兰州市北山地区林业育苗管理技术改进示范

车 旭

（甘肃省兰州北山生态建设管护中心大草滩林场，甘肃定西 748300）

随着我国生态环境建设的深入，对林木育苗数量和质量的要求日益增高[1]。作为国家重点生态功能区之一，甘肃省兰州市北山地区林业育苗工作任务艰巨，开展北山林业育苗栽培管理技术研究，对提高育苗成活率和幼苗质量具有重要意义。本研究主要从优化育苗床土壤条件、推广微灌技术应用和构建病虫害智能防控体系等方面入手，通过理论分析与实证研究，探索兰州市北山地区林业育苗栽培管理技术优化策略，以期为当地乃至全国林业育苗工作提供参考。

1 北山地区林业概况

兰州市北山地区范围广阔，森林覆盖率较高，为我国重要的林业生产基地之一。根据最新调查，兰州市北山地区森林总蓄积量约为1 500 万m3，主要林木类型包括白杨、油松、云杉等针叶树和柞树、榆树等阔叶树。近年来，随着国家大力推进北方防护林体系建设，兰州市北山林区人工林育苗面积不断扩大，2022 年已达到0.8 万hm2，育苗任务艰巨[2]。然而，由于地域环境极端，北山林区育苗栽培管理面临诸多挑战。具体而言，当地年平均气温8.5 ℃，极端最低气温可达-30 ℃，温差极大；年平均降水量为360 mm，大于10 ℃有效积温仅1 600 ℃，热量与水分条件均限制了林木生长。此外，由于山区地势复杂，机械化程度低，育苗床土壤处理与施肥灌溉等栽培管理只能靠人工操作，工作强度大且效率低。除此之外，病虫害种类繁多，发生频率及危害程度均较严重。总体而言，优化兰州市北山林区育苗栽培管理技术，实现标准化、规范化、精细化管理，势在必行。

2 存在的问题

2.1 育苗床土壤结构不合理

兰州市北山地区地势复杂，大部分育苗基地位于山谷盆地，土壤类型以棕壤和黄棕壤为主。这些土壤总体质量较差，容重高、保水保肥能力差，不利于林木种子吸收水分养分和发育气根。1）土壤结构疏松度低。兰州市北山地区立地条件复杂，人工耕作和机械操作难度大，表层土壤结构紧实，疏松度较低。根据测定，当地典型育苗基地0～20 cm 土层土壤容重可达1.35 g·cm-3，明显高于林业育苗标准（1.1～1.2 g·cm-3）。土壤过于紧实会影响气、水、肥在土壤内的传导与分配，不利于种子萌发和幼苗生长[3-4]。2）土壤层次分化现象显著。由于抚育管理粗放，兰州市北山地区育苗基地表层土壤组分随人工耕作逐年流失，中下层土壤酸化和盐基流失严重，表现为土壤肥力急剧下降。调查发现，20～40 cm 土层有机质、全氮、速效磷含量分别比表层下降了35%、28%、20%，这直接影响了林木种子和幼苗对养分的有效利用。3）土壤养分储备严重不足。受立地和气候等自然条件的限制，北山地区土壤本底肥力较差。此外，长期的粗放式管理导致土壤肥力流失严重。测定发现，当地76.3%的育苗基地速效磷水平低于林业育苗标准（20 mg·kg-1），全部氮和有机质含量也普遍偏低，很难满足快速生长期林木幼苗的营养需要。

2.2 灌溉技术粗放

兰州市北山地区地形地貌复杂，水资源分布与降水分配极不均匀。如何高效利用有限的水资源进行育苗灌溉，是当地面临的主要难题[5]。1）灌溉设施简陋，输水管网覆盖率低。根据调查统计，北山地区内89%的育苗基地还在使用人工搬运和地面洒水的粗放灌溉技术，仅11%引入了微喷灌、微渗灌等先进灌溉技术装备，无法实现水分的精准化供应。此外，山区地形限制了管网与水源的连接，大部分育苗基地无法实现工程化覆盖式给水，严重制约了合理灌溉的开展。2）灌水方法单一，无法适应林木需水规律。根据相关研究，不同树种和树木的不同生长期对土壤水分要求差异较大，但受制于灌溉设施与方式，兰州市北山地区育苗基地多采用泛灌的粗放灌水技术，很难按需施水，既可能出现灌溉不足，也可能导致浇水过度。3）缺乏科学合理的灌溉调度，灌水量难以精确控制。由于缺乏灌溉自动控制系统，北山林区育苗基地的灌水完全依赖人工经验判断，根据气候条件罗列式供水，无法实现对林木实时水分需求的动态监测与响应，极易导致浇水过多或不足。

2.3 病虫害防治体系不健全

兰州市北山地区气候条件复杂，病虫害种类繁多、发生周期短、危害程度重。然而受监测与控制技术水平限制，当前兰州市北山林区育苗基地的病虫害防治体系还比较薄弱。1）病虫害监测预警能力不足。兰州市北山地区面积辽阔，地形复杂，如仅依赖人工排查，监测范围与效率都难以保障。且病虫害发生具有隐蔽性与暴发性，人工观察很难准确预测，这直接导致病虫害防治常常处于被动状态。根据统计，近3年兰州市北山林区主要育苗基地的病虫害发生率均在10%以上，造成的经济损失逐年增加。2）防治措施比较单一，无法形成系统防控。受技术与资源条件限制，北山林区育苗病虫害防治体系过于依赖化学农药防治。但长期化学防治导致抗药性问题突出。此外，当地80%以上的小型育苗基地防治设施简陋、药剂种类有限，无法按需选择最优防治方案，严重限制了防治水平的提高。3）缺乏对高效防治新技术的应用。当前北山林区育苗基地的防治技术与装备比较落后，智能化、精准化防控装备短缺。一些重要的新技术，如信息化监测、生物防治、无公害防治等，应用率极低。这导致防治过程的信息化、精准化水平有待提高，同时增加了防治的投入成本与环境破坏风险。

3 改进措施

3.1 优化育苗床土壤条件

为改善兰州市北山地区育苗基地的土壤质量，提高育苗效率，可以从以下几个方面进行土壤条件优化。1）采取深松整地，保证土壤容重适宜性。具体做法是在育苗前后分别对土壤进行深耕20～30 cm 和中深耕10～15 cm，并结合施用腐熟有机肥，长期改善和调节土壤容重。研究表明，这可以使当地紧实性强的棕壤土壤结构松动30%以上，促进气水交换，利于种子发芽和幼苗定根。2）施用黏土矿物等土壤调理剂，增加表层肥力。可以通过在育苗基地土壤表层（0～20 cm）施用氮磷钾速效肥的基础上，额外施用30～50 kg/667 m2的膨润土或蛭石等调理剂，减少养分向下层的垂直转移，提高表层土壤的保水保肥能力，使之更好满足幼苗生长需求。3）开展土壤测试与定性定量施肥。根据不同树种和育苗阶段的需肥规律，做好土壤营养状况测试，合理采用有机焙烧缓释肥等，使每一批次育苗的氮、磷、钾养分达到林业育苗标准（N 含量120 mg·kg-1，P 含量35 mg·kg-1，K 含量90 mg·kg-1），保证土壤肥力。

3.2 推广应用微灌技术

为实现兰州市北山林区育苗基地水分的精确化供应，应大力推广微灌技术的应用。

1）建设覆盖式微喷灌和微渗灌管网。根据地形地貌条件，制定配套管网设计方案，实现育苗基地管网覆盖率100%。地势较平坦地区可布设微喷灌系统，配套建设节水型喷头，调节喷洒强度，实现均匀高效灌溉。对地势较陡的山地，则可以优先选用微渗灌管网，利用地形让水分充分下渗。

2）建立苗木水分需求动态监测系统。在主要育苗地区布设土壤水分传感器，设置数据采集单元，通过物联网技术形成联网监测体系，实现对育苗床段土壤水分、环境参数的实时检测，并据此设定灌溉模型，进行精细化水量管理。

3）构建智能化供水控制系统。利用云计算和大数据技术，具体对应不同育苗床段、不同树种和不同生育期的水分特征参数，建立自动化的确定性与模糊性控制模型，实现对微灌开关、灌水量等的精确控制，既保证水资源高效利用，也确保苗木水分需求得到满足。

3.3 完善病虫害智能防控体系

为有效解决兰州市北山林区育苗基地病虫害防治体系薄弱的问题，建立智能化精准防控体系势在必行。1）构建病虫害监测预警系统，通过病虫害信息化监测平台收集各类生物学、气象学和育苗过程数据，建立数据驱动的病虫害预测模型，实现病虫害发生风险预评价。在此基础上，利用无人机、近地传感器和图像分析等技术，建立实时、精细、动态的病虫害监测预警网络，实时反馈育苗基地病虫害的发生状态，为防治决策提供依据。2）强化综合治理策略，建立物理防治、生物防治和精准施药防治的有机结合体系。发挥天敌的生物学防治功能，针对兰州市北山林区主要育苗病虫害种类特点，选择安全高效、低残留的生物农药和精准施用技术装备，实现防治策略动态优化。3）利用数字技术手段提高防治过程的管理水平。通过移动APP 与防控设备互联，结合精准防治模型，实现操作过程可视化智能化指导，确保各项防治措施得以有效实施。同时，可以通过这些数字化手段进行培训、监督与决策支持，确保防治体系持续改进与升级。

4 实证研究

4.1 示范设计与实施

为验证所提出的兰州市北山地区育苗技术优化策略的效果，设计了“育苗床土壤条件优化”“微灌联网控制”和“病虫害智能监控”3组田间示范。

1）育苗床土壤条件优化示范。选择北山林区典型育苗基地的3 个标准育苗大棚，在原有育苗管理模式的基础上，分别采取深耕翻土、施用膨润土和黏土矿物及定量补充有机肥的土壤修复模式，研究其对土壤理化性状、育苗木生长和育苗成活率的影响。2）微灌联网控制示范。在2 个大棚内分别建立了基于无线网络的土壤水分检测系统和可程序供水控制系统，实现对土壤水分变化的实时监测并智能化变量浇水，与相同环境条件下传统人工经验浇水模式进行效果比较。3）病虫害智能监控示范。选取3 个大棚，在2 个大棚内装设图像识别诱捕装置，构建实时监测预警系统，第3 个大棚作为对照组，比较监控系统对典型病虫害发生态势的控制效果。各组示范均采用随机区组设计，重复3 次，以保证结果的科学性与可靠性。

4.2 结果分析与讨论

通过对育苗床土壤条件优化示范结果分析发现，采取深耕翻土、施膨润土与黏土矿物调理及补充有机肥可显著提高土壤容重、场地持水量，改善土壤肥力（表1），为苗木生长提供了更优质的基层条件。研究同时监测到苗木成活率由72.5%提高到82.1%，验证了育苗床土壤条件系统性优化的重要性，也为该技术在当地的大面积推广应用提供了理论支持。

表1 土壤处理前后主要理化性质对比

微灌联网控制示范结果表明，采用智能微灌方式可动态监测土壤水分变化情况，保证土壤水分始终处于最佳状态。采用智能微灌灌溉方式不仅使水资源利用效率由43.2%提高到65.3%，而且使苗木的干物质积累量由52.3 g·株-1提高到71.0 g·株-1，成活率由67.2%提高到80.4%。因此，在当地山地育苗基地推广该技术必要且迫切。

病虫害智能监控示范也取得了令人满意的防治效果。图像识别诱捕技术实现了主要病虫害96 h 内的提前预警，使防治过程主动性大为提升。此外，采取物理防治和精准施药相结合的策略，将药剂用量从原来的20 mL·m-2降低到10 mL·m-2，残留量也从原来的2.5 mg·kg-1降至1.2 mg·kg-1，防治效果未出现大幅度变动。因此，构建智能化监控和防控子系统，可以有效控制兰州市北山地区育苗病虫害的发生，值得推广。

5 结语

兰州市北山地区是我国重要的生态涵养区和林业生产基地，育苗工作任务重大。本研究从理论与实证两个层面出发，提出了系统性的技术优化策略，并通过示范验证了策略的科学性与效果，为兰州市北山地区及类似地区育苗水平的提升提供了理论支撑与技术参考。后续还需要加大技术推广力度，促进研究成果转化，以更好地满足生态涵养区和国家商品林基地建设的要求。