晋北太行山区不同覆盖处理造林效果

李永生

(山西省林业科学研究院,山西 太原 030012)

覆盖造林是指造林后利用化学、物理和生物材料覆盖造林穴,促进造林树种成活的一种栽培措施,具有保蓄水分、调节温度、改善土壤理化性能、促进土壤微生物活动、消灭病虫杂草、避免雨水径流冲刷等多种功能。地面覆盖在旱地、寒地农业中的应用已十分广泛,其对土壤增温保墒、提高作物产量和造林成活率、促进林木生长的作用已有大量研究。覆盖后土壤增温保墒作用相关研究主要是基于不连续水分监测,本研究是采用美国 Decagon公司 EM50土壤水分测定系统,对造林后采用不同覆盖材料土壤水分状况进行连续监测,旨在为晋北太行山区寒旱瘠薄困难立地覆盖保墒造林提供技术支撑。

1 研究区基本情况

研究区位于山西省山阴县和代县交界处,地理坐标介于东经 112°46′30″～ 112°47′10″,北纬 39°9′40″～39°10′00″之间,属太行山立地类型划分的太行山北段山地立地亚区,海拔 1 450 m～ 1 600 m,为森林草原半干旱过渡地带。区域内春季干旱多风、温差较大,夏季温热多雨,秋季短暂凉爽,冬季漫长、干冷。年均气温约 5°C,极端最高温 35°C,极端最低温-30°C;无霜期 105 d;年降水量约 390 mm,多集中在 7月,8月,9月,2005年以来年降水量均低于 350 mm。气象灾害主要是大风、春旱,全年平均 8级以上大风天数达 40 d～ 60 d,沙尘暴天数 10 d～ 20 d。地貌属恒山剥蚀断块中高山区,坡陡且破碎、沟壑纵横、连绵起伏、地形复杂。母岩以石英岩、片麻岩、花岗岩为主,土层厚度 5 cm～ 25 cm左右,石砾含量大于30%,多数坡面裸露面积大于 20%。土壤以山地褐土为主,质地为砂壤或轻壤。区内植被稀少,无天然林分布,人工林以油松、杨树为主,灌木树种有山桃、山杏、绣线菊、小叶鼠李等。

2 研究方法

2.1 整地及苗木栽植

试验分别在阳坡、阴坡布设。栽植穴采用翼式鱼鳞坑整地,规格 80 cm×60 cm× 40 cm,翼长60 cm。油松采用 2～2移植容器苗,苗木长势及苗高基本一致。起苗前灌透水,栽植时脱去营养钵。

2.2 覆盖试验

覆盖处理:栽植后设置石块单层覆盖、石块薄膜双层覆盖、生态垫覆盖、对照(不覆盖)4种处理,每个处理面积为 0.067 hm2,随机排列,3次重复。

2.3 土壤水分测定

采用美国 Decagon公司的 EM50土壤水分测定系统,对距造林穴面 20 cm处的土壤水分进行连续监测(探头埋设时,探头上部距造林穴面距离为15 cm),每半小时自动采样 1次,取仪器运行 1周平稳后的采集数据进行统计分析。

2.4 生长调查及数据分析

春季栽植后调查苗高、地径生长指标,秋季调查造林成活率、苗高、地径及新梢生长量,第 2年调查存活率,数据统计分析采用 Excel和 SPSS软件进行。

3 结果与分析

3.1 不同覆盖处理的成活率及新梢生长量

阴坡、阳坡不同覆盖处理的造林成活率及新梢生长量调查结果见表1。

表1 不同保墒覆盖处理造林成活率及新梢生长量

由表1知,不同覆盖处理均能提高造林成活率,阳坡不同覆盖处理造林成活率平均为 96.7%,较对照提高 3%～ 6%;新梢生长量平均为 7.3 cm,石块薄膜双层覆盖、石块覆盖、生态垫覆盖的新梢生长量分别是对照的 1.7倍,1.3倍,4.3倍。阴坡不同覆盖处理的造林成活率平均为 97.2%,较对照提高2%～ 4%;新梢生长量平均为 5.3 cm,石膜双层覆盖、石块覆盖、生态垫覆盖的新梢生长量分别是对照的 1.4倍 ,1.1倍 ,1.5倍。

3.2 不同覆盖处理的阳坡土壤含水量变化

3.2.1 不同覆盖处理阳坡土壤含水量旬变化

阳坡 3种不同覆盖处理土壤含水量旬变化统计结果见图 1。

图1 不同覆盖保墒处理土壤含水量旬变化

由图 1可以看出,不同覆盖处理与对照相比,均有一定的保墒效果,由连续 6个月土壤含水量变化可以看出,以生态垫覆盖保水效果最好,其次为双层覆盖,第 3为单层覆盖,对照最差。

3.2.2 不同覆盖处理阳坡土壤含水量月变化

阳坡 3种不同覆盖处理土壤含水量月变化统计结果见表2。

表2 不同覆盖处理土壤平均含水量月变化

由表2知,整个测定期间,单层覆盖土壤平均含水量为对照的 1.15倍,双层覆盖土壤含水量为对照的 1.38倍,生态垫覆盖土壤含水量为对照的1.62倍。

用不同月份 3种覆盖处理土壤平均含水量减去对照月平均土壤含水量,得到不同月份 3种覆盖处理土壤含水量月增量,结果见表3。

表3 不同覆盖处理土壤含水量月增量 %

由表3得知,测定期间,土壤月平均含水量单层覆盖、双层覆盖、生态垫覆盖分别比对照增加了1.87%,2.66%,4.45%。从雁门关当地气候条件来讲,4月下旬至 5月上旬是当地春季主要造林季节,3种不同覆盖处理在主要造林季节均有较好的保墒作用,其中以生态垫覆盖保墒效果最好,土壤平均含水量增加了 4.02%,双层覆盖增加了 2.61%,单层覆盖增加了 2.4%。

3.2.3 不同覆盖处理阳坡土壤含水量变化分析

对 3种不同覆盖处理土壤日平均含水量平方根反正弦变换后进行方差分析,F= 12.140 4＞F0.05(3.688)=2.618,3种不同覆盖处理土壤平均含水量差异显著。进一步做多重比较(LSD法,T=0.05),3种覆盖处理与对照均有显著差异;生态垫覆盖与石块覆盖、石块薄膜双层覆盖之间有显著差异;石块覆盖、石块薄膜双层覆盖之间无显著差异。

3.3 不同覆盖处理的单位成本及其效果综合评价

3.3.1 不同覆盖处理的单位成本

以规格100 cm×80 cm×40 cm鱼鳞坑为例,造林密度 2 490株 /hm2,劳动力价格为每人 50元 /d,3种不同覆盖处理成本详见表4。

表4 不同覆盖处理成本核算 元/穴

由表4知,3种不同覆盖处理,以生态垫覆盖单位成本最高,为 8.15元 /穴,分别是石块薄膜双层覆盖、石块单层覆盖的 3.33倍,4.08倍。

3.3.2 不同覆盖处理造林效果综合评价

3种不同覆盖处理造林成本、造林成活率、新梢生长量、土壤平均含水量调查统计结果见表5。

表5 不同覆盖处理效果比较

表6 排序与分类

由表6知,3种不同覆盖处理,以覆盖成本、造林成活率、生长量、土壤含水量等 6项指标进行秩次综合排序,3种覆盖处理被分为两类,以生态垫覆盖效果最好,其次为石块覆盖、石块地膜双层覆盖。

4 结论与建议

1)采用石块、石块薄膜双层、生态垫 3种覆盖处理,能有效提高造林成活率及苗木生长量,阳坡造林成活率提高 3%～ 6%,新梢生长量是对照的2.43倍;阴坡造林成活率提高 2%～4%,新梢生长量是对照的1.33倍。

2)石块、石块薄膜双层、生态垫 3种覆盖处理的土壤含水量变化规律与不覆盖处理变化规律相似,但 3种覆盖处理均能有效提高土壤含水量,3种覆盖处理土壤含水量变化趋势为:生态垫覆盖＞双层覆盖＞单层覆盖＞对照。

3)监测期间,石块、石块薄膜双层、生态垫 3种覆盖处理较对照,土壤月平均含水量分别增加 1.87%,2.66%,4.45%。在雁门关主要造林季节(5月),土壤平均含水量增加 2.4%,2.61%,4.02%。

4)以不同覆盖处理成本、造林成活率、苗木生长量、土壤含水量等 6个指标进行秩次综合排序,3种覆盖处理被分为两类,以生态垫覆盖效果最好,其次为石块覆盖、石块地膜双层覆盖。

5)不同覆盖处理均有较好保墒和促进林木生长的作用,造林时,各地应根据造林任务、造林投资、林地立地质量等各项因素,有针对性的筛选相应的造林覆盖技术措施。

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