本期期刊速读内容来自《中国水土保持》杂志2022年第6期文章《 东北黑土区生产建设项目水土保持植物措施配置研究 》,作者 孙中峰,史彦林,严尔梅,贾洪纪,杨文姬 。
孙中峰(1972—),男,吉林伊通人,正高级工程师,博士,主要从事水土保持咨询与生态建设。
植物措施在治理水土流失上具有立体多点防侵蚀的特点,同工程措施与耕作措施相比,地表扰动较小,对防治 人为水土流失具有重要作用。 根据多年的实践,目前生产建设项目植物措施从周边环境、立地条件及建设要求的角度可分为生态恢复型、生态功能型和生态美观型三类。
在调查东北黑土区生产建设项目植物措施实践的基础上,根据水土保持植物措施立地条件划分情况,从植物品种选取、配置模式和栽植技术等方面进行设计,总结出了适应东北黑土区不同立地类型的植物措施配置技术。
正文
黑土因其有机质含量高、土壤肥沃、土质疏松、适于农耕等特点闻名于世。我国东北黑土区是世界上仅有的三大黑土区之一,其粮食产量占全国粮食总产量的1/4,占全国调出粮食总量的1/3,是我国重要的商品粮基地和全国商品粮生产的“稳压器”。
黑土由地表植被死亡后经过长时间腐蚀形成腐殖质后演化而成,只有在寒温带草原或草甸植被下才能发育。低温条件使土壤消耗速度减慢,但其形成速度更慢,形成1cm厚的黑土需要400年左右,我国东北地区当前的黑土层形成时间需要以万年计算。 由于东北黑土区具有坡缓、坡长等地形特 点,加上黑土疏松、抗蚀能力弱等特性,以及自然条件与人为因素的共同作用,致使该区水土流失严重。
据2012年第一次全国水利普查结果,东北黑土区水土流失面积25.3万km2,占土地总面积的23.21%,多年平均土壤侵蚀模数达3100~4800t/(km2 · a)。 在东北黑土区战略粮仓地位不断增强、耕地面积基数大及粮食生产规模化程度不断提高的形势下,减少水土流失是保证东北粮食稳产高产和改善当地生态环境的重要举措。
近年来,国家扎实推进综合治理,保护耕地资源,改善了土地质量,提高了土地生产力,水土流失逐渐向好的方面转变。但是,随着经济社会快速发展,生产建设项目造成的人为水土流失现象越来越多,陡坡开垦、乱砍滥伐等破坏生态环境的行为仍然存在。
根据中国水土流失与生态安全综合科学考察成果,人为因素造成的水土流失比自然状态下高出数十倍甚至上百倍,危害十分严重,恢复难度也更大,生产建设项目扰动加剧了人为水土流失的发生及其潜在危害,对区域生态环境治理与监管提出了更高的要求。
据黑龙江、吉林、辽宁三省近年来水土保持公报数据统计,2018年和2019年东北三省的生产建设项目扰动面积分别为521.01和768.97km2(见表1),如不能得到很好的防治,将会产生大量的水土流失,加剧黑土资源流失,恶化当地生态环境。植物措施在治理水土流失上具有立体多点防侵蚀的特点,同工程措施与耕作措施相比,地表扰动较小,对防治人为水土流失具有显著作用。
因此,根据东北黑土区生产建设项目植物措施实践,总结出适应东北黑土区不同立地类型的植物措施配置技术,从植物品种选取、配置模式和栽植技术等方面进行设计,为东北黑土区生产建设项目植物措施建设提供借鉴,具有重要意义。
表1 东北三省2018年和2019年生产建设项目扰动面积
1 水土保持植物措施实施情况及分类
1.1 水土保持植物措施实施情况
在多年的黑土区水土流失治理工作中,总结出了不同分区植物措施的适宜品种与配置模式,如漫川漫岗区的岗顶植乔木(松等)、坡面种植物防冲带(苕条)、沟道植乔木(杨、松等),丘陵沟壑区顶部植乔木、坡面植乔灌混交林(刺槐、樟子松、紫穗槐等),水蚀交错区平地营造防护林带(杨树等)、坡地进行灌木混交(刺槐、柠条、紫穗槐、沙棘等)或灌草混交(柠条、苜蓿草、羊草等),在黑土区治理中取得了很好的效果。
由于生产建设项目对水土保持植物措施的需求不仅仅是要达到治理水土流失的目的,还需要水土保持植物措施发挥绿化美化、安全保障、保护生物多样性、净化大气、固碳释氧等特殊作用,因此在生产建设项目水土保持植物措施品种选择和措施配置时,根据生产建设项目的特殊需求,积极寻求新的植物品种和措施配置模式非常重要。
1.2 水土保持植物措施分类
生产建设项目种类繁多,据统计,目前的生产建设项目基本可以分为16类,每种生产建设项目对于植物措施的需求也不尽相同。受周边环境、立地条件和后期管理等因素限制,在选择生产建设项目水土保持植物措施种类时,物种的适应性、综合性与抗逆性被认为是应当遵循的首要法则,应因地制宜选择具备生长迅速、萌芽力强、根系发达、改良土壤等特点的植物。
根据多年的实践,目前生产建设项目水土保持植物措施从周边环境、立地条件及建设要求的角度可分为生态恢复型、生态功能型和生态美观型三类。
(1)生态恢复型。
生态恢复是指对生产建设项目施工过程中所产生的扰动面进行植被恢复,在地表形成植物群落,减弱降雨侵蚀能量,通过植物对水分的吸收、蒸腾、滞留以及林地的渗透、储蓄,调节降水、蒸发、径流和土壤水分,减少侵蚀产沙,同时通过植物根系固定土壤,减少土壤肥力的损失,改善土壤结构,提高土地肥力。
生态恢复型植物措施以快速恢复植被为主,根据周边的环境条件、景观要求及建设特点,进行植物品种选择与措施配置。一般可以分为耐旱型、耐水湿型、耐瘠薄型、耐盐碱型、耐沙化(石漠化)型、抗风型等,主要布设于生产建设项目临时占地和保护带等分区内。
(2)生态功能型。
根据生产建设项目,尤其是建设生产类项目因生产活动对周边环境产生的不良影响,进行植物措施布设时,要考虑植物滞尘、吸噪、阻隔辐射等功能,从而实现改善生产条件和周边生态环境的目的。目前,生态功能型植物措施主要有滞尘型、防辐射型和防噪声型等几类,主要布设于生产区、生活区、周边防护区等区域。
(3)生态美观型。
在生产建设项目的一些重要区域,除水土保持功能外,更主要的目的是改善环境景观条件,因此需要结合周边环境合理配置植物,营造出层次丰富、色彩斑斓、环境优美的景观,以发挥植物措施的景观效果。主要应用于办公区、生活区、休闲区等区域。
2 生产建设项目立地条件类型划分
按照《全国水土保持区划》一级区划分成果,东北黑土区为一级分区。在此基础上,综合《全国水土保持区划》二级区和三级区成果、《中国林业发展区划》等,按照自然环境、工程建设需求、局部微地形等差异情况,进行亚区划分,共划分为大兴安岭东北部山地丘陵亚区、小兴安岭及长白山西麓低山丘陵亚区、东部平原亚区和呼伦贝尔丘陵平原亚区4个亚区,每个亚区又可划分为如表2所示的立地类型。
表2 东北黑土区生产建设项目水土保持植物措施立地类型划分
3 不同分区水土保持植物措施品种选择和配置模式
3.1 不同分区植物品种选择
根据水土保持植物措施立地条件划分情况,分亚区选取植物品种,针对性布设植物措施,具体见表3。
3.2 植物措施配置模式
3.2.1 平地美化区植物措施配置模式
3.2.1.1 立地条件、营造目的与主要配置模式
立地类型为平地区需绿化美化的区域,主要分布于建设项目的生活区、办公区及休闲区等;植物措施的营造目的以观赏性为主,通过合理配置植物,形成树木葱郁、花团锦簇、清洁优雅的景观,使工作人员心情舒畅、缓解工作疲劳、提高劳动生产效率。在此分区内主要采用乔木+灌木+草的园林式配置模式。
3.2.1.2 不同亚区植物措施配置模式及种植方式
(1)大兴安岭东北部山地丘陵亚区。
采用兴安落叶松+丁香+早熟禾、樟子松+垂枝榆+早熟禾两种配置模式。乔灌木选择园林大苗(一级苗),要求无病虫害和各类伤,根系发达,乔木应带土球;草种要求籽粒饱满。整地方式采用全面整地,覆30~50cm腐殖质土,并进行施肥和灌溉。乔木株行距5m×3m,灌木株行距5m×2m,草坪草播种量40~80kg/hm2。
(2)小兴安岭及长白山西麓低山丘陵亚区。
采用云杉+丁香+早熟禾、圆柏+红瑞木+早熟禾、茶条槭+榆叶梅+早熟禾、红松+绣线菊+早熟禾四种模式。乔灌木选择园林大苗(一级苗),要求无病虫害和各类伤,根系发达,常绿树种带土球;草种要求籽粒饱满,发芽率大于95%。整地方式采用全面整地,覆30~50cm腐殖质土,并进行施肥和灌溉。乔灌株行距可依照园林绿化种植标准确定,草坪草播种量40~80kg/hm2。
(3)东部平原亚区。
采用银中杨+铺地柏+白三叶、云杉+垂枝榆+早熟禾、辽东栎+红瑞木+早熟禾三种模式。乔灌木选择园林大苗(一级苗),要求无病虫害和各类伤,根系发达;草种要求籽粒饱满、发芽率大于95%。整地方式采用全面整地,覆30~50cm腐殖质土,并进行施肥和灌溉。乔灌株行距按园林绿化种植标准确定,草坪草播种量40~80kg/hm2。
(4)呼伦贝尔丘陵平原亚区。
采用云杉+垂枝榆+紫羊茅、樟子松+细叶小檗+紫羊茅两种模式。乔灌木选择园林大苗(一级苗),要求无病虫害和各类伤,根系发达;草种要求籽粒饱满、发芽率大于95%。整地方式采用全面整地,覆30~50cm腐殖质土,并进行施肥和灌溉。乔灌株行距按园林绿化种植标准确定,草播种量40~80kg/hm2。
3.2.2 平地恢复区植物措施配置模式
3.2.2.1 立地条件、营造目的与主要配置模式
立地类型为平地区或缓坡区域内施工临时占地中需进行植被恢复的区域,主要分布于施工生产生活区、弃渣场、取土场及其他施工临时占地等区域;植物措施营造的目的是恢复其占地前的土地利用状态,以当地适生植物为主,选取的植物与周边环境保持协调一致,通过合理的植物措施保持水土,植物枝叶缓冲降雨对裸露地表的冲击力,减少地表径流及其对地面的冲刷,植物根系固定土壤颗粒,减少水土流失。
3.2.2.2 不同亚区植物措施配置模式及种植方式
(1)大兴安岭东北部山地丘陵亚区。
采用乔木+灌木+草模式或灌木+草模式,主要模式有兴安落叶松纯林、蒙古栎+胡枝子+紫花苜蓿、胡枝子+草木樨。乔灌木苗木选用一级苗,草种要求籽粒饱满、发芽率大于90%。整地方式平地采用全面整地,边坡灌木采用水平阶或鱼鳞坑整地。乔木株行距1.5m×2.0m,灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2。
(2)小兴安岭及长白山西麓低山丘陵亚区。
采用乔木+灌木+草、灌木+草或草种混播等模式,主要模式有樟子松+紫穗槐+早熟禾、紫穗槐+野牛草、丁香+紫花苜蓿或紫花苜蓿+草木樨。乔灌木苗木选一级苗,草种要求籽粒饱满、发芽率大于95%。整地方式平地采用全面整地并施肥,边坡灌木采用水平阶或鱼鳞坑整地。乔木株行距1.5m×2.0m,灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2。
(3)东部平原亚区。
采用灌木+草或草种混播等模式,主要模式有锦鸡儿+羊草、铺地柏+草木樨、紫花苜蓿+草木樨等。乔灌木苗木选一级苗,草种要求籽粒饱满、发芽率大于95%。整地方式平地采用全面整地并施肥,边坡灌木采用水平阶或鱼鳞坑整地。灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2。
(4)呼伦贝尔丘陵平原亚区。
采用灌木+草或草种混播等模式进行恢复,主要有胡枝子+草木樨、胡枝子+紫花苜蓿、沙棘+草木樨、紫花苜蓿+草木樨和羊草+冰草。乔灌木苗木选一级苗,草种要求籽粒饱满、发芽率大于90%。整地方式平地采用全面整地,边坡灌木采用水平阶或鱼鳞坑整地。灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2。
3.2.3 平地功能区植物措施配置模式
3.2.3.1 立地条件、营造目的与主要配置模式
立地类型为平地区内对植被有特殊要求的区域,如有降噪、滞尘、防辐射等要求,一般分布在厂区。植物措施营造的目的是利用植物特性在恢复植被的同时达到功能利用的目的。功能区植物选取以当地适生植物为主,通过物种配置起到特殊的防护作用。
3.2.3.2 不同亚区植物措施配置模式及种植方式
(1)大兴安岭东北部山地丘陵亚区。
采用乔木+灌木+草、乔木+灌木、乔木纯林等模式,主要模式有樟子松+丁香+早熟禾、樟子松+丁香、小叶杨+丁香、樟子松纯林、甜杨纯林。 乔灌木苗木选一级苗,要求无病虫害和各类伤,根系发达; 草种要求籽粒饱满、发芽率大于95%。 整地方式采用全面整地并施肥。 乔木株行距2m×2m,灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2,乔木纯林株行距3m×3m。
(2)小兴安岭及长白山西麓低山丘陵亚区。
采用乔木+灌木+草、灌木+草、乔木纯林等模式,主要模式有樟子松+丁香+白三叶、糖槭+丁香+白三叶、火炬树+榆叶梅、山皂角+细叶小檗、樟子松纯林、侧柏纯林、色木槭纯林、稠李纯林、山槐纯林。乔灌木苗木选一级苗,带土球,无病虫害和各类伤,根系发达;草种要求籽粒饱满、发芽率大于90%。整地方式采用全面整地并施肥或穴状整地。乔木株行距2m×2m,灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2,乔木纯林株行距3m×3m。
(3)东部平原亚区。
采用乔木+灌木+草、灌木+草、乔木纯林等模式,主要模式有银中杨+丁香+白三叶、樟子松+丁香、小黑杨+榆叶梅、樟子松纯林、侧柏纯林、色木槭纯林、火炬树纯林。乔灌木苗木选一级苗,带土球,无病虫害和各类伤,根系发达;草种要求籽粒饱满、发芽率大于95%。整地方式采用全面整地并施肥或穴状整地。乔木株行距2m×2m,灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2,乔木纯林株行距3m×3m。
(4)呼伦贝尔丘陵平原亚区。
采用乔木+灌木+草、灌木+草、乔木纯林等模式,主要模式有樟子松+兴安柳+早熟禾、白榆+细叶小檗、樟子松纯林、侧柏纯林、山杨纯林。乔灌木苗木选一级苗,带土球,无病虫害和各类伤,根系发达;草种要求籽粒饱满、发芽率大于95%。整地方式采用全面整地并施肥或穴状整地。 乔木株行距2m×2m,灌木株行距1m ×1m,草播种量40~60kg/hm2,乔木纯林株行距3m×3m。
3.2.4 坡地区植物措施配置模式
3.2.4.1 立地条件、营造目的与主要配置模式
坡地是生产建设项目中比较常见的立地类型,分部在道路、弃渣场、取土场及其他施工临时占地等区域,植物措施营造的目的是通过实施植物措施稳固边坡、增加坡面粗糙度,减少水流对地面的冲刷和地表径流。植物选择以当地适生植物为主,且易于坡面施工,按照土质边坡和土石混合边坡提出配置模式。
3.2.4.2 不同分区植物措施配置模式及种植方式
采用灌木+草、草种混播的模式,土质边坡采用的模式有沙棘+野牛草、丁香+紫花苜蓿、野牛草+早熟禾+紫花苜蓿+草木樨混播,土石混合边坡采用的模式有胡枝子+紫花苜蓿、沙棘+野牛草、野牛草+早熟禾混播。灌木苗木选一级苗,草种要求籽粒饱满、发芽率大于90%。整地方式采用全面整地、水平阶整地或鱼鳞坑整地。灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2。
(2)小兴安岭及长白山西麓低山丘陵亚区。
采用灌木+草、草种混播的模式,土质边坡采用的模式有紫穗槐+野牛草、丁香+紫花苜蓿、野牛草+早熟禾+紫花苜蓿+草木樨混播,土石混合边坡采用的模式有胡枝子+紫花苜蓿、沙棘+野牛草、紫穗槐+草木樨、野牛草+早熟禾+紫花苜蓿+草木樨混播。灌木苗木选一级苗,草种要求籽粒饱满、发芽率大于90%。整地方式采用全面整地、水平阶或鱼鳞坑整地。灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2。
(3)东部平原亚区。
采用灌木+草、草种混播的模式,土质边坡采用的模式有胡枝子+草木樨、紫穗槐+紫花苜蓿、锦鸡儿+草木樨、紫花苜蓿+草木樨+早熟禾混播,土石混合边坡采用的模式有紫花苜蓿+草木樨混播。灌木苗木选一级苗,草种要求籽粒饱满、发芽率大于90%。整地方式采用全面整地、水平阶整地或鱼鳞坑整地。灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2。
(4)呼伦贝尔丘陵平原亚区。
采用灌木+草、草种混播的模式,土质边坡采用的模式为紫花苜蓿+草木樨+冰草+羊草混播,土石混合边坡采用胡枝子+草木樨、紫花苜蓿+草木樨+冰草+羊草混播等模式。灌木苗木选一级苗,草种要求籽粒饱满、发芽率大于90%。整地方式采用全面整地、水平阶整地或鱼鳞坑整地。灌木株行距1m×1m,草播种量40~60kg/hm2。
4 结语
生产建设项目水土保持植物措施是防治人为水土流失的根本性措施,因地制宜进行植物措施的配置和设计,才能实现水土保持景观效果与保土功能的和谐统一。这些植物措施的总结与提炼,注重可复制性,可为东北黑土区生产建设项目水土保持植物措施的后续设计和落实打下坚实的基础。
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