晉北太行山區不同整地規格效果分析

李永生

(山西省林業科學研究院,山西 太原 030012)

整地作為人工林培育的重要環節,具有改善立地條件、蓄水保墑、保持水土、宜于造林施工、促進幼樹生長等功能。隨著太行山林業生態工程建設的深入開展,在常規魚鱗坑整地技術的基礎上,提出了一些新的整地方法,如:翼式魚鱗坑整地、燕翅形整地、隔坡復式梯田整地等。在山西省代縣與山陰縣交界處的雁門關山地進行了不同規格整地蓄水保墑及其對林木成活與生長影響的監測,以期選擇出有利于林木生長的整地規格。

1 研究區基本情況

研究區位于山西省山陰縣和代縣交界處,地理坐標為 112°46′30″～ 112°47′10″E,39°9′40″～39°10′10″N,屬太行山立地類型劃分的太行山北段山地立地亞區。海拔 1 450m～1 600 m,為森林草原半干旱過渡地帶。研究區春季干旱多風、溫差較大,夏季溫熱多雨,秋季短暫涼爽,冬季干冷漫長;年均溫 5℃,極端最高溫 35℃,極端最低溫-30℃;年均降水量 390mm左右,多集中在 7月至 9月;無霜期約 105 d;氣象災害主要是大風、春旱,全年平均8級以上大風達 40 d～60 d,沙塵暴天數 10 d～20 d;地貌屬恒山剝蝕斷塊中高山區,地形復雜、溝壑縱橫、連綿起伏、坡陡且破碎;母巖以石英巖、片麻巖、花崗巖為主,土層厚度 5 cm～35 cm,石礫含量 ＞30%,多數坡面裸露面積 ＞20%;土壤以山地褐土為主,砂壤或輕壤。區內植被稀少,無天然林分布,人工林以油松、楊樹為主,灌木樹種有山桃、山杏、繡線菊、小葉鼠李等。

2 研究方法

2.1 整地試驗設計

試驗地位于半陽坡,采用翼式魚鱗坑整地方式,規格 2m×1 m×0.5m(G2),1m×0.8 m×0.4 m(G1),0.8 m×0.6 m×0.4 m(G0.8),0.6 m×0.5m×0.4m(G0.6)4種,不同規格整地面積均為0.2 hm2.春季采用油松 2～2容器苗去底栽植,栽植后進行石塊薄膜雙層覆蓋,調查苗高、地徑。秋季調查造林成活率、苗高、地徑及新梢生長量。

2.2 不同規格整地成本核算

選擇 2名工人,按單位土方計價結算,每日統計合格整地穴數,按當地勞動力平均價格 50元統計,折算不同規格整地單位價格。

2.3 土壤水分測定

采用美國 Decagon公司的 EM 50土壤水分測定系統,探頭埋設在距地表20 cm處,不同規格重復1次,探頭代號與不同規格編號一致(即 G2,G1,G0.8,G0.6),對照荒坡代號為 G荒。每 30min自動采集數據 1次,對運行1周后的平穩數據進行統計分析,土壤含水量(體積)取同一規格兩次測定結果的平均值。

2.4 數據分析及土壤含水量分析

1 )試驗數據采用 Excel,SPSS軟件進行統計分析。

2 )日均土壤含水量:每 30 min對土壤采樣1次,取日統計土壤含水量的平均值。

3 )月平均土壤含水量:取月統計的日平均土壤含水量的平均值。

4 )整地水分增量:采用不同規格整地每日或每月土壤平均含水量,計算出他們與相應荒坡或其他規格整地的土壤平均含水量之差。

3 結果與分析

3.1 不同規格整地月平均土壤含水量變化

統計每月土壤平均含水量,結果見表1.做出5月至 10月土壤含水量的變化趨勢圖,見圖1.

由圖1可以看出,不同規格整地土壤平均含水量與當地降雨呈同步規律,土壤平均最低含水量及年度內最低土壤含水量出現在 5月,土壤平均最高含水量及年度內最高土壤含水量出現在 8月。結合2009年氣候狀況,林地水分可劃分為 4個時期:5月為林地極度缺水干旱期;6月至 7月為林地水分劇變期;8月至 9月為林地水分富集期;10月為水分穩定衰退期。測定期間,4種不同規格整地土壤月平均含水量依次為 G0.8＞G0.6＞G1＞G2＞G荒。

表1 土壤體積含水量統計 %

圖1 不同規格整地土壤月平均含水量

3.2 不同規格整地月平均土壤含水量與荒坡比較

統計不同規格整地土壤月平均含水量與荒坡土壤平均含水量之差(土壤含水量增量),見第 11頁表2.

表2 不同規格整地土壤平均含水量與荒坡土壤平均含水量比較

由表2可知,除 7月G2規格整地土壤含水量小于荒坡土壤含水量之外,其他月份不同規格整地土壤平均含水量均大于荒坡土壤含水量。4種不同規格整地,5月,6月,7月,8月,9月,10月土壤平均含水量比荒坡分別高出 2.95%,3.20%,5.33%,4.27%,4.61%,3.83%.測定期間(5月至 10月)不同規格整地土壤月平均含水量較荒坡增加了3.83%.

對 4種不同規格整地土壤月平均含水量與荒坡月平均土壤含水量之差經平方根和反正弦變換后進行方差分析,F=32.375＞F0.05(3,23)=3.127 4.因此,不同規格整地土壤月平均含水量與荒坡月平均土壤含水量之差差異顯著。進一步做多重比較分析得出,4種不同規格整地土壤月平均含水量的增量均有顯著差異。

3.3 不同規格整地成本及林木生長狀況

調查統計不同規格整地的用工、造林成活率及林木生長狀況,結果見表3.

表3 不同規格整地用工及成活率統計

進行成本計算時,規格 G2整地密度以 825穴/hm2計算,其他 3種規格以 1 650穴/hm2計算,人工費以平均價格 50元/d計算。由表3可以看出,G2規格整地單位投入高達 8250元/hm2,分別是 G1,G0.8,G0.6的1.4倍,1.5倍,2.0倍,而不同規格整地之間造林成活率及林木生長量差異不顯著。

3.4 不同規格整地效果綜合評價

統計不同規格整地造林成本、造林成活率、土壤平均含水量以及新梢生長量,結果見表4.采用 RSR秩和分析法,對不同規格整地效果進行排序,結果見表5.4種整地規格中,G1,G0.8,G0.6優于 G2.

表4 不同規格魚鱗坑整地調查統計

表5 排序與分檔

4 結論

1 )4種不同規格整地土壤月平均含水量,以G0.8最高,其次為 G0.6,其土壤平均含水量依次為G0.8＞G0.6＞G1＞G2＞G荒。

2 )4種不同規格整地,5月,6月,7月,8月,9月,10月土壤平均含水量較荒坡分別高出2.95%,3.20%,5.33%,4.27%,4.61%,3.83%,測定期間不同規格整地土壤月平均含水量較荒坡提高了3.83%.

3 )采用 G2這種大規格整地,每公頃整地穴數為其他 3種規格的 1/2,但其投入高達 8 250元/hm2,分別是 G0.8,G0.6的 1.5倍和 2.0倍。

4 )采用 G2大規格整地,每公頃投資較 G0.8,G0.6兩種規格高,土壤含水量增量卻低于 G0.8,G0.6兩種規格。在太行山北段干旱、瘠薄的困難立地造林,不宜采用 G2以上這種大規格整地,G0.8,G0.6兩種規格較為適宜,最大不要超過 G1這種規格。

5 )干旱半干旱區域人工恢復植被,整地規格既要滿足林木成活生長的基本要求,也要注意對現有植被的保護。

[1] 蔣世澤,王 棣,史敏華,等.整地方式對油松幼林生長影響及水保效益研究初報[J].山西林業科技,1991(3):26-29.

[2] 張志強,王禮先,洪惜英.晉西黃土區水土保持林造林整地工程效益的研究[J].北京林業大學學報,1993,15(2):59-67.

[3] 趙廷寧,王冬梅,劉興旺,寧夏西吉縣造林種草整地規格研究[J].北京林業大學學報,1992,14(2):113-118.

[4] 張鼎華,葉章發,李寶福.造林整地規格對幼樹生長的影響[J].林業科技通訊,2001(6):19-21.

[5] 劉安全,陜西土石山區整地造林技術[J].中國林業,2000(3):44.

[6] 韓蕊蓮,景維杰,侯慶春,等.黃土高原人工整地與抗旱造林技術研究進展[J].西北植物學報,2003,23(8):1 331-1 335.

[7] 黃志霖,鄭紅建,李大明,等.翼式魚鱗坑整地方法研究[J].河南林業科技,1999,19(4):27-36.

[8] 王 兵,崔向慧,白秀蘭,等.荒漠化地區土壤水分時空格局及其動態規律研究[J].林業科學研究,2002,15(2):143-149.