本發(fā)明屬于森林培育和次生林更新領(lǐng)域，涉及一種使用可降解裝置保護(hù)櫟樹(shù)幼苗的方法。
背景技術(shù)：
櫟林是指主要由殼斗科櫟屬樹(shù)種構(gòu)成的林分。從全球范圍來(lái)講，櫟屬(quercus.spp)樹(shù)種類型眾多，分布廣泛，是暖溫帶和亞熱帶的主要地被性植物，是重要的硬木樹(shù)種，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我國(guó)櫟林面積1726萬(wàn)hm2,分布范圍從北緯18°～53°，東經(jīng)98°～130°，主要分布于27個(gè)省份，占全國(guó)林分面積15.89％，櫟林總蓄積12.09億m3，占全國(guó)林分蓄積13.30％。根據(jù)其分布的范圍，可劃分為廣布型6種，中布型8種，窄布型13種，主要櫟屬成林樹(shù)種包括：麻櫟(quercusacutissima)、栓皮櫟、遼東櫟(quercuswutaishanica)、蒙古櫟、銳齒櫟(quercusalienavar.acutiserrata)、槲櫟(quercusaliena)、槲樹(shù)(quercusdentata)等。櫟林在涵養(yǎng)水源、水土保持、培肥土壤、改善環(huán)境等方面起著維護(hù)生態(tài)安全的重要作用。
櫟林更新的主要方式包括有性生殖和無(wú)性繁殖兩方面。與無(wú)性繁殖的伐樁萌苗、根莖萌苗相比，依靠種子形成的實(shí)生苗具有基因多樣性豐富、生長(zhǎng)旺盛、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是維持櫟類種群規(guī)模的重要保證。然而，櫟類果實(shí)俗稱橡子，平均淀粉含量高達(dá)50.6％～58.7％，落種后容易遭受蟲(chóng)害以及鼠、鳥(niǎo)的取食。研究發(fā)現(xiàn)，在鼠類搬運(yùn)作用下，櫟樹(shù)種子的半存活時(shí)間一般是0.6～8.6d。在林下和林冠層處，多以松鼠科的巖松鼠(sciurotamiasdavidianus)為主；林緣多以田鼠科大耳姬鼠(apodemnuslatronum)為主。crawley和long及du等也認(rèn)為，櫟屬植物的種子含有豐富的淀粉，是越冬的良好的儲(chǔ)備食物，能夠吸引松鼠等嚙齒類動(dòng)物對(duì)其搬運(yùn)藏覓。即使少數(shù)種子萌發(fā)，但其種子殘?bào)w也能夠吸引鼠兔啃噬，進(jìn)而破壞幼苗生長(zhǎng)。
由于全球氣候變暖和分布地生境破壞，櫟林林地年結(jié)實(shí)量逐漸減少。不僅如此，只有落到安全島內(nèi)的種子才能避免動(dòng)物的侵害、競(jìng)爭(zhēng)和土壤的毒害作用，最終萌發(fā)、成苗，形成新的個(gè)體。從種子雨的輸入、到種子萌發(fā)再到幼苗的存活，受動(dòng)物取食、光照強(qiáng)度、光期、土壤濕度、營(yíng)養(yǎng)元素等因素限制，種子耗損較大，成苗率較低，嚴(yán)重制約了櫟屬植物種群規(guī)模的發(fā)展和櫟林的更新。因此，人工建立合適的生長(zhǎng)空間，保證櫟樹(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)所需的安全空間和水熱環(huán)境是維持櫟類種群更新的重要保證，是實(shí)現(xiàn)櫟林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的有效前提。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種使用可降解裝置保護(hù)櫟樹(shù)幼苗的方法，通過(guò)該方法可以保護(hù)櫟樹(shù)的種子和幼苗不被鼠、鳥(niǎo)、獸啃食，防止風(fēng)雨侵害。
如上構(gòu)思，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種使用可降解裝置保護(hù)櫟樹(shù)幼苗的方法，包括以下步驟：
①選取可降解材料制作且兩端開(kāi)口的保護(hù)管；
②保護(hù)管內(nèi)底部制有一圈排水網(wǎng)篩，且往上間隔制有多排排開(kāi)孔，每排排開(kāi)孔包括多個(gè)通氣孔；
③將保護(hù)管底部埋進(jìn)土壤，露出最下排排水網(wǎng)篩，上部斜拉固定在地面,每個(gè)保護(hù)管通過(guò)多個(gè)支腳固定；
④選取櫟樹(shù)林地中干型優(yōu)良結(jié)果量豐富的植株作為母樹(shù)，在母樹(shù)周圍安置多個(gè)保護(hù)管，將落地的種子或1年生幼苗罩上；
⑤定期檢查保護(hù)管的牢固程度，清理排水網(wǎng)篩，避免堵塞；
⑥3～4年后所保護(hù)的幼苗已經(jīng)形成獨(dú)立植株，可正常生長(zhǎng)；
⑦殘留的可降解材料制作兩端開(kāi)口的保護(hù)管在光照和微生物的作用下可逐步降解，不需要清理出樣地。
所述保護(hù)管采用可降解材料高透明聚乳酸pla制作，保護(hù)管內(nèi)徑10～15cm，管壁厚5～10mm，長(zhǎng)70cm～100cm。
所述一圈排水網(wǎng)篩設(shè)置在距離保護(hù)管底部5cm處，網(wǎng)篩長(zhǎng)5cm、篩孔徑2mm、間隔2mm，由此往上每隔10cm有一排開(kāi)孔，每排4～6個(gè)通氣孔。
所述保護(hù)管底部5cm埋進(jìn)土壤，其上部采用高強(qiáng)度鐵絲斜拉45～60°固定在地面,每個(gè)管子固定3～4個(gè)支腳。
所述櫟樹(shù)母樹(shù)周圍安置10～20保護(hù)管。
所述支腳采用長(zhǎng)度8～10cm木楔。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
①本發(fā)明解決了櫟類果實(shí)(橡子)容易被嚙齒類動(dòng)物以及鳥(niǎo)類取食的現(xiàn)象，降低橡子被搬運(yùn)和啃食率20％～58％。
②避免了種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中的風(fēng)害、日灼、雨雪災(zāi)害的損害，提高了3年生櫟類幼苗的保存率37％～56％，可以有效維持種群更新。
③采用可降解材料制作的保護(hù)管，可降低林地清理成本、減少產(chǎn)生的有害垃圾，保護(hù)林地衛(wèi)生。
附圖說(shuō)明：
圖1是保護(hù)管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式：
一種使用可降解裝置保護(hù)櫟樹(shù)幼苗的方法，包括以下步驟：
1)選取高透明聚乳酸pla可降解材料制作的保護(hù)管，保護(hù)管1內(nèi)徑10～15cm，管壁厚5～10mm，長(zhǎng)70cm～100cm，兩端開(kāi)口；
2)距離保護(hù)管底部5cm處制有一圈排水網(wǎng)篩3，網(wǎng)篩長(zhǎng)5cm，篩孔徑2mm，間隔2mm，以防止管中集聚雨水，由此往上每隔10cm有一排開(kāi)孔，每排4～6個(gè)作為通氣孔2；
3)將保護(hù)管底部5cm埋進(jìn)土壤，露出最下排排水網(wǎng)篩，上部采用高強(qiáng)度鐵絲斜拉45～60°固定在地面,每個(gè)保護(hù)管固定3～4個(gè)支腳,支腳采用長(zhǎng)度8～10cm木楔；
4)選取櫟樹(shù)林地中干型優(yōu)良結(jié)果量豐富的植株作為母樹(shù)，在母樹(shù)周圍安置10～20個(gè)保護(hù)管，將落地的種子(橡子)或1年生幼苗罩上，保護(hù)其免受嚙齒類動(dòng)物啃食以及風(fēng)雨災(zāi)害；
5)定期檢查保護(hù)管的牢固程度，清理排水網(wǎng)篩，避免堵塞；
6)3～4年后所保護(hù)的幼苗已經(jīng)形成獨(dú)立植株，可正常生長(zhǎng)；
7)殘留的高透明聚乳酸材料在光照和微生物的作用下可逐步降解，不需要清理出樣地。
下面設(shè)計(jì)具體的使用可降解裝置保護(hù)櫟樹(shù)幼苗的方法對(duì)比實(shí)驗(yàn)，來(lái)說(shuō)明本方法對(duì)櫟樹(shù)幼苗的保護(hù)效果：
[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]
選擇實(shí)驗(yàn)區(qū)域?yàn)殛兾魇∏貛X北坡中段樓觀臺(tái)林場(chǎng)(33°42'—34°14'n，107°39'—108°37'e)，海拔570～1020m，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均降水量674.3mm，年均蒸發(fā)量1109.7mm.土壤為山地褐土。地帶性植被為暖溫帶落葉闊葉林，林地主要喬木建群種為栓皮櫟。
該林場(chǎng)自1985年實(shí)施了天然林封育保護(hù)措施，栓皮櫟林林相發(fā)育較好，栓皮櫟占林分組成的90％以上。本研究于2009年8月上旬選擇林相相對(duì)整齊，林木分布均勻的地段，設(shè)置12個(gè)10m×10m的樣地。其中，處理組分別均勻安置保護(hù)管20個(gè)、50個(gè)和80個(gè)，并以未安裝保護(hù)管樣地為對(duì)照，重復(fù)3個(gè)。
[指標(biāo)測(cè)定]
橡子搬運(yùn)和取食監(jiān)測(cè)將每個(gè)樣地劃分為1m×1m的方格100個(gè)，每次詳細(xì)清查方格內(nèi)橡子數(shù)量(包括保護(hù)管中的橡子和幼苗)。由于橡子搬運(yùn)和取食與落種同時(shí)發(fā)生，本研究以種子雨結(jié)束(時(shí)間為2009.10.15)時(shí)的橡子數(shù)量為基數(shù)，統(tǒng)計(jì)2009.12.15時(shí)樣地中橡子的數(shù)量搬運(yùn)與取食情況。以兩次統(tǒng)計(jì)橡子數(shù)量之差為搬運(yùn)的種子數(shù)；以帶有明顯動(dòng)物啃食痕跡的為啃食種子。考慮自然因素造成種子消失，以多個(gè)樣地均值為統(tǒng)計(jì)值。
幼苗生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)樣地中種子萌發(fā)率、幼苗數(shù)量以及1年生苗存活率，并分別選擇保護(hù)管保護(hù)的和自然生長(zhǎng)的幼苗6～8株，于每年生長(zhǎng)季結(jié)束(10月15日前后)測(cè)量其基徑和株高，測(cè)量時(shí)將保護(hù)管輕輕取下避免損傷幼苗。
降解實(shí)驗(yàn)采用土埋法，將成型的pla標(biāo)準(zhǔn)試件稱重后埋于實(shí)驗(yàn)林內(nèi)不同樣地中，深度20cm。pla標(biāo)準(zhǔn)試件降解微生物源來(lái)自土壤的微生物群。每隔1年取出其中的1組試件(3個(gè)平行樣)。去除其表面的雜質(zhì)。然后將試件放入真空干燥箱在50℃的溫度下干燥24h后采用電子天平(0.0001g)精確稱量pla標(biāo)準(zhǔn)試件降解前后的質(zhì)量，取其平均值計(jì)算pla標(biāo)準(zhǔn)試件質(zhì)量損失率。利用萬(wàn)能力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試pla標(biāo)準(zhǔn)試件拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度測(cè)試按照gb/t13525-92進(jìn)行。
[實(shí)驗(yàn)結(jié)果]
下面通過(guò)對(duì)比安裝櫟樹(shù)幼苗保護(hù)管與未安裝保護(hù)管樣地的種子和幼苗存活及生長(zhǎng)情況來(lái)說(shuō)明具體效果：
表1安裝櫟樹(shù)幼苗保護(hù)管與未安裝保護(hù)管樣地的橡子和幼苗存活情況
于8月中旬開(kāi)始，秦嶺北坡栓皮櫟種子成熟，從9月中旬到10月開(kāi)始掉落，并在11月上旬結(jié)束，根據(jù)落種數(shù)量劃分為起始期、高峰期和末期3個(gè)階段。落種過(guò)程中，伴隨著嚙齒類動(dòng)物的采集和啃食，落種結(jié)束后立即抽樣調(diào)查每個(gè)樣地的種子數(shù)量，安裝保護(hù)管20個(gè)、50個(gè)和80個(gè)的樣地中，橡子保存數(shù)量分別高出未安裝樣地3.1％，5.4％、10％；落種結(jié)束后1個(gè)月，調(diào)查樣地橡子搬運(yùn)和啃食情況發(fā)現(xiàn)，與未安裝保護(hù)管樣地相比，安裝保護(hù)管的三個(gè)樣地搬運(yùn)率分別降低了20.8％、54.2％和58.3％，啃食率降低了24.5％、48.1％和56.3％；第二年春季統(tǒng)計(jì)樣地出苗數(shù)量，安裝保護(hù)管的三個(gè)樣地萌發(fā)的幼苗數(shù)量明顯增加，而當(dāng)年的幼苗死亡率分別下降了7.9％、21.7％、24.8％；落種后第三年(安裝保護(hù)管第四年)，保護(hù)管中的幼苗保存完好，而未保護(hù)的幼苗數(shù)量減少明顯。由于動(dòng)物啃食、踐踏對(duì)照樣地三年生幼苗僅存活17株，安裝保護(hù)管的三個(gè)樣地保存的三年生幼苗數(shù)量分別增加近乎2～4倍，三年生幼苗保存率分別增加了37.5％、47.9％、56.3％。
表2.保護(hù)管中幼苗和無(wú)保護(hù)管幼苗生長(zhǎng)狀況對(duì)比
對(duì)比保護(hù)管和無(wú)保護(hù)管的幼苗生長(zhǎng)情況，發(fā)現(xiàn)保護(hù)管中幼苗高度增加，但二者差異不明顯。與未加保護(hù)管的相比，保護(hù)管中一年生幼苗高度增加12.9％、8.5％、19.3％，而地徑差異不大。
表3.不同降解時(shí)間的高透明聚乳酸材料質(zhì)量和力學(xué)特性變化
表3所示，在土壤中pla試件隨著降解時(shí)間延長(zhǎng)，降解加速、力學(xué)特性變差。埋置三年質(zhì)量分別減少趨勢(shì)明顯，質(zhì)量損失率呈逐漸增加趨勢(shì)；抗沖擊強(qiáng)度逐漸下降，與第一年相比，第三年沖擊強(qiáng)度下降了54.9％，拉伸強(qiáng)度下降了44.5％。說(shuō)明高透明聚乳酸材料有較好的降解特性。