于甘肅省定西市安定區(qū)鳳翔鎮(zhèn)，屬于黃土高塬溝壑區(qū)A1副區(qū)[9]，介于104°35′32″—104°36′19″E、35°32′07″—35°32′53″N之間。土壤類型為黑壚土，水土流失面積占土地總面積的85%，通過多年治理，土壤侵蝕模數(shù)從原來的5640 t·km-2·a-1下降到2019年的1666 t·km-2·a-1[10]。海拔1932～2176 m，地勢西南高，東北低。屬溫帶大陸性氣候，年均降水量386.6 mm，年均蒸發(fā)量高達1580 mm；≥10 ℃的活動積溫2293.1 ℃，年均氣溫7.2 ℃，極端最高氣溫35.1 ℃，極端最低氣溫-29.7 ℃；多年平均風(fēng)速2.0 m·s-1，最大風(fēng)速18.7 m·s-1；歷年最大凍土深97 cm，最大積雪深17 cm。草地植被以禾本科(Poaceae)、菊科(Asteraceae)最多。森林覆蓋率僅為17.8%，主要樹木為新疆楊(Populusalbavar.pyramidalisBge.)、河北楊(P.hopeiensisHu et Chow.)、旱柳(SalixmatsudanaKoidz.)、油松(PinustabuliformisCarr.)、側(cè)柏(Platycladusorientalis(L.) Franco)、山杏(Armeniacasibirica(L.) Lam.)、山毛桃(Prunusdavidiana(Carr.) Franch.)、檸條(CaraganakorshinskiiKom.)等。

2 主要造林模式

2.1 喬灌草結(jié)合模式

喬灌草結(jié)合能夠增加植物群落空間層次結(jié)構(gòu)，不僅可提高群落的生物多樣性和穩(wěn)定性，也有利于土壤的保水增肥。針對定西地區(qū)水土流失嚴重的問題，注重陡坡的水土保持，最大限度保護現(xiàn)有植被，減少土壤擾動，采用封育加人工促進措施，迅速恢復(fù)自然植被。①在不利于喬木栽植和管護的陡坡，播撒或種植草種，如寬葉雀稗(PaspalumwettsteiniiHack.)；②種植不同彩化樹種和蜜源植物，如山杏、山毛桃及固氮植物胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)等，使用深根性植物檸條鎖邊，形成灌木景觀林和蜜源林；③在陡坡插花式種植油松、側(cè)柏、刺槐、沙棘(HippophaerhamnoidesLinn.)、多枝檉柳(TamarixchinensisLour.)等。

2.2 混交林模式

針闊混交模式是本項目主要造林模式。選擇定西的適生樹種，如油松、樟子松(P.sylvestrisL.var.mongolicaLitv.)、云杉(PiceaasperataMast.)等針葉樹種，新疆楊、河北楊、色木槭(AcerpictumThunb.Ex Murray)、香花槐(Robiniapseudoacaciacv.idaho)、刺槐(R.pseudoacaciaLinn.)等闊葉樹種。根據(jù)樹種的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性，采用3種混交方式：①針葉×闊葉混交，如云杉×(河北楊、新疆楊)；②針葉×針葉混交，如云杉×油松、云杉×樟子松；③闊葉×闊葉混交。

2.3 林農(nóng)復(fù)合模式

在退耕的臺地、梯田，選擇在林分郁閉前的喬木林(純林或混交林)林下套種農(nóng)作物的模式，可以提高林地的綜合利用率。這也是一種過渡性的造林模式[8]，通過林下套種，增加當?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟收入，有利于脫貧，也有利于退耕還林政策的實施。選擇的農(nóng)作物以不影響喬木正常生長為原則，如蠶豆(ViciafabaL.)、大豆(Glycinemax(Linn.) Merr.)、藜麥(ChenopodiumquinoaWilld.)、胡麻(Sesamumindicum)、馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)等。

2.4 經(jīng)濟林+生態(tài)林模式

植被恢復(fù)是長期任務(wù)，必須給退耕農(nóng)民提供生存和發(fā)展條件，因此必須協(xié)調(diào)好生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的關(guān)系[11]。堅持生態(tài)效益優(yōu)先原則，在緩坡、溝(坡)底、臺地、梯田立地條件好的地塊，營造具有較高經(jīng)濟價值經(jīng)濟林，在經(jīng)濟林的四周栽植或插花栽植其它喬木或灌木樹種。經(jīng)濟林樹種主要有早酥梨、山楂(CrataeguspinnatifidaBunge)、棗樹(ZiziphusjujubaMill.)、大接杏、核桃(JuglansregiaL.)等。

3 主要技術(shù)措施

3.1 整地挖穴技術(shù)

針對不同的地形地貌，采用當?shù)剌^成功的水土保持整地方式：水平階整地、魚鱗坑整地[12]。

3.1.1 水平階整地 水平階整地可蓄水保土、提高造林成活率。喬木樹種挖穴規(guī)格為50 cm×50 cm×60 cm(穴面×底寬×深，下同)。一般采用機械挖穴為主，輔以人工挖穴。每臺機械每天平均挖穴可達1800穴，約是人工挖穴的40倍。根據(jù)苗木規(guī)格和樹種特性，針闊混交株行距2.5 m×2.5 m，密度為1600株·hm-2；針針混交株行距2 m×2.5 m，密度為2000株·hm-2；經(jīng)濟林株行距3 m×3 m，密度為1111株·hm-2。

3.1.2 魚鱗坑整地 在陡坡采用魚鱗坑整地(呈品字形)，魚鱗坑規(guī)格為長徑120 cm、短徑80 cm、坑深40 cm，將挖出的土在溝上方作埂，埂高30 cm，埂頂寬20 cm。灌木穴規(guī)格為30 cm×30 cm×40 cm，造林密度2505株·hm-2；喬木樹種穴規(guī)格50 cm×50 cm×60 cm，造林密度400株·hm-2。

3.2 苗木及其處理

苗木要求達到國家規(guī)定的良種壯苗標準，起苗后栽植前放在背風(fēng)坡并用塑料薄膜遮蓋，裸根苗用泥漿假植，防止風(fēng)干。

3.2.1 裸根苗 起苗時，裸根苗根部浸沾泥漿(粘稠狀)，然后用塑料薄膜包裹防止苗木脫水，闊葉樹要修枝和截干(截口涂上愈合劑)，適當修枝，以防止樹體水分蒸發(fā)，提高造林成活率。栽植前，裸根苗要沾生根劑(粉)。

3.2.2 帶土球(坨)苗 云杉、油松、樟子松苗帶土球(旱地苗)，苗高1.5 m以上，土球(坨)直徑和高度均在25 cm以上，并用稻草繩扎捆緊，防止土球松散。在裝、卸苗過程中，輕拿輕放。

3.3 種植技術(shù)

3.3.1 施基肥 喬木樹種每穴施有機肥2.5 kg，保水劑5 g，鈣鎂磷肥100 g；灌木樹種每穴施有機肥0.5 kg，保水劑5 g，鈣鎂磷肥50 g。肥料、保水劑與表土拌勻后，再覆蓋一層土(厚度4～6 cm)，防止苗木根系直接接觸肥料引起燒苗。草本植物種植則采用條帶整地，有機肥375 kg·hm-2、鈣鎂磷肥22.5 kg·hm-2、表土1200 kg·hm-2和草籽混合拌種，在條帶上撒播后，覆土，并用秸桿覆蓋。

3.3.2 栽植 裸根苗栽植采用傳統(tǒng)的“三埋兩踩一提苗”技術(shù)，側(cè)根太長的，要適當修剪，防止窩根。針葉樹種(帶土球)采用“三埋兩踩”技術(shù)，第1次在回表土后，沿苗木外沿(緊貼穴壁)第1次踩實，防止踩破土球，采用第1次的方法第2次回土、踩實，最后再回土?；赝粮叨纫跃嚯x最低穴面20 cm為宜，為澆灌大量的定根水預(yù)留空間。

3.3.3 澆定根水 本項目共修建6個100 m3高位水池、56個15 m3簡易水池，配備綠化工程撒水車20輛，確保水的供應(yīng)。喬木樹種每株澆定根水50 kg，灌木(小喬木)每株澆定根水25 kg。

3.3.4 扶苗和覆土 在澆完定根水后第2天，對有傾斜(倒伏)的苗木進行人工扶直，然后覆土，覆土高度以距最低穴面10 cm為宜，有利于雨季降水匯集。覆土后用鏟拍實，防止水分快速蒸發(fā)。

3.4 幼樹管理技術(shù)

3.4.1 撫育技術(shù) 追肥：采用擴穴溝施，沿著樹冠外圍擴穴施肥，每次施肥統(tǒng)一一個方向，下次換個方向；當年7月鋤草+施肥，喬木每穴50 g；翌年4月初追肥，喬木每穴100 g，灌木每穴25 g，同時進行補植，7月鋤草；第3年4月初鋤草+追肥，喬木每穴150 g，灌木每穴50 g，7月鋤草。施肥技術(shù)要點：a、要將穴內(nèi)的草清除；b、擴穴；c、施肥；d、覆土。澆水：每年的4月、7月配合鋤草和追肥，進行澆水，每年2次。如遇特殊干旱年份，適當增加澆水次數(shù)。

3.4.2 有害生物防治 做好種源檢疫工作，特別是引種樹種的種苗檢疫，防止病蟲害傳入。加強撫育管理，促進幼樹健康生長，增強抗病蟲害能力。結(jié)合撫育等管護措施，去除受害植株，消滅越冬害蟲；隨時觀察病蟲害發(fā)生情況，及時采取防治措施。當病蟲害發(fā)生時，要本著“治早、治小、治了”的原則，以防止病蟲害蔓延，同時有針對性地防治中華鼢鼠(Myospalaxfontanieri)等野生動物為害幼樹幼苗。

3.4.3 森林防火 約67 hm2林地設(shè)立一個護林員公益崗位，從生態(tài)扶貧角度出發(fā)，聘任當?shù)亟n立卡貧困戶為生態(tài)護林員，加強護林員技能培訓(xùn)，做好森林防火和有害生物預(yù)測預(yù)報工作。

4 造林成效分析

每年10月底調(diào)查當年造林成活率、林木生長狀況，運用SPSS 19.0軟件采用獨立樣本T檢驗法比較分析本項目集成技術(shù)與當?shù)貍鹘y(tǒng)技術(shù)造林成效之間的差異。

4.1 不同造林模式及樹(草)種配置比較

本項目經(jīng)3 a試驗結(jié)果表明，目前主要的不同立地類型造林模式及樹(草)種配置見表1。

表1 福州·定西生態(tài)林造林模式及樹(草)種配置

4.2 集成技術(shù)與當?shù)貍鹘y(tǒng)技術(shù)造林成效比較

由表2可知，本項目福州林通過造林技術(shù)集成與應(yīng)用，各樹種的地徑和樹高生長量與定西市安定區(qū)相同區(qū)域相同樹種相比均有明顯提升(P<0.05)，尤其是造林成活率有極顯著差異(P<0.01)，與傳統(tǒng)造林技術(shù)相比成活率提高了10.6%～20.4%，除了陡坡立地側(cè)柏外，其余樹種造林成活率均達到91%以上。各造林模式的造林成活率為經(jīng)濟林+生態(tài)林≈林農(nóng)復(fù)合模式(99.1%)>混交模式(96.0%)>喬灌草復(fù)合模式(91.3%)。

表2 不同造林模式和技術(shù)措施下主要樹種造林指標分析(T檢驗)

表2(續(xù))

5 討論

在福州林實施過程中，由福州市林業(yè)局、水利局，福建農(nóng)林大學(xué)、福建省林業(yè)勘察設(shè)計院以及定西市林業(yè)和草原局的專家、教授等組成技術(shù)團隊，共同規(guī)劃設(shè)計、全程參與項目施工和技術(shù)指導(dǎo)。該項目注重現(xiàn)代造林技術(shù)的應(yīng)用，科學(xué)使用有機肥、化肥、生根粉和保水劑，配套建設(shè)蓄水池等水利工程，使用機械化整地、挖穴，這些技術(shù)在定西市林業(yè)生態(tài)建設(shè)史上均是首次使用。通過3 a的探索和實踐，福州林造林做到了統(tǒng)一技術(shù)要求、統(tǒng)一組織施工、統(tǒng)一質(zhì)量標準、統(tǒng)一檢查驗收，取得了可喜的成效。

5.1 造林模式及樹(草)種配置

黃土高原如果人工植被物種單一，群落結(jié)構(gòu)簡單，極易造成土壤水肥虧缺，反而影響人工植被的生長發(fā)育[13-14]。王力等[15-16]研究發(fā)現(xiàn)：“喬—灌—草”復(fù)層穩(wěn)定的植被空間結(jié)構(gòu)，有較強的自我調(diào)節(jié)能力，不會造成土壤水分過度消耗，且在雨季后能迅速補充恢復(fù)。因此，本項目在陡坡、峁頂采用喬灌草復(fù)合模式是可行的。林農(nóng)復(fù)合模式，即在林下套種農(nóng)作物模式是一種有益的嘗試，如套種蠶豆、大豆(黃豆)等豆科固氮植物，能夠?qū)⒆匀唤缰械姆肿討B(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮素化合物，增加土壤氮含量，還可調(diào)節(jié)地表溫度，有助于減少土壤水分蒸發(fā)，促進養(yǎng)分循環(huán)，對人工林及林下植被生長有明顯促進作用[17-18]。

本項目的造林模式是基于長期效益和短期效益相結(jié)合，模式只有4種，還不夠豐富，成功的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置。本項目區(qū)90%以上的土地屬于退耕還林地，為了提高林分郁閉前的林地綜合利用率，增加失地農(nóng)民經(jīng)濟收入，還要增加林藥模式等。賈志清等[8]研究認為林藥模式是指在林下套種具有藥用價值的灌木或草本植物，青海省大通縣高原黃土丘陵淺山區(qū)較為成功的林藥模式有：柏木+黃芪(當歸)、喬灌+黃芪(大黃)。安定區(qū)與大通縣地緣相近，在這方面可以大膽探索。

5.2 抗旱保墑造林技術(shù)應(yīng)用

本項目主要采用“三大一精”技術(shù)，即挖大穴、栽大苗、澆大水和精細化種植技術(shù)。實踐證明，只有充分利用有限的降水資源，才能達到更好的造林效果，傳統(tǒng)的水平階、魚鱗坑整地方式能夠使土壤疏松、攔蓄地表徑流，加強雨水入滲，因此在隴中黃土區(qū)仍然是節(jié)水保墑的好方法[5，12]。根據(jù)立地條件類型，選擇適宜的樹(草)種，是抗旱造林技術(shù)應(yīng)遵循的基本原則[19]。王麗麗等[20]和王懷彪等[21]研究認為，在不同立地條件的5年生樟子松容器大苗，栽植深度達40～50 cm，造林效果都較好。黃土高原蒸發(fā)量大，表層土壤水分含量低，多數(shù)樹種栽植深度達到40～50 cm時，苗木根系正好處在濕土層，土壤含水量能滿足樹苗生長需求[22]。李寶峰[23]認為將ABT3生根粉25 mg·kg-1溶液制成泥漿根蘸，同時使用0.5%～2%的保水劑，造林成活率將提高15%～30%，苗木生長量提高25%左右。本項目的常綠針葉樹種苗木帶土球(坨)，類似于營養(yǎng)袋苗，而且是旱地苗，苗齡5 a以上，苗木木質(zhì)化程度高，栽植深度在45 cm左右，而且裸根苗采用沾泥漿+生根粉，這些技術(shù)措施與上述學(xué)者的做法基本相同。

此外，林分密度會直接影響人工林群落的光、熱、水等生態(tài)因子的分配[24]，適宜密度的人工林一定程度上可改善林下土壤肥力及酶活性[25-26]。栽植密度過大，植被在生長階段需要大量水分補給，造成土壤水分缺乏，也會對植被恢復(fù)形成制約。福州林一期項目由于考慮到定西市往年較低的造林成活率，初植密度達到3333株·hm-2，而從目前造林成活率91%以上來看，一期項目的初植密度是太高了。因此，在二期項目中初植密度調(diào)整為2500株·hm-2，三期項目為2000株·hm-2，這也有利于降低造林成本，更適合在貧困地區(qū)推廣應(yīng)用。

5.3 造林成效分析

本研究中，福州林與定西市當?shù)貍鹘y(tǒng)造林技術(shù)相比，各樹種地徑、樹高年平均生長量分別提高了61.1% 、78.8%，平均造林成活率提高16.9%，通過獨立樣本T檢驗兩者均達到顯著差異水平(P<0.05)。本研究中，山毛桃的地徑、樹高年平均生長量分別為0.36 cm、34.05 cm，造林成活率達91.7%，均高于寧夏固原不同造林密度并使用覆膜技術(shù)后山毛桃的地徑(0.23 cm)、樹高(28.55 cm)的年平均生長量和造林成活率(88%)[5]。福州林各種造林模式油松造林成活率達96.2%，高于趙昌軍等[7]使用不同藥劑處理后黃土高塬溝壑區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)油松的造林成活率85.9%～91.6%。福州林通過先進技術(shù)集成應(yīng)用，均比以上使用單一或多項措施更能提高造林成效。

在各造林模式中，喬灌草復(fù)合模式造林成活率最低，這是由于該模式是陡坡或峁頂立地，立地條件最差，不利于植物生長；林農(nóng)復(fù)合模式和經(jīng)濟林+生態(tài)林模式造林成活率最高，原因一是這2種模式立地條件相對較好，二是林農(nóng)在林下經(jīng)營農(nóng)作物或果樹同時加強了林地管理，從而有效促進了林木生長，也達到了經(jīng)濟與生態(tài)雙贏。

6 結(jié)論

針對當?shù)貧夂蚋珊?、土壤瘠薄、保水功能差、傳統(tǒng)造林成效不佳等問題，福州林造林采用的主要造林模式為：①“喬灌草結(jié)合”模式應(yīng)用于峁頂、陡坡立地；②混交林模式應(yīng)用于緩坡、梯田立地；③在梯田立地采用經(jīng)濟林+生態(tài)林模式或者林農(nóng)復(fù)合模式。福州林集成應(yīng)用的造林技術(shù)主要有：①選擇抗旱樹種(草種)，以常綠針葉樹種為主，搭配春、夏、秋三季變化的彩化樹種，選擇蜜源植物，為今后發(fā)展觀光旅游、生態(tài)扶貧奠定基礎(chǔ)。②采用“三大一精”的節(jié)水抗旱保墑技術(shù)，即挖大穴、栽大苗、澆大水和精細化種植的造林技術(shù)。③采用水平階、魚鱗坑整地的林地準備技術(shù)。④苗木保護與處理技術(shù)，如針葉樹種苗木帶土球(坨)，闊葉樹種苗木沾泥漿，以及有機肥、保水劑、生根粉的應(yīng)用。本研究通過造林技術(shù)集成與應(yīng)用，與當?shù)貍鹘y(tǒng)造林技術(shù)相比，各樹種地徑、樹高年平均生長量分別提高61.1% 、78.8%，平均造林成活率提高16.9%，成效顯著。因此，福州林的造林技術(shù)集成適合在黃土高塬溝壑區(qū)推廣與應(yīng)用。

由于項目實施期較短，造林成效后期還有待進一步觀察，項目組將進一步對造林成效，如森林植被恢復(fù)、水土保持、生態(tài)服務(wù)功能等進行研究。