黑龍江省西部地區(qū)生態(tài)林建設技術研究

張玉柱，俞冬興，畢廣有，曹志偉，陳晨

（黑龍江省森林與環(huán)境科學研究院，黑龍江 齊齊哈爾161005）

針對黑龍江省西部水土流失、土地荒漠化、洪災和旱災交替發(fā)生，較多地區(qū)經(jīng)濟貧困的現(xiàn)狀，通過營造生態(tài)功能持續(xù)穩(wěn)定的生態(tài)林以保護脆弱生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，從而達到“堅持生態(tài)優(yōu)先，謀求經(jīng)濟、社會效益相統(tǒng)一”的營造生態(tài)林的目的。

本地區(qū)人工生態(tài)林建設應遵循以下基本原則：

（1）營造多樹種、多林齡、多樣性、穩(wěn)定性強的復層林和混交林。

（2）為了與嫩江流域環(huán)境條件相適應，盡可能選擇與該區(qū)域的原生植被相類似的自然植被類型，盡可能采用保持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的造林方法。

（3）人工生態(tài)林不拘泥一定的規(guī)則形狀，可以根據(jù)地形特點因地制宜。

（4）環(huán)境條件惡劣的造林地，一次成林困難?？上仍?種先鋒林，成林后再通過帶狀間伐等方式，一邊引進，一邊改良，從而形成具有多樣性的人工生態(tài)林。對達到成熟期的生態(tài)林可以采用同樣的方法進行樹種的多樣化改良。

1 試驗區(qū)概況

根據(jù)《黑龍江省1999—2050年生態(tài)環(huán)境建設規(guī)劃》分區(qū)，結合3個類型區(qū)域特點，把平原區(qū)的齊齊哈爾市甘南縣甘南林場、丘陵區(qū)的齊齊哈爾市克山縣北聯(lián)林場、風沙區(qū)的大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣新店林場選定為試驗區(qū)。

表1 嫩江流域中下游人工生態(tài)林調查

1.1 杜爾伯特蒙古族自治縣試驗區(qū)

試驗區(qū)位于黑龍江省西部地區(qū)的中部，屬于溫帶季風氣候，春季干旱多風，夏秋炎熱多雨，年平均氣溫3.5℃，極端最高38.5℃，極端最低－33.6℃，≥10℃年均積溫2 924.4℃，年降水量為431.5 mm，蒸發(fā)量為1 828.7mm。降水主要集中在6—9月，占全年降水量的84.6%，全年平均5級以上大風日數(shù)為59d，8級以上大風日數(shù)20d，平均風速4.1m·s－1，4、5、9、10月為風沙活動最為頻繁強烈的季節(jié)。土壤以沙壤土為主，pH值7.5～8.5。

1.2 甘南縣甘南林場

林場地處大興安嶺東南麓終端斷續(xù)丘陵與嫩江平原的過渡地帶，地形以平原地貌為主，海拔高度180～200m。屬溫帶季風氣候，冬季漫長寒冷，春季風大干旱，夏季高溫多雨，秋季降溫快，多早霜。年平均氣溫2.6℃ ，最高氣溫39℃，最低氣溫－35.4℃，平均降水量455.2mm，年蒸發(fā)量1 499.8 mm，年日照時數(shù)2 791.7h，年積溫2 260～2 980℃，無霜期120～160d。土壤主要以黑土、黑鈣土為主。

1.3 克山縣北聯(lián)林場

林場地處小興安嶺南坡，丘陵起伏，漫川漫崗，施業(yè)區(qū)坡度平緩，平均坡度10°左右，平均海拔高度560m左右。屬于溫帶季風氣候，四季變化明顯，冬季漫長，寒冷干燥；夏季短促，高溫多雨；春季風大少雨干旱；秋季降溫急驟，霜凍較早，常有凍害發(fā)生。年平均氣溫1.2℃，極端最高氣溫37.9℃，最低氣溫－42℃，無霜期120d左右。日照時數(shù)2 620～2 724h。有效積溫2 400℃。年降水量510mm左右，年平均蒸發(fā)量1 200mm，主風向西北風。林場土壤為黑土、暗棕壤、沼澤土。林場屬小興安嶺植物區(qū)系。天然植被有蒙古櫟、白樺、黑樺、山楊，有少量的椴樹、色木槭和春榆，垂直分布不明顯。

2 研究方法

2.1 間伐及更新試驗方法

采用0%、30%、50%三種間伐強度帶狀間伐，間伐帶寬10m，保留帶寬10～20m，間伐帶東西走向。更新試驗：更新方式分為人工更新和天然更新2種，其中，人工更新進行了不同樹種、密度和混交模式試驗。

設計新栽植行采用最接近東西方向的直行間伐。

2.2 間伐后光照條件變化觀測方法

通過測定間伐行中正交行的PPFD（光合光量子通量密度），評估帶狀間伐光照條件變化。具體方法為：全天空照片攝影，所攝照片采用計算機軟件處理、分析。

天空照片用安裝有魚眼鏡頭的數(shù)碼相機拍攝。攝影高度為1.3m。在間伐帶正交線上進行攝影，每個伐區(qū)設置5條線。在一邊長為50m的試驗區(qū)中，設置南北走向5條線，其端點位置分別為5、15、25、35、45m；沿各條線，每間隔5m進行拍照，每條線上共拍照11張 ，通過自動計算，得出郁閉度及PPFD值。

2.3 更新造林試驗方法

間伐試驗區(qū)造林設計 在平原區(qū)、丘陵區(qū)和風沙區(qū)分別設立50m×50m的試驗處理區(qū)。試驗處理分為：無間伐對照、間伐區(qū)（只進行帶狀間伐）、間伐＋栽植（行狀栽植、密度試驗）。

2.3.1 甘南縣甘南林場 間伐后栽植區(qū)：在興安落葉松間伐跡地栽植50m×50m林分6處；樹種為紅皮云杉，密度2m×2m，間伐強度：對照、30%、50%。

2.3.2 克山縣北聯(lián)林場 間伐后栽植區(qū)：在樟子松間伐跡地栽植50m×50m林分4處和50m×25m林分2處；樹種為：紅皮云杉、黃波羅，密度2m×2 m，間伐強度：0%、30%、50%。

2.3.3 杜蒙縣新店林場 間伐后植栽區(qū)：在小黑楊間伐跡地栽植50m×50m林分6處；樹種：小葉錦雞兒、沙棘（密度1m×2m），間伐強度：0%、30%、50%。

3 試驗結果與分析

3.1 間伐后光環(huán)境改善效果

結果顯示：杜蒙縣楊樹林與對照區(qū)的透光度相比增加20.0%。甘南縣的興安落葉松林及克山縣的樟子松林與對照區(qū)的透光度相比增加10.0%。

根據(jù)透光度及PPFD相對值分析，采伐部分北側與南側，即使是同樣的透光度，PPFD相對值差異也較大。直射光多的北側大，有林冠遮擋的南側小。北側部分在3～4m范圍內(nèi)可接收到直射光。

3.2 間伐對林地天然更新的影響

3.2.1 間伐造林當年天然更新情況調查及分析

（1）間伐區(qū)更新情況調查

各地區(qū)植物侵入情況：

①風沙區(qū)：大慶市杜蒙縣（新店林場）

木本類：家榆、小黑楊、興安胡枝子、興安鼠李各1株。

草本類：虎尾草、狗尾草、星星草、馬唐等占優(yōu)勢，植被平均覆蓋度30%。

②平原區(qū)：齊齊哈爾市甘南縣（甘南林場）

木本類：確認有家榆、興安胡枝子、細葉胡枝子、興安落葉松天然更新幼苗，發(fā)現(xiàn)大量細葉胡枝子及落葉松幼苗。

草本類：狗尾草、金色狗尾草、馬唐等占優(yōu)勢，間伐區(qū)植被平均覆蓋率為60%。未間伐林地的植被非常少，覆蓋率平均2%。

③丘陵區(qū)：齊齊哈爾市克山縣（北聯(lián)林場）

木本類：發(fā)現(xiàn)小黑楊、樟子松、興安落葉松、毛榛、細葉胡枝子、平榛、黑樺侵入，尤其發(fā)現(xiàn)落葉松、楊樹、樟子松等天然更新苗數(shù)量較大。

草本類：東方草莓、針茅、苔草等占優(yōu)勢，平均植被蓋度40%，未間伐部分平均植被蓋度8%。

（2）間伐造林區(qū)天然更新情況分析

①更新樹種及其個體數(shù)量

從生態(tài)林建設的角度來看，侵入樹種增加了現(xiàn)存生態(tài)林的構成樹種，周邊木本樹種的侵入對形成多樣性生態(tài)林具有重要意義。

根據(jù)本次調查結果，在調查區(qū)內(nèi)確認能生長的木本類如下：

風沙區(qū)：大慶市杜蒙縣（新店林場）

家榆1株、小黑楊1株、興安胡枝子1株、興安鼠李1株。

平原區(qū)：齊齊哈爾市甘南縣（甘南林場）

家榆2株、興安胡枝子2株、細葉胡枝子13株、興安落葉松9株。

丘陵區(qū)：齊齊哈爾市克山縣（北聯(lián)林場）

小黑楊10株、樟子松8株、落葉松20株、毛榛2株、細葉胡枝子8株、平榛8株、黑樺1株。

②間伐造林區(qū)更新分析

在風沙區(qū)杜蒙縣新店林場，在間伐處理區(qū)確定4個樹種的天然更新苗，只發(fā)現(xiàn)4株侵入，數(shù)量很少。因為周圍種源稀少和周圍居民放牧。沒有觀察到新栽植區(qū)有木本類侵入，由于離種源遠、土壤鹽堿度非常高、立地條件差，更新困難。

在平原區(qū)甘南縣甘南林場，確認間伐處理區(qū)有4個樹種生長，總計26株。其中細葉胡枝子13株、落葉松9株，占85%。

在丘陵區(qū)克山縣北聯(lián)林場，觀察到在間伐處理區(qū)和新栽植區(qū)都有很多木本類。特別是間伐處理區(qū)有7個樹種的侵入，總計57株。因為處理區(qū)接近天然種源，種子補給容易，和其他2個地域相比有立地條件的優(yōu)勢。

③木本類更新的可能性

甘南縣甘南林場及克山縣北聯(lián)林場，通過此次調查觀察到幾種情況。間伐處理區(qū)，間伐后空地里有很多天然更新苗木。天然更新苗木在寬度10m的空地中分布特點：空地中心較少，北側和南側的林緣部分較多；北側受干旱影響，變黃的很多；南側每天有一半時間是遮陰狀態(tài)，更新植物生長良好。空地中心地帶雜草長得很茂密，北側和南側林緣部分雜草低矮稀疏。侵入樹種主要是調查區(qū)周圍的生態(tài)林樹種。

3.2.2 間伐造林對植物更新影響研究結果

（1）綜合3個類型區(qū)全部調查研究結果，風沙區(qū)的新店林場，立地條件極差，人為、牲畜危害嚴重，天然更新難以進行；宜林地造林可選樹種少，成活困難。

（2）平原區(qū)的甘南林場立地條件相對較好，天然更新苗木翌年存在春季生理干旱現(xiàn)象，可采取一些措施促進天然更新。如采伐跡地改善種子落地發(fā)芽生根環(huán)境，秋季采取防寒措施幫助越冬，翌年春季及時澆水解決春旱問題；待幼苗發(fā)育強壯，抗逆性增強，適應環(huán)境后，能夠正常生長發(fā)育，形成生態(tài)穩(wěn)定的混交林。

（3）丘陵區(qū)的北聯(lián)林場，立地條件最好，觀察到天然更新樟子松2年生實生苗，其他樹種，觀察到株高10～50cm存活生長的個體，天然更新苗木可以正常越冬。現(xiàn)有生態(tài)林間伐后，通過天然更新，可形成生態(tài)穩(wěn)定的混交林。

3.3 更新造林試驗

杜蒙縣新店林場（風沙區(qū)）

沙質土壤，粒徑細小、排水性差、鹽堿程度高，土壤條件差。試驗結果，間伐區(qū)，小葉錦雞兒平均成活率67%，沙棘平均成活率17%。

甘南縣甘南林場（平原區(qū)）

栽植的紅皮云杉成活率達100%。從造林當年開始，生長良好。間伐區(qū)，盡管間伐前幾乎是裸地，伐后草本生長繁茂，間伐效果明顯。間伐后沒有強光直射的南林緣生長著很多興安落葉松實生苗。

表2 甘南縣甘南林場（平原區(qū)）的試驗栽植結果

克山縣北聯(lián)林場（丘陵區(qū)）

帶狀間伐區(qū)，30%間伐區(qū)的紅皮云杉、黃波羅成活率達到90%以上；50%間伐區(qū)成活率在60%～80%，見表3。落葉闊葉樹更新良好，生長茂盛。

表3 克山縣北聯(lián)林場（丘陵區(qū)）的試驗栽植結果

根據(jù)此次的調查結果，造林時注意事項如下：（1）造林樹種的選定，要充分注意適合樹種及產(chǎn)地；

（2）苗木幼齡時期必須及時澆水；

（3）帶狀間伐東西方向為基本方向；

（4）帶狀間伐的寬度，根據(jù)樹高確定。如果寬度過大，容易發(fā)生干旱危害，間伐率30%最好；

（5）注意配置，保留樹的樹冠下不可栽植。

4 結論與建議

4.1 風沙草原區(qū)立地條件極差，土壤干旱，板結，人畜危害嚴重，天然更新困難。

平原農(nóng)區(qū)立地條件相對較好，興安落葉松、樟子松實生苗可越冬，春季生理干旱嚴重，可采取一些諸如松土除草、越冬防寒、春季補水措施促進天然更新，形成抗逆性強的壯苗，以利于形成生態(tài)穩(wěn)定的異齡混交林。

丘陵漫崗區(qū)立地條件最好，天然更新的苗木能夠正常越冬，有些鄉(xiāng)土樹種可實現(xiàn)天然更新?，F(xiàn)有生態(tài)林間伐后，通過天然更新，可形成生態(tài)穩(wěn)定的混交林。

4.2 在丘陵漫崗和平原農(nóng)區(qū)的落葉松、樟子松帶狀間伐地內(nèi)可營造紅皮云杉、黃波羅，平均成活率達90%以上，是構建復層混交林的重要途徑。

4.3 三種類型區(qū)人工林都存在土壤板結問題，造林時加強整地，提高整地質量，活化土壤，確保造林成功。

4.4 帶狀間伐后，北側林緣部日照變強非常干旱，天然更新的苗木和草本類大量出現(xiàn)變黃和枯死現(xiàn)象。因此通過控制間伐帶寬度，從而控制到達林地的日照量和直射范圍，以這樣的幅度進行間伐，能減輕干旱的影響，提高天然更新苗木保存率。

4.5 建議對嫩江流域中上游天然生態(tài)林采取封育措施，保護枯枝落葉層，減少人畜破壞，消除土壤板結層，恢復土壤結構，促進林木生長，充分發(fā)揮生態(tài)林的生態(tài)功能。