径流林业技术在黄土高原区营造水土保持林中的应用

　　论文关键词：径流；技术；水土保持林；应用
　　
　　论文摘要：径流林业技术措施的核心技术是集水整地。集水整地系统由微集水区组成，一是产生径流的集水面，二是渗蓄径流的植树穴。根据地形条件，以林木为对象在全林地形成不同的集水与栽植区，组成——通过这种措施的应用，基本上要解决两个问题：一是通过有效的水分调节措施，在一般年份使土壤水分基本维持在林木生长发育所需的适宜范围之内；二是在短期天气干旱的情况下，土壤含水量不低于苗木的凋萎湿度以维持林分的稳定性。

　　1 集水整地措施
　　
　　1.1栽植区面积
　　在定西黄土高原干旱半干旱气候条件下，一般要求深整地，以便降低土壤紧实度，促进土壤熟化，增强土壤蓄水能力，对于防护林和用材林一般最好整地深40～60cm，林80～100cm。为了增加土壤有效蓄水量，应当采取较大规格的整地，但是整地规格加大，破土面增加，地表蒸发也随之增加，而且径流进入后渗蓄的深度相应减少，也增加了地表蒸发量。因此，栽植区面积的大小，应考虑生物经济兼顾的原则，既考虑到树木的根系生长发育及对养分和水分的需求，又要考虑到地形、土壤等自然与经济条件。经济林树种一般对水分养分的需求比较高，根系的水平分布比较宽，栽植区的面积宜大一些，其宽度一般在1.40～2m，长度主要由造林的株距决定，一般在1～2m左右；水土保持用材林的阔叶树因根冠较大，一般栽植区宽度在1～1.60m，长度在1m，但若是培育速生用材林，则整地宽度可适当加大；薪炭林、护牧林等以灌木为主的水土保持林，栽植区面积可适当小一些，一般宽为0.60～0.80m，长度可依据地形条件而定。
　　1.2集水面积
　　在确定栽植区面积的大小，即径流渗蓄与水分消耗区面积大小之后，即可确定集水面的大小。集水面积的大小主要根据栽植区面积大小、降雨量、地表的产流率、栽植区水分消耗需求、树木需水量、土壤水分短缺量等因素来确定，其目标是所产的径流水能弥补土壤水分的短缺量。一般栽植区与集水区的面积比例由栽植区的水分亏缺量与进入栽植区的径流量来确定，总的原则是所亏缺的水分基本上等于径流补充的水分。在定西黄土高原地区降水量一般在300～400mm，蒸散需求量一般在700～1 000mm，据此栽植区与集水区的面积比例，对于经济林一般为4:1～8:1，对于防护林一般在2:1～6:1，具体的比例要考虑当地的立地与树种来确定。当然，如果条件许可的话可以通过水量平衡计算出较准确的比例。
　　1.3蓄水工程
　　集水面：集水区应当修成一定的坡度，地表较结实、平整、不易产生水土流失。集水面的整修可分为坡面和梯田等平缓地两种情况。在整修过程中应当注意不要破坏植树带，集水面坡度不要过小，整地回填时就要注意回填土的高度，预留要挖去的高度，保证集水面能形成的坡度、植树带有足够的蓄水容积。通过集水面所产生的径流直接流入栽植区渗入土壤中供林木吸收利用，但是如果有较强的降雨发生，径流量太大径流来不及渗入土壤中，有可能冲毁坡面整地工程造成水土流失，因此与集水面相配套，在径流渗蓄区要修筑比普通整地规格更高的蓄水工程，保证有一定的拦蓄暴雨的能力，保证坡面安全。蓄水工程的断面形式在山坡地一般有反坡梯田、水平沟、鱼鳞坑等形式，在平缓地有穴状、条带状等形式。在修筑时要考虑本地区可能暴雨量、暴雨强度及所产生的最大径流量，同时还要考虑幼林无覆盖时地表土壤侵蚀造成每年可能的蓄水容积损失量。
　　蓄水工程是栽植区的重要组成部分，其修筑与栽植区整地同时进行，按照整地的断面形式，外埂要达到的一定高度，特别是反坡梯田时，一定要在外侧修加固埂，顶宽为20～30cm，高度在40cm左右。为了使径流能均匀地分配到各个林木，在整修外埂时应与等高线垂直，每隔一株或几株树木修一横档，以起到防止因径流渗蓄区过长不水平而使径流水向一侧过分集中冲毁蓄水工程。一般可以每隔3m左右修一个，横档的高度与外埂平齐，顶宽30cm。
　　1.4集水整地施工
　　在定西黄土高原干旱半干旱、水土流失严重的地区，由于土壤瘠薄、紧实度又高，致使造林苗木的根系初期生长不良，不仅影响成活率而且也影响到后期的生长发育。通过整地措施可以改善林木生长的土壤条件，减少幼树生长的阻力。在进行整地施工时，一定要达到预先设计的长、宽、深的标准。如果是经济林，则结合整地可以施足底肥。同时在回填的工程中可以在土壤中加一些绿肥、有机肥、复合肥、土壤改良剂、蓄水保墒等，以增加土壤养分改良土壤结构。施肥的数量与种类主要由所选的造林树种确定。为了减少地表蒸发的损失，栽植区表面的形式以在阳坡的造林地能造成小阴坡为较理想，可以降低夏季的土壤蒸发；在阴坡的造林地修成水平面较为理想，可以改善春季地温，促进林木根系的生长。
　　
　　2 集水面防渗措施
　　
　　提高小雨、强降雨的产流率是增加旱季林木水分供应量的重要手段之一，也是提高降用率的重要措施。在黄土地区年降雨、中小雨、强降雨，分别占总降雨次数和降雨量的80％和70％以上，一般很难引起地表径流。因此，通过一系列的地表防渗技术对集水区进行处理，不仅可以增加降水的利用率，减小土壤的无效蒸发，而且可以提高土地的生产力和经济效益。
　　2.1压实拍光处理
　　压实拍光是一种以紧实地表土壤，减小孔隙度，增加土壤黏结力，形成一层高密度入渗阻力层为特点的地表防渗措施。表土层压实拍光的程度与土壤组成、有机质含量、施工时的土壤含水量、压实力大小与均匀程度等因素有关。表层土壤密度越高，水分的入渗阻力大，降雨产流率也越高，在条件允许的情况下应尽量增强压实力，提高表层密度。在整修时，先把地表的杂草连同干燥土层一起铲除回填到栽植区，Luo露出湿土，按预定的形状整修好集水面后，根据需求即可进行压实拍光处理。
　　2.2防渗剂处理
　　在极干旱或林木需水量较大的情况下，依靠压实拍光已不能满足林木生长发育对水分的需求，必须对地表进行适当的防渗处理，以进一步提高降雨的产流率，增强对降雨的空间分配强度。目前国内外常用的防渗化学材料有钠盐、乳胶、蜡状物、沥青及YJG－1、YJG－2、YJG－3和生物材料如地衣等。对要进行防渗剂处理的集水区应事先仔细地压实拍光，除去浮土，平滑表面，而且一般应在苗木栽植后再进行处理，这样可以避免栽植时人为的破坏集水面。在集水面压实拍光并整理好后即可进行防渗处理。如使用YJG－1，可取YJG－1原液加水按照1：10～1：15的浓度配制好喷洒液，装入喷雾器内备用。喷洒时应选在无风晴朗的天气进行，否则因风吹散、雾化的喷洒液会造成材料浪费而且很难喷匀，如果有雨时喷洒还没有等膜形成与土壤接触牢固而被雨水冲失。
　　2.3生物防渗处理
　　与化学防渗剂相比，生物防渗处理有其无法比拟的优点和更广阔和应用前景。在对集水效率要求较高的地方可以使用化学防渗剂，但在对径流系数要求不高时则可以用生物材料来代替，此外，在压实拍光的集水区表面也可以使用生物材料，对集水面起到保护作用。
　　对集水区地表进行处理的生物材料，经过室内试验和野外试验观测，使用了一种自然存在于黄土高原地区的地衣－石果衣。这种地衣紧密贴生于土壤表面，耐干旱，在合适的温度、湿度条件下可以进行营养繁殖。繁殖好的地衣营养碎片，喷洒在集水面上，利用夏季的有利条件，经过1～2年即可形成地衣保护层。石果衣的集水效果虽然不如化学材料，但它是一种纯生物材料，又具有极好的水土保持效果，对促进全林地生态环境的改善具有积极的作用。
　　2.4其他处理方法
　　除了上面介绍的几种防渗处理方法和材料之外，还有一些其他材料也在试验研究中应用了。其中有水泥和107胶混合起来喷洒在集水面上，也具有较高的径流系数和较长的使用寿命；在干旱区还使用了在集水面上铺设油毡纸、塑料薄膜的方法；此外还试验了沥青、拒水粉等材料的防渗性能和使用方法。其中有的材料和方法在一定的条件也可以使用。
　　
　　3 结论
　　
　　根据定西的地形条件，组成一个完整的集水、蓄水、水分利用系统。在自然降雨不能满足树木正常生长发育的需求，在不同的时间里土壤水分有一定的亏缺量，通过集水面积、径流系数来调节产流量，弥补土壤水分的不足，保持水分供需的基本平衡。增高对降水的高效利用是其核心，通过人工措施改变地表性状使比较小的降雨也能产生地表径流，从而提高降水的地表产流率，增加林木根系分布区域的供水量，同时通过一系列的蓄水保墒措施尽可能减少地表的无效蒸发损失，延长土壤水分的使用时间，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。通过这种措施的应用，基本上要解决这样两个问题，一是通过有效的水分调节措施在一般年份使土壤水分基本维持在林木生长发育所需的适宜范围之内，二是在短期天气干旱的情况下，土壤含水量不低于苗木的凋萎湿度以维持林分的稳定性。