机械化集雨整地人工造林技术分析

林泽鹏

（海南新绿神热带生物工程有限责任公司，海南 海口 570000）

0 引言

以海南省作为分析对象，虽然海南属于热带季风区，全年降水量较多，但部分地区在降水量方面存在一定的差异性，经常出现东多西少的情况，比如东方市的年降水量甚至不足1000mm，再加上长年高温，年蒸发量在2500mm 左右，导致部分地区出现大面积沙漠化演变。为此，需要当地政府以及有关部门重视防治荒漠化工作的开展，利用先进的机械化集雨整地人工造林技术，实现生态环境的改善。

1 机械化集雨整地人工造林技术主要内容

国外在径流截集、机械化技术等方面始终领先于我国，比如由意大利专家打造的瓦勒拉尼系统能够实现机械化作业，通过与人工林培育相互融合，实现干旱区域的整地处理，不仅具有高效、见效快的特点，还能切实提高林木成长速度。目前该技术已在10 多个国家推广使用，并取得了显著效果。瓦勒拉尼系统可以理解为借助多功能设备完成开沟整地、疏松土壤，利用改善土壤性质的方法，实现集水、蓄水，避免出现水土流失，能够切实提升造林种草的成活率。为此本文将以海南部分县级城市、地级城市作为研究对象，阐述机械化集雨整地人工造林技术的应用方法，并将其与我国传统的人工整地、开沟犁地等技术进行分析比对，判断集雨效果、土壤理化性质等方面存在的差异性，以此为技术的推广价值做出综合性评价。

瓦勒拉尼系统机械化集雨整地人工造林技术的主要内容可分为以下几点。

（1）机械化设备，主要包括四轮拖拉机、火车式犁以及海豚式犁，其中拖拉机型号为TM175，其优势在于马力强劲，能够实现轮距的自动调节，即便在高坡土地也能正常进行作业，而强大的液压系统也能满足开沟犁地的工作需求。而火车式犁则以意大利公司生产的反转犁为主，该犁由4 部分组成，分别为刮刀、深翻复合犁、反向刮刀以及可以自动打阻隔埂的元件。该设备的特点在于能够在低坡实施反坡沟的开挖，以此完成肥沃土壤的回填，利用阻隔的形式避免收集到的雨水流失。至于海豚式犁则主要由单犁以及深翻复合犁组成，适用于坡度大且石头多的困难地整地，通过挖掘沟渠将多个鱼鳞坑有机衔接，使雨水可以相互渗透。

（2）辅助工具，包括吉普车、卡车，主要用于配件传输、设备转运以及人员交通。

（3）项目工作组，包括管理人员、荒漠治理专家、农业机械专家、驾驶员以及数名造林播种人员。

（4）造林方式，首先要做好造林树种的选择，将适合在干旱地区生长的树种作为第一选择对象，将直播造林作为主要手段，此类方法是指将造林用种子直接播种，通过省去育苗的过程来简化造林技术，但对种子用量的需求较大，因此不适合在兽害严重、土壤过干或杂草过多的环境下使用。其次要在地埂上进行牧草播种，以此提高植被的盖度，满足地埂的固定需要，达到增强鱼鳞坑集雨效果的目的，进一步延长集雨周期。最后要结合造林地区的天气状况、年降水量等因素，合理把控整地行距，并依照造林树种特性进行播种时间的确认，确保采用的播种方法能够切实提升苗木成活率。

2 机械化集雨整地人工造林技术的试验内容

2.1 示范区概况

本文以海南省定安县作为研究对象，该示范区年降水量大约在350mm 左右，蒸发量为1800mm，土壤以风沙土为主，由于长时间开垦导致土地严重退化。其中退耕地的坡度大约在15°，植被盖度约15%。高度集中在5～20cm，区域内植被相对稀少，且存在一定程度的风势，水土流失较为严重。

2.2 试验布设

该地区从2017—2019 年累计建造11 个试验示范区，借助瓦勒拉尼机械化集雨整地人工造林技术累计整地造林3000hm2，为了进一步验证该技术的可行性，本文将进行机械化集雨整地、开沟犁整地、人工整地等方式的对比分析。

2.3 调查内容

笔者于2017 年与2018 年的7 月和9 月各完成一次调查测试，每次调查时间控制在5d，而整地造林的时间则为2017 年的秋冬季以及2018 年的春季，造林方式以直播造林为主，植苗造林为辅，所采用的树种为印度紫檀、沉香和三角梅。而调查内容则涵盖造林整地参数、整地成本、土壤物理状况、植被恢复情况。

3 机械化集雨整地人工造林技术的试验结果分析

3.1 整地参数

采用瓦勒拉尼机械化集雨整地人工造林技术后的数据参数如表1 所示。

表1 机械化集雨整地参数

由表1 可知，本文选取的两种整地方式强度较大，且开沟深度达到60cm，能够有效解决以往国产犁整地深度不足的问题，克服难以穿透钙基层的缺陷。其中海豚式犁地需要每5m 打造深60cm，上宽80cm，下宽30cm 的鱼鳞坑，保证各坑之间存在松土沟，这样不仅可以起到避免收集雨水外流的作用，也能使不同鱼鳞坑间雨水互渗，而设置1/3 的回填土比例又可以促进苗木的健康生长。至于火车式犁整地，则要打造60cm，上宽80cm，下宽30cm 的反坡沟，之后在沟内修筑地埂，并每隔5m 建立一个阻隔，将1/3 的熟土回填至沟内，从而避免雨水流失，为苗木生长提供充足的水分[1]。我国的犁和人工整地参数如表2 所示。

表2 国产沟犁整地参数

由表2 可知无论是在整地深度、宽度，还是土方量方面，该方法都与瓦勒拉尼系统存在一定差距，且由于整地强度较低，容易造成降水难以流入沟内的情况，最终导致苗木生长所需水分不足，影响苗木成活率。

3.2 土壤物理状况

土地退化的主要特点表现在土地植被生长层土壤紧实度过大，导致土壤过于坚实，而发生土地退化的植被往往难以得到自然恢复。为此便需要借助机械化集雨整地人工造林技术，消除限制植被生长的不利因素，切实改善土壤物理性质[2]。首先要对不同方式整地后土壤的紧实度进行分析比对，具体情况如表3 所示。

表3 不同方式整地后土壤的紧实度

由表3 可以发现机械化集雨整地对土壤的翻动会在一定程度上破坏土壤硬土结构，导致土壤紧实度低于对比区，从而起到降低土壤对植物根系生长抑制的作用。其次要进行不同整地方式后土壤容重的对比分析，具体情况如表4 所示。

表4 不同整地方式后的土壤容重

由表4 可知，采用瓦勒拉尼系统能够减少土壤容重，证明土壤疏松性得到切实改善，但试验区的土壤质地与水蚀状况存在差异，而对于出现草地退化造成土壤容重进一步提升的区域，土壤容重的减少更加明显，因此更适合植物生长。最后要分析土壤的孔隙度，根据实际调查显示，示范区整地并未起到改善土壤总孔度的作用，证明开沟无法提升土壤总孔度，但整地对土壤毛管孔度的提升较为明显，由于土壤毛管空隙本身具有良好的保水能力，因此当其出现变化时能够更直观的体现在土壤物理特性上，同时毛管孔度在土壤总孔度中的占比较大，甚至可达97%，因此当提升土壤毛管孔度占比时可以优化土壤的保水效果[3]。

3.3 集雨量与土壤含水率

通常来说，对于干旱地区实施雨水集流能够有效增加土壤含水量，确保树林正常生长。而在海南东部地区由于降水量较大，容易在汛期发生洪暴现象，这一现象足以反映出该地区的地表水资源难以高效开发与利用，但这也为实施降水收集创造了有利条件。通过对试验示范区的降水利用率进行调查可知，在实施机械化集雨整地后，即便出现过多次大型降水也未造成水土流失情况，证明地表径流全部汇入反坡沟以及鱼鳞坑当中，雨水利用率甚至达到80%。而国产开沟犁的周边空地存在大面积降水流失。

此外还要对降水后的土壤含水率进行测定，可发现采取机械化整地的土壤含水率在一段时间内可以保持较高水平，从而满足苗木生长需要，即便在降雨后的20d，生长层土壤含水率也始终维持在15%左右。

3.4 造林区植被生长情况

机械化集雨整地人工造林技术的实施目的在于为植被恢复与生长提供有利条件，确保植被盖度、生物量得以大幅度增长，根据实际调查显示采用瓦勒拉尼系统治理的地区与周边未实施的地区相比，无论是植被盖度还是高度都至少增长了3 倍。同时该系统也能有效改善洪涝灾害，比如2017 年通过直播大面积文冠果实现小流域的治理，即便期间出现多次暴雨也不会产生明显的地表径流，且区域内水位与往年相比升高1m。而未采取治理的区域则在多次大雨下出现两次洪灾，导致许多农田被水冲毁。

3.5 造林成活率

采用鱼鳞坑进行整地处理能够明显提高树木的成活率，促进其健康生长。首先站在成活率角度来看，机械化集雨整地能够高效汇集天然降水，即使处在无灌溉条件，也能保证锦鸡儿、文冠果等树种保持70%左右的成活率，而国产开沟犁则只能保持40%左右的成活率。其次站在苗木生长角度来看，瓦勒拉尼系统可以促进根系的生长，与传统开沟犁整地技术相比，高生长量平均提高20cm 左右，根系生长量平均提高25cm 左右，且造林一年后全部苗木根系均可超过40cm，而在第二年根系的深度可达60cm，基本延伸至湿土层，可以有效避免干旱天气对苗木的不利影响[4]。

3.6 人工造林技术

人工工造林技术的应用目标在于保证即便在地形条件不良或是坡度较大的环境下也能保证树苗的成活率，控制好造林成本，切实改善林地土壤含水量，降低土壤侵蚀量。具体应用流程为：首先要选择好整地时机，如果采用裸根移栽，应当选在春季树木萌芽之前或者在秋天树叶枯黄之后。若是选择营养带移栽则整个树木生长季都可；其次要进行鱼鳞坑的开挖作业，一方面要在坡地上自上而下的开挖多个月牙形的坑穴，并保证坑穴坑面低于原坡面，而每排的月牙形坑穴岩沟，则要以等高线作为实施基准，至于相邻的月牙形坑穴则要交错布设，并保证开挖过程中能够实现标表土与底土的分割，之后采用底土在等高线外堆砌成土坝的形式，确保表土能够回填入坑内，最终使整个坑成里低外高状。同时要求外部土坝高度在15cm 以上。若采用头年整地，则次年栽树可在坑内适当添加复合肥料，并搅拌均匀，其中复合肥料的用量要控制在0.5kg/坑；再次要充分掌握鱼鳞坑的建立标准，要求开发面呈半圆形，长径在110～150cm 之间，短半径不超过90cm，深度则要把控在70cm，上拱宽15cm，至于长径两边的修斜积水沟则要设置在20cm；最后要在整地完成后在栽植穴内进行植树，要求树与鱼鳞坑内壁的间距不超过30cm，而树干则要位于短径线上，确保树木栽植后能够将树干作为分界线，之后沿着鱼鳞坑短径树干两侧整成中间高里侧低的积水穴，并在与树干相隔约20cm 的位置安装渗灌器，在完成后需要将黑色地膜覆盖在榆林坑上，并将渗灌器放置在地膜剪破区域，以此打造集流面。在应用过程中需要注意：整地结束后需要在栽植穴坑底施入缓控肥料并将栽植穴底部土壤与肥料搅拌均匀，之后覆盖10cm 左右的厚土壤。在栽植过程中需要将树木根系放展，拉直根系之后踩实土壤。栽植树木埋好土壤后则要做好灌水工作，要求第1 次灌水必须灌透，待入渗完成后需要将树扶正并在填埋时将土壤整理成两边低的穴涡状，之后再与树干相隔约30cm 的位置，挖出25cm 左右的深圆坑。并向其中加入保水剂。该方法的优势在于能够借助鱼鳞坑与栽植穴使树苗最大程度的完成养分吸取，切实保障幼苗存活率，利用微型黑膜覆盖的方式使降水能够汇集在渗灌器中，并渗入树木根区，以此提高土壤的含水量，降低土壤的侵蚀量。

4 结语

综上所述，通过对机械化集雨整地人工造林技术的主要内容进行分析讨论，并提出技术应用试验，结合试验结果验证技术实施的可行性以及可靠性，以此提高水土保持效率，避免出现洪涝灾害，确保植被被高效恢复。