劉文忠,賴如萬,劉 俊,林傳豐

(興國縣水土保持中心,江西 興國 342400)

位于江西省中南部的興國縣經(jīng)過幾十年的水土流失綜合治理,生態(tài)環(huán)境得到了明顯改善,水土流失嚴(yán)重的現(xiàn)象基本得到控制,昔日的“江南沙漠”已經(jīng)披上綠裝。但是興國縣大部分山地植被仍以馬尾松為主,近年來受松材線蟲危害,馬尾松林受到嚴(yán)重破壞,尤其是在花崗巖山地破壞現(xiàn)象更為突出。花崗巖山地地表土壤未完全發(fā)育,土壤結(jié)構(gòu)松散,缺少腐殖質(zhì),如果馬尾松林遭到破壞,草灌植物將因失去馬尾松的保護(hù)而生長不良,現(xiàn)有生態(tài)平衡將被打破,導(dǎo)致水土流失加劇,因此必須加強(qiáng)對馬尾松林的保護(hù)管理及更替改造。

為了踐行“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)理念,滿足生態(tài)立縣和可持續(xù)發(fā)展的要求,不斷提高水土流失防治水平,大力推進(jìn)興國縣水土保持高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)建設(shè),興國縣水土保持中心與贛州市水土保持中心合作,在江西省興國縣塘背水土保持科技示范園開展松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復(fù)重建技術(shù)推廣應(yīng)用研究。該研究工作自2021年10月開始,2022年12月獲得初步成果,并從2023年2月開始在興國縣龍口鎮(zhèn)、永豐鎮(zhèn)、隆坪鄉(xiāng)、埠頭鄉(xiāng)、杰村鄉(xiāng)等地推廣應(yīng)用,取得了良好的生態(tài)效益和社會效益。

1 研究基地和研究背景

塘背水土保持科技示范園位于興國縣龍口鎮(zhèn)都田村,中心地理坐標(biāo)為115°17′30.79″E、 26°14′9.98″N,海拔180.7 m,地質(zhì)地貌以花崗巖風(fēng)化殼所形成的砂質(zhì)山地為主,土壤貧瘠,造林條件較差,現(xiàn)有的森林植被以馬尾松純林和芒萁草灌為主,樹種結(jié)構(gòu)單一,森林生態(tài)功能等級低。

興國縣塘背小流域在20世紀(jì)七八十年代曾經(jīng)是個(gè)不毛之地,被稱為“江南沙漠”。1981—1990年水利部派出長江水利委員會專家組,在這里開展了長達(dá)10 a的水土保持小流域綜合治理試點(diǎn)研究,試點(diǎn)期間探索出的《南方花崗巖劇烈侵蝕區(qū)塘背小流域綜合治理研究》等系列成果,于1991年獲水利部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),1992年獲國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng),還被列為國家科學(xué)技術(shù)委員會(現(xiàn)科學(xué)技術(shù)部)“九五”期間科技推廣項(xiàng)目,在南方地區(qū)進(jìn)行了全面推廣。隨著時(shí)間的推移,一些地方的基本情況發(fā)生了變化,因此繼續(xù)深入研究松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復(fù)重建技術(shù),對于興國縣水土流失治理仍具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 研究目的

目前在興國縣松材線蟲重度危害區(qū),治理方式以針葉林補(bǔ)闊為主,缺少能實(shí)現(xiàn)地面快速覆蓋的有效方法。為研究松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被快速恢復(fù)重建技術(shù),筆者在分析相關(guān)文獻(xiàn)和技術(shù)資料的基礎(chǔ)上,對《南方花崗巖劇烈侵蝕區(qū)塘背小流域綜合治理研究》等成果進(jìn)行了試驗(yàn)和調(diào)整,以尋求最優(yōu)技術(shù)模式,之后結(jié)合贛州市開展的小流域綜合治理工程,選擇適宜的區(qū)域進(jìn)行了試驗(yàn)成果推廣應(yīng)用。

3 植被恢復(fù)技術(shù)

針對興國縣松材線蟲危害山地馬尾松林,尤其是花崗巖地區(qū)水土流失嚴(yán)重的問題,綜合考慮適應(yīng)性強(qiáng)、生長速度快、覆蓋效果好的喬灌草品種搭配、播種方法和整地方式,通過分析各種喬灌草品種搭配形式對山地水土流失和養(yǎng)分流失的影響,結(jié)合水土流失治理需求,最終選擇采取竹節(jié)水平溝整地、生物有機(jī)肥料改良土壤、喬灌草播種技術(shù),在塘背水土保持科技示范園開展松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復(fù)重建技術(shù)試驗(yàn),研究植被快速恢復(fù)及其水土保持效果。

3.1 竹節(jié)水平溝整地改良土壤結(jié)構(gòu)

竹節(jié)水平溝是指在山坡上沿等高線每隔一定距離修建的截流、蓄水溝(槽),其溝(槽)內(nèi)間隔一定距離培筑橫向土擋,使溝(槽)被截成竹節(jié)樣的蓄水坑。竹節(jié)水平溝能起到蓄水保水的作用,對于防汛、抗旱都具有重要意義,是南方紅壤侵蝕區(qū)調(diào)控水量的重要措施之一[1]。竹節(jié)水平溝能攔截蓄存地表徑流,有效消減地表徑流的侵蝕動(dòng)力;攔截蓄存坡面泥沙,有效保護(hù)土壤資源;攔截蓄存植被更替工程中的枯枝落葉,增加土壤有機(jī)質(zhì)含量,改良土壤肥力。

園區(qū)竹節(jié)水平溝整地規(guī)格要求:采用人工方式開挖,溝口上寬70 cm,底寬50 cm,溝深60 cm(溝深以外側(cè)溝壁平均深計(jì)算,新挖出的虛土堆積而成的溝埂不予計(jì)入);施工按照定線、保留表土、挖溝、留節(jié)、平整溝埂及溝底等工序進(jìn)行。

3.2 施放發(fā)酵生物有機(jī)肥料增加土壤微生物活性

有機(jī)肥料營養(yǎng)元素齊全,能夠改良土壤,改善因使用化肥而造成的土壤板結(jié),不僅可提供作物生長所需要的各類營養(yǎng)物質(zhì),而且能改良土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤保水保肥能力。有機(jī)肥料分解后能產(chǎn)生腐殖酸、維生素、抗生素和各種酶,改善了作物根系的營養(yǎng)環(huán)境,促進(jìn)了作物根系及地上部分的生長發(fā)育,提高了作物對養(yǎng)分的吸收能力,有機(jī)質(zhì)分解所產(chǎn)生的有機(jī)酸還可提高土壤中微量元素的有效性。

生物有機(jī)肥料因所含微生物的種類不同,所起作用也不同,主要有以下幾方面的作用:①固氮作用。以根瘤菌和固氮菌為例,它們在適宜環(huán)境條件下可以固定空氣中的氮,為作物生長提供氮素營養(yǎng)。②養(yǎng)分釋放作用。微生物能把土壤中一些難以被作物吸收利用的物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為能被作物吸收利用的有效養(yǎng)分。比如,硅酸鹽細(xì)菌不僅能分解土壤中鉀長石和云母等難分解的礦物,把其中固定的鉀釋放出來,而且能促使土壤中難溶性的磷轉(zhuǎn)化為作物可以利用的形態(tài)。③促生作用。土壤中施入微生物肥料后,不僅增加了土壤中的養(yǎng)分含量,而且促進(jìn)了各種維生素、酶及其他有利于作物生長的物質(zhì)合成,有利于植物生長。④抗病作用。土壤中接種微生物后,微生物在作物根部大量繁殖,在一段時(shí)期內(nèi)成為作物根際的優(yōu)勢菌,抑制或減少了病原微生物的繁殖機(jī)會,有的微生物還會對病原微生物產(chǎn)生抵抗作用。⑤促進(jìn)根系生長作用。生物有機(jī)肥料能促進(jìn)植物根系生長,但是生物有機(jī)肥料施入土壤后,其中的微生物會被土壤中的微生物吃掉,若不能保證穩(wěn)定成活,則其促生效果就會大打折扣。為了達(dá)到預(yù)期效果,可以先將有益菌種加到發(fā)酵后的有機(jī)肥料里,發(fā)酵有機(jī)肥料本身是擴(kuò)大培養(yǎng)基,能使有益菌種大量增殖,之后再將微生物有機(jī)肥料施入土壤中,有助于有益菌種迅速在土壤中形成優(yōu)勢種群,進(jìn)而促進(jìn)植物根系生長。

3.3 喬灌草混播混種快速恢復(fù)植被

采用喬灌草混播混種能使土壤根系更加發(fā)達(dá),比使用單純草本植物更有利于穩(wěn)定土壤邊坡[2]。采用喬灌草相結(jié)合的植被防護(hù)技術(shù),一方面恢復(fù)了人工林生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)其與周邊環(huán)境景觀的協(xié)調(diào);另一方面有利于增加生物多樣性,恢復(fù)水土流失山地原有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)生態(tài)平衡[3]。園區(qū)喬木采取木荷、楓香等多種鄉(xiāng)土喬木闊葉樹種混交;灌木采取木豆、多花木藍(lán)、胡枝子等多種豆科灌木種子混播;草本采取寬葉雀稗、馬唐、高羊茅等多種草籽混播。

1)栽植闊葉樹。栽植前選擇苗木發(fā)育良好、根系完整、基莖粗壯、無病蟲害、苗齡和苗木生長狀況一致的苗木。苗木在運(yùn)輸、栽植過程中要保持根部濕潤,防止受凍和風(fēng)吹日曬。栽植方法采用穴植法,行株距為3 m×2 m,種植穴規(guī)格為0.4 m×0.4 m×0.4 m,栽植深度一般以最后回填松散土覆蓋樹苗根莖2～3 cm為宜。肥料用量為每穴施用2 kg生物肥、0.2 kg復(fù)合肥。所有苗木栽植都要在植樹節(jié)(3月12日)前完成。

2)撒播灌草。播草前先對土壤進(jìn)行輕翻,再采用直接播撒種子法,在春季雨后直播。播種方法是在水平溝埂及溝埂外坡均勻撒播,即先水平條帶式松土整地,再將種子摻肥料拌和撒播。草種撒播好后應(yīng)立即掃土覆蓋,覆蓋土厚0.5～1.0 cm,可用細(xì)齒耙或竹掃把往返耙松表土,使草籽被土均勻覆蓋。草籽肥料用量為每公頃撒播草籽90 kg,每公斤草籽拌施生物肥20 kg、復(fù)合肥6 kg。養(yǎng)護(hù)管理要在出苗半個(gè)月后及時(shí)追肥,選擇下雨前直接均勻撒播復(fù)合肥即可。播草要在清明節(jié)前后的1個(gè)月內(nèi)完成。

3)養(yǎng)護(hù)管理。在植被恢復(fù)初期,植物尚處于生長初期的適應(yīng)和緩苗階段,因此需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和管理,以便之后順利進(jìn)入到免養(yǎng)護(hù)的自然發(fā)展階段。栽植樹苗之后,在每次暴雨過后應(yīng)及時(shí)巡查,檢查初步存活率情況,是否有雨水沖毀栽植堆的情況,是否有動(dòng)物或人為損壞苗木的情況,并及時(shí)培土、扶正苗木、補(bǔ)栽補(bǔ)種。撒播灌草之后,在每次暴雨過后要及時(shí)巡查,查看灌草種子發(fā)芽情況,是否有雨水沖毀情況及動(dòng)物或人為損壞情況,并及時(shí)補(bǔ)播。待草苗高度到達(dá)10 cm后,選擇在雨前或雨中及時(shí)追施葉面肥,每公頃施用尿素60 kg。

3.4 試驗(yàn)效果分析

基于上述技術(shù)措施,興國縣水土保持中心于2021年在塘背水土保持科技示范園開展了松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復(fù)重建技術(shù)試驗(yàn)示范,治理松材線蟲危害嚴(yán)重的水土流失山地面積6.6 hm2。根據(jù)2 a多的研究觀測,栽植的楓香、木荷長勢良好,存活率為83.5%,受觀測時(shí)間較短影響,林木郁閉覆蓋效果一般,但地表草灌長勢較好,地表覆蓋效果良好,混合灌草播種地面覆蓋率91.4%,綜合植被覆蓋率達(dá)93.2%。

經(jīng)初步觀測,園區(qū)試驗(yàn)區(qū)山地水土流失強(qiáng)度由原來的強(qiáng)烈變?yōu)檩p度,松材線蟲帶來的危害得到了有效控制。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)地面徑流系數(shù)由0.5下降為0.35,年攔蓄地表徑流量1.485萬m3,土壤侵蝕模數(shù)由5 650 t/(km2·a)下降為650 t/(km2·a),年減少土壤流失量330 t,泥沙下泄量顯著減少,徑流調(diào)控和防災(zāi)減災(zāi)能力有所提高。通過松材線蟲重度危害區(qū)采伐跡地水土保持生態(tài)恢復(fù)治理試驗(yàn)示范,試驗(yàn)區(qū)內(nèi)林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能得到提升,再經(jīng)過土壤改良、植物調(diào)節(jié)、微生物凈化等綜合作用,有效改善了林地生態(tài)結(jié)構(gòu),加強(qiáng)了抵御疫情災(zāi)害能力,提高了生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益,試驗(yàn)示范效果良好。試驗(yàn)研究成果于2023年開始在興國縣永豐鎮(zhèn)焦溪村、荷嶺村松材線蟲重度危害區(qū)推廣應(yīng)用。

4 推廣應(yīng)用

試驗(yàn)推廣應(yīng)用工作主要選在高鐵、高速、國道沿線可視范圍內(nèi)松材線蟲危害嚴(yán)重山地內(nèi)開展,首期在永豐鎮(zhèn)焦溪村、荷嶺村完成推廣應(yīng)用治理面積33.82 hm2,于2022年12月開始清理病樹,2023年1月底完成清理工作,2023年2月底完成植被恢復(fù)造林整地工作,2023年3月上旬完成造林補(bǔ)闊栽植工作,2023年4月下旬完成裸露地面播草工作。

1)永豐鎮(zhèn)焦溪村松材線蟲危害嚴(yán)重山地水土保持植被重建技術(shù)推廣應(yīng)用基地。永豐鎮(zhèn)焦溪村松材線蟲危害嚴(yán)重山地水土保持綜合治理工程位于永豐鎮(zhèn)焦溪村、G356國道南側(cè),距興國縣高鐵西站直線距離450 m,距興國縣城8.1 km。興國縣水土保持中心籌集鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果銜接推進(jìn)鄉(xiāng)村振興(水保)項(xiàng)目資金180萬元,于2022年12月至2023年4月實(shí)施治理面積22.56 hm2,包括建設(shè)竹節(jié)溝18 304.6 m,種植楓樹20 054株、木荷4 850株、油茶2 190株,撒播混合灌草22.56 hm2,施放生物有機(jī)肥148.996 t。

2)永豐鎮(zhèn)荷嶺村松材線蟲危害嚴(yán)重山地水土保持植被重建技術(shù)推廣應(yīng)用基地。永豐鎮(zhèn)荷嶺村松材線蟲危害嚴(yán)重山地水土保持綜合治理工程位于永豐鎮(zhèn)荷嶺村、G356國道南側(cè),距興國縣高鐵西站直線距離1.5 km,距離興國縣城8.6 km。興國縣水土保持中心籌集鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果銜接推進(jìn)鄉(xiāng)村振興(水保)項(xiàng)目資金160萬元,于2022年12月至2023年4月實(shí)施治理面積11.26 hm2,包括建設(shè)竹節(jié)溝7 161.1 m,種植楓樹10 240株、木荷2 706株、大果紅花油茶3 340株,撒播混合灌草11.26 hm2,施放生物有機(jī)肥138.85 t。

目前兩個(gè)推廣應(yīng)用基地楓香、木荷長勢良好,存活率82.3%,因項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間短,喬木林的郁閉覆蓋效果一般,但地表草灌長勢、覆蓋良好,混合灌草播種地面覆蓋率90.6%,綜合植被覆蓋率達(dá)91.4%,沙(裸)地面積顯著減少,林草植被覆蓋率平均提高了19.7%,水土流失現(xiàn)象明顯減輕。

5 結(jié)束語

通過對《南方花崗巖劇烈侵蝕區(qū)塘背小流域綜合治理研究》成果進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)整,探索了松材線蟲重度危害區(qū)水土保持植被恢復(fù)重建技術(shù),采取竹節(jié)水平溝整地、生物有機(jī)肥料改良土壤、喬灌草播種技術(shù)在塘背水土保持科技示范園開展試驗(yàn)研究并獲得成功,隨后在興國縣永豐鎮(zhèn)焦溪村、荷嶺村鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果銜接推進(jìn)鄉(xiāng)村振興(水保)項(xiàng)目中進(jìn)行推廣應(yīng)用。從推廣應(yīng)用現(xiàn)場調(diào)查觀測情況來看,推廣應(yīng)用地區(qū)植被恢復(fù)措施總體有效,植被個(gè)體及群落指標(biāo)發(fā)展較好,生態(tài)恢復(fù)和自然景觀效果明顯。結(jié)果表明,本研究成果在推廣地區(qū)的應(yīng)用是非常成功的,有效改善了松材線蟲造成的森林生態(tài)退化,為實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供了良好的生態(tài)基礎(chǔ)。