为了提高造林成活率,应采用下列措施:一是预先整地。就是在造林的前1~2个季节进行整地,做到截蓄降雨径流。二是适当深栽。造林时将苗木适当深栽10cm左右。三是地膜覆盖。植树后将树盘内整修成中间低周边高、直径70~80cm的漏斗坑,将1平方米的地膜中心对着苗干套下、贴坑面覆盖并用土压实地膜周边,以利蓄水保墒。四是塑筒套干。良种嫁接苗栽植后,及时将苗干套在直径5~8cm、长于干高10cm的塑料筒内,塑料筒内装灌20cm左右的湿润土壤,顶端封扎,为苗木萌芽提供良好的温度、湿度微环境。五是浇定根水。在土壤含水量低于10%以下或施用保水剂造林时,必须浇定根水,每株约10kg。
②工程措施:可分为治坡工程、治沟工程和小型水利三个方面,其作用是改变地面坡长、坡度、阻径截流、拦蓄淤沙、巩固沟头沟坡、制止沟壑的发展,变水害为水利。
3.土石质山区水蚀土地退化治理生态综合管理措施
在土石质山区采用以封造结合为主、生态移民辅助措施进行植被恢复。采取先封后造,利用生态移民政策对在土石质山区纵深区居住、耕地在林区内插花地的农民尽可能移居到条件好的川区,减少人为破坏。造林前先整地,在造林前一年的雨季或秋季整地,山地陡坡、水蚀、风蚀严重地带及沟壑采用“品”字型穴状或鱼鳞坑整地,其他地段可以采用反坡带子田整地,整地带宽0.8~1.2m,带深0.5m,带面向里倾斜3度~5度。穴状或鱼鳞坑整地直径0.5~1.0m,坑深0.4m。造林以水源涵养林为主,实行乔灌结合、针阔混交的乔-灌型、乔-灌-草型、灌-草型。混交方式为带状混交、片状混交和株间混交均可。混交比例以针阔树种各占50%为宜。阴坡适当加大针叶树种比例,阳坡适当加大灌木树种比例。造林季节以春季、秋季为主,雨季容器苗栽植为辅。株行距1m×3m,每亩造林222株。
阴坡一般条件优越于阳坡,水分条件好,土层厚,造林条件比较好。造林整地以鱼鳞坑、反坡带子田为主,树种选择落叶松、油松、云杉、华山松、红桦、白桦、椴树、辽东栎、白蜡、水曲柳、花楸、沙棘、甘肃山楂、丁香等。
4.河谷川道区水蚀土地退化治理生态综合管理措施
河谷川道区采取农田防护林、道路、沟渠防护林、河岸防护林。树种配置以新疆杨、河北杨、刺槐、臭椿、国槐、旱柳、榆树为主,采用栽植坑整地,坑的深、宽、高均为60~80cm,株距2m,行间或株间混交。
在海拔较低、年降水量在450~500mm,纬度偏南,年平均气温8.0摄氏度、避风向阳、土壤肥沃的山麓缓坡、台地壕坝地、沟掌地、庭院四周,营造经济价值高、耐旱、耐寒的果树,林种配置以苹果、梨、李子、接杏、葡萄、桃为主。采用栽植坑、漏斗式集水坑整地,株行距3m×4m,早期间作蔬菜或药材。
在降雨量300~400mm的山区,发展以山杏、仁用杏、苹果为主的“两杏一果”生态经济林,整地方式为“88542”隔坡反坡水平沟。
5.小结
GEF项目的实施将工程技术、管理技术、生物技术融为一体,突出区域特色,形成小流域综合治理模式,实现山、水、田、林、路有机结合,为有效防治水蚀荒漠化提供了全面综合的管理措施。
总结出了适宜宁南山区整地和林草配置模式,总结出治理水土流失土壤退化总体应采取小流域综合治理措施。做到山上退耕造林种草,山下机修农田,沟道修堤筑坝,生物措施、工程措施、农业措施相配套,实行山、水、田、林、路综合治理。
今后宁南山区黄土丘陵沟壑区造林时树种选择上应突出灌木林,突出以乡土树种为主,以柠条、山桃、沙棘为首选。以生态效益为首要目的,改善水土流失、土地退化现状,待生态条件好转时进行乔木树种改造,那时再突出经济效益。
八、半干旱退化山区生态农业建设技术与示范
宁夏南部丘陵山区是典型的半干旱退化山区,生态环境具有三大特点:一是位于黄河中上游,受降水时空分布不均与下垫面的影响,严重水土流失和频繁的干旱灾害同时发生,生态环境极为脆弱;二是农耕开发历史悠久,土地承载力过大,生态环境遭到人为破坏严重;三是地处农牧交错带,农田生态系统与草地生态系统并存,降水总量处在可以从事农田生产范围之内,往往在人口压力与近期利益的驱动下盲目开垦,形成了愈穷愈垦愈垦愈穷的恶性循环。
本项目示范点位于半干旱退化山区的宁夏固原市彭阳县中庄、原州区河川,通过开展雨水集流与高效利用技术试验研究,抗旱植物引选与无公害农产品技术标准制定,高效生态农业模式集成与示范,生态修复与环境质量监测评价等研究,总结提出我国半干旱退化山区高效农林牧复合生态农业模式与生态环境综合治理技术体系,以示范区建设带动技术开发与集成,研究成果可以直接用于生态环境综合治理工程,具有较强的实用性和推广性。
1.集流蓄水生态型高效用水农业生产技术研究
针对黄河上游黄土丘陵区干旱少雨、水资源收集量有限、利用效率低的弊端,结合生态建设和农业生产的安全用水问题以及旱作农业的高效生产技术和产业结构调整,以合理高效开发利用水土资源为重点,在宁夏南部半干旱黄土丘陵山区重点进行坡地改造集水、蓄水及节水生态农业工程试验示范,开展坡地高效雨水资源化及坡地改造集水、蓄水工程技术的研究与开发,研究以工程、生物、农艺等雨水资源化调配技术集成高效旱作农业生产技术体系。重点对“88542”等雨水资源化坡地改造工程技术,田间微集水与非充分灌溉,以及水肥优化组合等农艺措施相结合的节水用水技术进行研究与评价,建立具有半干旱退化山区特色的雨水资源化及高效持续利用技术体系。
1.1坡地雨水资源化工程技术研究
1.1.1示范区雨水资源量分析
将观测年降水量按多年平均降水量上下各50mm划分,观测年2002年降水量为473.6mm,属于平水年;2003年降水量为544.8mm,属于丰水年;2004年降水量为337.6mm,属于欠水年。
1.1.2坡地雨水资源潜力
雨水是小流域尺度上水资源的最根本来源,雨水资源潜力是保证经济、社会可持续发展和雨水资源能够持续开发利用的基础。降雨到达坡面后,主要有以下三种去向:蒸发、下渗和坡面径流。蒸发的主要决定因素是气候,而下渗和坡面径流则受地形、植被和土壤性质等影响。研究坡地雨水资源化潜力,重要的是提高对坡面径流的利用效率。目前,在黄土高原小流域综合治理和生态环境建设中,还没有一个合适的方法确定小流域中雨水资源的可开发量,没有这一基本参数,就不能正确规划小流域综合治理和林草植被建设发展规模。因此,探索出一套适合黄土高原小流域社会经济发展需求的雨水资源化潜力方法显得十分必要。
1.1.3坡地雨水资源化工程技术
以水土资源的保育和高效利用为指导,为加快以水土保持为中心的小流域综合治理,改善生态环境,增加农民收入,在分析了示范区坡地雨水资源量和资源潜力的基础上,利用各种措施控制降雨就地入渗,增加地下水补给。本项目经研究有针对性的提出几种坡地雨水就地拦蓄的工程技术,通过修筑水平梯田、“88542”水平沟、水平阶、鱼鳞坑、淤地坝等,对地面进行较大的工程处理,以改变原有的地形特征,使降雨就地集中拦蓄入渗,提高水分利用效率。
1.1.3.1坡地集水防蚀造林整地工程技术
干旱少雨是影响宁夏南部山区生态经济型造林成活率和生长结果的主要因子,围绕着有限的降水资源,结合配套抗旱造林技术,根据宁夏南部黄土丘陵沟壑区特殊的地形地貌特点,在雨水集蓄利用技术上采用水土保持工程措施,主要通过修筑“88542”水平沟、鱼鳞坑、淤地坝等,对地面进行较大的工程处理,以改变原有的地形特征,使降雨就地拦蓄入渗,一方面防止了水土流失,提高水分利用率,另一方面促进林业的发展。
“88542”隔带反坡水平沟集雨蓄水造林工程技术:宁南山区属黄土丘陵沟壑区,地形地貌特点是地形复杂、山大沟深、坡面陡峭、土层瘠薄、植被稀少、土壤保水能力差。多年研究实践证明,发展生态经济林必须进行人工整地。“88542”造林整地就是近年来宁南山区针对此问题开发出的一种新型造林整地方法。“88542”隔带水平沟整地用于坡面较整齐,坡度小于30度,土层深厚的坡地。隔带宽度视坡度大小而定,一般为5~8m。其工程技术即在坡地上沿等高线挖深宽各80cm的沟槽,用其土于沟外侧筑埂高50cm、埂顶宽40cm,再以沟内侧120cm范围内的表土回填,保持沟面外高里低,做成反坡5度~6度,于沟内所填的疏松表土中栽植树木。通常在沟内侧建植山桃、山杏、沙棘等灌木树种,在沟外侧埂坡上种植以柠条为主的抗旱树种,护坡保土、拦蓄雨水。
陡坡鱼鳞坑造林整地工程技术:鱼鳞坑整地主要修建在陡坡上,用于地形破碎、集流线、侵蚀沟和土层浅薄地段,由于不便修建水平沟而采取挖坑的办法来分散拦截坡面径流,设计从陡坡坡顶开始,自上而下每隔一定距离挖月牙形的坑穴,坑面低于原坡面,稍向内倾斜,每排沟沿等高线控制,上下两个坑交叉互相搭接,成“品”字形排。等高线上鱼鳞坑间距1.6m~3.4m(约是坑径的2倍),上下排坑距1.5m,月牙坑半径0.4~0.5m,坑深0.4~0.6m。挖坑取出的土培在外沿线筑成半圆埂,以增加蓄水量,土埂高20~25cm。埂中间高两边低,使水从两边流入下一个鱼鳞坑,以提高坡面雨水的利用率。沟内营造以沙棘、柠条为主的抗旱树种,拦水保土护坡,减少土壤侵蚀,提高水资源的利用率。
反坡带子田整地技术:在墚峁部较平整的地段多选用反坡带子田整地法,整地时沿等高线开挖田面宽1.5~3.0m,反坡5度~6度的带子田,拍实外埂,埂外坡约60度,田间深翻30cm,内侧上方表土产下拍碎,覆于反坡带子田上,使埂内侧亦约60度。带子田长度视地形而定,可每隔5~10m筑宽0.3~0.5m的拦水埂。带间距以造林树种的行距确定。
1.1.3.2坡地农田蓄水保土工程技术
由于严重的水土流失不仅造成了雨水资源的浪费,还会造成坡面土壤养分的流失,对坡耕地来讲,使得作物产量较低,限制了土地生产力的提高;对坡耕地而言,实行坡地改造,提高农田蓄水保土、提高土地生产力水平、控制水土流失最有效的方式就是坡地梯田化。
梯田是防治坡地水土流失的有效措施,也是一种类型的基本农田。梯田修成之后,改变了原有坡地的水热条件。水平梯田是黄土高原丘陵山区保持水土,建立旱涝保收、高产稳产的主要方向。修造梯田可以有效拦蓄天然降水,减少地面径流,避免冲刷,有效控制水土流失,增加土壤含水量,提高土壤抗旱保墒能力。田坎高度一般取1.0~2.5m为宜,田埂顶宽取0.4m,底宽为0.6m左右。田面宽度的选择根据山坡坡度和耕作要求,坡度在5度以下的梯田田面宽度不得大于15m,5度~15度梯田田面宽度不得大于8m。梯田拦蓄标准为20年一遇3~6小时最大暴雨标准,是第一道防线,有效地拦蓄坡耕地的径流,水土流失得到有效的控制。
1.1.3.3坡地径流汇集与贮藏工程技术
1.1.3.3.1坡地径流汇集技术
流域内自降雨开始到水流汇集到流域出口端面的整个物理过程,称为径流形成过程,径流的形成是一个相当复杂的过程,为了便于分析,一般把它概括为产流过程和汇流过程两个阶段。
所谓产流,是指流域中各种径流成分的生成过程,其实质是水分在下垫面垂直运行中,在各种因素综合作用下的发展过程,也是流域下垫面(包括地面和包气带)对降雨的再分配过程。不同的下垫面条件具有不同的产流机制,不同的产流机制又影响着整个产流过程的发展,呈现不同的径流特征。
产流过程具体为:降到坡面的雨水,一部分经植物截留、下渗、填洼等损失掉,剩下的部分形成径流。降雨扣除损失后的雨量成为净雨,把降雨扣除损失称为净雨的过程成为产流过程,净雨量也称为产流量。
所谓汇流,是指降落在坡面的雨水,从坡面各处向坡地出口端面汇集的过程。
坡地汇流过程分为三种情况:一是超渗雨满足了填洼后产生的地面净雨沿坡面流到附近河网的过程,称为坡面漫流。二是表层流净雨沿坡面侧向表层土壤孔隙流入河网,形成表层流径流。第三是地下净雨向下渗透到地下潜水面或深层地下水体后,沿水力坡度最大的方向流入,成为地下汇流。
示范区集流工程规划以充分利用天然集流面为主,蓄水工程建设根据集流面形成的自然水路为工程布设的位置,以充分拦蓄坡面径流,而在没有条件的地方辅助修建人工集流面。根据大量的工程建设和径流资源技术研究,提出三类坡地径流资源化汇集输送模式。