不同整地技术对黑龙江西部石质荒山抗旱造林效果的影响

刘继锋，翁国盛，王力刚(.宾县万人欢林场，黑龙江 哈尔滨 5044；.黑龙江省森林植物园，黑龙江 哈尔滨 50040；.黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江 齐齐哈尔 6005)

黑龙江省西部因风沙干旱危害较重而成为本省生态环境建设的重点区域，同时也是本省三北工程建设的核心区。自三北工程启动以来，经过近30年的林业生态工程建设，取得巨大成就，广大的宜林荒山荒地得到了很好绿化，生态环境明显改善。随着工程的深入推进，立地质量较好的林业用地已完成绿化，剩下的多是质量较差立地，即所谓的困难立地。而石质荒山是其中比较典型的困难立地之一，造林难度较大，常规造林成活率、保存率较低，林木生长较差，加上干旱少雨的气候特点，大大加重了这些困难立地造林绿化难度[1]。积极探索成效显著的石质荒山造林整地技术成为该区广大林业工作者一项重要研究课题。经过不断试验探索与对生产实践的总结，逐渐形成了一套不同类型的石质困难立地造林整地技术。

1 黑龙江西部概况

黑龙江西部地处44°04′—48°58′ N， 122°24′—128°19′ E，包括哈尔滨、齐齐哈尔、大庆、绥化，面积10.4万km2，占全省幅员的近1/4。该区域为我国典型半干旱大陆性季风气候区，年均气温2.6 ℃，年均降水量467 mm，无霜期多年平均135 d左右。该区地形起伏较大，海拔30～500 m，其中，东北部为山前高平原，西部龙江、甘南以西为大兴安岭东坡过渡地带，东南部为张广才岭，其余部分皆为河谷平原或低平原。土壤主要为黑土、黑钙土、草甸土、沙土等。受人为活动干扰，自然植被破坏较为严重，仅在山地丘陵区零星残存大约20余万hm2以杨、桦、柞为主的次生林，大多山体植被稀少，岩石裸露。近年来，随着天保工程的实施，封山育林使得该区的次生植被逆行演替有所减缓。通过荒山绿化工程的实施，大部分立地较好的荒山得到了绿化，大大促进了植被恢复。在广大农区则人工营造了以林网为主体的农防林，树种主要为人工选育的杨柳品种、落叶松、樟子松、云杉、灌木柳等[2]。

2 不同整地技术

整地是造林前对造林地土壤翻垦的一项技术措施，通过整地可使土壤变得疏松，利于苗木根系伸展及提高土壤的蓄水保墒能力，从而改变造林地土壤的水热状况及理化性质，利于造林苗木成活与生长[3]。

2.1 掘壕整地

针对土层5～10 cm 、坡度<20°的石质荒山，沿等高线采用小型挖掘机环山挖宽1.0～1.2 m，深80～100 cm的壕沟，其中将表土回填，包括砂石和石块的底土在壕的下沿堆砌梯形坝。梯形坝高50 cm、上底宽40 cm、下底宽80 cm。壕与壕间距3～4 m。然后将表土回填壕内，在壕内按照株距2.5 m设置植苗点。造林时，将客土-草甸土或河泥土按植苗点放于壕内与壕内砂土、表土混合，比例为草甸土或河泥土∶表土∶砂土=1∶1∶1，每穴添加客土30～40 kg[4]。

2.2 石缝机械整地

针对坡度>35°较陡石质荒山，不便于机械作业，可用人工手持电镐或风镐在岩石缝隙处机械打深30～35 cm、直径30～40 cm圆柱形栽植穴。栽植穴在坡面呈不规则式排列，每公顷2 000～2 500株穴。其中在栽植穴内添加腐熟好的有机客土。

2.3 环山拉沟整地

针对地形较为均一、坡度<18°的土石荒山或边坡采用大型机械沿等高线拉沟，沟深60～70 cm，上口宽80 cm ，将表土回填、底土在沟的下沿修筑底宽50 cm、顶宽40 cm的堤坝。沟间距3～4 m。

2.4 鱼鳞坑整地

在坡度大于25°，地形复杂、不规则较陡的土石荒山沟坡地上沿等高线自上而下挖半月形长1 m、宽0.8 m、深0.4 m的半圆形坑穴，将挖出的底土筑成埂高30 cm、顶宽20 cm的弧形外埂，筑实拍光，铲平后坎并回填坑底，水平坑间距为1.5～3.0 m，上下两排坑的斜坡距离(排距)3～4 m，坑穴沿山坡呈“品”字形排列。株行距2 m×3 m。

3 不同整地方式造林效果与分析

3.1 掘壕整地效果与分析

3.1.1 可改善植苗带土壤水分、养分条件 掘壕整地通过坡面径流将天然降雨汇集到壕内植苗带，提高了土壤水分含量。据2008—2011年在甘南县定期试验测定结果表明，植苗带土壤水分含量较对照提高幅度达32.64%，而干旱年份尤为明显，如较干旱的2011年其土壤水分提高幅度达51.53%。另外，可在冬季通过汇集降雪来增加植苗带土壤水分。据从2010—2013年在甘南县连续4年调查，由于壕内形成了避风小环境，降雪时有更多的雪量聚集，壕内植苗带平均积雪厚度较壕外对照高出1.1倍。

通过表土回填及添加客土，可改善栽植穴处土壤的养分条件。据在甘南县测定结果表明：植苗带土壤有机质由3.07%提高到4.24%,提高1.17个百分点，pH值由6.69提高到6.83，速效N、P、K、全N、全P提高幅度分别为11.62%、26.55%、16.21%、11.19%、15.10%。而土壤容重由1.506 2 gcm-3降至1.304 3 gcm-3，降低幅度达13.40%，提高了土壤透气透水性，从而利于林木成活与生长(表1)。

表1 掘壕整地土壤养分及土壤容重测定结果

3.1.2 可改善局域微立地小气候条件 掘壕整地通过改变坡面微域地形，使阳坡具备了一定程度的阴坡特征，从而调节微域温湿度条件。据在甘南观测表明：可使壕内5月地温高于壕外，6—8月壕内低于壕外(表2)；可在生长季的5—9月，使水面蒸发减少194.1 mm，这对该区新植林木的成活与生长十分有利[5]。

表2 地面温度日均值统计结果 ℃

3.1.3 可显著提高造林成活率、促进林木生长 据在甘南调查，掘壕整地可使新植的樟子松、小叶锦鸡儿、紫丁香当年成活率达98.3%，较当地常规明穴整地(对照)成活率(73.7%)提高24.6个百分点；可使新植樟子松最初3年高生长较对照分别提高3.6 cm、4.2 cm、5.7 cm，提高幅度分别达66.07%、55.26%、22.18%。使新植小叶锦鸡儿当年高生长较对照提高16.7cm，紫丁香提高9.6 cm，分别较对照提高187.64%、165.52%(表3)。

表3 掘壕整地对林木成活与生长影响的调查统计结果

3.2 石缝机械整地效果与分析

该整地技术源于哈同高速公路两侧受损山体植被恢复及沿线石质边坡绿化建设工程，经多次试验、补充完善，形成了“石缝造林新技术”[6]。该技术主要是利用石缝处具备树木成活生长最基础的水分与养分条件，借助建筑工程工具开展打穴整地完成造林过程。造林时一般采用樟子松容器苗，同时添加客土。从2004年开始在哈尔滨东部的宾县、方正等地石质荒山应用，并于2013年被列为黑龙江省财政林业科技推广项目而获得推广应用，取得良好成效:首先，显著提高了造林质量。据在哈尔滨地区调查，在砂石料场、石质边坡、采石场废弃地营造樟子松，成活率达96.3%，3年造林保存率达93.6%，较当地常规生产造林分别高出11.3和13.6个百分点。其次，可基本保证石质立地植被恢复质量。据对哈同高速沿线石质立地2009年营造的樟子松生长调查表明，林木平均高1.55 m，近3年年均高生长29.5 cm，基本生长发育正常。

3.3 环山拉沟整地效果与分析

根据对龙江县错海林场调查结果，环山拉沟整地可提高土壤含水率达5.02个百分点，可使植苗带土壤有机质提高幅度达3.62%，速效N、P、K、全N、全P提高幅度分别达8.89%、10.62%、10.29%、32.03%、17.01%，土壤容重降低幅度达14.08%，从而形成利于林木成活与生长的土壤条件(表4)，促进林木成活与生长。据调查，环山拉沟整地营造樟子松、小叶锦鸡儿、山杏、紫丁香，当年平均成活率达95.76%，较对照(明穴整地造林)提高12.21个百分点，差异显著(0.05水平)[4]。

表4 环山拉沟整地土壤养分及容重测定结果统计结果

3.4 鱼鳞坑整地造林效果与分析

鱼鳞坑整地作为荒山荒坡造林整地的主要方式，同时兼具拦蓄径流泥沙、保持水土的功能，在黑龙江西部土石荒山绿化生产应用，效果显著。据在甘南、龙江调查结果表明，鱼鳞坑整地可使土壤含水率提高19.2%，造林成活率提高11.9个百分点，使新植樟子松最初3年高生长年均提高5.16%。

4 结语

4.1 上述各项石质荒山造林整地技术均表现出良好的造林效果，对该区石质荒山及类似困难立地植被恢复或重建具有重要的指导作用。其中掘壕整地2007年在齐齐哈尔甘南县石质荒山开始试验尝试，取得良好造林效果；石缝机械整地2004年首次在哈同高速宾县-方正-依兰段两侧石质边坡植被恢复、护坡及绿化上试验尝试与应用，解决了公路、铁路等建设受损山体植被恢复及边坡防护及绿化问题，在哈尔滨地区推广应用，使许多陡峭石质山得到了很好绿化；环山拉沟整地最早起因于20世纪80年代中期龙江县错海机械化林场，当时是我国三北工程建设的首创，在该县的国有林场及16个乡镇推广应用，使落叶松和樟子松造林成活率由过去的75%提高到95%以上。

4.2 几种整地技术中，石缝机械整地由于费用远远高于其他整地技术，广泛应用受到一定程度限制，目前主要用于特殊用途造林或植被恢复，如高速公路沿线石质山地、石质边坡植被恢复或护坡绿化；掘壕整地主要适用于坡度<20°土层较薄的石质立地；环山拉沟整地适用于坡度<18°地形较均一的土石荒山；鱼鳞坑整地适用于坡度大于25°地形复杂、不规则较陡的土石荒山。

参考文献：

[1] 王韡烨.黑龙江省西部低山丘陵区集水抗旱造林技术研究[D].哈尔滨：东北林业大学,2014

[2] 沈积坤,滕连锁.黑龙江省三北防护林建设[M].哈尔滨:东北林业大学出版社,1989

[3] 王韡烨,胡海清,王力刚,等.黑龙江省西部低山丘陵区集水造林不同整地形式及效果评价[J].安徽农业科学,2013,41(32):12633-12637

[4] 王力刚,李峰,高野,等.半干旱区石质荒山掘壕整地造林效果分析[J].防护林科技,2013(12):13-16

[5] 王力刚,李峰,高野,等.半干旱区石质坡面坑道式造林整地小气候效应观测初报[J].防护林科技,2013(1):5-8,73

[6] 吴士英,王学刚,张维国.石缝造林新技术及应用效果[J].防护林科技,2012(1):104-105