荷兰Groasis保水节水造林技术引进及研究进展
时间：2022-11-19 11:35:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张伯锋，满多清，赵象旭，张芝萍，汪媛艳
(1.武威市凉州区林业技术推广中心，甘肃 武威 733000；
2.甘肃省治沙研究所/甘肃省沙生植物工程技术研究中心，甘肃 兰州 730070;3.武威市凉州区西营河水利管理处,甘肃 武威 733000)
我国北方荒漠化扩张，绿洲萎缩，草原沙化，水土流失，生态环境恶化，贫困增加，主要是因缺水和水资源不合理利用造成的。目前，国内外农业集约化生产的节水技术应用较多，但生态林大多在偏远的困难立地生境中，一些集约性的农业节水技术难以应用，导致林业节水技术应用较少，造林成活率低，形成了多年造林不见林的局面。而不同区域自然条件的不同，节水造林技术应用差异性也很大。因地制宜地筛选合理的节水造林技术，构建科学合理的林业节水技术体系，对提高造林成活率、节约用水、发展经济、恢复生态、保障生态安全具有重要意义。
干旱区普遍缺水，但蒸发却很强烈。土壤表层干燥，而达到一定深度后，土壤中的水分可满足一些植物生存生长的需要。而众所周知，一粒种子或幼苗在没有足够水分的土壤里是不能发芽或存活的，当有足够水分后开始发芽和生长，出于本能根系会快速向地下和水平方向伸长寻找湿润土壤，给自己生存机会，这就需要几个月或者一年的时间建立完整的根系，吸收水分和养分，才能在自然界真正存活、定居和稳定生长。Groasis 保水节水造林技术是由荷兰AquaPro公司发明并获得国家专利的节水技术，于2014年通过国家“948”项目引进。该技术由抗老化聚丙烯容器制成的集储水、自然水收集与毛细纤维渗灌供水系统组成的保水节水造林器(Groasis water-boxx)与技术(图1)。用该技术造林后，利用造林时储存(约20 L)和降水收集的水，通过毛细纤维渗灌系统给已播种的种子或造林幼苗根系直接供给半年至一年的水分，并随着苗木的一天天长大，其根系也深入地下，最终能够凭借自己的根系获得地下土壤中的水分，实现以自然生长为目的而设计的一种节水造林技术。
图1 Groasis保水节水造林器示意图
在荒漠、戈壁、荒漠草原、生态退化山地、(黄土)丘陵、喀斯特地貌等困难立地条件下，用一个Groasis保水节水造林器，在其中央栽植孔中栽植1～2株幼苗(乔、灌、草种)，最好2株，可以使苗木几乎达到100%的成活率。
2.1 不需要水源，也不需要任何其他的辅助设施。在造林时将已安装好的Groasis保水节水造林器里一次性加约20 L水，再加上本身集雨面自动收集的雨水、凝结水和雪水，靠毛细纤维渗灌供水系统可持续给苗木微量供水半年至一年，确保苗木成活与自然生长。
2.2 毛细纤维渗管向苗木根部土壤供水，保证土壤湿度，确保苗木水分供应。造林时置入的保水纸膜及保水节水造林器覆盖在苗木周围使地面无蒸发，可保证供给的水分在根系范围内靠重力向地下移动，而不向四周扩散，促进了主根向地下生长，满足其寻找足够的土壤水分而自然生存，实现了水分高效利用，节水效率达50%以上。
2.3 Groasis保水节水造林器覆盖在造林苗木周围，改善苗木周围微生境，防风防沙，提高表层土壤水分，调节温湿度，避免苗木周围杂草生长，防兔、鼠等啃咬，避免风蚀等灾害。
2.4 利用Groasis保水节水造林器造林，在确保苗木成活后，可重新反复使用。一般情况下，该器寿命为10～15年，也就是一个Groasis保水节水造林器可成功造林15～25株，效益显著。
2.5 利用Groasis保水节水造林器在各种困难立地条件下均能造林，只利用种子或幼苗造林，造林成本低，收益高。
2.6 通过多年造林试验，在同一环境条件下，造林成活率显著增加，平均生物量高于对照15%～30%。
2.7 该保水节水造林器不会因高温或低温而受到损伤，所有垂直面都按8°设计，尤其是低温结冰后正好能找到扩张的空间而不会损伤造林器，高温时器中的水可降低温度，而专门的抗老化剂防止老化，延长了其使用寿命。高聚合物材料是经过荷兰国家鉴定的环保产品，目前生产的为可降解产品，柔韧性强，但过大的外力亦可破损，要适当地小心使用。
2.8 栽植时先将苗木放入树坑内，在根系外围范围内置入保水纸膜、覆土，并将毛细纤维渗灌管插入苗木根系处，压实土壤，并在其上安装保水节水造林器，使苗木穿过造林器中央的苗木栽植孔，连接好毛细纤维渗灌管并加水，完成造林，与平常的造林方法相似；
苗木成活后，小心抽出苗木和毛细纤维渗灌管即可，方法简便易行。
目前，世界范围内滴灌、渗灌、微喷灌等结合我国地膜覆盖是灌溉技术中先进的节水技术，但他们都需要就近水源供水，灌溉系统还需要输水管道、水泵、电力、控制等辅助设施，并在我国集约化农林业生产中取得了较好的应用，而Groasis保水节水技术的最大优势是无需上述辅助设施，也不需要水源就可进行节水造林，对各种困难立地条件均可行，节水效率高，具有很高的节水造林推广应用价值。
3.1 国外试验研究
Groasis保水节水造林器已在欧洲的荷兰、西班牙、英国、法国、德国等的生态退化山区、废弃矿山、废物场等地利用松科、柏科、杨柳科、豆科、壳斗科、蔷薇科、木犀科等的近50个树种的Groasis技术造林成功，在果园定植、防护林营造中应用。在高温季节造林器内的温度比对照高4～10 ℃，低温时由于水的保温作用可提高苗木周围温度，造林器具有阻风沙、控制兔鼠危害的作用，有力保护了苗木的正常生长，显著提高了苗木的存活率和生长量。近年来，该技术的机械化造林技术也日益成熟，造林面积扩大。
由于该技术适宜于在极端环境和困难立地条件下造林，已推广到非洲撒哈拉沙漠和中东沙漠的埃塞俄比亚、阿曼、肯尼亚、摩洛哥及北美的美国、欧洲的西班牙、法国等国的25个地区应用，效果显著。其中在美国加州索诺马用该技术进行旱地葡萄栽培，Dos Palmas进行盐渍化土地造林，西班牙巴塞罗那进行城市绿化，肯尼亚开展了食用灌木栽培，法国莱昂进行退化山地造林，摩洛哥在撒哈拉沙漠进行了为期3年试验表明：用Groasis保水节水造林器在沙漠中造林，苗木存活率达88.2%，对照地苗木存活率仅为10.5%，苗木成活移去Groasis造林器后，苗木生长良好。
3.2 国内试验研究
Groasis保水节水造林技术已在我国北京、甘肃及新疆引进和造林，取得了良好的效果。在降雨量为115.9 mm的甘肃民勤干旱区绿洲边缘进行了3年不同立地条件和不同树种的Groasis造林试验，在弃耕地中试验地和对照地造林成活率分别为：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%；
毛条锦鸡儿78.13%、50%；
沙拐枣40.63%、18.75%；
多枝柽柳71.87%、56.25%等。在植被稀疏的沙坡和丘间地造林试验，各树种的成活率显著高于对照。而利用该技术造林后，各树种当年生长量提高15%～40%，明显提高了造林成活率和生长量。表明该技术适宜在困难立地条件下造林，只要树种选择适当，成活率和生长量显著提高，是优良的节水造林技术。
4.1 Groasis保水节水造林器技术应用前景好，但价格较贵，限制了该技术的应用与推广。在高附加值的经济植物栽培中节水效率高，应用前景较好，而在生态恢复的生态公益林营造中价格较高，虽然可连续使用10～15年，但一次性成本高，也限制了其在国内的发展，还需要技术的进一步熟化与本地化，价格降低，则可大面积推广应用。
4.2 个别造林器造林后杂草生长，造成啮齿类动物啃食及虫害发生，不利于苗木生长。利用该造林器造林后，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长量的前提下，也促进了周围杂草的生长，竞争了有限的水分，还有个别杂草堵塞造林器进水、排水孔，影响了水分的高效利用；
同时，造林后苗木生长状况优于周边苗木，引来了啮齿类动物对苗木顶部的啃咬，其微环境的改善使一些昆虫会聚集，也会部分地伤害造林苗木。
4.3 该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长，其适宜于干旱半干旱区退化土地的人工造林，是困难立地生态恢复的优良技术。但对极端干旱区，由于土壤本身缺乏水分，即使利用该技术造林成活后，由于土壤系统性水分含量过低而不能供养其继续生长，最终也会导致造林失败。所以，在极端干旱区造林时，还要了解地下水位、土壤水分含量及造林树种选择，若土壤本身的水分含量太低，应慎重考虑其造林。
该技术适宜于生态退化的荒漠、戈壁、盐碱地、山地、丘陵、喀斯特地貌、废弃矿山等的地表干燥、裸露的困难立地条件下造林，其通过改善地表和土壤微生境，确保造林苗木成活与生长半年到1年，而后苗木即可依靠自然环境生长，恢复生态。
该技术无需辅助的持续水源供水，只是造林时一次性在造林器中加约20 L水，再加上自然降水收集，即可供造林苗木成活与健康生长，技术简单易行，亦无后续成本，是困难立地造林的先进和实用技术，只要进一步因地制宜的熟化技术，降低造林器成本，该技术在生态恢复中的应用前景广阔。
该技术适宜于在干旱半干旱区或季节性缺水的地区造林，在年降雨量150 mm以上或地下水位在6 m以内的困难立地造林，只要树种选择适当，造林后可显著提高造林成活率与生长量，生态恢复效果好。但在极端干旱区造林时要注意地下水位，深层土壤水分含量太低的地方应慎重考虑造林。
干旱半干旱区多年造林不见林的最根本原因是缺水，有季节性缺水、地表土壤缺水和整个土壤系统性缺水之分，前两者可以通过采用该节水造林技术，实现局部供水，改善微生境，通过造林恢复生态，改善环境。但在土壤系统性缺水的极端干旱区，除绿洲、城镇、交通、矿区等特殊工程和通道需人工持续供水造林保护外，大面积的荒漠造林要慎重，不能造林的地方，让其自然演化是最好的保护。
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