燕山山地槲樹次生林冠下造林試驗

吳樹芹，尤海舟

(1.承德市灤平國有林場管理處，河北 承德 068250；2.河北省林業(yè)科學(xué)研究院, 河北 石家莊 050061)

櫟林是我國暖溫帶闊葉林地區(qū)地帶性植被類型，冀北山地主要分布有蒙古櫟(Quercusmongolica)、槲樹(Q.dentata)、遼東櫟(Q.liaotungensis)等櫟屬樹種，抗干旱，耐瘠薄，適應(yīng)性強，形成大面積的天然次生林，在水源涵養(yǎng)、水土保持與生物多樣性維護(hù)等方面發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。由于長期的濫墾濫伐，本區(qū)櫟林多代萌芽，普遍退化成矮林、疏林甚至灌木林，林分生長停滯，成為當(dāng)前森林經(jīng)營工作的難點與重點。多年來，低質(zhì)低效次生林改造成為林業(yè)生態(tài)建設(shè)重點關(guān)注對象，各地針對林分特點，相繼提出全面改造、撫育改造、帶狀改造等多種方法[1]，其中栽針保闊、培育松櫟混交林和近自然經(jīng)營方法得到普遍提倡并取得較好的改造效果[2-5]，可有效促進(jìn)退化林分向?qū)嵣趾突旖涣?、異齡林轉(zhuǎn)變。槲樹在冀北山地主要分布于陽坡，生長地土層淺、礫石多，生長環(huán)境尤為干旱瘠薄，槲樹林成為本區(qū)最為典型的矮林和疏林，也是退化最為嚴(yán)重的次生林類型，生態(tài)修復(fù)難度很大。油松(Pinustabuliformis)耐干旱瘠薄，是冀北山地廣泛應(yīng)用的造林樹種，通常認(rèn)為本區(qū)的原生地帶性植被是松櫟混交林，因此在退化櫟林中采取林冠下栽植油松應(yīng)具有較好可行性。本研究以退化槲樹次生林為試驗對象，開展油松林冠下造林試驗，以期達(dá)到調(diào)整林分結(jié)構(gòu)和促進(jìn)林分生長、提高林分質(zhì)量的目標(biāo)。

1 試驗區(qū)概況

研究區(qū)位于河北省北部承德市的灤平縣，屬冀北燕山山脈中段。本區(qū)氣候?qū)僦袦貛蚺瘻貛н^渡的半干旱半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫7.6 ℃，最冷月為1月，平均氣溫-10.8 ℃，無霜期149 d；多年平均降水量552.6 mm，多集中于6—8月，占全年降水的70.5%；多年平均蒸發(fā)量1 679 mm。本區(qū)土壤隨海拔高度由低而高為草甸土—褐土—棕壤。海拔700 m以上山地多為林地，土壤發(fā)育以棕壤為主，土壤表層有機(jī)質(zhì)含量豐富。本區(qū)屬華北植物區(qū)系，森林植被類型屬我國東部濕潤森林區(qū)溫濕帶半旱生落葉闊葉林，主要森林植被類型有油松人工林、蒙古櫟天然次生林、槲樹天然次生林、側(cè)柏天然次生林等。

2 材料與方法

2.1 試驗地概況

試驗林為生長于陽坡的多代萌生槲樹次生林，林齡約35 a，海拔700～750 m，平均坡度約27°，褐土，土層厚度不超過30 cm，礫石含量約20%，選擇了2塊試驗樣地。樣地1為槲樹次生林，伴生有少量春榆(Ulmusglaucescensvar.lasiocarpa)和小葉白蠟(Fraxinusbungeana)，林木分布疏密不勻，密度約1 575株·hm-2，平均胸徑7.2 cm，平均樹高4.6 m，喬木層郁閉度0.5；灌木層以山杏(Armeniacasibirica)和鼠李(Rhamnusparvifolia)為主，高度約1.0 m，蓋度約30%。樣地2為槲樹次生林，伴生有少量胡桃楸(Juglansmandshurica)、蒙古櫟，林木分布較為均勻，密度約1 365株·hm-2，平均胸徑11.1 cm，平均樹高5.2 m，喬木層郁閉度0.6；灌木層以鼠李和三裂繡線菊(Spiraeatrilobata)為主，高度約0.8 m，蓋度約20%。

2.2 試驗和調(diào)查方法

2016年4月對林分進(jìn)行輕度撫育，主要是伐除一叢多株的生長不良木和過密木，適度修去主干2 m內(nèi)的粗大枝丫。沿水平線進(jìn)行帶狀割灌，帶寬1 m，帶距3 m，按株行距3 m×3 m挖魚鱗坑整地，魚鱗坑規(guī)格60 cm×40 cm×30 cm，整地時不嚴(yán)格按株距進(jìn)行，充分利用林隙，避開局部郁閉度較高、土層薄、礫石過多的地塊。采用3年生油松容器苗進(jìn)行冠下造林，容器杯規(guī)格16 cm×16 cm，苗木平均株高45 cm。

造林1個月后調(diào)查油松成活情況，第2年春季調(diào)查保存情況。2017年、2018年生長季結(jié)束后調(diào)查油松幼樹的地徑、株高和新梢生長量。以上調(diào)查采用抽樣法，每樣地分別在上、中、下坡位隨機(jī)選取30株油松幼樹進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計。2018年調(diào)查時，每樣地選取5株油松幼樹，整株挖出，詳細(xì)測量地上生物量、地下生物量、根系深度、根幅寬度及長度大于5 cm的根的數(shù)量。在試驗樣地內(nèi)根據(jù)油松受遮陰程度的不同，分全光照射、側(cè)光照射和完全遮陰3種光照條件，調(diào)查和測量幼樹的地徑、株高、新梢長及生長健壯程度，其中健壯程度分為“優(yōu)、中、差”3級，每種光照條件共調(diào)查30株，分析不同光照條件對油松幼樹生長的影響。另外，每樣地設(shè)30 m×20 m矩形樣方1塊，詳細(xì)統(tǒng)計樣方內(nèi)的喬木和油松幼樹數(shù)量，分析林冠下造林對林分結(jié)構(gòu)的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 油松造林成活與保存情況

油松是典型的抗干旱瘠薄樹種，適宜在槲樹生長的干旱陽坡造林，本區(qū)陽坡櫟林中也零星生長有天然油松。冠下造林的油松幼樹的成活與保存情況見表1，表1的統(tǒng)計結(jié)果顯示，2塊試驗樣地的油松造林成活率和保存率均較高，能夠達(dá)到造林生產(chǎn)技術(shù)要求。對比2塊試驗樣地的造林成活情況，樣地1稍高于樣地2。從現(xiàn)場立地條件分析，樣地1的立地條件相對較差，林木長勢也較差，但油松造林成活與保存情況優(yōu)于樣地2?？梢?，立地條件沒有對油松幼樹期的成活與保存形成障礙，樣地2較高的林分郁閉度可能是影響油松成活和生長的重要因素。實地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，試驗樣地中有部分油松栽植在郁閉度較高的樹蔭下時，死亡情況發(fā)生較多。因此，油松冠下造林宜選擇槲樹林木稀疏、郁閉度較低的林分。

表1 油松造林成活與保存情況統(tǒng)計表

3.2 油松幼樹生長情況

對油松幼樹的生長情況進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計，表2的調(diào)查結(jié)果顯示，2塊樣地目前均已處于正常生長狀態(tài)，樣地1的油松生長情況優(yōu)于樣地2。這同樣是受林分郁閉度的影響。樣地1雖然立地條件較差，但林分郁閉度較低，林分高度也僅有4.6 m，冠下造林的油松光照條件較好，生長健壯。

從油松幼樹根系的發(fā)育情況看，樣地2的根系生長優(yōu)于樣地1，可能的原因是樣地2立地條件相對較好，土質(zhì)較為疏松，利于根系生長發(fā)育。從總體上看，2塊樣地油松的根深明顯不足，這主要是受容器苗的影響，雖然生長3年，但多數(shù)幼樹的根系仍未突破原有容器苗根坨的限制。

表2 油松幼樹生長情況

3.3 不同光照條件下的油松生長情況

油松是典型的陽性樹種，但在幼苗期也有較好耐蔭性。本次試驗材料為3年生油松容器大苗，至2018年苗齡為6年，株高普遍在60～100 cm，已處于喜光階段。調(diào)查結(jié)果表明，全光條件下的油松生長較完全遮陰和半遮陰(側(cè)方受光)條件下明顯健壯；半遮陰較完全遮陰條件下雖然地徑和株高生長無顯著差異，但新梢生長量差異顯著。因此，退化林分冠下栽植的油松生長量受光照影響顯著(見表3)，造林時應(yīng)盡量選擇遮陰較小的林隙，造林后及時撫育，尤其是要對上層喬木加大疏伐和修枝力度，以改變光照條件，促進(jìn)油松幼樹發(fā)育。過度郁閉的林分顯然不適宜進(jìn)行油松冠下造林。

表3 不同受光程度油松幼樹生長狀況調(diào)查表

3.4 對林分結(jié)構(gòu)變化的影響

退化槲樹次生林經(jīng)過冠下造林，林分的樹種結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和林齡結(jié)構(gòu)均發(fā)生了顯著變化。表4的統(tǒng)計結(jié)果顯示，試驗樣地已由原有的單層同齡純林轉(zhuǎn)化為異齡復(fù)層針闊混交林，同時林分中實生樹所占比例提高到1/3以上，這將對林分的長期生長發(fā)育和群落穩(wěn)定性產(chǎn)生良好的促進(jìn)作用，對于林分質(zhì)量和生態(tài)功能的提高也將有明顯的促進(jìn)作用。

表4 退化槲樹林造林前后林分結(jié)構(gòu)變化情況

4 結(jié)論與討論

本次試驗表明，對于林木稀疏、郁閉度較低的槲樹次生林進(jìn)行冠下油松造林具有較好可行性，根據(jù)本次試驗結(jié)果，在林分郁閉度低于0.6的條件下，油松的造林成活率與保存率均較高，形成了異齡復(fù)層混交林，有望發(fā)育成具有較好穩(wěn)定性的松櫟混交林，可起到較好改善林分結(jié)構(gòu)和促進(jìn)林分健康發(fā)育的作用。

從油松幼樹生長發(fā)育情況看，受光充分的油松幼樹生長明顯優(yōu)于遮陰程度較高的情況，說明退化櫟林冠下造林的油松幼樹生長發(fā)育的關(guān)鍵是受光條件，因此應(yīng)適度加大退化櫟林的疏伐或修枝強度，創(chuàng)造較好的光照條件，以利于油松幼樹生長。

油松幼樹根系生長調(diào)查結(jié)果顯示，地下部分的生長明顯落后于地上部分，尤其是根系生長3年后仍未突破原有容器苗的根坨結(jié)構(gòu)。這一方面說明油松容器苗基質(zhì)所含營養(yǎng)物質(zhì)基本可滿足樹體生長，另一方面則是容器苗培育過程形成了一定程度的窩根，根系生長尤其是主根生長受到了限制，根深明顯不足，根幅擴(kuò)展也相對較慢，這會對樹木的長期生長形成不利影響。因此，育苗時應(yīng)適當(dāng)加大容器杯高度，以拓展根系生長空間；同時，干旱陽坡立地條件差，根系生長發(fā)育有較大困難，造林時應(yīng)適當(dāng)加大整地強度和提高整地質(zhì)量，為根系生長創(chuàng)造較好條件。