宁南山区造林成活率的影响因素研究

王正安 余治家 马杰 佘萍 贾宝光

摘要  ［目的］探究特殊天气（干旱）对造林成活率的影响。［方法］在干旱、半干旱的宁夏固原市原州区东马场林场荒山地段，选择阴坡和阳坡各6.7 hm2，于2021年4月中旬完成了造林试验，观测干旱对造林成活率的影响。在造林荒坡地段利用森林多功能近自然营林技术和高质高效便捷鱼鳞坑造林整地技术进行造林。［结果］从阳坡和阴坡栽植的6种树种的成活率来看，均為阴坡（87.66%）高于阳坡（69.90%）；降雨量和气温对造林成活率影响极强；无论是阳坡还是阴坡各坡位样地土壤含水率总体均随土层加深而逐渐增加，且下坡土壤含水率相对于上坡较高；当0～40 cm土层土壤含水率均值为10.2%时，栽植深度对造林成活率和影响差异较大，栽植深度为20 cm左右时造林成活率效果差，栽植深度高于30 cm，造林成活率效果最好。［结论］降雨量、气温、土壤含水量和栽植深度是造林成活率的主要影响因素。

关键词  干旱半干旱区；造林成活率；栽植深度

中图分类号  S 727   文献标识码  A   文章编号  0517-6611（2023）05-0089-04

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2023.05.022

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis on Influencing Factors of Afforestation Survival Rate in Mountainous Area of Southern Ningxia

WANG Zheng-an，YU Zhi-jia，MA Jie et al

（Guyuan Branch，Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Guyuan，Ningxia 756000）

Abstract  ［Objective］To explore the impact of special weather （drought） on afforestation survival rate.［Method］6.7 hm2 of shady slope and sunny slope were selected in the barren mountain section of Dongmachang forest farm，Yuanzhou District，Guyuan City，Ningxia. The afforestation experiment was completed in mid-April 2021 to observe the impact of drought on afforestation survival rate. In the afforestation wasteland slope section，the multi-functional near natural forest management technology and high-quality，efficient and convenient fish scale pit afforestation and land preparation technology were used for afforestation. ［Result］The results showed that the survival rates of the six tree species planted on the sunny slope （87.66%） were higher than that on the sunny slope （69.90%）. Rainfall and temperature had a strong influence on the survival rate of afforestation;the soil moisture content of each slope increased gradually with the deepening of soil layer，and the soil moisture content of the lower slope was higher than that of the upper slope;when the average soil moisture content at the depth of 0-40 cm soil layer was 10.2%，the influence of planting depth on afforestation survival rate and was quite different. The effect of afforestation survival rate was very poor when the planting depth was 20 cm，and the effect was the best when the planting depth was higher than 30 cm.［Conclusion］The rainfall，air temperature，soil water content and planting depth are the main influencing factors of afforestation survival rate.

Key words  Arid and semi-arid area;Afforestation survival rate;Planting depth

在我国西北干旱、半干旱地区，由于降水少、蒸发强、土壤含水量低等现状，水分成为树木赖以生存的必要条件，对生态环境建设起着关键作用［1-2］。深入了解影响树木成活率的主要因素及抗旱性树种筛选，有助于区域生态环境建设与植被恢复。干旱是一个世界性的问题，影响因素极其复杂（如大气环流、区域地理位置、区域森林分布等）。据有关资料报道，世界上有1/3以上的陆地面积属于干旱、半干旱地区，遍布全球60余个国家和地区［3］。由于干旱地区土地瘠薄，立地条件差，因此只有严格按照造林的技术要求，探究提高干旱、半干旱地区造林成活率主要影响因子以及适宜树种选择，才能促进林木的生长，加快干旱、半干旱地区造林、成林的步伐［4］。

造林是国家经济可持续发展和社会进步的基础，但近年来，环境不断恶化，尤其干旱问题日益突出，严重威胁着人类生存和发展。因而，我国林业部门有必要加强对干旱、半干旱地区树木抗旱性树种筛选及成活率影响因素的研究。在全球气候变化不可预测的背景下，干旱地区的造林问题受到国内外许多国家的关注［5］，尤其是在干旱、半干旱等水资源匮乏的地区，对影响造林成活率高低的研究显得极为重要。 目前，国内外在造林成活率的影响因素等研究方面都取得了显著成果。如周昌平等［6］对安吉竹博园竹子全冠造林成活因子分析研究表明，春季、秋季引种造林成活率相对较高，引种距离越短，成活率越高，因而长途运输过程中若注意保水、保温可以大大提高造林成活率；田旭朝等［7］研究认为，塞罕坝机械林场影响樟子松造林成活率主要因素立地类型、造林时间、整地方式、造林技术、苗木保护等；薛凤英等［8］的库布齐沙漠主要造林树种合作杨和沙柳的造林密度与气象因素对造林效果的影响分析表明，年降水量和相对湿度对合作杨和沙柳的造林成活率和保存率为正向作用，而年均温对合作杨和沙柳的造林成活率和保存率为负向作用。但涉及干旱、半干旱区宁南山区的有关报道较少，由于降水是该地区土壤水的主要来源，因此，研究与探讨该地区降雨等因素对造林成活率的影响，对于提高该地区造林成活率具有指导意义。

宁夏南部山区位于我国黄土高原的西部地区，隶属宁夏回族自治区南部的固原市境内。由于降水少且分配不均，造成植被修复困难，因此进行荒山绿化及大面积造林时有必要研究有多种抗旱的旱生树种［9-11］。近些年来，我国实行了退耕还林重大工程，保障国家的森林覆盖率，许多地区都加大了对林木绿化的推广力度，但是荒山造林往往存在一些问题，其树木种类过于单一，且许多树林在建设过程中并未考虑当地的实际条件（如气候、地形、土壤等），选择树种不适合在当地生长，再加上因遇特殊干旱之年，会造成大量死亡。因此，笔者于2021年在宁南山区东马场荒坡上开展近自然森林经营技术和高质高效便捷鱼鳞坑造林整地技术试验，对宁南地区造林成活率的影响因素进行了分析，以期为干旱、半干旱地區生态环境建设提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

宁夏南部山区气候特征具典型的大陆性气候，干旱少雨，温差较大，年均降水量454 mm，年均蒸发量1 873.0 mm。区内植被稀疏，荒漠化、水土流失危害严重，生态环境脆弱。原州区东马场林场位于原州区南部的开城镇，东接彭阳县，南接原州区青石林场，西接原州区开城镇，北接原州区东岳山林场。林场管辖区域的地理坐标为106°14′10″～106°21′20″E，35°49′20″～35°58′16″N，林场总经营面积为3 867.510 0 hm2，管辖区域属六盘山外围半干旱土石质山区，主要地貌类型为中山地貌，由砂岩、页岩、砾岩及石灰岩构成，山体两侧有第三纪红土分布，山麓和山前丘陵有黄土堆积。气候属暖温带半干旱气候区，为典型的大陆性季风气候，年平均气温6.5 ℃，年均日照时数2 518.1 h，无霜期147～168 d；年降雨量450 mm左右，降雨量分配差异大，雨季（7—9月）降雨量占全年降雨量的60%以上。林场辖区内土壤的水平分布上处于黑垆土地带内，并且是黑垆土向灰钙土过渡的边缘地区。垂直分布上从上至下由山地草甸土和山地灰褐土组成。林区植被由森林草原向干旱草原过渡，由于该地区的植被长期被破坏，森林的退化程度严重。林区内的森林主要以人工林为主。东马场林场属清水河流域，清水河发源于原州区开城镇黑刺沟，该流域从东马场林场西北侧流过，流域多年平均年降水量500 mm，变化在450～600 mm，降水时空分布不均。流域内地表水资源量少质差，区域分布不均，年际变化大且年内分配不均［12］。

该研究结合近自然林业原则的多种树种混交造林试验开展，在地处固原市原州区东南部，六盘山主脉一带北麓，东马场林场示范点（106°18′50″E，35°52′31″N）进行，海拔2 080 m，在其山阴坡和阳坡两面荒地（图1），对荒山地段应用森林多功能近自然营林技术和高质高效便捷鱼鳞坑造林整地技术进行春季造林。

1.2 研究方法

1.2.1    试验材料与设计。

试验材料为当地苗圃培育的实生苗木8种（表1），苗高为1.0～3.0 m，土球规格为20～30 cm，于2021年4月中旬上山进行随机处理，实施补植造林试验。按照造林技术要求，在固原市原州区东马场林场荒山地段进行整地造林。针叶树种有樟子松、云杉、油松、华山 松，宁南山区特色灌木有金花忍冬、鞑靼忍冬、胡枝子、野李子，营造针阔混交比为2 ∶ 3，乔灌混交比为2 ∶ 3，密度为2 100株/hm2的多功能近自然水源涵养示范林13.3 hm2。树种配置方式为不规则混交，整地方法为高质高效便捷鱼鳞坑造林整地，带土球苗，边整地边栽植，针叶树苗高150～200 cm，阔叶树苗高40～150 cm，栽植樟子松、油松、华山松3个树种时栽植穴内放置物理阻隔网。具体栽植树种及规格见表1。

1.2.2    试验造林栽植方法。2021年4月中旬进行春季造林试验，针对宁南山区水源涵养林功能发挥不足的问题，以宁南山区多功能近自然水源涵养示范林营建技术示范推广为重点，主要示范推广森林多功能近自然营林技术和高质高效便捷鱼鳞坑造林整地技术，开展宁南山区多功能近自然林营造技术示范工作。按照标准林地整地方式为坑整地，鱼鳞坑外高内低，平行于等高线开挖，按照要求坑深规格为40 cm，将挖完鱼鳞坑后的熟土立即回填到坑中，踏实后上面盖一层细土，最后形成拦水埂，用于降雨蓄水。把不同树种随机栽植在阴坡和阳坡，各6.7 hm2，总计13.4 hm2，并在当年10月进行存活率调查。

1.2.3    土壤含水率测定。于栽植当年（2021年）开始，在生长季内（5—8月）用土钻法测定不同处理技术措施样地的土壤含水量，取样日期固定为每个月月末或月初。在样地内分为3层：0～15、15～30、30～45 cm土层取样，将取回的样品带回实验室于105 ℃恒温烘干至恒重，计算土壤含水率。

1.2.4    气象因子测定。利用固原市气象局在开城镇海沟安置的气象站（hy436区域自动气象站）记录开城镇东马场林场荒坡造林的气象因子，主要用于监测的指标有空气温度（℃）和降雨量（mm）。

1.2.5    数据统计分析。采用SPSS 18.0和Excel软件对相关数据进行作图与分析处理。

2 结果与分析

2.1 坡向对造林成活率的影响    从图2可见，10月开展造林树种成活率调查，在阴坡未栽植暴马丁香和野李子，其余树种阳坡和阴坡均有栽植。通过对造林树种成活率调查分析可知，随着坡向的不同，其树种成活率存在差异。从成活率上来看，6种树种成活率均值表现为阴坡（87.66%）大于阳坡（69.90%），8种树种在阳坡成活率表现为鞑靼忍冬（93.30%）＞油松（85.00%）＞华山松（81.65%）＞金花忍冬（75.00%）＞云杉（55.00%）＞野李子（35.00%）＞暴马丁香（31.50%）＞樟子松（30.00%）；6种树种在阴坡成活率表現为油松（95.00%）＞鞑靼忍冬（93.30%）＞华山松（91.60%）＞云杉（88.00%）＞金花忍冬（85.00%）＞樟子松（73.00%）。可见，造林成活率阴坡好于阳坡。

2.2 降雨量与气温对造林成活率的影响

从2018—2021年5—8月树木生长季月降雨量来看（图3），2021年相比以往3年，降雨量普遍较低，且最大降雨量累计值出现在9月，较前3年存在滞后性，这对于造林当年的成活率产生严重影响；从5—8月累计降雨量来看，表现为2018年（451.9 mm） ＞2020年（389.3 mm）＞2019年（334.5 mm）＞2021年（127.2 mm），最大年份降雨量2018年是最小降雨量2021年的3.5倍。由此可知，2021年该区域是极端干旱的年份。

从图4可知，2021年7月气温达到近4年最大值20.1 ℃， 从生长季（5—8月）各年份气温均值来看，表现为2021年（17.2 ℃）＞2018年（16.7 ℃）＞ 2020年（16.2 ℃）＞2019年（15.5 ℃），这表明2021年整个生长季蒸发强烈，降水稀少。

从图5可见，各月份0～40 cm土层土壤含水率表现为5月（27.2%）＞ 6月（20.8%）＞ 7月（13.4%）＞ 8月（10.2%），可知土壤0～40 cm土层土壤含水率均值从造林初期5月到8月减少了62.5%；5—8月造林后，该区域降水量稀少，累计降水量仅127.2 mm，降水量严重偏少，导致土壤水分含量急剧减少，对新栽植的苗木来说，根系欠发达，难以充分利用土壤水分，因此，降雨量严重偏少和蒸发急剧强烈，严重造成大部分苗木因极度干旱而死亡。

2.3 坡位对土壤含水率的影响

干旱地区造林的成败由土壤墒情好坏决定，当夏天连续高温且降水偏少时，土壤的含水率也会递减。在极端干旱情况下，于2021年8月测定了不同坡向的土壤含水量。测定土层深度为0～100 cm，分为6个观测层（0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm）。由图6可知，无论是阳坡还是阴坡土壤含水率总体均随土层加深而逐渐增加，其中阴坡土壤含水率（0～100 cm）均值表现为中坡（17.40%）＞下坡（15.86%）＞上坡（14.96%），阳坡土壤含水率（0～100 cm）均值为下坡（16.00%）＞上坡（14.82%）＞中坡（14.35%），由此可知，无论阴坡还是阳坡总体下坡土壤含水率相对于上坡高。实际上土壤含水率比测定值略低，因为8月1日测定后，高温持续近20  d，到9月累计降雨量才达到160.5 mm。

2.4 栽植深度对苗木成活率的影响

对春季造林成活率低的针叶树种进行深入调查，发现将死亡苗木和成活苗木分别挖出调查栽植苗木土球距离地面的栽植深度对成活率的影响，针对2021年降雨偏少以及成活率因素影响，于2021年11月随机抽查3种针叶树种栽植的深度，每树种随机挖9株死亡树种和9株成活树种，测定栽植深度。由表2可知，华山松、云杉和油松3个树种不同栽植深度之间无显著差异（P＞0.05）。死亡华山松栽植深度平均为23.7 cm，成活株栽植平均深度为31.7 cm；云杉死亡的栽植平均深度为22.4 cm，成活栽植平均深度为28.4 cm；死亡油松的栽植平均深度为22.7 cm，成活株平均栽植深度为31.7 cm。说明株高1.5～2.0 m的华山松、云杉和油松3个树种在栽植深度为20 cm左右时，遇到干旱年份以及持续旱情对造林成活率产生极大影响，栽植深度大于30 cm才能确保成活。

3 讨论与结论

造林成活率受气候、土壤、造林方式以及管理措施等综合因素的影响［8］。立地条件（坡向、坡位）对造林成活率有一定影响，如施友文等［13-15］研究不同坡向、坡位对造林成活率的影响，发现造林坡向对造林成活率的影响极为显著，阳坡的造林成活率明显低于阴坡或半阴坡。而该试验结果表明，6种树种成活率均为阴坡（87.66%）高于阳坡（69.90%），这是由于阳坡的日照时间长，土壤干燥，养分和水分均较少，而阴坡土壤较湿润，土壤含水量高，利于补充苗木所需的生长水分，各树种以樟子松成活率最差，这与袁彩霞等［16］的研究结论一致。

在干旱、半干旱地区降雨作为土壤水分补给的唯一来源，雨量的多少对土壤水分的变化起着至关重要的作用［17］。2018—2021年造林区域生长季（5—8月）各月降雨量和气温统计资料显示，降雨量表现为2018年＞2020年＞2019年＞2021年，最大年份降雨量（2018年）是最小降雨量（2021年）的3.5倍，由此可知，2021年该区域是极端干旱的年份，同时整个生长季均温2021年每月月均气温都明显高于其他年份月均温，整个生长季蒸发强烈，降水稀少，因此气温和降雨量是造林成活率的主要因素，这与杨彬等［18-19］的研究结果一致。同时其他影响因素对造林成活率的影响也极其重要，从调查情况来看，首先起苗是关键环节，部分苗木在造林起苗时树根遭到破坏，以及运输时，土球遭到破坏，也影响着成活率；其次整地时要保证鱼鳞坑距离地面40 cm深的土壤全部挖出并打好边埂，坑完成后立即用顶层和鱼鳞坑上的熟土（即距离地面20 cm深的土壤）回填，部分苗死亡，原因是用草皮等回填，导致苗木遇到大风时左右摇摆，坑出现裂缝，导致大量水分蒸发流失；最后野外动物对苗木破坏也比较严重，在造林区域发现部分树种苗木树皮遭到啃食，总之要使苗木成活率提高，除了立地条件和气象条件外，整地、运输和管理都是需要考虑的因素。

栽植深度对造林成活的影响主要取决于土壤含水率的高低。如杨艳平［20］对黄土丘陵区不同栽植深度的刺槐造林进行了试验研究，结果表明，栽植深度对造林成活率和生长量影响差异较大，栽植深度以 40～50 cm效果最佳。這与该研究结果一致，尤其在干旱、半干旱地区遇到特殊干旱年份，造林栽植深度至关重要，该试验结果表明，在该地区造林栽植深度高于30 cm以上，才能保证成活，成活率要想高于85%，栽植深度至少要超过40 cm。这就需要气象部门提前完善建立预测机制，为林业部门服务。当然造林成活率的影响因素还需要长期监测，并系统分析降雨、气象因素、土壤水分之间相互影响机理。

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