王瑞秀

（忻州市水利科學研究所，山西 忻州 034000）

油松是一種生長地域廣泛的優(yōu)良抗旱喬木樹種，在汾河上游土石山區(qū)有自然的零星分布，也有成片的人工造林，在植被修復中具有十分重要的作用。然而汾河上游土石山區(qū)春季常為干旱坡面，春季造林一般選在土壤解凍未進入雨季的5 月份，因此土壤中的水分對油松造林成活率和幼苗生長具有較強的影響，特別是當上年干旱、冬季降水較少，次年土壤水分留存不多時，往往會出現(xiàn)成活率不高，甚至一部分幼樹死亡的現(xiàn)象。

忻州市水利科學研究所（原忻州市水土保持科學研究所）先后于2003 年至2007 年以及2020 年在寧武縣張家山、李家溝及定河南溝三條流域開展兩項植被修復課題研究，其中多次采用油松進行營養(yǎng)袋苗、坡面造林和補充喬木種源，獲取了一定資料，現(xiàn)結(jié)合這兩項課題的研究和調(diào)查資料，并借鑒其他相關(guān)研究成果，就土壤水分對油松坡面造林成活的影響進行淺析。

1 試驗地條件

試驗地布置在汾河上游土石山地區(qū)，海拔為1 250～1 600 m，土壤為山地褐土、褐土性土和淺色草甸土，坡面土質(zhì)多為沙壤，厚度一般為40～100 cm，多年平均土壤侵蝕模數(shù)在3 390～5 342 t/（km2·年）。

試驗地屬暖溫帶半干旱季風氣候，夏季雨熱同期，秋季氣候涼爽，冬季寒冷干燥。據(jù)寧武縣1961—1990 年地面氣象資料顯示，年平均氣溫6.5℃～6.9℃，最高氣溫36.7℃，最低氣溫-27.2℃，≥10℃積溫2 200 ～2 430 ℃，年日照時數(shù)2 835～2 849.5 h，多年平均降水447.1～468.1 mm，多年汛期降水209.4 mm，46.8%的降水集中在7—9 月份。最干旱月份在土壤解凍后的5 月份。年蒸發(fā)量1 902.3～1 951.2 mm，無霜期123～135 d。

2 土壤水分供需平衡分析

2.1 苗木需水分析

水分是林木生長的重要條件，在干旱的土石山區(qū)更是決定造林成活與生長的限制因子，充足的水分供應(yīng)是樹苗生根和發(fā)芽的有效保證。在植苗造林時，苗木定植后，一方面土壤自身要蒸發(fā)水分，另一方面樹苗成活后也要通過葉面蒸騰水分帶動樹液流動，維持水分和養(yǎng)分的運輸也要消耗水分。在春季造林時，供應(yīng)幼苗水分消耗的來源就是土壤，土壤中的水分狀況直接決定了樹苗是否會因為水分虧缺而枯萎和死亡。

在春季干旱的汾河上游土石山地區(qū)，一般種植后要給樹坑中澆水，以保證樹苗生根、發(fā)芽時段的水分需求。因而了解土壤的水分存量和消耗量，對于合理確定澆水量和澆水頻次，提高樹苗成活率至關(guān)重要。合理確定澆水量的指標，主要有田間持水量和凋萎系數(shù)。樹坑澆水時，水順著土壤毛細管下滲，達到最大持水量（即田間持水量），多余的水便向深層下滲；對于營養(yǎng)袋栽植來說，多余的水分從袋底漏入樹坑中，因而適量澆水可使?jié)菜窟_到田間持水量，又不超出太多，形成經(jīng)濟澆水量。

樹苗栽植后可利用的水分為田間持水量；土壤水分消耗的主要因素是土壤表面蒸發(fā)，通過毛細管從上到下蒸發(fā)土壤水分；而在緩苗期，樹苗的生理活動較弱，消耗水分可以忽略不計。當土壤水分消耗達到凋萎系數(shù)，土粒吸附力大于根系吸附力，水分無法被樹苗利用，出現(xiàn)凋萎?？梢?，必須趕在達到凋萎系數(shù)前再次澆水。土壤中田間持水量到凋萎系數(shù)之間的水分，就是樹苗可利用水分。根據(jù)田間持水量和凋萎系數(shù)這兩個特征值，可以推算合理的澆水量和二次補水的時間。

2.2 營養(yǎng)袋規(guī)格、體積和重量

營養(yǎng)袋規(guī)格為直徑25 cm，深度35 cm，底面積0.05 m2。

營養(yǎng)袋土體體積=（營養(yǎng)袋直徑/2）2×π×營養(yǎng)袋高度。計算得營養(yǎng)袋體積為0.017 m3。

營養(yǎng)袋土體干重=營養(yǎng)袋土體體積×土壤干容重，土壤干容重取1.3 t/m3。計算得營養(yǎng)袋袋土重量為0.022 t。

2.3 土壤水量消耗日數(shù)

通過查《忻州市水文手冊》，寧武縣汾河上游春季5 月土壤日均水分蒸發(fā)量為4.47 mm[1]。

2.3.1 田間持水量到凋萎系數(shù)含水幅度

參閱其它有關(guān)資料知，沙壤土田間持水量為16%～22%[2]，取中值為19%。

凋萎系數(shù)測定較復雜，一般用最大吸濕量換算。沙壤土的干土最大吸濕量為3%左右，取3%[3]；凋萎系數(shù)等于最大吸濕量的1.3～1.8 倍[4]，取中值1.55 倍。計算得平均凋萎系數(shù)為4.65%。

可消耗的含水量=田間持水量-凋萎系數(shù)。計算得平均可消耗含水量為14.35%。

2.3.2 可消耗水降雨量折算

可消耗水折算的降雨量=袋干土重×平均可消耗含水量/營養(yǎng)袋底面積×1 000。計算得可消耗水折算的降雨量為63.14 mm。

2.3.3 可消耗水量蒸發(fā)時間

澆水達田間出水量后，在平均凋萎系數(shù)以上，土壤可消耗水量蒸發(fā)時間=可消耗水折算的降雨量/土壤日蒸發(fā)雨量。計算得可消耗水量蒸發(fā)天數(shù)為14.1 d。

2.4 單穴澆水量

2.4.1 第一次單穴澆水量

在不考慮植株本身蒸騰作用耗水的前提下，只要澆水達到田間平均持水量，就基本可以保證一段時間土壤含水量在凋萎系數(shù)以上，從而保證樹木成活。

第一次單穴澆水量按干土對待來估算（即使土壤有一定含水量，多余水也可下滲作為儲備水量）則：

第一次單穴澆水量=營養(yǎng)袋土體干重×土壤中值田間持水量×1 000×安全系數(shù)。安全系數(shù)取1.2，用于底部滲漏余量和其它損耗。計算得第一次單穴澆水量為5.02 kg。

2.4.2 第二次澆水量

第二次澆水量達到田間持水量，才能保證最多的消耗天數(shù)，故將計算第一次澆水量公式，用平均可消耗含水量（14.35%）替換土壤中值田間持水量（19%）。計算得第二次澆水量為3.79 kg。

2.4.3 單穴總澆水量

單穴總澆水量=第一次澆水量+第二次澆水量。計算得單穴總澆水量為8.81 kg。

兩次澆水可保證約28 d 土壤水分有效供應(yīng)。

油松栽植后發(fā)根時間與土壤溫度也有關(guān)，據(jù)本所觀測，在5 月份造林，油松生發(fā)新根時間一般為8～20 d，屆時，幼苗度過緩苗期而成活，也度過了最干旱月份。進入6 月降水增加，可補充土壤水分。

2.5 單穴澆水量和時間間隔確定

2.5.1 第一次澆水量及時間

為了操作方便，在實際澆水時，將上述計算結(jié)果取整數(shù)，故確定第一次澆水量為每穴5 kg，澆水時間在栽植后，澆水時要把水從營養(yǎng)袋頂部灌入，避免側(cè)方水分損耗。

2.5.2 第二次澆水量及時間

第二次澆水量，取整數(shù)，確定為每穴4 kg，把水從營養(yǎng)袋頂部灌入；土壤接近凋萎系數(shù)時，植株生長就受到影響，故澆水時間應(yīng)適當提前，即把第一次澆水消耗到凋萎系數(shù)的間隔14.1 d，提前3 d 左右，即在第一次澆水后第12 d 再澆第二次水，兩次澆水間隔11 d。

兩次設(shè)計澆水總量為9 kg，耗水總歷時25 d，長于油松苗緩苗生根歷時，從而保證植株成活。

3 栽植與生長情況

3.1 栽植方法

采用“栽大苗，澆足水”的技術(shù)栽植油松，即在苗圃中育苗，用直徑25 cm 的營養(yǎng)袋移栽2 年生苗，等1～2 年在苗圃墩苗后再上山造林。具體方法為：在魚鱗坑內(nèi)，挖一個略大于營養(yǎng)袋的圓柱形坑，直徑30 cm，深40 cm，把表層土回填10 cm，然后將營養(yǎng)袋底部剪掉，以利苗木向下扎根，側(cè)方的袋壁可以保留，減少側(cè)方滲漏水分；等苗木成活后，可以分段剪開側(cè)方袋壁逐段抽出。栽植時，將底部朝下，把營養(yǎng)袋放入坑內(nèi)，回填營養(yǎng)袋與坑的縫隙，最后踏實，然后按量澆第一次水。注意，栽植時，不能破壞袋內(nèi)土體結(jié)構(gòu)，保證原有根系與土體緊密接觸，11 d 后再次澆水。

3.2 不同海拔造林成活率和當年生長表現(xiàn)

在三條流域不同海拔區(qū)，選擇坡向為半陰、半陽坡，采用大營養(yǎng)袋，澆水兩次，進行了栽植對比試驗，并觀測了當年秋季成活率和5 年生幼樹生長量。機械抽樣取100 株統(tǒng)計成活率，抽取5 株觀測生長情況。結(jié)果見表1。

表1 不同海拔大營養(yǎng)袋油松成活和生長情況

從表1 可以看出，油松在土石山區(qū)造林，海拔較高的地方成活率偏高，生長較好。海拔1 250～1 600 m 之間，粗生長和高生長均較好，原因是海拔較高的地方，氣候涼爽，蒸發(fā)量偏小，適宜油松生長發(fā)育?？梢?，采用大營養(yǎng)袋合理澆水，可以栽植較大齡苗，生長表現(xiàn)良好。

4 討論

（1）隨著生態(tài)建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，為了早日形成景觀效果，一些地方有采用大齡苗造林的新趨勢。但是造林設(shè)計和澆水時往往存在粗放，不能合理地適量、適時多次澆灌等問題，且很少進行量化灌溉。因土壤存在最大持水量，過多澆水也不能提高土壤有效含水量，反而會浪費寶貴水資源。文章以一種常見樹種油松和一類土壤灰化沙壤土為例，展示了合理估算澆水量的方法。

（2）“栽大苗，灌足水”的造林方法是在總結(jié)群眾實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出的，采用大營養(yǎng)袋造林是其配套措施，其苗齡、袋徑等規(guī)格突破了現(xiàn)有的造林技術(shù)規(guī)范，也存在營養(yǎng)袋大，運輸成本增加等問題；但只要保證成活率、控制澆水量等成本，早成林、早出效益，既可以沖銷部分生產(chǎn)成本，也可跳出“年年造林不見林”的死循環(huán)。