书城自然黄土高原生态建设效率研究
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第16章 人工植被建设研究(5)

而油松不同立地土壤含水量变化规律相同,并没有表现出立地差异,在土壤表层1m以上表现为半阴坡的含水量>;阴坡>;阳坡,3.5m干层以下土壤含水量,表现为阳坡>;半阴坡>;阴坡,阴坡土壤含水量并没有表现出一定大于阳坡的规律,这主要是受林分的密度与林地的坡度大小所影响。对相同立地条件下有林地和荒坡土壤水分分布比较可见,荒坡表现出与林地相一致的水分变化规律,1.8m为“土壤干层”的上界,3.5m以下土壤水分又逐渐升高。在土壤表层及干层以下,柠条林地土壤含水量明显低于相邻荒坡的含水量,而在半阴坡的油松和樟子松林地则和相邻荒坡土壤含水量相近。也就是说,该区域林地和荒坡土壤均在一定深度以下,普遍存在着较其上层和下层含水量低的干化层。坡向直接影响到光热的再分配,影响土壤形成速度,进而影响土壤水分状况。研究表明土壤水分呈现出阴坡>;山脊>;阳坡的规律。

同时土壤水分含量在垂直方向的分布受降水、蒸发、土地利用类型和植被等的影响较大。在同一坡向,土壤水分先减小至临界深度95cm左右,然后又逐渐增加。

4.3整地保墒、拦径蓄水,逐渐改善立地生境条件人工修复的本质含义是在植被系统经历各种退化阶段,或者超越一个或多个不可逆阈值时所采取的一种附加人为干预的生态恢复途径,其第一要义在于不违背自然规律的前提下,对选择对象施加其可能接受的影响,使其沿着预期目标演进。对于丧失部分植被自然恢复功能的立地类型,人工建设是植被修复的最被动的又是唯一选择。显然,人工修复的植被系统与原本经过长期自然演替形成的植被系统不可能完全一致,但是,应该尽量选择比较符合自然特点的植被类型。正如《环境与发展的里约热内卢宣言》和《21世纪议程》(1992)所倡导:人类在强调保护生命资源对人类生存作用的同时,也鼓励“依据生态控制原理调节系统内部不合理的生态关系,提高系统的自我调节能力,在外部投入有限的情况下通过各种技术的、行政的和行为诱导的手段去实现因地制宜的持续发展”。黄土高原地区特别是在偏干旱地区有大量的荒山荒沟,约占总土地面积的2/3以上。目前,如此大量的荒地绝大部分都是“无雨地干透,小雨小径流,大雨大径流”的荒山秃岭。

因为这些荒地的坡度都比较大,又失去了植被,土壤积蓄雨水功能极差,因而丧失了自然恢复植被的能力,这就是实施人工整治荒地,进行植被建设的理由之一。理由之二,在黄土高原地区,人工改造植被生境具有得天独厚的优势:一是疏松黄土的地面易改性特征,即使是简单的劳动投入也容易得到比较高的劳动生产率。二是黄土层的植物普适性特点,只要有适宜墒情的黄土,几乎任何植物都可在其上生长。

如果一味强调自然立地条件的制约性而忽视人工改造植被生境的可能性,或一味强调生态效益而忽视经济效益的做法都是片面的。

张源润等人的研究结果显示,在梁峁坡、荒山荒坡、退耕还林地,采用水平沟进行灌草立体配置,营造各种生态经济型防护林,使有限的降水集中使用。山杏+山桃林地生物量比对照区的510kg/hm2提高4.58%~29.06%,紫花苜蓿产量比荒山对照区的3000kg/hm2提高17.6倍,草地生物量由造林初期的10.5t/hm2(2002年)增加到2005年的11.4tg/hm2,增加了8.26%。土壤含水量比自然坡面提高15.02%。该区灌木林生长良好,生物量较高,根系分布层的土壤含水量基本能满足林木的正常生长。结果充分表明,合理的整地造林将随着时间的延续,土壤水分可不断得到补充和调节,能够维持沙棘的正常生长。说明通过人工整地,选择适宜的造林树种,营造生态经济型防护林,即集蓄了有限的降水资源,减少了地表径流,又能提供林木正常生长发育所需的水分,不至于造成土壤的旱化,促进半干旱山区林业的可持续发展。

4.3.1大力建设“集流型”植被所谓“集流型”植被,是指在一定的立地条件类型下,合理利用所有可能利用的地表径流,充分利用人为设计能力,发挥主观能动性,力争将降水、径流全部就地拦蓄,用于植被恢复重建,使每一滴水的生产价值发挥到极致。这是黄土高原干旱半干旱地区抗旱造林技术的精华所在。据观测,工程整地比未造林荒坡可减少径流72%~98%,减少土壤冲刷86%~99%;没有进行整地荒坡上土壤含水量只有7%~8%。而进行过工程整地的土壤含水量达到13%~15%,头年整地第二年造林的,成活率可达85%,边整地边造林的成活率为45%,不整地就造林的成活率仅有5%~15%。所以,应改善大量宜林(草)荒地的生境条件,搞好建设林、灌、草相结合的生态植被的基础工程。

实践证明,正确的人工改良,能够改善土壤物理性质,提高土壤的入渗能力与蓄水能力。拦蓄集水区的地表径流,控制坡面水土流失,把通过空间分配所收集到的雨水,尽量多地贮存在林木根系层,延长土壤有效水的供应时间,对极有限的降水进一步做出时间上的再分配,提高雨水资源的利用率,协调水分与林木生长的关系。土壤侵蚀地区土壤瘠薄,紧实度高,致使造林苗木根系初期往往发育不良,直接影响到成活与日后生长。通过整地促进土壤熟化,增加土壤的有效养分供应,降低土壤容重,减小幼树根系生长的阻力,改善土壤的通气状况。通过整地对坡面上局部坡度的改变,影响太阳辐射平衡、日照时间和近地面风速,从而影响到土壤的温度与蒸发量,起到改善植树带小气候的作用。实践证明,凡有效降雨在250mm以上的地区,需要采取拦蓄坡面径流、覆盖等一系列蓄水保墒的技术措施以提高降水的利用率,改善生境条件:一是坡面工程整地与植物配套结合的利用方法。

水平槽、竹节壕、鱼鳞坑等坡面整地工程,是以当地自然地貌特点为措施选择条件,以能拦蓄一定频率下的最大暴雨量为设计依据,在保证工程质量、标准的前提下,可有效拦蓄降水,增加表层土壤含水量,提高配套植物的存活率及生长速度。二是拦截地表径流的方法,包括谷坊、塘坝、小水库等沟道蓄水工程。不但减少了泥沙下泄,保护了降水资源,而且补充了地下水,为植树种草及农业生产提供了水源。

三是蓄存降雨的方法。以水窖蓄水工程为主要利用形式,根据蓄水量的大小及当地径流、入渗等特征值,综合确定出集流场地的面积、位置,并通过合理排蓄的运用方式贮水,实现高储高用、以丰补歉的目的。20世纪80年代以来,甘肃省定西市安定区(原定西县)实施的“山顶戴帽子(平整土地种植灌草),山腰系带子(修水平台、鱼鳞坑种植灌草),山脚(沟谷)穿靴子(筑谷坊、塘坝种植乔木)”的小流域治理工程措施是对当地农民成功经验的创造性运用。

4.3.2提倡、促进农田林网化大量的观测资料表明,在农田林网的有效防护范围内近地表风速可降低30%~50%,相对温度提高15%~25%,土壤蒸发量减少20%~30%,土壤含水量增高10%~30%,与空旷地带的同类型农田比较,粮食产量增加10%~30%。