辽西北沙漠化土地恢复治理技术

2011/1/21 19:07:09

1.成果内容概述
　　按照子专题合同，以“信息系统论”和综合集成工程为指导，采取“试验与示范”相结合，“高新研究与阶段成果中试推广”相结合，“定位研究与面上调查”相结合的技术路线，紧密结合防沙治沙工程及实际需要，针对彰武亚湿润干旱区生产技术条件落后，经营粗放，资源优势发挥不明显，退化土地面积大，防护体系不完善，甚至衰退等现状，在注重单项技术先进、高效实用的同时，采用大尺度、多层次、镶嵌配套技术，构建多树种、多林种、多效益的区域防护林体系景观格局，实现退化土地治理的多元化，维护生态系统的再生能力和生物多样性，促进沙区经济可持续发展。
　　(1)沙区旱地果园节水技术
　　沙区旱地果园是在注重生态环境效益的前提下，新兴的一种生态经济防护林构建模式，利用有限的天然降水，采取有效的工程措施，使降水最大限度地被树木利用，提高水分利用效率，是提高沙地果园经济生产力的有效途径。该项技术的具体工程措施为:在春季4月一旬，以果树为中心修节水槽。规格为:长、宽分别为1.5m，槽深为0.3m，槽埂宽0.15m，底部形成以树根部为最低点的锥形径流槽，锥角在175°～177°范围内。
　　该项技术措施有效地改善旱地果树(梨、大扁杏)生长所需的土壤水分状况，生长期(5～10月份)0～50cm内，土壤含水率可提高1%～2.3%，新枝、径生长量分别提高20%～30%和15%～28%，树势旺，是促进果树早期丰产的有效手段。
　　(2)沙区混农造林经营技术
　　林农结合是现代农林发展的重要趋势，树种选择依据适地适树的原则，选用对组成种群的其他生物无危害，经济价值高、生长快、冠窄叶疏，抗性强的彰武小钻杨作为混农造林树种。造林密度有2种配置方式(表1)。
　　　　　　　　　　　　　　表1　造林配置方式
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　　　 配置结构　　　　　　造林密度(株/hm2)　　　　 株行距(m)
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　　宽窄行(边行优势)　　　　　 666～834　　　 (2×2)×10 (3×2)×8
　　大行距小株距　　　　　　　 416～625　　　　　　 2×8　3×8
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　　造林方法:春季造林用2根1干苗，明穴倒坑栽植;秋季1年根或2年根穴状栽植。造林初期(1～2年内)间种矮秆作物，如大豆或花生;幼林期间(3～4年内)间种高秆作物玉米;郁闭后(5年以后)间种耐荫经济型植物。在林下行间种植间种农作物并与树木保持40～60cm的距离。播种时应适时早播，一般在4月10～20日进行。造林初期作物种植密度可与农田相近，随树龄加大，林下光照相应减少，农作物种植密度可适当减少一些。施肥应以有机肥为主，适当配施化肥并根据作物生长发育特点适时追肥。该项技术是以实现生态环境恢复为前提，注重生态、经济效益的有机结合，实现以短养长、以耕代抚的目的，该成果除用于沙区固沙林营建，还为改造低质林找到了有效途径，是沙区国营林场调整林分结构，提高林分质量，摆脱贫困的重要手段。
　　(3)风沙土钾素状况及钾肥增产效果
　　对彰武县西北部农林用地土壤钾素状况调查表明:农业用地速效钾含量为35.6～71.4mg/kg，缓效钾含量为213.3～376.5mg/kg，含量水平均较低，种植年限长的农田较种植年限短的稍高，且比较稳定。林业用地速效钾含量为35.6～347.2mg/kg，杨树纯林和樟子松与杨树、与油松的混交林含量水平较高，樟子松、油松纯林含量水平较低。缓效钾含量为280～410mg/kg，除樟子松幼龄林含量水平较低外，其他林分类型差异不大，均为中等偏下水平，表层均高于底层。
　　田间试验结果表明:在目前的施肥水平下，配施钾肥有明显的增产效果，而增施氮、磷肥则无显著效果。在较干旱的年份，配施钾肥可较单施氮、磷肥增产50%～60%，经济效益十分显著。
　　该项研究的结果表明:土壤养分中，N、P养分的亏缺已不是限制作物生产力提高的主要因子，K素大量亏缺才是关键。所以，合理配施钾肥是促进沙区农业的关键。
　　(4)草炭改土技术
　　彰武县西北部半干旱沙区草炭资源十分丰富，全县埋藏量约为2300万m3，为本区利用草炭改良风沙土提供了充足的资源。风沙土养分贫乏，持水能力差，生产力低。改善风沙土的水、肥状况，是该区防治土地荒漠化，保证土地资源可持续经营利用所面临的重大课题。
　　田间试验结果表明:施用草炭改良风沙土可以明显改善土壤水分状况，减少春、秋两季土壤水分的散失，提高土壤有效水分含量53%～62%，减少有限降水的下渗损失。同时，草炭不仅可以为土壤提供大量养分，更重要的是它能提高土壤的保肥性能，提高化肥的利用率，促进作物的生长。施用草炭可使作物产量较单施化肥提高60%～90%。因此，沙地农田的土地生产力可因施用草炭而大幅度提高，为沙区调整农业产业结构，发展两高一优农业，提供良好的水肥条件。
　　草炭的施用应于秋季进行，在施用前应堆腐1年，捣碎，均匀地撒布在地表，后翻地20～25cm，使草炭与耕层土壤混合均匀。草炭改良风沙土不仅可以应用于中低产农田的改造，更可以应用于林牧业生产的各个方面。
　　(5)樟子松固沙林合理经营技术
　　合理的经济间伐方式，对改善林分的小气候条件，促进林木的生理活动，提高生长量，都有显著作用。对25年生樟子松固沙林，采取留强去弱间伐方式，由1250侏/hm2降低到859株/hm2，虽然株数减少了，但5年后林分的材积却比对照区提高12%，即10.42m3/hm2。可知，留强去弱间伐是樟子松林分较好的经营疏伐方式，特别是在起伏不平沙丘上不便于带状经营的林分，更为适宜;带状间伐包括中等宽度(保留3行，伐除3行，经营密度为633侏/hm2) 和窄带状(保留2行，伐除1行，经营密度为759株/hm2)间伐，边缘效应较强，间伐后5年，对林分生长的促进作用是比较明显的。一般胸径生长可增加13.5%～15.6%，树高生长可增加15.3%～15.6%，在平缓沙地上又便于操作，应该积极采用。
　　(6)樟子松固沙造林合理密度的研究
　　自20世纪90年代以来，在水分、土壤、气候等诸多环境因子的综合作用下，樟子松固沙林开始出现不稳定因素，其中水分因子主要限制因子。
　　通过对已设的20年生不同密度(625～10000株/hm2)樟子松标准地的调查，得出以下结论:树高受密度影响不大，胸径变化幅度为6.3～16cm，蓄积变幅为56.3～135m3，土壤含水率(0～300cm)1.5%～6.0%。密度＞2500株/hm2的林分，理论上蓄积量大，但不成材，只能为薪材或椽材，平均感病指数3～4，土壤含水率2%以下，接近凋萎土壤含水率1.72%，随着密度的降低，胸径增大，蓄积变化不大，感病指数明显降低，土壤含水率增加。密度为625～833株/hm2的林分，感病指数降为1以下，土壤含水率4%～6%，林分生长良好。当地沙区樟子松为了保持林分的相对稳定，最大密度应在林分833株/hm2以下。
　　(7)退化土地类型划分及土地退化评价图的编制
　　在大量野外调查的基础上，根据研究地区土地退化成因及驱动因子，将辽西北风沙区退化土地在高级分类上划分为3个系列，再根据土地退化程度在基础分类上划分为4个等级53个类型。在此基础上，利用遥感资料、土地利用图、森林分布图、土壤肥力评价图等图件资料，完成了大冷、章古台2个研究地区的土地退化评价图(比例尺1∶25000)的编制，为有效治理、开发利用沙漠化土地提供了科学依据。
　　2.成果关键技术、主要技术经济指标与国内外同类技术的比较
　　(1)防护林体系由生态型改变为生态经济型技术
　　彰武沙区地处科尔沁沙地东南部，自然条件相对较好，开发利用较早，建国以后，这里曾大规模开展了固沙造林工程建设，生态条件也得到了明显改善，但由于防护林体系与农牧业生产结合不够紧密，毁林开荒，超载放牧屡屡发生，加之防护林体系结构设计欠合理，整体效益发挥不明显，治沙出现了局部有所好转，整体恶化的势头。针对这种现状，开展了生态经济防护林体系构建及可持续利用技术试验研究与示范，实激明，这一攻关目标是切合实际的，深受当地政府及生产单位的欢迎。主要技术要点如下:
　　①根据农田风蚀沙化强度，调整改造了示范区农田防护林林带走向，更换了造林树种，采用窄林带稀疏和通透地构配置。
　　②固沙林营建注重生态效益和经济效益的结合。流动、半流动沙地及地势较高沙地栽植小叶锦鸡儿、胡枝子等饲料苗木;地势平坦的固定沙地栽植樟子松、杨树等用材固沙树种，并在栽植初期进行林农复合经营，以短养长，以耕代抚。
　　③在注重改善生态环境的同时，大力开展经济林营建，选择适于当地生长，经济价值较高，市场前景好的苹果梨、早香2号梨、大扁杏作为经济林造树种，栽培方式分为矮化密植型、强化稀植型，在经济条件较好村屯发展庭院经济，栽培葡萄、李子等优质果木，实行集约化经营。
　　(2)樟子松固沙林合理经营与良种选育技术
　　①对起伏不平的樟子松固沙采取留强去弱式疏伐，地势较为平坦的林分实施带状(宽带、窄带)间伐，边缘效应较为明显。上述2种经营方式可有效防止樟子松固沙林早衰，促进林木生长。
　　②樟子松按雄孢子颜色划分为3种类型(绿色、红色、粉色)，经观察测试得出:雄孢子颜色绿色、种子颜色黑色为樟子松优良型，抗逆性强、生长量大;与此同时，成功选育出1种固沙植物新材料--彰武松，它是赤松的优良变种，抗旱性、生长速率皆高于樟子松、油松、赤松，是三北地区很有发展前景的优良造林树种。
　　(3)退化土地可持续经营利技术
　　①草炭改土技术　利用彰武沙区草炭资源贮量(约2300万m3)丰富，易于挖掘、改造沙化农地，解决风沙土养分贫乏，持水能力差，生产力低下等现实问题。结果显示:施用草炭可明显改善本地水分状况，提高土壤有效水分含量和保肥性能，可大幅度增加作物产量，这一技术深受农民欢迎。
　　②钾肥肥效增产技术　根据区域土壤养分调查分析得出:退化农地有效钾含量下降明显，增施N

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