油松人工林旱災區近自然恢復技術與成效研究

姚麗杰

(遼寧省干旱地區造林研究所，遼寧 朝陽 122000)

油松人工林旱災區近自然恢復技術與成效研究

姚麗杰

(遼寧省干旱地區造林研究所，遼寧 朝陽 122000)

以20世紀80年代初期，遼寧省朝陽縣國有六家子林場油松人工林遭受旱災的恢復為研究對象，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，通過采取自然修復為主，適當輔以促進種子萌發、出苗和成苗的技術措施，實現了近自然恢復，現已使災前的單層同齡油松純林恢復形成了復層異齡高效優質的油松二代林。

油松人工林；旱災；近自然恢復

1981—1983年間，朝陽地區連續3年發生歷史罕見大旱，年降水量均低于380 mm，油松人工林枯死現象相當嚴重，受災嚴重小班，油松林木死亡率達85%以上。為此，油松人工林嚴重旱災區的更新問題是擺在林業科技工作者面前的重點研究課題。

1 試驗區概況

試驗區位于遼寧省西部朝陽縣國有六家子林場。該場成立于1957年，二十世紀60年代和70年代，在朝陽縣西部的勝利、木頭城子、臺子和波羅赤等鄉鎮營造了6 700余hm2國有油松林。當時，該場是朝陽縣的重災區，旱災受災面積超過150 hm2。

2 調查方法

旱災災情調查于1984年6月上旬進行，共設固定調查樣方6個，規格20 m×30 m，樣方面積為600 m2。灌草割除季節與控制生長勢的關系試驗采用隨機區組設計，設4個處理，3次重復，每個處理面積為16 m2，規格4 m×4 m。近自然恢復成效調查在受災31 a后進行，調查樣方為原來設立的固定樣地。

3 結果與分析

3.1 重度旱災發生時降水量對比

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，但照常年比，還存在-91 mm的差值(表1)。

表1 20世紀80年代初朝陽縣嚴重旱災期間的降水量

3.2 受災前后小班因子變化

國有六家子林場木頭城子工區12林班4號和5號小班位于猴山前山，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3年遭受嚴重旱災后，從1984年春季開始上述2個小班出現大量油松林木死亡現象，當時的林齡為16年生。災情調查時間為1984年6月上旬。

調查結果表明，旱災發生前，6個樣方內油松總株數為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。旱災發生后，6個樣方內油松死亡總株數為1 020株，死亡率為70.2%；油松活立木總株數僅為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律看，基本呈不規則的星狀或團塊狀分布，集中連片大面積死亡林木較少。

表2 嚴重旱災發生前后有關林分因子調查結果對比

3.3 死亡原因和死亡木分布狀態分析

在受災前后小班因子變化情況調查的同時，對油松死亡木進行了分級統計，并對有代表性的死亡木進行了土壤解剖調查，共解剖了5株死樹的根系及其生存土壤狀況。調查統計結果表明，死亡木以Ⅴ級和Ⅳ級木為主，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，這類林木長期處于被壓狀態，生長勢衰弱，競爭和抵御自然災害的能力差，因此死亡比重較大。土壤解剖調查，整株挖取死亡木的根系、測量土層厚度及石礫含量，其中Ⅲ級木解剖1株、Ⅳ級和Ⅴ級木各解剖2個株。解剖結果表明，Ⅲ級死亡木的土層厚度為24 cm，土壤石礫含量占34%；Ⅳ級和Ⅴ級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是根系量少、垂直根分布較淺、水平根分布范圍較小。

調查解剖結果分析表明，在嚴重旱災的直接影響下，導致油松死亡的原因，一是土層??；二是土壤石礫含量多；三是地下和地上生長勢弱。連續幾年發生大旱時，林木體內細胞反復嚴重失水，最終出現不可逆現象導致林木死亡。

油松死亡木呈現不規則的星狀或團塊狀分布，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。從整個小班調查因子看，雖屬薄層土林地，但就每株樹下的土層厚度而言是有區別的，在土層較薄的微環境下生長的油松樹生長勢就差，抵御旱災的能力就弱，死亡的就多；反之，死亡的就少。所以說，重度旱災的死樹不是集中連片的，是和活樹混雜在一起的，這種呈星狀或團塊狀分布現象，為存活木天然下種更新創造了一定的種源條件。

3.4 近自然恢復技術

本研究主要依據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能力，輔以人為促進措施，實現油松人工林遭受旱災后的近自然恢復。

首先是災情調查，查清存活木和死亡木數量等。第二步，清除死亡木，運出林地處理利用。第三步，在夏季用鐮刀或割灌機割除地被物超過0.6 m以上地段的灌草，運出林地處理利用。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，并不作嚴格要求，視土層薄厚而定。第五步，把災區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造與土壤盡快接觸萌發的條件。第六步，對災區死封10年，禁止放牧和一切人為活動。

3.5 灌草割除季節與控制生長勢關系的探討

油松林天然落種更新、枯枝落葉層中存留種子萌發更新均與更新地的灌草蓋度及高度有直接關系，灌草蓋度越大、長得越高，對油松種子萌發和幼苗成長影響越大，直接關系到更新恢復的成敗。為此，于1984年在本場勝利工區孫家店開展了不同割除灌草季節與控制灌草生長勢關系的探討試驗。試驗設計處理是指割除灌草的不同季節和時期，其中，A-表示春季灌草體液流動和萌發前的一段時間，試驗時間選在2月25日—3月1日；B-表示夏季中的生長旺盛期，試驗時間選在6月11日- 20日；C-表示秋、冬季節灌木落葉和草本植物枯死后的一段時間，試驗時間選在11月15日—11月20日； ck -表示對照。試驗區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。使用工具為農用割柴鐮刀。

試驗結果表明，在6月10—20日期間采取割灌草處理小區，灌草蓋度和高度均恢復較慢，其當年恢復蓋度和高度與春季處理小區對比，灌木層平均降低蓋度29個百分點，降低高度24個百分點，草本層平均降低蓋度44個百分點，降低高度49個百分點；夏季處理小區的1.5年生灌草與秋冬季處理小區的1年生灌草對比，灌木層平均降低蓋度18個百分點，降低高度3個百分點，草本層平均降低蓋度34個百分點，降低高度48個百分點(表3)。

表3 不同季節割除灌草對控制灌草長勢的對比試驗效果統計結果

試驗數據對比結果表明，夏季處理植被對控制灌草生長勢具有顯著效果，最佳時間為6月中旬。在春季植物體液流動之前，灌木落葉和草本植物枯死后的秋冬季節，即在休眠期采取割除措施，對灌草生長勢控制效果較差。

3.6 近自然恢復成效分析

3.6.1 第二代油松林更新恢復效果 2015年10月15—18日，對上述嚴重旱災區的恢復效果進行了固定樣地調查。至本次調查，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到30年生左右。調查結果表明，原油松存活木保留總株數為429株(受災時為431株，后來自然損失2株)，平均冠幅達4.4 m，平均胸徑達17.1 cm，平均樹高達7.2 m。油松二代更新林木總株數達到718株，平均冠幅達3.1 m，平均胸徑達11.8 cm，平均樹高達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%。近自然恢復區已形成了原油松存活木與二代更新木株數分別占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年生的復層異齡林(表4)。

表4 重度旱災近自然恢復后林分生長狀況調查結果匯總

3.6.2 近自然恢復后林下灌草生長現狀 調查結果表明，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狀況調查統計結果

4 結論

4.1 油松人工林遭受嚴重旱災的近自然恢復關鍵技術實施先后程序為：災情調查；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，簡易破土，摟散枯枝落葉層；對災區死封10年，禁止放牧和一切人為活動。

4.2 通過17年的近自然恢復，原旱災區已形成了原油松存活木與二代更新木株數分別占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，其密度達到3 589墩hm-2，灌木層平均蓋度達到63.7%；林下草本建群種密度達到6 678墩hm-2，平均蓋度達到82.0%。繁茂的灌草與新一代油松復層異齡林形成了穩定共生的林地生態系統。

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

遼寧省科學技術計劃農業攻關及產業化項目(2015103024)

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

S791.254

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.01.015