奧小平,趙 娟,米文精
(山西省林業(yè)科學(xué)研究院,山西 太原 030012)
黃土高原丘陵區(qū)降水量少且分布不均,造林地立地條件差,是制約該地區(qū)生態(tài)建設(shè)、環(huán)境改善的首要因素。為解決這一難題,中日合作第二期黃河中游流域防護(hù)林建設(shè)項目積極探索黃土丘陵區(qū)生態(tài)防護(hù)林營造技術(shù),以期通過科學(xué)的營林技術(shù)改善立地條件,提升造林效果。
試驗地位于昕水河流域的吉縣、大寧、蒲縣、隰縣4個典型的黃土丘陵區(qū)。年降水量1996年至2000年為373 mm~452 mm,年際分布不均,屬半干旱氣候區(qū),降水年內(nèi)分布亦極其不均,主要集中在7月至9月,占全年降水量的60%以上,持續(xù)無降水時間較長,造成春季和初夏干旱十分嚴(yán)重,是影響造林成活率的主要因素。年平均氣溫9.6℃ ~11.6℃,無霜期196 d~207 d,6月至8月平均氣溫22.9℃,2月至12月平均氣溫-3.2℃,氣溫的年較差和日較差較大。極端最高氣溫為40.7℃,極端最低氣溫為-24℃,≥10℃積溫3960℃ ~3999℃.
2.1.1 整地模式
通過與傳統(tǒng)整地方式的對比試驗,在滿足上述條件的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同樹種提出了幾種整地規(guī)格,見表1.
表1 不同整地規(guī)格
2.1.2 苗木規(guī)格
試驗用苗木規(guī)格見表2.
表2 試驗用苗木規(guī)格
2.1.3 撫育及混交模式
撫育:在栽植3 a內(nèi)去除栽植穴外與苗木爭奪水、肥、氣的其它植物,同時,通過松土除草,保持水分,減少病蟲害的發(fā)生。對照組參照退耕還林造林地管護(hù)方法,不進(jìn)行中耕、除草、修枝、修復(fù)破損地埂等撫育措施。
混交模式:采取片狀、帶狀混交方式,營造針闊、喬灌混交林。針對不同立地條件,以適地適樹為原則,采取相應(yīng)的整地方式與栽植、管護(hù)技術(shù),形成典型營林模式。
2.1.4 營林模式
營林模式一:水平溝(A/B)整地+針闊塊狀混交+壯苗+撫育;營林模式二:水平溝A整地+針闊帶狀混交+壯苗+撫育;營林模式三:魚鱗坑A整地+針葉樹種+壯苗+撫育;營林模式四:魚鱗坑B整地+灌木+壯苗+撫育。
分別對造林初期和造林7 a,8 a后的土壤孔隙度、土壤養(yǎng)分進(jìn)行測定。土壤孔隙度采用環(huán)刀法進(jìn)行測定,各處理重復(fù)3次。土壤養(yǎng)分委托山西省農(nóng)業(yè)廳土壤肥料測試中心測定,化驗分析參照相關(guān)國際或農(nóng)業(yè)(或林業(yè))行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
土壤孔隙度測定分為造林初期和造林7 a~8 a后,并對兩個階段進(jìn)行對比,結(jié)果見表3.
表3 主要樹種不同營林模式兩個時期林地土壤孔隙狀況對比 %
由表3可以看出,與整地后未造林時土壤孔隙狀況相比,經(jīng)過7 a~8 a的樹木生長,土壤孔隙度得到較大提高。林地總孔隙度平均達(dá)到51.3%,毛管孔隙度平均達(dá)到41.8%.
從不同整地方式看,水平溝A,水平溝B,魚鱗坑A,魚鱗坑B的總孔隙度分別提高了17.9%,18.1%,8.5%和6.8%,毛管孔隙度分別提高了9.9%,9.7%,6.5%和8.5%,林地孔隙改善狀況總體表現(xiàn)為水平溝整地優(yōu)于魚鱗坑整地;從不同土層看,以0 cm~30 cm土壤孔隙狀況改善最為明顯,其次為31 cm~50 cm,51 cm~60 cm最差。這與樹木根系主要分布在0 cm~50 cm土層有關(guān),特別是0 cm~30 cm土層是樹木根系分布最為集中的區(qū)域。從樹種來看,以刺槐的改善最好,油松和側(cè)柏次之,灌木較差。
通過8 a的樹木生長,營林模式對林地土壤養(yǎng)分狀況的改善表現(xiàn)出不同的效果,見第7頁表4,第8頁表5.
表4 2011年不同營林模式林地土壤養(yǎng)分狀況
由表4,表5知,8年生造林試驗地有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、水解氮、有效磷、速效鉀比試驗初期提高了128.2%,110.3%,34.8%,10.6%,28.2%,71.3%,33.3%.其對林地養(yǎng)分的改善程度大于對照模式,尤其以有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷最為明顯,全磷、水解氮、速效鉀次之,全鉀二者基本一致,這主要與黃土高原富鉀有關(guān)。
表5 造林初期與8年生林分林地土壤養(yǎng)分狀況對比
3.3.1 不同整地方式對土壤養(yǎng)分的影響
在栽植相同樹種的情況下,不同整地方式對林地養(yǎng)分改善狀況的影響亦存在差異。水平溝A整地比B整地不同土層深度土壤養(yǎng)分提高百分率,見表6.
表6 水平溝A整地比B整地不同土層深度土壤養(yǎng)分提高百分率 %
由表6可知,水平溝整地比魚鱗坑整地平均提高了有機(jī)質(zhì)20.2%,全氮8.7%,全磷18.2%,全鉀0.17%,水解氮 3.8%,有效磷 18.2%,速效鉀10.7%.其中,以有機(jī)質(zhì)改善程度最大,而全鉀因黃土高原富鉀而效果不明顯,對氮、磷的改善程度也較大。
從不同土層厚度看,以0 cm~30 cm土層養(yǎng)分改善最為明顯,其次為31 cm~50 cm;從整地對比分析結(jié)果看,水平溝A整地的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、水解氮、有效磷、速效鉀分別比水平溝B整地提高了 5.3%,8.9%,9.1%,1.0%,2.3%,7.2%,3.8%,這是由于水平溝A整地因整地規(guī)格較大,所以,對林地養(yǎng)分狀況的改善較好。
3.3.2 不同樹種對土壤養(yǎng)分的影響
相同整地方式栽植不同樹種對林地養(yǎng)分改善情況,見表7.表7可知,油松與側(cè)柏的效果基本一致,而刺槐對林地土壤有機(jī)質(zhì)的改善效果明顯大于針葉樹,比針葉樹平均高60.15%,這主要是因為闊葉樹枯枝落葉較針葉樹多,可補(bǔ)充較多有機(jī)質(zhì);同時,因刺槐為豆科樹種,固氮效果好于油松和側(cè)柏,全氮和水解氮含量平均比針葉樹高32.77%和35.85%;特別需要指出的是,與油松和側(cè)柏相比,刺槐能極大地提高速效鉀的有效含量,比油松和側(cè)柏平均值高76.53%,特別是對深層土壤的改善效果顯著。而對全磷、有效磷和全鉀的改善效果與針葉樹差別不大。
表7 不同樹種對林地土壤養(yǎng)分改善情況
3.3.3 混交方式對土壤養(yǎng)分的影響
表8 塊狀混交與帶狀混交對林地土壤養(yǎng)分的影響
從側(cè)柏+刺槐帶狀混交林和側(cè)柏+刺槐塊狀混交對林地養(yǎng)分改善效果看(表8),以塊狀混交效果為佳。側(cè)柏塊狀混交比帶狀混交有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效鉀分別提高了26.65%,37.68%,15.36%,30.12%,60.78%,31.31%;刺槐塊狀混交比帶狀混交有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效鉀分別提高了8.41%,4.58%,2.53%,3.60%,10.87%,8.24%.
不同營林模式下,經(jīng)過7 a~8 a苗木生長,土壤孔隙度均得到不同程度的提高。總體而言,水平溝整地優(yōu)于魚鱗坑整地,0 cm~30 cm土層改善最為明顯,這主要與根系在這一深度分布較集中有關(guān)。
不同營林模式下,經(jīng)過7 a~8 a苗木生長,土壤養(yǎng)分狀況均得到改善,且均大于對照組。水平溝整地模式優(yōu)于魚鱗坑整地模式,且在0 cm~30 cm土層深度下改善最為明顯;刺槐在有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮方面的改善效果優(yōu)于其它所選樹種;在營造混交林時,如果從施工便利性和對林地養(yǎng)分狀況改善情況看,以塊狀混交為宜。
從總的結(jié)果看,在以喬木為造林樹種的模式中,營林模式一最佳,營林模式二次之,營林模式三較差。
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