岷江上游干旱河谷植被恢复环境优化调控技术研究

包维楷  　陈庆恒　陈克明　(中国科学院成都生物研究所,成都610041)

【摘要】　针对岷江上游植被恢复困难地段的主要限制因子,进行了3年的调控试验及其定位观测研究.结果表明,大面积栽植的土壤环境优化调控技术措施是:头年雨季前水平沟整地,挖中等大小的植坑,同时点播绿肥沙打旺,第2年雨季施磷肥植苗;或头年雨季前水平沟整地,挖中等大小的植坑,第2年雨季施磷肥植苗同时用石块覆盖.该技术措施简单易行,已在该区推广应用.

关键词　植被恢复　环境改善　优化调控技术措施　岷江　干旱河谷　沙打旺

ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｉｎｄｒｙｖａｌｌｅｙｏｆｕｐｐｅｒｒｅａｃｈｅｓｏｆＭｉｎｊｉａｎｇＲｉｖｅｒ.ＢａｏＷｅｉｋａｉ,ＣｈｅｎＱｉｎｇｈｅｎｇ,ＣｈｅｎＫｅｍｉｎｇ(ＣｈｅｎｇｄｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｌｏｇｙ,ＡｃａｄｅｍｉｕＳｉｎｉｃａ,Ｃｈｅｎｇｄｕ610041). Ｃｈｉｎ.Ｊ.Ａｐｐｌ.Ｅｃｏｌ.,1999,10(5):542～544.

ＡｉｍｅｄａｔｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｌｉｍｉｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｉｎｄｒｙｖａｌｌｅｙｏｆｕｐｐｅｒｒｅａｃｈｅｓｏｆＭｉｎｊｉａｎｇＲｉｖｅｒ,ｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｐｌｏｔ ｆｉｘｅｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｈａｄｂｅｅｎｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｏｒｔｈｒｅｅｙｅａｒｓ.Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅｓｆｏｒｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｉｎｌａｒｇｅａｒｅａｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ.Ｂｅｆｏｒｅｒａｉｎｓｅａｓｏｎｉｎｆｉｒｓｔｙｅａｒ,ｓｉｔｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｌｏｎｇｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒｅｎｃｈ,ｄｉｇｇｉｎｇｍｏｄｅｒａｔｅｈｏｌｅｓ,ａｎｄｔｈｅｎ,ｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇＡｓｔｒａｇａｌｕｓｈｕｎｇｈｅｅｎｓｉｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ.Ｗｈｅｎｒａｉｎｅａｓｏｎｉｎｓｅｃｏｎｄｙｅａｒｃｏｍｉｎｇ,Ｐｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｗａｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｈｏｌｅｓ,ａｎｄｔｒｅｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓｗｅｒｅｐｌａｎｔｅｄ.Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ,ｂｅｆｏｒｅａｉｎｓｅａｓｏｎｉｎｆｉｒｓｔｙｅａｒ,ｓｉｔｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｌｏｎｇｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｒｅｎｃｈａｎｄｄｉｇｇｉｎｇｍｏｄｅｒａｔｅｈｏｌｅｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ.Ｗｈｅｎａｉｎｓｅａｓｏｎｉｎｓｅｃｏｎｄｙｅａｒｃｏｍｉｎｇ,Ｐｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｗａｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｈｏｌｅｓ,ｔｒｅｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓｗｅｒｅｐｌａｎｔｅｄ,ａｎｄａｌｌｈｏｌｅｓｗｅｒｅｏｖｅｒｅｄｂｙｓｔｏｎｅｓ.Ｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｗｅｒｅｅａｓｉｌｙｐｒａｃｔｉｃａｂｌｅ,ａｎｄｅｘｐｅｎｄｅｄｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ,Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ,Ｏｐｔｉｍａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅ,ＭｉｎｊｉａｎｇＲｉｖｅｒ,Ｄｒｙｖａｌｌｅｙ,Ａｓｔｒａｇａｌｕｓｈｕｎｇｈｅｅｎｓｉｓ.

1　引　　言　　

岷江上游干旱河谷地区,主要分布于松潘镇江关以下,经茂县凤仪镇至汶川县绵褫间的岷江正河,以及黑水县的西尔以下的黑水河谷和理县杂谷脑以下的杂谷脑河谷等岷江支流.位于103°14′～103°45′Ｅ,31°21′～31°44′Ｎ之间,海拔1200～2200ｍ的沿河狭长地段[3,4,7,8].现存植被均为旱生灌丛、草丛,盖度大多在20%～30%,个别地段达60%,层次结构单一.所有种类基本上均是阳性的,主要灌木种类有白刺花、川甘亚菊、甘川紫菀、粘莸、刺旋花、毛黄栌、虎榛子、四川扁桃、铁杆蒿等,呈现多毛、具刺、叶小、质厚、低矮或匍伏生长等旱生半荒漠化景观[4,7,8].气候干燥,降水少而不均,蒸发量极大.土壤瘠薄,具粗骨性,干旱,缺水.其表层(0～20ｃｍ)含水量除湿季(5～9月)外,均接近或低于植物凋萎含水量,土壤三相(液、气、固)比例失调,养分缺乏[4,10].该区水土流失强烈,滑坡、泥石流等地质灾害频繁,已严重制约该民族地区和长江中上游流域社会经济的持续发展[1,4,8,10],一直是长江上游植被恢复十分困难的地段[1,3,4,7,8].近几十年来,干旱河谷仍呈退化发展趋势,不仅面积扩大,更主要的是环境退化程度继续加剧[1,3,6,7].尽快恢复和重建植被,抑制环境退化,已刻不容缓.50年代以来,林业工作者一直在进行造林探索,但均收效甚微[7].已有的研究表明,土壤环境条件恶劣(水分不足和养分贫乏)是该区植被恢复困难的关键障碍[1,2,4,8,12],植被恢复与重建应从抗耐旱、耐土壤瘠薄和盐碱性强的树灌木和草种的选择、造林技术措施的优化组合、重建的人工植物群落结构的合理配置、适时的管理技术措施的应用等入手.针对上述岷江上游干旱河谷植被恢复与重建的土壤环境障碍因子,通过现场试验和定位观测,寻求改善植被重建与恢复的土壤环境的优化(造林)技术措施[9].其结果可直接应用于该区实践.

2　研究区自然条件与方法

2.1　试区自然条件

本试验设在岷江上游植被恢复最困难的干旱河谷中心茂县凤仪镇地段.试验区海拔1600～1750ｍ,阳坡,坡度27°.据离试验地500ｍ远的茂县气象站多年观测,该区年均温11.0℃,年降雨量494.8ｍｍ,年蒸发量1355.7ｍｍ,全年日照时数1557.1ｈ,平均年辐射418.4Ｊ·ｃｍ-2,年平均风速大4.2ｍ·ｓ-1.突出特点是年蒸发量大,风大风频.土壤为千枚岩残坡积物发育的褐土,ｐＨ8.0～8.4,石砾含量超过50%,全氮含量0.235%,全磷含量0.04%,全钾含量2.76%,有效磷极微.土壤含水变化大,旱季的3月最低仅5.85%[5].

2.2       整地与栽培时间优化选择

试验分3组:Ａ.头年雨季前整地,第2年雨季栽植;Ｂ.头年雨季前整地,同时点播豆科绿肥沙打旺(Ａｓｔｒａｇａｌｕｓｈｕｎｇｈｅｅｎ ｓｉｓ),第2年雨季栽植;ＣＫ.雨季时随挖随栽.所有处理均在1993年同时栽植同一批刺槐两年生苗,1993年8月进行成活统计,1994年8月进行保存统计.需说明的是,前期物种选择结果表明,该区适宜的物种有油松、臭椿、刺槐、岷江柏、侧柏、大果柏、黄栌、扁桃等,其中刺槐在同一天中的蒸腾耗水量最大,抗旱性相对最弱.若刺槐在本试验中表现良好,则表明本试验优化(造林)技术措施也实用于其它树种,故选刺槐作本试验对象.

2.3       整地方式优选

3组试验:1)头年鱼鳞坑整地;2)水平沟整地;3)不整地.第2年同步观测30ｃｍ深处土壤含水变化.同时栽植同一批刺槐两年生苗.1993年8月进行成活统计,1994年8月进行保存统计.

2.4　栽植坑大小优选

6组处理(口径×坑深度):50ｃｍ×20ｃｍ、50ｃｍ×40ｃｍ、50ｃｍ×60ｃｍ、30ｃｍ×30ｃｍ、60ｃｍ×30ｃｍ、80ｃｍ×30ｃｍ.1993年4月栽,8月进行成活统计,1994年8月进行保存统计.

2.5    栽植坑覆盖物优选

6组处理:石块(Ｓ<20ｃｍ2)覆盖,现存灌丛覆盖,死枝叶覆盖,农作物马铃薯覆盖,两年生沙打旺覆盖,无覆盖.进行土壤10ｃｍ深处含水动态观测.

2.6   土壤改良措施选择

3组处理:种植豆科固氮植物沙打旺,施磷肥每坑50ｇ,二者同时用,无处理作对照.第2年8月进行保存率统计.

3         结果与分析

3.1　整地与栽培时间　　

由图1可知,头年雨季前整地,第2年雨季栽植(Ａ)和头年雨季前整地,同时点播绿肥沙打旺,第2年雨季栽植(Ｂ)两种选择均好,方差检验无明显差异;而雨季时随挖随栽效果差,尤其反映在保存率上.考虑到沙打旺的培土效果,Ｂ处理为优化选择.

3.2　整地方式

不同整地方式,其汇水、蓄水和保水能力不一样.通常植物生长要求土壤水分相对稳定.土壤水分变化大,易于造成间歇性干旱,不利于良好生长[11].试验表明,不整地的土壤水分年平均值低且变化大;而鱼鳞坑整地含水率年平均值提高,土壤水分也相对稳定,土壤水分得到有效改善,有利于植物生长.但比较起来,水平沟整地最佳,改善土壤水分状况最有效,尤其在植物生长开始而土壤严重缺水的春季(图2).刺槐苗栽植结果进一步证明,水平沟整地刺槐苗成活率达96.3%,较鱼鳞坑整地提高8.0%,保存率达90.1%,较鱼鳞坑整地提高12.1%.

缺图片 

3.3　栽植坑大小

岷江上游干旱区土壤浅薄,含砾量大.栽植坑大小一定程度上反映出树苗根系活动空间大小,也决定着其地表汇水面的大小,因此对植株栽培影响较大.结果表明,坑口径大小(30～80ｃｍ)与深浅(20～60ｃｍ)对植株成活率影响不显著,但对保存率有影响(表1).口径为50ｃｍ的坑深,保存率高;深度为30ｃｍ时,坑面越大,保存率越高.表明松土体积越大,越有利于植物生长.综合分析研究区的具体土壤条件,以30～50ｃｍ深,50ｃｍ口径的中坑为好.

3.4       栽植坑覆盖物选择

土壤蒸发量大是岷江上游干旱河谷区土壤缺水的重要原因[4,5].抑制土壤蒸发,有利于提高土壤含水量.由图3可见,地面覆盖对土壤蒸发的抑制是有效

的,覆盖可显著改善土壤含水状况.从不同覆盖处理条件下近半月的土壤10ｃｍ层的水分含量动态变化(图3ａ(5月))来看,作物覆盖、石块覆盖和枯枝叶覆盖改善作用十分明显.5月正是该区植树造林成活与保存的关键时期,此时土壤的最低含水率决定着苗木的命运.从最低含水率来看,石块覆盖仍有11.02%,作物覆盖也有11.85%,枯枝叶覆盖仅为8.39%,灌丛为8.79%.显然石块覆盖和作物覆盖保水效果最佳.图3ｂ(7月)也表明,沙打旺覆盖和作物覆盖效果最佳.综合分析,石块覆盖和沙打旺覆盖最适宜于岷江上游干旱区荒山荒坡造林推广.因为该地段土壤石砾含量高[5],可就地取材,沙打旺是固氮绿肥兼饲料植物,可改善土壤养分和提供一定的饲料.作物覆盖效果好的根本原因是其土壤多年耕作,长期培肥,土壤理化性质明显优于荒山荒地.枯枝叶覆盖前期也有较好的效果,但随着气候的较长干旱,其效果明显减弱,抑制蒸发的能力不稳定(图3),同时该区多风,风力强,风速大.枯枝叶易风干,风干后易被风吹走,防止土表蒸发效果差.

3.5       土壤改良措施

研究区土壤养分不足,缺Ｎ少Ｐ,限制林木生长[4,5].因此,土壤肥力改良措施对造林尤其是成活后肯定有促进作用.3年的试验结果证实了这一点.施磷肥,提前种植沙打旺,以及二者的结合均较对照明显提高保存率.效果最好的是施磷肥与提前种植沙打旺二者结合,其处理后保存率91.2%,较对照提高12.6%.这是岷江上游干旱河谷区困难地段造林时,土壤改良的优化处理技术措施[9].

参考文献

1　包维楷、陈庆恒、刘照光.1995.岷江上游山地生态系统的退化及其恢复与重建对策.长江流域资源与环境,4(3):277～282.

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11　Ｐ.Ｊ.Ｋｒａｍｅｉ著(许旭旦、汤章城等译).1989.植物的水分关系.北京:科学出版社.404～481.

12　Ｆｒａｎｋｌｉｎ,Ｊ.Ｆ.ｅｔａｌ.1995.ＲｅｃｒｅａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓａｔＭｏｕｎｔ.Ｓｔ.Ｈｅｌｅｎｓ:ｃｏｎｔｒａｓｔｓｉｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌａｎｄｎａｔｕｒａｌａｐｐｒｏａｃｈｅｓ.Ｉｎ:Ｊ.Ｃａｉｒｎｓ,Ｊｒ.(ｅｄ.).ＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｎｇＤａｍａｇｅｄＥｃｏｓｙｓｔｅｍｓ(ＳｅｃｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ).ＬｅｗｉｓＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ.287～334.

(鸣谢来源：应用生态学报　1999年10月　第10卷　第5期)