呂梁山沿黃紅棗經濟林退耕還林地生態調查研究

殷海善，喬 月，劉煥煥，賀潤平，高海平

（1.山西農業大學農業經濟管理學院，山西太原 030006；2.山西農業大學資源環境學院，山西太谷 030801；3.山西農業大學植物保護學院，山西太原 030031；4.柳林縣林業局，山西柳林 033300）

山西省呂梁山沿黃山區有13.3 萬hm2紅棗經濟林，大部分為25°以上坡耕地，隨著棗樹經濟效益下滑，部分紅棗經濟林拋荒、棄管成為生態林[1]?；谄赂丶t棗經濟林拋荒后生態結構不合理、生態服務價值不高的情形[2-5]，有學者提出呂梁山沿黃坡耕地紅棗經濟林應該退耕還林，即補植補種，喬灌結合，針闊結合，構建生態結構合理、生態功能良好的生態林[6]。坡耕地紅棗經濟林退耕還林是指作為經濟林管理的棗樹，通過補植一定密度的喬木、灌木，達到生態林的密度標準，退出耕地、鋤草等土壤管理和修剪、抹芽等樹體管理，按照生態林的技術要求來管理的生態改造行動。呂梁山坡耕地紅棗經濟林在2000—2005 年第一輪退耕還林時有個別村莊實施了退耕還林，混交了刺槐、側柏、油松、山杏。

2019 年10 月底筆者通過調查柳林縣的紅棗經濟林將近20 a 退耕還林地混交不同樹種的樣地，評價其生態結構和功能，旨在為25°坡耕地紅棗經濟林大規模退耕還林提供參考。

1 材料和方法

1.1 調查地點和樣地概況

呂梁山紅棗經濟林退耕還林混交其他樹種的調查地點為柳林縣。柳林縣位于呂梁山沿黃紅棗經濟林帶中部，南部有石樓縣和永和縣，北部有臨縣、興縣和保德縣，位于呂梁山沿黃紅棗經濟林的中心。柳林縣紅棗經濟林面積為1.867 萬hm2，在耕地質量結構上，坡耕地約為1.333 萬hm2，梯田約為530 hm2，平地面積不足330 hm2。目前，全縣紅棗經濟林管護面積約為30%～40%，放棄管理面積約為60%～70%，與其他沿黃紅棗經濟林縣的情況相似。

調查樣地包括4 種（表1）。4 塊樣地的棗樹栽種時間均為1998—1999 年，初植密度為600 棵/hm2，樣地1 為紅棗經濟林混交刺槐。刺槐栽種時間為2000—2001 年，初植密度為1 650 棵/hm2。樣地2為紅棗經濟林混交側柏。側柏栽種時間為2000—2001 年，初植密度為1 650 棵/hm2。樣地3 為紅棗經濟林混交油松。油松栽植時間為2017 年，初植密度為1 650 棵/hm2，樹苗高度為150 cm。樣地4 為紅棗經濟林混交山杏。山杏栽植時間為2000—2001 年，初植密度為1 650 棵/hm2。

表1 柳林縣紅棗經濟林退耕還林混交其他樹種樣地情況

1.2 調查方法

1.2.1 樣方的選擇 選擇坡向一致、坡度均勻、樹木分布均勻的退耕紅棗經濟林作為樣地。按照投影面積10 m×10 m，作為喬木調查樣方；在其中取投影面積5 m×5 m，作為灌木調查樣方[7-9]。

1.2.2 測定指標 調查各種喬木的株數、灌木的株樹和類型、草本的類型，孤立樹測量冠幅；測定各種喬木的地徑、樹高和樣方的土壤枯落層厚度、黑化層厚度、N、P、K 和有機質含量等。

2 調查結果

2.1 紅棗經濟林退耕還林后的喬木密度和樹種多樣性

紅棗經濟林混交其他喬木后，首先表現為，喬木密度增加，喬木樹種多樣性增加，生態效益比單一紅棗經濟林顯著增加。在樣地1，棗樹、刺槐和杏樹3 種樹密度達到3 200 棵/hm2；在樣地2，棗樹、側柏和油松3 種樹密度達到2 400 棵/hm2；在樣地3，棗樹和油松2 種樹密度達到3 200 棵/hm2；在樣地4，棗樹和杏樹2 種樹密度達到1 600 棵/hm2。4 種退耕樣地均達到了生態林造林密度要求。

紅棗經濟林退耕還林后，灌木、草本侵入，灌木、草本種類增加。除棗樹根孽苗、側柏種子萌發成幼樹以外，少量的枸杞、榆樹、檸條等鄉土樹種開始侵入，豐富了紅棗經濟林地的樹種類型。草本植物種類和數量比較少，原因是喬木郁閉度高。退耕還林混交其他樹種有利于自然植被的恢復，可以加快植被恢復進程，縮短自然演化過程。

2.2 紅棗經濟林退耕還林后的郁閉度

由表2 可知，紅棗經濟林退耕還林后，喬木郁閉度大幅度增加。棗樹混交刺槐、側柏18 a 以后，喬木郁閉度在80%～90%；紅棗經濟林混交山杏以后，農民尚有生產管理活動，喬木郁閉度也達到50%～60%。混交油松2 a 之后，喬木郁閉度在50%～60%，隨著油松逐年生長，高度和冠幅增加，棗樹混交油松林地的喬木郁閉度會持續增加。究其原因，棗樹作為經濟林時，密度一般為450～600 棵/hm2，而作為生態林的刺槐、側柏、油松，補植密度一般為1 650 棵/hm2，棗樹和混交喬木的密度遠高于作為經濟林的棗樹。另一方面，作為經濟林的棗樹，要修剪、打芽，控制枝條生長，而作為生態林以后，不再人工修剪枝條，棗樹生物量有所增加。

表2 柳林縣紅棗經濟林退耕還林混交其他樹種樣方的生態結構

2.3 紅棗經濟林退耕還林后的枯落物層、腐殖質層

由于紅棗經濟林2001 年退耕以后18 a 內沒有耕地、鋤草等作業，林下開始形成枯落層、黑土層，土壤養分改善、土壤侵蝕防護能力提高。從表3 可以看出，所有樣地的枯落層普遍在3 cm 以上，黑土層在1 cm 以上，為植物生長提供了良好的肥力條件。枯落層、半礦質化有機物層能夠吸收水分，降低水力濺蝕和沖蝕，過濾泥沙，在土壤保護中的作用比較大。退耕混交18 a 以后的棗樹混交生態林，已經看不到裸露表土和明顯侵蝕溝，水土保持效果顯著[10]。

表3 紅棗經濟林退耕還林混交其他樹種樣方的生態結構

2.4 紅棗經濟林退耕還林后的土壤肥力

從表4 可以看出，和管護的紅棗經濟林地土壤相比，紅棗經濟林退耕混交刺槐18 a 以后，依據《全國土壤養分含量分級標準》，20 cm 表層土壤的N含量達到4、5 級，有機質含量達到4、5 級，比管護的坡耕地紅棗經濟林土壤養分高一二個等級[6]。說明紅棗經濟林成為生態林之后，N 和有機質的循環進入有積累的良性狀態，有利于植物、微生物活動。

表4 紅棗經濟林退耕還林混交其他樹種后的土壤養分等級

2.5 紅棗經濟林退耕還林后的棗樹競爭力

在混交樹種中，棗樹競爭力弱，地徑、樹高、冠幅、生長勢弱于其他樹種。從表5 可以看出，從生物量來看，棗樹混交刺槐、柏樹、杏樹以后，棗樹的地徑、樹高均不及混交樹種。如棗樹混交刺槐，刺槐地徑為11.9 cm，但是棗樹僅為3.9 cm，刺槐樹高為6.5 m，棗樹樹高僅為3.1 m；棗樹混交柏樹，柏樹地徑為11.3 cm，棗樹僅為4.5 cm，柏樹樹高為3.8 m，棗樹樹高僅2.6 m；棗樹混交山杏，杏樹地徑為15.6 cm，棗樹地徑僅4.6 cm，杏樹樹高為5.3 m，棗樹樹高僅4.6 m。按照生物量回歸公式（W＝a＋bD2H，其中，W 是生物量，D 是胸徑，H 是樹高，a 和b 是常數）估算，棗樹混交刺槐后刺槐的生物量大約是棗樹的20倍；棗樹混交柏樹后柏樹的生物量是棗樹的10 倍；棗樹混交杏樹后杏樹的生物量是棗樹的20 倍。

表5 柳林縣紅棗經濟林退耕還林混交其他樹種樣方的生態結構

在個別未混交地塊，對11 棵棗樹的測量結果，地徑平均為15.4 cm，樹高平均為5.9 m，比混交林中的棗樹生物量大。表明棗樹在放棄管護的情況下，一般不會因自然死亡而淘汰。對樣本4 的測量結果，棗樹樹冠平均為2.3 m×3.0 m，杏樹樹冠平均為4.7 m×4.7 m，棗樹樹冠比杏樹小得多。根據觀測，棗樹樹冠比大致同齡的側柏、油松、刺槐也小。

紅棗經濟林混交以后，棗樹密度下降。從2001年混交的紅棗刺槐林看，棗樹總密度雖然保留在930 棵/hm2，主要為棗樹根蘗苗，1998 年栽植的棗樹僅在樣方邊界上為0.5 棵，在樣方角上為0.25 棵，多數已經自然淘汰。在混交的紅棗側柏林中，棗樹總密度為195 棵/hm2，約為原紅棗經濟林密度的30%。在混交的紅棗山杏林中，由于補植山杏密度小，棗樹密度尚能夠保持穩定。

3 結論與討論

呂梁山沿黃坡耕地紅棗經濟林退耕還林，混交刺槐、側柏、山杏等喬木樹種以后，喬木的密度增加、樹種多樣性增加、灌木和草本逐漸侵入、枯落層和黑土層形成，土壤養分改善，生態結構改進，生態服務功能提升，達到了退耕還林的目的。因此，紅棗經濟林退耕還林是呂梁山沿黃水土流失區植被恢復、生態環境改善的良好措施。

坡耕地紅棗經濟林混交其他喬木樹種以后，棗樹競爭力弱，存在被淘汰的可能性。一般認為，黃土高原地區的水土保持造林樹種刺槐是淺根性樹種，沒有明顯主根，具有巨大的土壤網絡能力，對于土壤水分和養分的競爭力比棗樹強；同時，從地上部分來看，刺槐樹體高度比棗樹高，樹冠郁閉度比棗樹高，對于陽光的競爭力比棗樹強。另外，側柏、油松、山杏的競爭力也強于棗樹。紅棗經濟林在混交其他喬木樹種以后，棗樹趨于生長勢弱、死亡消失，逐漸被演替的過程。因此，在紅棗經濟林退耕還林的生態建設中，棗樹發揮的主要是先鋒樹種的作用。

緩坡地和梯田棗樹資源的開發與保護。一般認為，15°～25°的坡耕地和梯田，水土侵蝕風險比較小，具有經濟利用的價值。在早期可以通過混交其他樹種，提高紅棗經濟林的經濟效益?；旖粫r，要配置和棗樹可以和諧共生的樹種如紫穗槐、連翹、檸條、沙棘、苜蓿等較低的灌木、草本，而且控制在合理密度范圍內，此外，還需要維持必要的枝條修剪、土壤翻耕、病蟲害防治等管理措施。在紅棗收入低時，通過開發林下資源獲得經濟收入；在紅棗收入高時，再開發棗樹資源。如果評估認為呂梁山棗樹資源非常重要，可以選擇集中連片、棗樹資源豐富、人口稀少區域，建立呂梁山棗樹自然保護區來保護。