半干旱區不同立地類型植被恢復及綜合治理模式試驗

戴偉男，王力剛，溫健

（1.黑龍江省林業廳，黑龍江 哈爾濱 150090；2.黑龍江省森林與環境科學研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；3.黑龍江省森林植物園，黑龍江 哈爾濱 150040）

加快植被恢復是提高半干旱地區環境質量，促進當地社會經濟快速發展的積極措施之一［1］。積極探索該區植被恢復及其綜合治理模式對其生態環境的改善具有重要的科技支撐及示范作用。本項研究針對黑龍江省西部半干旱區一個具體的區域，開展植被恢復及綜合治理模式試驗，以期試驗總結不同立地類型區的植被恢復及治理模式，為該區生態建設提供積極的技術支撐模式。

1 試驗區概況

黑龍江省西部半干旱區包括哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、綏化等地區的全部或部分市縣，幅員10.4萬km2，占全省總面積的22.9%，地理坐標為122°24′—128°19′E，44°04′—48°58′N。

該區屬于中溫帶、半干旱大陸性季風氣候。熱量分布從西南向東北遞減，水分由西向東遞增，是該省熱量最高而降水又較少的地區，具有半干旱區特征。年均氣溫0.7～4.2℃，年均降水量368～573 mm，≥10℃積溫2 383～2 900℃，無霜期120～150d。植被主體屬長白植物區系。人口1 609.5萬人，占全省總人口的44.6%，是全省政治經濟文化的集中地區，是東北老工業基地的重要組成部分［2］。

2 試驗設計及觀測項目與方法

2.1 試驗設計

本項研究選擇該區全國有名的原音河生態鄉（目前已更名為興十四鎮），其地理位置為123°30′—123°46′E，47°50′—48°02′N。

根據試驗區不同地貌地類特點與性質，劃分阿倫河河岸、廢棄地、侵蝕溝、農林復合、荒山荒坡5個立地類型區，在每一類型區選取典型區段營造相應試驗示范林，共營各類試驗示范林45hm2，林種配置及設計詳見表1。

表1 不同功能區試驗示范林配置及試驗設計

2.2 試驗觀測項目及方法

2.2.1 根系調查 在阿倫河流域選取典型灌木柳固溝林、護岸林、沙棘固溝林林分，在相應林分內設定標準地，在標準地內選擇標準株（平均木），將其根系全部挖出，然后按根徑分三級（0～1、1～3、3mm以上）測定根系的長度、數量，并記載分布層次、深度等［3］。

2.2.2 林糧間作小氣候觀測 以小黑楊與大豆間作為試驗區，相鄰（與楊豆間作區相距200m）農田大豆區為對照區，分別設立兩個觀測點。小黑楊株行距為2m×2m，間隔兩條壟，2a林齡。主要觀測項目為風速、氣溫、氣濕，采用儀器為電子風速儀，溫濕度采用阿斯曼通風干濕表。測定時間為作物生長旺季，具體時間為2006年8月18日—8月23日，從8：00—17：00，每隔20min同時對應測定一次。

2.2.3 小氣候效應觀測 依據試驗區興七村固定氣象站，于2007—2008年進行了定位觀測，主要測定了平均氣溫、水面蒸發、相對濕度影響當地作物生長發育及產量的主要氣象因子，以甘南縣氣象站相對應資料為對照，驗證試驗區多年來林業試驗基地建設及林業生產建設的小氣候效應。

3 結果與分析

3.1 試驗林生長狀況

在試驗區不同立地類型營造的各類試驗林總體成活率86%，保存率80%，目前正處于幼林生長發育期，大多已郁閉成林，初步開始發揮效益（表2）。其中小黑楊與大豆農林間作試驗林，由于林農相互促進作用，及對作物的中耕除草與施肥灌溉使得小黑楊同比（與未間作的小黑楊）高生長量提高24.8%，胸徑提高17.6%（見表3）。

表2 試驗區植被恢復模式試驗林各樹種生育調查結果

表3 楊豆間作林木生長及作物產量調查結果

表4 林糧間作區氣象相應觀測結果

3.2 林糧間作微域氣候效應

林木改善作物微域小氣候，主要是對風速及溫濕度的調節作用。據試驗觀測表明（表4），楊樹幼林在作物生長季較對照純大豆種植區平均減低風速46.87%，空氣濕度平均提高4.42個百分點，提高幅度6.30%，氣溫平均降低0.56℃，減低幅度為2.15%，這在半干旱風沙區十分有利于作物的生長發育及產量提高。據調查小黑楊與大豆間作，當年收獲大豆平均2 542.5kg·hm－2，較純大豆種植平均增產292.5kg，增幅13%（見表3）。

3.3 廢棄地及河岸區植被恢復狀況及效益

營造的廢棄地固沙防蝕林使得廢棄地的沙塵得到封固，減少了大風天氣中空氣的沙塵量，起到了明顯的固沙防塵作用；在阿倫河沿岸營造的護岸護堤林及防浪林，與周圍野生的灌叢及其他天然林木共同作用，在汛期起到了較強的護岸護堤及防浪作用。另據對樟子松防風固沙林內草類生長及蓋度調查結果顯示（表5），較對照草類品種增加15%，高度增加120%，草的蓋度由原來不足0.2增加到目前的0.55。

表5 草本植物調查結果

林木的根系對土壤具有強大的固結作用，這是森林水保效益的根本，而不同樹種的根系存在差異，一般情況，灌木根系發達，其水保效益明顯。據試驗測定，21年生護岸柳叢主根深1.1m，平均根幅5.8 m（見表6）；7年生固溝柳叢主根深1.3m，平均根幅2.05m；20年生溝坡沙棘主根深0.54cm，平均根幅2.35m；試驗營造的蒙古沙棘、胡枝子與小葉錦雞兒混交的溝壑水土保持試驗林發育良好，較好地封固了溝壑的土壤，其水土保持功能日漸增強。

表6 不同林齡不同林分的根系狀況

在阿倫河流域由于人工植入的林木新品種，生長速度明顯高于原野生的各類林木，改善了原立地環境的生態因子，為更多的物種介入創造了條件。據野外調查，該區木本植物由原來的十幾種增加到目前的近20種，草本由原來的二十幾種增加到目前的30余種，昔日已經或瀕于絕跡的野生動物開始頻繁出現，并日漸增多（表7），生物多樣性明顯增加。所營造的各類試驗林及由此輻射帶動當地自發營造的其他生態林，隨著時間推移，其功能將逐漸增強，為農牧業穩產增產創造較為有利的環境條件，而已漸成林的各類喬木闊葉林其潛在的經濟效益亦將逐年增大。

表7 野生動物調查結果 只·次－1

3.4 試驗區小氣候效應

營造的各類試驗林及以往營造的各類試驗林對試驗區的小氣候產生了積極影響。據通過對試驗區（固定氣象站）與相鄰對照區（甘南縣氣象站）氣象資料的比較，在6、7、8月份，試驗區比對照區平均氣溫低0.47℃，相對降低2.4%；4、5、9、10月份試驗區比對照區平均氣溫高0.45℃，相對提高5.3%（見圖1）。

圖1 試驗區內外平均氣溫變化

試驗區4—10月水面蒸發普遍小于相鄰對照區，平均減少8%（見圖2）。在春季和作物生長季，減少水面蒸發的幅度較大，相對地增加了土壤濕度，促進了作物的生長。

試驗區4—10月空氣相對濕度普遍高于相鄰對照區見圖2，平均增加4.4%。

圖2 試驗區內外水面蒸發情況

試驗區小氣候因子的改善，使試驗區內糧食產量獲得一定程度的提高，促進了農牧業的穩產增產。據調查，試驗區糧豆單產比相鄰對照區提高了8%。

4 小結

4.1 針對不同立地類型營造的不同類型植被恢復與綜合治理模式示范林，明顯地改善了試驗區的景觀格局，產生了顯著的生態效益及經濟效益：楊豆間作明顯改善了間作區小氣候條件，有效地促進了林木生長；防風固沙林試驗區內物種多樣性明顯增加，系統穩定性得到增強。

4.2 營造的各類試驗林使試驗區產生了顯著的氣象效應，糧食產量獲得一定程度提高，有效地保證了農業的穩產增產。

［1］周永斌，殷有，羅東明，等.論干旱半干旱地區植被恢復的限制因素及調控措施［J］.遼寧林業科技，2001（3）：20－22

［2］沈積坤.黑龍江省三北防護林建設［M］.哈爾濱：東北林業大學出版社，1989：1－4

［3］李鵬，李占斌，趙忠.根系調查取樣點數確定方法的研究［J］.水土保持研究，2003，10（1）：146－149