西宁曹家堡机场飞行区植被建植技术研究

王秉玺,黄仲才,朱小波

(中国民用航空局第二研究所,四川成都 610041)

西宁曹家堡机场飞行区植被建植技术研究

王秉玺,黄仲才,朱小波

(中国民用航空局第二研究所,四川成都 610041)

飞行区;水土流失;植被建植;曹家堡机场

通过对西宁曹家堡机场飞行区近年气象条件、植被状况和土壤理化性质的调研、测试和分析,探讨了原生植被破坏后自然恢复困难的原因,并结合机场飞行区对植被建植的特殊要求,有针对性地引进草种,采用适宜的栽培措施进行了栽培试验。通过 4年的试验研究,筛选出了西伯利亚冰草(Agropyron sibiricum)、青海中华羊茅(Festuca sinensis)、冷地早熟禾(Poa crymophila Keng)、星星草(Puccinellia tenuiflora)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、“猎狗 5号”(Festuca arundinacea)等草种,提出了植被重建的土壤改良方法,确定了适宜的播种期和播种量,为我国西北地区机场飞行区的植被建植技术和水土保持方案提供了有益的探索。

机场是飞行活动的重要场所,是民航经营管理的主要内容。先进的设备和设施是建设现代化空港的必要条件,同时机场生态环境的规划、建设和管理也是其不可缺失的重要内容。机场飞行区合理的植被建设,既能有效预防水土流失,美化机场环境,又能对鸟害防治发挥积极作用,对保障飞行安全具有重要意义。

然而,机场飞行区作为保障飞行安全的重要场所,服从于安全管理的要求,其植被建植具有诸多限制因素:一是土壤立地条件的限制。机场建设时大面积施工完全破坏了原生植被和土壤结构,并且飞行区土面会定期进行碾压,土壤紧实度较高,不利于植被的自然恢复和人工建植。二是植被高度和种类的限制。一些超高生长或鸟类喜食的草种,为鸟类的栖息、觅食和繁殖提供了条件,容易引发机场鸟害,因此在适宜草种的选择上具有局限性。三是栽培和管护措施的限制。大面积整地、浇水、换土、排盐等农业生产上常用的栽培措施均不能用于机场飞行区,所选择的草种必须能适应现有的土壤和水分条件,且管理粗放,无需过多的后期管护。四是机场飞行区的特殊小气候影响。由于机场飞行区夏季干热风和飞机发动机排放的强热气流对幼苗的伤害很大,因此所选择的草种需具有较强的抗逆性。此外,我国西北地区大部分地方常年干旱缺水且降雨集中,平均气温较低,土壤盐碱化程度较高,导致自然植被稀少,水土流失现象普遍存在,这进一步增大了植被建植的技术难度。

目前,关于机场飞行区植被恢复技术的研究还较为缺乏[1-3],尤其是针对旱区或寒区机场飞行区盐碱地土壤植被恢复技术的系统研究在国内外尚未见有报道,本研究将弥补这一领域的不足。

本研究选择在西北地区具有代表性的西宁曹家堡机场进行,通过对曹家堡机场飞行区近年来的气象条件、植被状况、土壤理化性质的调研、测试和分析,探讨原生植被稀少、自然恢复困难的成因,结合机场飞行区对植被建植的特殊要求,有针对性地引进草种,并采用适宜的栽培措施进行栽培试验。通过观测不同草种在不同时期的出苗成苗情况、植株高度、越冬返青和生长情况等,从而筛选出适宜于该区域生长与保存的草种。

1 试验区自然概况

西宁曹家堡机场位于西宁市以东 29 km的互助县高寨乡,地理位置为北纬 36.57°、东经 101.85°,海拔约 2 160m,地貌属青海中部盆地、谷地、中低山丘陵大区中的河湟谷地小区,以流水侵蚀为主。气候属于高原温带半干旱气候,年均气温 5.7℃,无霜期 120 d,年均降水量 368mm,其中 60%～70%集中在7—9月,年潜在蒸发量高达 1 763mm。土壤基质为Ⅲ级自重湿陷性黄土(盐碱化灰钙土)。

机场自 1991年 12月竣工并使用以来,飞行区土面没有采取过任何人工植被恢复措施,当前植被多以天然恢复、更新为主,部分为当年飞播牧草时洒落机场的种子自然繁殖形成。主要植物种为芨芨草、黄花草木樨、赖草、甘青针茅等,植被盖度约 30%,呈典型斑块状分布。飞行区有大片的裸露土面,水土流失比较严重。

2 试验区土壤特性

为全面了解机场飞行区土壤理化性质及其肥力状况,寻找影响植被生长的主要抑制因子,课题组在飞行区植被覆盖地和裸露地分别采集土样进行测试分析,并将飞行区土壤与其周边土壤进行对比分析[4-5],研究结论如下:

(1)在整个飞行区范围内,除pH值和全磷值以外,其他养分特征值均存在较大变异,可溶性盐分总体也呈现出较大差异。这证实了机场建设时大面积施工完全破坏了土壤结构,导致土壤养分分布并不均匀。

(2)飞行区土壤与其周边土壤相比较,除速效钾以外,其他养分特征值均明显偏小,有机质、全氮和碱解氮含量甚至不及周边调查均值的一半。这表明飞行区土壤肥力状况较差,但研究表明这并非是决定植被分布状况的唯一因素。

(3)飞行区植被覆盖地与裸露地相比较,二者土壤肥力状况无显著差异,但可溶性盐分值差异显著,表明土壤可溶性盐分是导致飞行区植被难以建植的主要因素。经分析发现,该区域盐碱土类型为氯化物盐土,其中主要是氯化镁和氯化钠。

3 引种栽培试验

3.1 试验材料和方法

3.1.1 试验材料

通过研究不同草种的生物学特性,结合土壤属性分析结果、当地多年气象资料的综合分析和机场飞行区对植被的特殊要求以及种源筹集情况,共选定 12个供试草种进行引种栽培试验,见表 1。验小区按随机区组设计,小区面积为 3m×4m,重复 3次,12个草种共设 36个小区;每个小区内另设一个固定观测样方,样方面积 0.25m×0.25m,样方内撒播 100粒种子,观测出苗和成苗情况;每个小区定苗 20株,观测其植株高度,调查越冬返青情况。

表 1 供试草种的名称、质量和产地

3.1.3 土壤改良

结合机场飞行区土壤理化测试分析结果,在经过全面整地或条状整地的区域,特别是盐碱含量高、地表完全裸露的飞行区土面,施用一定剂量的硫酸亚铁(约 20 g/m2)和磷酸二铵复合肥(约 25 g/m2),以降低土壤盐碱度,改善土壤肥力。

3.1.4 播种管理

在播期选择方面,考虑到种子发芽和存活需要适宜的水热条件,需要当年较长的生长期以利于植被越冬,根据当地气象条件及降雨分布特点,选择在4月下旬至 6月中旬进行播种试验;在播量设计方面,3 mm以下的小粒种子设计播种量为 10 g/m2,3mm以上的大粒种子设计播种量为 20～30 g/m2,在实际播种过程中结合种子的纯净度和发芽率再作适当调整;在管护措施方面,为确保试验数据的准确性和试验成果的可推广性,试验期间尽可能地避免人为干预,采取粗放的管理方式。

3.1.5 主要观测指标

(1)出苗和成苗情况。采用固定样方观测方式对各草种不同时期的出苗和成苗率进行统计分析。

(2)植株高度。采用定株观测方式在小区中随机选取 20株,标注编号,在不同时期测量其自然株高。

(3)越冬返青和生长情况。对各草种的越冬返青和生长情况,包括覆盖度、返青情况、高度和长势进行全面调查并进行综合评定。

3.2 试验结果和分析

3.2.1 出苗和成苗情况

12 个草种在不同调查期的出苗和成苗率见表 2。从表中可以看出,在播种后的第15天前后,各品种的出苗率达到了峰值。除星星草、“福赐”和冷地早熟禾以外,其余草种的出苗率均接近或超过了 50%。其中,“猎狗 5号”和“活力”的出苗率相对较高,调查期内最高分别达到 89.7%和 88.7%。

3.1.2 试验小区设计

为便于试验和管理,选择自然植被相对稀少以及近 5年之内不会有施工建设的飞行区围场路附近区域作为试验区。试

表 2 12个草种在不同调查期的出苗和成苗率

受土壤立地条件、气象条件和机场飞行区环境的影响,大部分草种调查后期的成苗率均不太理想,尤其是 6月26日之后的三次调查,大部分草种的成苗率均明显下降甚至降为零。相比之下,“猎狗 5号”、“活力”、西伯利亚冰草和扁穗冰草表现出了较强的存活率,最后一次调查的成苗率分别为 25.0%、18.7%、37.7%和 18.7%。

综上所述,从当年的出苗和成苗情况来看,“猎狗 5号”、“活力”、西伯利亚冰草和扁穗冰草均表现出了较强的适生性。

3.2.2 植株高度

对当年出苗和成苗情况较好的“猎狗 5号”、“活力”、西伯利亚冰草和扁穗冰草进行了定株观测,考察了 4个草种共12个小区定株观测的植株高度,统计结果见表 3。结果显示,西伯利亚冰草在所有调查期内植株高度均值最高,扁穗冰草次之,“猎狗 5号”和“活力”相对最低;4个草种在 6月调查时植株高度最高,在 7月和 8月调查时植株高度明显下降,在9月调查时植株高度又明显提高。调查表明,4个草种当年生长高度均未超出机场飞行区对植被高度的限制要求。

3.2.3 越冬返青和生长情况

2007— 2009年 3年间,分别对 2006年种植的 12个草种的越冬返青及生长情况进行了全面调查,统计结果见表 4。结果显示,西伯利亚冰草和冷地早熟禾表现出了良好的抗逆性,能较好地适应干旱、盐碱和强烈扰动的贫瘠土壤环境以及西北地区极端的气候环境,在整个季节都能正常生长;星星草和青海中华羊茅在种植当年的出苗、成苗情况一般,但具有较好的越冬能力;扁穗冰草在当年的出苗、成苗情况良好,但抗低温能力较差,越冬返青情况一般。此外,当年出苗、成苗率较高的“猎狗 5号”和“活力”抗低温能力较差,越冬情况并不理想。

表 4 12个草种越冬返青和生长情况及综合评定

4 结论和建议

(1)通过 4年的引种栽培试验,筛选出了耐旱、耐寒、耐盐碱且满足飞行区植被建植要求的西伯利亚冰草、青海中华羊茅、冷地早熟禾、星星草、扁穗冰草、“猎狗 5号”等 6种草种,确定了适宜的播种期和播种量,提出了植被重建的土壤改良方法。这些草种大多数具有较高的出苗、成苗率,在 3年内的越冬返青和生长情况良好,并且管理粗放,养护成本低,能较快形成植被群落,并能有效阻止飞行区水土流失,可作为西北地区机场飞行区绿化的种植品种。

(2)在机场飞行区天然植物种中,甘青针茅表现出了形成稳定植物群落的趋势和优良的水土保持性能,属典型的乡土适生草种,但采种比较困难,建议进一步开展其人工栽培和繁育技术的研究。

[1]徐泽荣,张刚,徐泽堂.绵阳南郊机场专用道边坡绿化技术及防护效益的研究[J].四川草原,2005(3):8-11.

[2]颜艳,杜建良.白云机场飞行区土壤综合治理与植被恢复研究[J].广东园林,2007,29(B09):111-114.

[3]陈本建,周鑫,江能远,等.贵阳龙洞堡机场砂石山地植被恢复措施[J].四川林勘设计,2000(3):37-39,42.

[4]王秉玺,曹先.西宁曹家堡机场飞行区土壤养分特征的初步研究[J].中国沙漠,2008,28(1):137-141.

[5]王秉玺,王军,黄仲才.西宁曹家堡机场飞行区植被分布与土壤可溶性盐分特征的关系研究[J].西南农业学报,2008,21(3):695-698.

S688.4

A

1000-0941(2011)05-0056-03

王秉玺(1968—),男,甘肃会宁县人,高级工程师,从事水土保持和农业航空研究。

2010-12-12

(责任编辑 徐素霞)