徑流林業(yè)技術(shù)在黃土高原區(qū)營(yíng)造水土保持林中的應(yīng)用
論文關(guān)鍵詞：徑流；技術(shù)；水土保持林；應(yīng)用
論文摘要：徑流林業(yè)技術(shù)措施的核心技術(shù)是集水整地。集水整地系統(tǒng)由微集水區(qū)組成，一是產(chǎn)生徑流的集水面，二是滲蓄徑流的植樹(shù)穴。根據(jù)地形條件，以林木為對(duì)象在全林地形成不同的集水與栽植區(qū)，組成——通過(guò)這種措施的應(yīng)用，基本上要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是通過(guò)有效的水分調(diào)節(jié)措施，在一般年份使土壤水分基本維持在林木生長(zhǎng)發(fā)育所需的適宜范圍之內(nèi)；二是在短期天氣干旱的情況下，土壤含水量不低于苗木的凋萎濕度以維持林分的穩(wěn)定性。
1 集水整地措施
1.1栽植區(qū)面積
在定西黃土高原干旱半干旱氣候條件下，一般要求深整地，以便降低土壤緊實(shí)度，促進(jìn)土壤熟化，增強(qiáng)土壤蓄水能力，對(duì)于防護(hù)林和用材林一般最好整地深40～60cm，林80～100cm。為了增加土壤有效蓄水量，應(yīng)當(dāng)采取較大規(guī)格的整地，但是整地規(guī)格加大，破土面增加，地表蒸發(fā)也隨之增加，而且徑流進(jìn)入后滲蓄的深度相應(yīng)減少，也增加了地表蒸發(fā)量。因此，栽植區(qū)面積的大小，應(yīng)考慮生物經(jīng)濟(jì)兼顧的原則，既考慮到樹(shù)木的根系生長(zhǎng)發(fā)育及對(duì)養(yǎng)分和水分的需求，又要考慮到地形、土壤等自然與經(jīng)濟(jì)條件。經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種一般對(duì)水分養(yǎng)分的需求比較高，根系的水平分布比較寬，栽植區(qū)的面積宜大一些，其寬度一般在1.40～2m，長(zhǎng)度主要由造林的株距決定，一般在1～2m左右；水土保持用材林的闊葉樹(shù)因根冠較大，一般栽植區(qū)寬度在1～1.60m，長(zhǎng)度在1m，但若是培育速生用材林，則整地寬度可適當(dāng)加大；薪炭林、護(hù)牧林等以灌木為主的水土保持林，栽植區(qū)面積可適當(dāng)小一些，一般寬為0.60～0.80m，長(zhǎng)度可依據(jù)地形條件而定。
1.2集水面積
在確定栽植區(qū)面積的大小，即徑流滲蓄與水分消耗區(qū)面積大小之后，即可確定集水面的大小。集水面積的大小主要根據(jù)栽植區(qū)面積大小、降雨量、地表的產(chǎn)流率、栽植區(qū)水分消耗需求、樹(shù)木需水量、土壤水分短缺量等因素來(lái)確定，其目標(biāo)是所產(chǎn)的徑流水能彌補(bǔ)土壤水分的短缺量。一般栽植區(qū)與集水區(qū)的面積比例由栽植區(qū)的水分虧缺量與進(jìn)入栽植區(qū)的徑流量來(lái)確定，總的原則是所虧缺的水分基本上等于徑流補(bǔ)充的水分。在定西黃土高原地區(qū)降水量一般在300～400mm，蒸散需求量一般在700～1 000mm，據(jù)此栽植區(qū)與集水區(qū)的面積比例，對(duì)于經(jīng)濟(jì)林一般為4:1～8:1，對(duì)于防護(hù)林一般在2:1～6:1，具體的比例要考慮當(dāng)?shù)氐牧⒌嘏c樹(shù)種來(lái)確定。當(dāng)然，如果條件許可的話可以通過(guò)水量平衡計(jì)算出較準(zhǔn)確的比例。
1.3蓄水工程
集水面：集水區(qū)應(yīng)當(dāng)修成一定的坡度，地表較結(jié)實(shí)、平整、不易產(chǎn)生水土流失。集水面的整修可分為坡面和梯田等平緩地兩種情況。在整修過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意不要破壞植樹(shù)帶，集水面坡度不要過(guò)小，整地回填時(shí)就要注意回填土的高度，預(yù)留要挖去的高度，保證集水面能形成的坡度、植樹(shù)帶有足夠的蓄水容積。通過(guò)集水面所產(chǎn)生的徑流直接流入栽植區(qū)滲入土壤中供林木吸收利用，但是如果有較強(qiáng)的降雨發(fā)生，徑流量太大徑流來(lái)不及滲入土壤中，有可能沖毀坡面整地工程造成水土流失，因此與集水面相配套，在徑流滲蓄區(qū)要修筑比普通整地規(guī)格更高的蓄水工程，保證有一定的攔蓄暴雨的能力，保證坡面安全。蓄水工程的斷面形式在山坡地一般有反坡梯田、水平溝、魚(yú)鱗坑等形式，在平緩地有穴狀、條帶狀等形式。在修筑時(shí)要考慮本地區(qū)可能暴雨量、暴雨強(qiáng)度及所產(chǎn)生的最大徑流量，同時(shí)還要考慮幼林無(wú)覆蓋時(shí)地表土壤侵蝕造成每年可能的蓄水容積損失量。
蓄水工程是栽植區(qū)的重要組成部分，其修筑與栽植區(qū)整地同時(shí)進(jìn)行，按照整地的斷面形式，外埂要達(dá)到的一定高度，特別是反坡梯田時(shí)，一定要在外側(cè)修加固埂，頂寬為20～30cm，高度在40cm左右。為了使徑流能均勻地分配到各個(gè)林木，在整修外埂時(shí)應(yīng)與等高線垂直，每隔一株或幾株樹(shù)木修一橫檔，以起到防止因徑流滲蓄區(qū)過(guò)長(zhǎng)不水平而使徑流水向一側(cè)過(guò)分集中沖毀蓄水工程。一般可以每隔3m左右修一個(gè)，橫檔的高度與外埂平齊，頂寬30cm。
1.4集水整地施工
在定西黃土高原干旱半干旱、水土流失嚴(yán)重的地區(qū)，由于土壤瘠薄、緊實(shí)度又高，致使造林苗木的根系初期生長(zhǎng)不良，不僅影響成活率而且也影響到后期的生長(zhǎng)發(fā)育。通過(guò)整地措施可以改善林木生長(zhǎng)的土壤條件，減少幼樹(shù)生長(zhǎng)的阻力。在進(jìn)行整地施工時(shí)，一定要達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的長(zhǎng)、寬、深的標(biāo)準(zhǔn)。如果是經(jīng)濟(jì)林，則結(jié)合整地可以施足底肥。同時(shí)在回填的工程中可以在土壤中加一些綠肥、有機(jī)肥、復(fù)合肥、土壤改良劑、蓄水保墑等，以增加土壤養(yǎng)分改良土壤結(jié)構(gòu)。施肥的數(shù)量與種類主要由所選的造林樹(shù)種確定。為了減少地表蒸發(fā)的損失，栽植區(qū)表面的形式以在陽(yáng)坡的造林地能造成小陰坡為較理想，可以降低夏季的土壤蒸發(fā)；在陰坡的造林地修成水平面較為理想，可以改善春季地溫，促進(jìn)林木根系的生長(zhǎng)。
2 集水面防滲措施
提高小雨、強(qiáng)降雨的產(chǎn)流率是增加旱季林木水分供應(yīng)量的重要手段之一，也是提高降用率的重要措施。在黃土地區(qū)年降雨、中小雨、強(qiáng)降雨，分別占總降雨次數(shù)和降雨量的80％和70％以上，一般很難引起地表徑流。因此，通過(guò)一系列的地表防滲技術(shù)對(duì)集水區(qū)進(jìn)行處理，不僅可以增加降水的利用率，減小土壤的無(wú)效蒸發(fā)，而且可以提高土地的生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)效益。
2.1壓實(shí)拍光處理
壓實(shí)拍光是一種以緊實(shí)地表土壤，減小孔隙度，增加土壤黏結(jié)力，形成一層高密度入滲阻力層為特點(diǎn)的地表防滲措施。表土層壓實(shí)拍光的程度與土壤組成、有機(jī)質(zhì)含量、施工時(shí)的土壤含水量、壓實(shí)力大小與均勻程度等因素有關(guān)。表層土壤密度越高，水分的入滲阻力大，降雨產(chǎn)流率也越高，在條件允許的情況下應(yīng)盡量增強(qiáng)壓實(shí)力，提高表層密度。在整修時(shí)，先把地表的雜草連同干燥土層一起鏟除回填到栽植區(qū)，裸露出濕土，按預(yù)定的形狀整修好集水面后，根據(jù)需求即可進(jìn)行壓實(shí)拍光處理。
2.2防滲劑處理
在極干旱或林木需水量較大的情況下，依靠壓實(shí)拍光已不能滿足林木生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分的需求，必須對(duì)地表進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆罎B處理，以進(jìn)一步提高降雨的產(chǎn)流率，增強(qiáng)對(duì)降雨的空間分配強(qiáng)度。目前國(guó)內(nèi)外常用的防滲化學(xué)材料有鈉鹽、乳膠、蠟狀物、瀝青及YJG－1、YJG－2、YJG－3和生物材料如地衣等。對(duì)要進(jìn)行防滲劑處理的集水區(qū)應(yīng)事先仔細(xì)地壓實(shí)拍光，除去浮土，平滑表面，而且一般應(yīng)在苗木栽植后再進(jìn)行處理，這樣可以避免栽植時(shí)人為的破壞集水面。在集水面壓實(shí)拍光并整理好后即可進(jìn)行防滲處理。如使用YJG－1，可取YJG－1原液加水按照1：10～1：15的濃度配制好噴灑液，裝入噴霧器內(nèi)備用。噴灑時(shí)應(yīng)選在無(wú)風(fēng)晴朗的天氣進(jìn)行，否則因風(fēng)吹散、霧化的噴灑液會(huì)造成材料浪費(fèi)而且很難噴勻，如果有雨時(shí)噴灑還沒(méi)有等膜形成與土壤接觸牢固而被雨水沖失。
2.3生物防滲處理
與化學(xué)防滲劑相比，生物防滲處理有其無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)和更廣闊和應(yīng)用前景。在對(duì)集水效率要求較高的地方可以使用化學(xué)防滲劑，但在對(duì)徑流系數(shù)要求不高時(shí)則可以用生物材料來(lái)代替，此外，在壓實(shí)拍光的集水區(qū)表面也可以使用生物材料，對(duì)集水面起到保護(hù)作用。
對(duì)集水區(qū)地表進(jìn)行處理的生物材料，經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和野外試驗(yàn)觀測(cè)，使用了一種自然存在于黃土高原地區(qū)的地衣－石果衣。這種地衣緊密貼生于土壤表面，耐干旱，在合適的溫度、濕度條件下可以進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)繁殖。繁殖好的地衣?tīng)I(yíng)養(yǎng)碎片，噴灑在集水面上，利用夏季的有利條件，經(jīng)過(guò)1～2年即可形成地衣保護(hù)層。石果衣的集水效果雖然不如化學(xué)材料，但它是一種純生物材料，又具有極好的水土保持效果，對(duì)促進(jìn)全林地生態(tài)環(huán)境的.改善具有積極的作用。
2.4其他處理方法
除了上面介紹的幾種防滲處理方法和材料之外，還有一些其他材料也在試驗(yàn)研究中應(yīng)用了。其中有水泥和107膠混合起來(lái)噴灑在集水面上，也具有較高的徑流系數(shù)和較長(zhǎng)的使用壽命；在干旱區(qū)還使用了在集水面上鋪設(shè)油氈紙、塑料薄膜的方法；此外還試驗(yàn)了瀝青、拒水粉等材料的防滲性能和使用方法。其中有的材料和方法在一定的條件也可以使用。
3 結(jié)論
根據(jù)定西的地形條件，組成一個(gè)完整的集水、蓄水、水分利用系統(tǒng)。在自然降雨不能滿足樹(shù)木正常生長(zhǎng)發(fā)育的需求，在不同的時(shí)間里土壤水分有一定的虧缺量，通過(guò)集水面積、徑流系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)流量，彌補(bǔ)土壤水分的不足，保持水分供需的基本平衡。增高對(duì)降水的高效利用是其核心，通過(guò)人工措施改變地表性狀使比較小的降雨也能產(chǎn)生地表徑流，從而提高降水的地表產(chǎn)流率，增加林木根系分布區(qū)域的供水量，同時(shí)通過(guò)一系列的蓄水保墑措施盡可能減少地表的無(wú)效蒸發(fā)損失，延長(zhǎng)土壤水分的使用時(shí)間，使有限的水分得到林木根系的充分吸收，提高水分的利用效率。通過(guò)這種措施的應(yīng)用，基本上要解決這樣兩個(gè)問(wèn)題，一是通過(guò)有效的水分調(diào)節(jié)措施在一般年份使土壤水分基本維持在林木生長(zhǎng)發(fā)育所需的適宜范圍之內(nèi)，二是在短期天氣干旱的情況下，土壤含水量不低于苗木的凋萎濕度以維持林分的穩(wěn)定性。
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