毛烏素沙地人工灌木林平茬復壯技術研究

肖建明，王生源，喬占國，關利峰，薛丹

(1.榆林市林業科學研究所，陜西 榆林 719000；2.榆林市榆陽區林業工作站，陜西 榆林 719000)

毛烏素沙地是我國三北防護林體系建設的重點地區之一，經過多年的努力，已經營造了大面積的人工林，其中灌木林在整個人工林生態系統中的作用舉足輕重。僅榆林沙區沙柳面積就達30多萬hm2，令人遺憾的是，由于多種環境脅迫，它們正在遭受著衰退或潛在衰退的威脅，毛烏素沙地大面積灌木早衰林便是最為典型的例證。

毛烏素沙地人工林衰退具有自身的特殊性，干旱缺水、養分貧瘠、風蝕沙埋均可導致人工林衰退。“早衰”灌木林的恢復以平茬復壯為主，重點摸清適宜的平茬年齡、平茬周期、平茬高度等技術參數，為平茬林分盡快恢復其數量、結構和功能提供技術依據，真正發揮其“持續生態位”效應。克隆灌木是人工林早衰的主體部分，如沙柳、沙棘、檸條、紫穗槐、花棒等，其平茬復壯機制與技術問題亟待研究。本文對沙柳平茬技術進行試驗研究，為毛烏素沙地衰退灌木林更新復壯提供技術支撐。

1 研究區自然概況

試驗區位于陜西省榆林市榆陽區，毛烏素沙地南緣。地理坐標：108°58′—110°24′E，37°49′—38°58′N。試驗區屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，年均氣溫8.1 ℃，年降水量400 mm左右。地貌多為半固定、固定沙丘，土壤相對貧瘠，人工沙柳林下植被稀疏或無植被。

2 研究方法

2.1 不同立地下沙柳林生長特征調查

選擇2005年營造的未經平茬復壯的沙柳人工林樣地，調查不同立地、非撫育狀態下的人工沙柳灌木林衰退特征。立地類型分為丘間低地、迎風坡下部、迎風坡上部，每個地類調查沙柳30株，重復調查3次，然后求平均值。

2.2 試驗樣地

選擇2005年營造的未經平茬復壯的沙柳人工林樣地，作為非撫育狀態下的沙柳采集平茬復壯技術參數試驗對象。

2.3 沙柳平茬試驗

2017年3月，于2005年造林樣地上，在不同立地類型(丘間地、迎風坡下部、迎風坡上部)，設置3塊大小為30 m×20 m的樣地，每塊樣地選擇40個沙柳樣株，留茬高度以0 cm(齊地面)、5 cm、10 cm 各選10株進行平茬，另10株作為對照(不平茬)，重復三次試驗。平茬前對樣株枝條長度、冠幅、枝條總數、枯枝數、枝條地徑進行本底調查記錄。平茬后每年生長季末對沙柳枝條長度、冠幅、萌生枝條數、萌枝率(新萌生枝條數與原活枝數之比)、枝條地徑進行調查，生物量用平均地徑(D)、枝條總數(S)、枝條平均長度(L)等估算〔生物量=1/3π(D/2)2LS〕，調查數據取平均值，連續調查2年。

2018年10月，結合生產實踐選擇迎風坡沙柳平茬后1、2、3、4、5、6年的樣地，分別選30株樣本調查沙柳株高、冠幅、分枝總數、枯枝數、當年生枝條數、枝條地徑等生長指標，根據平均值估算生物量，分析平茬后沙柳生長量動態變化規律，確定林分開始平茬的年齡。

2.4 數據處理

對不同方法平茬后的沙柳灌木林各項生長指標調查數據進行統計分析。

3 結果與分析

毛烏素沙地人工沙柳灌木林衰退特征見表1。

表1 毛烏素沙地人工沙柳灌木林衰退特征

3.1 平茬高度對沙柳更新生長的影響

選擇2005年營造的1 m×2 m沙柳林，于2017年3月土壤解凍前進行平茬。每個樣地平茬高度設為0 cm(齊地面)、5 cm、10 cm進行平茬，于2017-2018年每年10月進行生長狀況綜合調查。表2為每個樣地平茬選定的40株沙柳灌叢樣本的本底調查結果，表3為選定沙柳平茬后生長指標。依據表3結果，留茬高度對沙柳高生長、地徑生長和冠幅的影響差異不顯著，而對分枝數和生物量的影響差異顯著。當平茬高度為10 cm時，平茬后的沙柳萌枝率比0 cm和5 cm平茬高度分別提高81.5%、39.0%，說明在一定的平茬高度范圍內，平茬后的沙柳萌枝率與留茬高度成正比。當平茬高度為5 cm時，平茬后的沙柳生物量比0 cm和10 cm平茬高度分別提高9.7%、4.5%。可見，沙柳平茬高度為5 cm時，有利于提高平茬后生物量的積累。

注：平茬前生物量指去除枯枝后的生物量

注：平茬后生物量指去除枯枝后的生物量

3.2 適宜平茬周期

平茬周期是指兩次平茬之間的間隔時間。平茬周期由沙柳的生物學特性和立地條件決定。生物學特性如不同林齡階段生長量變化、生長繁殖力衰退、枝條枯死等；立地條件如水分、養分、風蝕沙埋等，這就要通過生物產量分析來確定。本研究結合生產，對立地條件一致的不同平茬年限(平茬后林齡)沙柳人工林生長指標進行了抽樣調查。

由表4可知，沙柳高生長、地徑和冠幅等生長指標在平茬后的前4 a生長迅速，第5年開始進入緩慢生長階段。沙柳枝條在平茬后第2年開始出現枯死現象，第4年加重。對于平茬后新萌生枝條而言，沙柳平茬后1～2 a內萌生能力很強，第3年便開始衰退，這與沙柳自身的生物學特性、林地的水分和營養競爭有關。從平茬后沙柳生物量變化來看，第4年開始凈增長量變化趨于緩慢。因此，從沙柳生物學特性來看，平茬周期以3～4 a為宜，即平茬后于第3、4年生長季結束后至第2年萌芽前再次進行平茬。

表4 平茬后的不同林齡沙柳林生長特征

注：生物量指去除枯枝后的生物量

4 結論

人工灌木林造林后，在非撫育狀態下生長到一定年限后，其個體生長繁殖能力逐漸衰退，枝條枯死，林分生產力下降。在不同立地條件下，從丘間地、迎風坡到沙丘頂部，沙柳衰退速度逐漸加快。從沙柳生長規律分析，造林后3～6 a應進行第1次平茬更新，促進沙柳萌蘗繁殖生長，提高林分生物產量。當人工林進入豐產期后以3～4 a為1個平茬周期對資源進行收割利用，所獲取的生物產量最高。

毛烏素沙地沙柳人工林平茬留茬高度應控制在5 cm 左右，平茬后生物量積累速度最快，平茬作業一般在沙柳休眠期進行。