張伯鋒，滿多清，趙象旭，張芝萍，汪媛艷

(1.武威市涼州區(qū)林業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 武威 733000；2.甘肅省治沙研究所/甘肅省沙生植物工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730070;3.武威市涼州區(qū)西營(yíng)河水利管理處,甘肅 武威 733000)

我國(guó)北方荒漠化擴(kuò)張，綠洲萎縮，草原沙化，水土流失，生態(tài)環(huán)境惡化，貧困增加，主要是因缺水和水資源不合理利用造成的。目前，國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)的節(jié)水技術(shù)應(yīng)用較多，但生態(tài)林大多在偏遠(yuǎn)的困難立地生境中，一些集約性的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)難以應(yīng)用，導(dǎo)致林業(yè)節(jié)水技術(shù)應(yīng)用較少，造林成活率低，形成了多年造林不見(jiàn)林的局面。而不同區(qū)域自然條件的不同，節(jié)水造林技術(shù)應(yīng)用差異性也很大。因地制宜地篩選合理的節(jié)水造林技術(shù)，構(gòu)建科學(xué)合理的林業(yè)節(jié)水技術(shù)體系，對(duì)提高造林成活率、節(jié)約用水、發(fā)展經(jīng)濟(jì)、恢復(fù)生態(tài)、保障生態(tài)安全具有重要意義。

1 荷蘭Groasis保水節(jié)水造林技術(shù)引進(jìn)

干旱區(qū)普遍缺水，但蒸發(fā)卻很強(qiáng)烈。土壤表層干燥，而達(dá)到一定深度后，土壤中的水分可滿足一些植物生存生長(zhǎng)的需要。而眾所周知，一粒種子或幼苗在沒(méi)有足夠水分的土壤里是不能發(fā)芽或存活的，當(dāng)有足夠水分后開(kāi)始發(fā)芽和生長(zhǎng)，出于本能根系會(huì)快速向地下和水平方向伸長(zhǎng)尋找濕潤(rùn)土壤，給自己生存機(jī)會(huì)，這就需要幾個(gè)月或者一年的時(shí)間建立完整的根系，吸收水分和養(yǎng)分，才能在自然界真正存活、定居和穩(wěn)定生長(zhǎng)。Groasis 保水節(jié)水造林技術(shù)是由荷蘭AquaPro公司發(fā)明并獲得國(guó)家專利的節(jié)水技術(shù)，于2014年通過(guò)國(guó)家“948”項(xiàng)目引進(jìn)。該技術(shù)由抗老化聚丙烯容器制成的集儲(chǔ)水、自然水收集與毛細(xì)纖維滲灌供水系統(tǒng)組成的保水節(jié)水造林器(Groasis water-boxx)與技術(shù)(圖1)。用該技術(shù)造林后，利用造林時(shí)儲(chǔ)存(約20 L)和降水收集的水，通過(guò)毛細(xì)纖維滲灌系統(tǒng)給已播種的種子或造林幼苗根系直接供給半年至一年的水分，并隨著苗木的一天天長(zhǎng)大，其根系也深入地下，最終能夠憑借自己的根系獲得地下土壤中的水分，實(shí)現(xiàn)以自然生長(zhǎng)為目的而設(shè)計(jì)的一種節(jié)水造林技術(shù)。

圖1 Groasis保水節(jié)水造林器示意圖

在荒漠、戈壁、荒漠草原、生態(tài)退化山地、(黃土)丘陵、喀斯特地貌等困難立地條件下，用一個(gè)Groasis保水節(jié)水造林器，在其中央栽植孔中栽植1～2株幼苗(喬、灌、草種)，最好2株，可以使苗木幾乎達(dá)到100%的成活率。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 不需要水源，也不需要任何其他的輔助設(shè)施。在造林時(shí)將已安裝好的Groasis保水節(jié)水造林器里一次性加約20 L水，再加上本身集雨面自動(dòng)收集的雨水、凝結(jié)水和雪水，靠毛細(xì)纖維滲灌供水系統(tǒng)可持續(xù)給苗木微量供水半年至一年，確保苗木成活與自然生長(zhǎng)。

2.2 毛細(xì)纖維滲管向苗木根部土壤供水，保證土壤濕度，確保苗木水分供應(yīng)。造林時(shí)置入的保水紙膜及保水節(jié)水造林器覆蓋在苗木周圍使地面無(wú)蒸發(fā)，可保證供給的水分在根系范圍內(nèi)靠重力向地下移動(dòng)，而不向四周擴(kuò)散，促進(jìn)了主根向地下生長(zhǎng)，滿足其尋找足夠的土壤水分而自然生存，實(shí)現(xiàn)了水分高效利用，節(jié)水效率達(dá)50%以上。

2.3 Groasis保水節(jié)水造林器覆蓋在造林苗木周圍，改善苗木周圍微生境，防風(fēng)防沙，提高表層土壤水分，調(diào)節(jié)溫濕度，避免苗木周圍雜草生長(zhǎng)，防兔、鼠等啃咬，避免風(fēng)蝕等災(zāi)害。

2.4 利用Groasis保水節(jié)水造林器造林，在確保苗木成活后，可重新反復(fù)使用。一般情況下，該器壽命為10～15年，也就是一個(gè)Groasis保水節(jié)水造林器可成功造林15～25株，效益顯著。

2.5 利用Groasis保水節(jié)水造林器在各種困難立地條件下均能造林，只利用種子或幼苗造林，造林成本低，收益高。

2.6 通過(guò)多年造林試驗(yàn)，在同一環(huán)境條件下，造林成活率顯著增加，平均生物量高于對(duì)照15%～30%。

2.7 該保水節(jié)水造林器不會(huì)因高溫或低溫而受到損傷，所有垂直面都按8°設(shè)計(jì)，尤其是低溫結(jié)冰后正好能找到擴(kuò)張的空間而不會(huì)損傷造林器，高溫時(shí)器中的水可降低溫度，而專門的抗老化劑防止老化，延長(zhǎng)了其使用壽命。高聚合物材料是經(jīng)過(guò)荷蘭國(guó)家鑒定的環(huán)保產(chǎn)品，目前生產(chǎn)的為可降解產(chǎn)品，柔韌性強(qiáng)，但過(guò)大的外力亦可破損，要適當(dāng)?shù)匦⌒氖褂谩?/p>

2.8 栽植時(shí)先將苗木放入樹(shù)坑內(nèi)，在根系外圍范圍內(nèi)置入保水紙膜、覆土，并將毛細(xì)纖維滲灌管插入苗木根系處，壓實(shí)土壤，并在其上安裝保水節(jié)水造林器，使苗木穿過(guò)造林器中央的苗木栽植孔，連接好毛細(xì)纖維滲灌管并加水，完成造林，與平常的造林方法相似；苗木成活后，小心抽出苗木和毛細(xì)纖維滲灌管即可，方法簡(jiǎn)便易行。

3 國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)研究情況

目前，世界范圍內(nèi)滴灌、滲灌、微噴灌等結(jié)合我國(guó)地膜覆蓋是灌溉技術(shù)中先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)，但他們都需要就近水源供水，灌溉系統(tǒng)還需要輸水管道、水泵、電力、控制等輔助設(shè)施，并在我國(guó)集約化農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中取得了較好的應(yīng)用，而Groasis保水節(jié)水技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是無(wú)需上述輔助設(shè)施，也不需要水源就可進(jìn)行節(jié)水造林，對(duì)各種困難立地條件均可行，節(jié)水效率高，具有很高的節(jié)水造林推廣應(yīng)用價(jià)值。

3.1 國(guó)外試驗(yàn)研究

Groasis保水節(jié)水造林器已在歐洲的荷蘭、西班牙、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等的生態(tài)退化山區(qū)、廢棄礦山、廢物場(chǎng)等地利用松科、柏科、楊柳科、豆科、殼斗科、薔薇科、木犀科等的近50個(gè)樹(shù)種的Groasis技術(shù)造林成功，在果園定植、防護(hù)林營(yíng)造中應(yīng)用。在高溫季節(jié)造林器內(nèi)的溫度比對(duì)照高4～10 ℃，低溫時(shí)由于水的保溫作用可提高苗木周圍溫度，造林器具有阻風(fēng)沙、控制兔鼠危害的作用，有力保護(hù)了苗木的正常生長(zhǎng)，顯著提高了苗木的存活率和生長(zhǎng)量。近年來(lái)，該技術(shù)的機(jī)械化造林技術(shù)也日益成熟，造林面積擴(kuò)大。

由于該技術(shù)適宜于在極端環(huán)境和困難立地條件下造林，已推廣到非洲撒哈拉沙漠和中東沙漠的埃塞俄比亞、阿曼、肯尼亞、摩洛哥及北美的美國(guó)、歐洲的西班牙、法國(guó)等國(guó)的25個(gè)地區(qū)應(yīng)用，效果顯著。其中在美國(guó)加州索諾馬用該技術(shù)進(jìn)行旱地葡萄栽培，Dos Palmas進(jìn)行鹽漬化土地造林，西班牙巴塞羅那進(jìn)行城市綠化，肯尼亞開(kāi)展了食用灌木栽培，法國(guó)萊昂進(jìn)行退化山地造林，摩洛哥在撒哈拉沙漠進(jìn)行了為期3年試驗(yàn)表明：用Groasis保水節(jié)水造林器在沙漠中造林，苗木存活率達(dá)88.2%，對(duì)照地苗木存活率僅為10.5%，苗木成活移去Groasis造林器后，苗木生長(zhǎng)良好。

3.2 國(guó)內(nèi)試驗(yàn)研究

Groasis保水節(jié)水造林技術(shù)已在我國(guó)北京、甘肅及新疆引進(jìn)和造林，取得了良好的效果。在降雨量為115.9 mm的甘肅民勤干旱區(qū)綠洲邊緣進(jìn)行了3年不同立地條件和不同樹(shù)種的Groasis造林試驗(yàn)，在棄耕地中試驗(yàn)地和對(duì)照地造林成活率分別為：意大利石松87.50%、18.75%；樟子松93.75%、43.50%；沙蒿43.75%、33.36%；沙木蓼93.75%、66.67%；毛條錦雞兒78.13%、50%；沙拐棗40.63%、18.75%；多枝檉柳71.87%、56.25%等。在植被稀疏的沙坡和丘間地造林試驗(yàn)，各樹(shù)種的成活率顯著高于對(duì)照。而利用該技術(shù)造林后，各樹(shù)種當(dāng)年生長(zhǎng)量提高15%～40%，明顯提高了造林成活率和生長(zhǎng)量。表明該技術(shù)適宜在困難立地條件下造林，只要樹(shù)種選擇適當(dāng)，成活率和生長(zhǎng)量顯著提高，是優(yōu)良的節(jié)水造林技術(shù)。

4 存在問(wèn)題

4.1 Groasis保水節(jié)水造林器技術(shù)應(yīng)用前景好，但價(jià)格較貴，限制了該技術(shù)的應(yīng)用與推廣。在高附加值的經(jīng)濟(jì)植物栽培中節(jié)水效率高，應(yīng)用前景較好，而在生態(tài)恢復(fù)的生態(tài)公益林營(yíng)造中價(jià)格較高，雖然可連續(xù)使用10～15年，但一次性成本高，也限制了其在國(guó)內(nèi)的發(fā)展，還需要技術(shù)的進(jìn)一步熟化與本地化，價(jià)格降低，則可大面積推廣應(yīng)用。

4.2 個(gè)別造林器造林后雜草生長(zhǎng)，造成嚙齒類動(dòng)物啃食及蟲(chóng)害發(fā)生，不利于苗木生長(zhǎng)。利用該造林器造林后，由于提高了造林器底部土壤水分含量，在提高造林成活率和生長(zhǎng)量的前提下，也促進(jìn)了周圍雜草的生長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)了有限的水分，還有個(gè)別雜草堵塞造林器進(jìn)水、排水孔，影響了水分的高效利用；同時(shí)，造林后苗木生長(zhǎng)狀況優(yōu)于周邊苗木，引來(lái)了嚙齒類動(dòng)物對(duì)苗木頂部的啃咬，其微環(huán)境的改善使一些昆蟲(chóng)會(huì)聚集，也會(huì)部分地傷害造林苗木。

4.3 該造林器只提供苗木造林后半年到一年的水分，苗木成活后要靠土壤本身的水分生長(zhǎng)，其適宜于干旱半干旱區(qū)退化土地的人工造林，是困難立地生態(tài)恢復(fù)的優(yōu)良技術(shù)。但對(duì)極端干旱區(qū)，由于土壤本身缺乏水分，即使利用該技術(shù)造林成活后，由于土壤系統(tǒng)性水分含量過(guò)低而不能供養(yǎng)其繼續(xù)生長(zhǎng)，最終也會(huì)導(dǎo)致造林失敗。所以，在極端干旱區(qū)造林時(shí)，還要了解地下水位、土壤水分含量及造林樹(shù)種選擇，若土壤本身的水分含量太低，應(yīng)慎重考慮其造林。

5 結(jié)論與展望

該技術(shù)適宜于生態(tài)退化的荒漠、戈壁、鹽堿地、山地、丘陵、喀斯特地貌、廢棄礦山等的地表干燥、裸露的困難立地條件下造林，其通過(guò)改善地表和土壤微生境，確保造林苗木成活與生長(zhǎng)半年到1年，而后苗木即可依靠自然環(huán)境生長(zhǎng)，恢復(fù)生態(tài)。

該技術(shù)無(wú)需輔助的持續(xù)水源供水，只是造林時(shí)一次性在造林器中加約20 L水，再加上自然降水收集，即可供造林苗木成活與健康生長(zhǎng)，技術(shù)簡(jiǎn)單易行，亦無(wú)后續(xù)成本，是困難立地造林的先進(jìn)和實(shí)用技術(shù)，只要進(jìn)一步因地制宜的熟化技術(shù)，降低造林器成本，該技術(shù)在生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用前景廣闊。

該技術(shù)適宜于在干旱半干旱區(qū)或季節(jié)性缺水的地區(qū)造林，在年降雨量150 mm以上或地下水位在6 m以內(nèi)的困難立地造林，只要樹(shù)種選擇適當(dāng)，造林后可顯著提高造林成活率與生長(zhǎng)量，生態(tài)恢復(fù)效果好。但在極端干旱區(qū)造林時(shí)要注意地下水位，深層土壤水分含量太低的地方應(yīng)慎重考慮造林。

干旱半干旱區(qū)多年造林不見(jiàn)林的最根本原因是缺水，有季節(jié)性缺水、地表土壤缺水和整個(gè)土壤系統(tǒng)性缺水之分，前兩者可以通過(guò)采用該節(jié)水造林技術(shù)，實(shí)現(xiàn)局部供水，改善微生境，通過(guò)造林恢復(fù)生態(tài)，改善環(huán)境。但在土壤系統(tǒng)性缺水的極端干旱區(qū)，除綠洲、城鎮(zhèn)、交通、礦區(qū)等特殊工程和通道需人工持續(xù)供水造林保護(hù)外，大面積的荒漠造林要慎重，不能造林的地方，讓其自然演化是最好的保護(hù)。