油松人工林旱災(zāi)區(qū)近自然恢復(fù)技術(shù)與成效研究

姚麗杰

(遼寧省干旱地區(qū)造林研究所，遼寧 朝陽 122000)

油松人工林旱災(zāi)區(qū)近自然恢復(fù)技術(shù)與成效研究

姚麗杰

(遼寧省干旱地區(qū)造林研究所，遼寧 朝陽 122000)

以20世紀(jì)80年代初期，遼寧省朝陽縣國有六家子林場(chǎng)油松人工林遭受旱災(zāi)的恢復(fù)為研究對(duì)象，利用林下枯落物中存活的油松種子和林木天然下種為更新種源，通過采取自然修復(fù)為主，適當(dāng)輔以促進(jìn)種子萌發(fā)、出苗和成苗的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了近自然恢復(fù)，現(xiàn)已使災(zāi)前的單層同齡油松純林恢復(fù)形成了復(fù)層異齡高效優(yōu)質(zhì)的油松二代林。

油松人工林；旱災(zāi)；近自然恢復(fù)

1981—1983年間，朝陽地區(qū)連續(xù)3年發(fā)生歷史罕見大旱，年降水量均低于380 mm，油松人工林枯死現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，受災(zāi)嚴(yán)重小班，油松林木死亡率達(dá)85%以上。為此，油松人工林嚴(yán)重旱災(zāi)區(qū)的更新問題是擺在林業(yè)科技工作者面前的重點(diǎn)研究課題。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于遼寧省西部朝陽縣國有六家子林場(chǎng)。該場(chǎng)成立于1957年，二十世紀(jì)60年代和70年代，在朝陽縣西部的勝利、木頭城子、臺(tái)子和波羅赤等鄉(xiāng)鎮(zhèn)營造了6 700余hm2國有油松林。當(dāng)時(shí)，該場(chǎng)是朝陽縣的重災(zāi)區(qū)，旱災(zāi)受災(zāi)面積超過150 hm2。

2 調(diào)查方法

旱災(zāi)災(zāi)情調(diào)查于1984年6月上旬進(jìn)行，共設(shè)固定調(diào)查樣方6個(gè)，規(guī)格20 m×30 m，樣方面積為600 m2。灌草割除季節(jié)與控制生長(zhǎng)勢(shì)的關(guān)系試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理，3次重復(fù)，每個(gè)處理面積為16 m2，規(guī)格4 m×4 m。近自然恢復(fù)成效調(diào)查在受災(zāi)31 a后進(jìn)行，調(diào)查樣方為原來設(shè)立的固定樣地。

3 結(jié)果與分析

3.1 重度旱災(zāi)發(fā)生時(shí)降水量對(duì)比

朝陽縣1981年和1982年，全年降水量均為260 mm，僅占年平均降水量的55.2%，與常年的差值為-211 mm；1983年旱情稍有好轉(zhuǎn)，但照常年比，還存在-91 mm的差值(表1)。

表1 20世紀(jì)80年代初朝陽縣嚴(yán)重旱災(zāi)期間的降水量

3.2 受災(zāi)前后小班因子變化

國有六家子林場(chǎng)木頭城子工區(qū)12林班4號(hào)和5號(hào)小班位于猴山前山，總面積為17.2 hm2，均為人工油松同齡純林。1968年7月植苗造林，苗齡為1.5年生，初植密度6 660株hm-2。1981—1983年連續(xù)3年遭受嚴(yán)重旱災(zāi)后，從1984年春季開始上述2個(gè)小班出現(xiàn)大量油松林木死亡現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)的林齡為16年生。災(zāi)情調(diào)查時(shí)間為1984年6月上旬。

調(diào)查結(jié)果表明，旱災(zāi)發(fā)生前，6個(gè)樣方內(nèi)油松總株數(shù)為1 452株，林分密度為4 033株hm-2，平均胸徑和平均樹高分別為2.2 cm和2.5 m，郁閉度0.8～0.9。旱災(zāi)發(fā)生后，6個(gè)樣方內(nèi)油松死亡總株數(shù)為1 020株，死亡率為70.2%；油松活立木總株數(shù)僅為432株，林分密度驟降到1 200株hm-2，郁閉度降至0.3～0.4(表2)。從油松死亡木的分布規(guī)律看，基本呈不規(guī)則的星狀或團(tuán)塊狀分布，集中連片大面積死亡林木較少。

表2 嚴(yán)重旱災(zāi)發(fā)生前后有關(guān)林分因子調(diào)查結(jié)果對(duì)比

3.3 死亡原因和死亡木分布狀態(tài)分析

在受災(zāi)前后小班因子變化情況調(diào)查的同時(shí)，對(duì)油松死亡木進(jìn)行了分級(jí)統(tǒng)計(jì)，并對(duì)有代表性的死亡木進(jìn)行了土壤解剖調(diào)查，共解剖了5株死樹的根系及其生存土壤狀況。調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，死亡木以Ⅴ級(jí)和Ⅳ級(jí)木為主，平均占80%以上，也就是說瀕死木和被壓木占比重較大，直觀上分析，這類林木長(zhǎng)期處于被壓狀態(tài)，生長(zhǎng)勢(shì)衰弱，競(jìng)爭(zhēng)和抵御自然災(zāi)害的能力差，因此死亡比重較大。土壤解剖調(diào)查，整株挖取死亡木的根系、測(cè)量土層厚度及石礫含量，其中Ⅲ級(jí)木解剖1株、Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)木各解剖2個(gè)株。解剖結(jié)果表明，Ⅲ級(jí)死亡木的土層厚度為24 cm，土壤石礫含量占34%；Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)死亡木的土層厚度分別為16 cm和13 cm，土壤石礫含量均占50%以上；上述死亡木的共同特點(diǎn)是根系量少、垂直根分布較淺、水平根分布范圍較小。

調(diào)查解剖結(jié)果分析表明，在嚴(yán)重旱災(zāi)的直接影響下，導(dǎo)致油松死亡的原因，一是土層薄；二是土壤石礫含量多；三是地下和地上生長(zhǎng)勢(shì)弱。連續(xù)幾年發(fā)生大旱時(shí)，林木體內(nèi)細(xì)胞反復(fù)嚴(yán)重失水，最終出現(xiàn)不可逆現(xiàn)象導(dǎo)致林木死亡。

油松死亡木呈現(xiàn)不規(guī)則的星狀或團(tuán)塊狀分布，其主要原因是由于山地土壤以下的巖石表面凸凹不平造成的。從整個(gè)小班調(diào)查因子看，雖屬薄層土林地，但就每株樹下的土層厚度而言是有區(qū)別的，在土層較薄的微環(huán)境下生長(zhǎng)的油松樹生長(zhǎng)勢(shì)就差，抵御旱災(zāi)的能力就弱，死亡的就多；反之，死亡的就少。所以說，重度旱災(zāi)的死樹不是集中連片的，是和活樹混雜在一起的，這種呈星狀或團(tuán)塊狀分布現(xiàn)象，為存活木天然下種更新創(chuàng)造了一定的種源條件。

3.4 近自然恢復(fù)技術(shù)

本研究主要依據(jù)油松存活木天然落種和枯枝落葉層中具有生命力種子的萌發(fā)能力，輔以人為促進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)油松人工林遭受旱災(zāi)后的近自然恢復(fù)。

首先是災(zāi)情調(diào)查，查清存活木和死亡木數(shù)量等。第二步，清除死亡木，運(yùn)出林地處理利用。第三步，在夏季用鐮刀或割灌機(jī)割除地被物超過0.6 m以上地段的灌草，運(yùn)出林地處理利用。第四步，在天窗空擋處用鎬頭破土，用鎬刨一鎬即可，深度以不超過20 cm為宜，株行距控制在2 m×2 m左右，并不作嚴(yán)格要求，視土層薄厚而定。第五步，把災(zāi)區(qū)死亡木林下的枯落物用鐵制摟柴耙摟散摟松，為枯落物中存留具有生命力油松種子創(chuàng)造與土壤盡快接觸萌發(fā)的條件。第六步，對(duì)災(zāi)區(qū)死封10年，禁止放牧和一切人為活動(dòng)。

3.5 灌草割除季節(jié)與控制生長(zhǎng)勢(shì)關(guān)系的探討

油松林天然落種更新、枯枝落葉層中存留種子萌發(fā)更新均與更新地的灌草蓋度及高度有直接關(guān)系，灌草蓋度越大、長(zhǎng)得越高，對(duì)油松種子萌發(fā)和幼苗成長(zhǎng)影響越大，直接關(guān)系到更新恢復(fù)的成敗。為此，于1984年在本場(chǎng)勝利工區(qū)孫家店開展了不同割除灌草季節(jié)與控制灌草生長(zhǎng)勢(shì)關(guān)系的探討試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理是指割除灌草的不同季節(jié)和時(shí)期，其中，A-表示春季灌草體液流動(dòng)和萌發(fā)前的一段時(shí)間，試驗(yàn)時(shí)間選在2月25日—3月1日；B-表示夏季中的生長(zhǎng)旺盛期，試驗(yàn)時(shí)間選在6月11日- 20日；C-表示秋、冬季節(jié)灌木落葉和草本植物枯死后的一段時(shí)間，試驗(yàn)時(shí)間選在11月15日—11月20日； ck -表示對(duì)照。試驗(yàn)區(qū)的主要灌木建群種為紫丁香、繡線菊、花木蘭，草本植物建群種為羊胡子苔草、黃背草和白羊草。使用工具為農(nóng)用割柴鐮刀。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在6月10—20日期間采取割灌草處理小區(qū)，灌草蓋度和高度均恢復(fù)較慢，其當(dāng)年恢復(fù)蓋度和高度與春季處理小區(qū)對(duì)比，灌木層平均降低蓋度29個(gè)百分點(diǎn)，降低高度24個(gè)百分點(diǎn)，草本層平均降低蓋度44個(gè)百分點(diǎn)，降低高度49個(gè)百分點(diǎn)；夏季處理小區(qū)的1.5年生灌草與秋冬季處理小區(qū)的1年生灌草對(duì)比，灌木層平均降低蓋度18個(gè)百分點(diǎn)，降低高度3個(gè)百分點(diǎn)，草本層平均降低蓋度34個(gè)百分點(diǎn)，降低高度48個(gè)百分點(diǎn)(表3)。

表3 不同季節(jié)割除灌草對(duì)控制灌草長(zhǎng)勢(shì)的對(duì)比試驗(yàn)效果統(tǒng)計(jì)結(jié)果

試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果表明，夏季處理植被對(duì)控制灌草生長(zhǎng)勢(shì)具有顯著效果，最佳時(shí)間為6月中旬。在春季植物體液流動(dòng)之前，灌木落葉和草本植物枯死后的秋冬季節(jié)，即在休眠期采取割除措施，對(duì)灌草生長(zhǎng)勢(shì)控制效果較差。

3.6 近自然恢復(fù)成效分析

3.6.1 第二代油松林更新恢復(fù)效果 2015年10月15—18日，對(duì)上述嚴(yán)重旱災(zāi)區(qū)的恢復(fù)效果進(jìn)行了固定樣地調(diào)查。至本次調(diào)查，油松原存活木已是47年生，二代油松更新林木平均樹齡也已達(dá)到30年生左右。調(diào)查結(jié)果表明，原油松存活木保留總株數(shù)為429株(受災(zāi)時(shí)為431株，后來自然損失2株)，平均冠幅達(dá)4.4 m，平均胸徑達(dá)17.1 cm，平均樹高達(dá)7.2 m。油松二代更新林木總株數(shù)達(dá)到718株，平均冠幅達(dá)3.1 m，平均胸徑達(dá)11.8 cm，平均樹高達(dá)5.0 m。平均林分密度為3 189株hm-2，其中，油松二代更新活立木為1 994株hm-2，占62.5%。近自然恢復(fù)區(qū)已形成了原油松存活木與二代更新木株數(shù)分別占37.4%和62.6%、平均高度分別為7.2 m和5.0 m、樹齡分別為47年生和30年生的復(fù)層異齡林(表4)。

表4 重度旱災(zāi)近自然恢復(fù)后林分生長(zhǎng)狀況調(diào)查結(jié)果匯總

3.6.2 近自然恢復(fù)后林下灌草生長(zhǎng)現(xiàn)狀 調(diào)查結(jié)果表明，12林班5小班新一代油松林下的主要灌木建群種為紫丁香和荊條，密度為3 589墩hm-2，灌木層平均蓋度為63.7%；林下草本建群種主要是羊胡子苔草，密度為6 678墩hm-2，草本層平均蓋度為82.0%(表5)。

表5 新一代油松林下灌木和草本植物生長(zhǎng)狀況調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 結(jié)論

4.1 油松人工林遭受嚴(yán)重旱災(zāi)的近自然恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)施先后程序?yàn)椋簽?zāi)情調(diào)查；伐除死亡木；6月中旬割除林下需更新地段的灌草；在天窗空擋處，簡(jiǎn)易破土，摟散枯枝落葉層；對(duì)災(zāi)區(qū)死封10年，禁止放牧和一切人為活動(dòng)。

4.2 通過17年的近自然恢復(fù)，原旱災(zāi)區(qū)已形成了原油松存活木與二代更新木株數(shù)分別占37.4%和62.6%、平均高度分別為7.2 m和5.0 m、樹齡分別為47年生和30年生的復(fù)層異齡林。

4.3 新一代油松林下的主要灌木建群種為紫丁香和荊條，其密度達(dá)到3 589墩hm-2，灌木層平均蓋度達(dá)到63.7%；林下草本建群種密度達(dá)到6 678墩hm-2，平均蓋度達(dá)到82.0%。繁茂的灌草與新一代油松復(fù)層異齡林形成了穩(wěn)定共生的林地生態(tài)系統(tǒng)。

Natural Recovery Technique and Effect ofPinustabulaeformisPlantation in Drought Disaster Area

Yao Lijie

(Institute of Afforestation in Arid Regions of Liaoning Province, Chaoyang, Liaoning 122000,China)

In the early 1980s, the restoration ofPinustabulaeformisplantation was studied in the state-owned Liujiazi Forest Farm of Chaoyang County in Liaoning Province.TakingPinustabulaeformisseeds survived in the litters and the natural seed-bearing ability of the surviving trees as regenerated resources, regenerated by natural remediation, supplemented by the technical measures of promoting seed germination, seedling emergence and seedling emergence near natural restoration have been realized.The single-layered even-aged pre-disasterPinustabulaeformishad been restored and formed high-qualitied, uneven-aged second-generationPinustabulaeformisforest.

Pinustabulaeformisplantation; drought disaster; near natural restoration

1005-5215(2017)01-0053-03

2016-11-17

遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃農(nóng)業(yè)攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目(2015103024)

姚麗杰(1981-)，女，遼寧朝陽人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事森林生態(tài)和半干旱地區(qū)造林等方面研究.

S791.254

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.01.015