沿黃土石山區幾種針葉樹造林生長情況研究

張錫唐，石長春，2，高榮，2，馬存平，2，史社強

(1.陜西省林業科學院，陜西 西安 710000；2.陜西榆林毛烏素沙地生態系統國家定位觀測研究站，陜西 榆林 719000)

2019年，黃河流域生態保護和高質量發展上升為重大國家戰略[1]。黃河流域生態保護和高質量發展國家戰略涉及的地市級行政區數有 91 個，包括青海、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、山東 7 省份全域，以及內蒙古西部的 6 市 1 盟和四川的阿壩、甘孜 2 個州。榆林沿黃地區作為重要一部分，生態治理同樣尤為重要[2]。

榆林沿黃土石山區，以黃河河床為基準線向西延伸10 km，北起府谷墻頭鎮，南至清澗縣雙河廟鄉，涉及榆林市轄區府谷、神木、佳縣、綏德、吳堡、清澗6市縣28個鄉鎮和辦事處，759個行政村，人口43.96萬人，總土地面積約2 775 km2。沿黃土石山區地貌土石山地，生態脆弱，為水土流失最嚴重區域之一，年侵蝕模數高達2×104～3×104tkm-2，溝壑密度4.58 hm2km-2。此外土壤瘠薄，氮、磷、鉀貧乏且比例失調，保肥能力一般。降雨季節分布不均，相對缺水，年均降水量414 mm，雨季主要集中在7—9月，降水量占全年60.6%[3]。

基于沿黃土石山區的環境狀況，選擇可以適應當地環境的樹種尤為重要。彰武松(Pinusdensifloravar.zhangwuensis)作為抗旱能力比樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)更強，還有極強的適應性的優良樹種，已經被廣泛推廣種植[4]。班克松(Pinusbanksiana)作為采伐、火燒跡地和裸地的先鋒樹種，能夠較快地占據林地和裸地，形成穩定的森林群落[5]。長白落葉松(Larixolgensis)同樣為耐寒、抗旱且病蟲害少的優良水土保持樹種[6]。而油松(Pinustabuliformis)和側柏(Platycladusorientalis)是半干旱地區分布最廣、數量最多的針葉樹種，也是當地的鄉土樹種[7]。從生物學特性來看，以上5種針葉樹均可適應沿黃土石山區環境。

為推進沿黃土石山區生態建設，本研究選擇彰武松、班克松、長白落葉松、油松、側柏等5種針葉樹在沿黃土石山區進行造林試驗，探究不同地理位置下5種針葉樹種在沿黃土石山區的適應性及生長情況，篩選出適合本區的造林樹種。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設置在府谷縣郝家塞村。該村地理位置為110°58′56″ E，38°54′9″ N，屬于府谷縣府谷鎮磧塄鄉。該地區屬于溫帶半干旱大陸性季風氣候區，具有干、濕、寒、熱四季分明的氣候特征；同時，高降水量和高溫處于同一時期，降水年際變化大。年平均氣溫 9.2 ℃，最冷月為1月，平均氣溫-8.5 ℃，最熱月為7月，平均氣溫為 23.8 ℃，年均日較差 12.3 ℃，最大日較差 22.3 ℃[8]。試驗地土壤類型為黃綿土，堿性土壤。

1.2 試驗材料

班克松、彰武松、長白落葉松均為4年生苗木，由陜西省林業科學院治沙研究所林場提供。油松、側柏也為4年生苗木，由府谷縣地方提供。

1.3 試驗設計

苗木試驗地選于郝家寨周邊土石山區中部(坡中)與上部(坡上)，坡中和坡上栽植相同的5種試驗樹種。從南到北種植順序為樟子松、彰武松、長白松、油松、側柏，每個樹種按方塊區域(10 m×10 m)種植，苗木間隔1.5 m，每塊區域內種植36株，每個樹種種植3個區域，鄉土樹種油松和側柏作為對照。試驗記錄時坡中位置栽植樹種表示為樹種-Z；坡上位置為樹種-S。

1.4 試驗方法

試驗于4月開始，按照試驗設計栽植完成后，首先進行每個樹種的初始數據測定，包括株高、胸徑。在同年11月進行苗木年生長情況測定，包括存活率、株高、胸徑、新梢生長量，每個處理測定3個樣方。株高、新梢生長量均用卷尺測量，胸徑使用游標卡尺測定。

株高凈增長量=11月份株高-初始株高；

地徑凈增長量=11月份地徑-初始地徑；

存活率=存活株樹/調查株樹×100%。

1.5 數據分析

數據用2010版Excel進行統計，采用SPSS 20.0進行方差分析。采用最小顯著差數法(LSD 法)進行多重比較(α =0. 05)，圖表中數據為平均值±標準誤差。

2 結果與分析

2.1 造林成活率分析

試驗地中各樹種存活率情況如表1所示。從存活率數據來看，坡中位置的彰武松存活率最高(86.47%)，坡上位置的彰武松存活率(73.86%)明顯低于坡中彰武松。同時坡中位置班克松存活率次之(82.30%)，第3是坡中位置的油松存活率(77.41%)，第4是坡中位置的側柏(72.94%)。而長白落葉松存活率最低，不適合在沿黃土石山區種植。從整體來看，不同植株在坡中位置的整體存活率都高于坡上的存活率。

表1 不同樹種在沿黃土石山區存活情況

2.2 株高凈增長量分析

不同樹種在不同坡位上的株高生長情況如圖1所示。從株高凈增長數據來看，無論是坡中位置還是坡上位置，其生長量均是彰武松>班克松>油松>側柏。其中坡中位置的彰武松株高凈增長量最高(25.5 cm)，顯著高于其他針葉樹；其次是坡中位置班克松(18.4 cm)和坡上位置彰武松(21.5 cm)，兩者沒有顯著差別；株高凈生長量最低的是坡上位置的側柏(10.2 cm)。從株高凈生長數據可以看出，最適合在沿黃土石山區造林的針葉樹為彰武松，其次是班克松，均優于本地樹種油松和側柏。

圖1 不同處理下植株株高凈增長量

2.3 地徑凈增長量分析

不同樹種在沿黃土石山不同坡位上地徑生長情況如圖2所示。從地徑凈增長量數據來看，坡上位置，彰武松>油松>側柏>班克松；坡中位置，彰武松>油松>班克松>側柏。整體比較，地徑增長量最高的是坡中位置的彰武松(11.25 mm)，其次是坡上位置的彰武松(8.85 mm)，最低的是坡上位置的班克松(2.71 mm)。從地徑數據來看，最適合在沿黃土石山區種植的是彰武松，其次是油松和班克松，最后是側柏。因此，班克松不適合在沿黃地區的坡頂造林。

圖2 不同處理下植株地徑凈增長量

2.4 新梢增長量

彰武松、班克松、油松在沿黃土石山區的新梢生長情況如圖3所示。整體來看，坡中位置彰武松和坡中位置班克松新梢生長量最高，分別為14.3 cm和14.7 cm。其次為坡上位置班克松和坡中位置油松，分別為12.2和11.6 cm，與前面兩個處理并無明顯差異。坡上位置的油松新梢生長量最低，為8.4 cm。整體看，對這3種針葉樹來說，坡中位置的新梢生長均強于坡上位置。

圖3 不同處理下植株新梢生長量

3 結論與討論

據調查，榆林沿黃土石山區在不包含紅棗面積的情況下，森林覆蓋率為20%，算上紅棗林，森林覆蓋率為40%。在這樣覆蓋率的情況下，沿黃土石山生態依然脆弱，且水土流失嚴重。植樹造林一方面可以發揮植物保持水土的功能，另一方面也可以改善當地的生態環境[9]。然而造林首先要選擇適合本地生境的優良造林樹種，做到適地適樹。本研究通過將彰武松、班克松、長白落葉松、油松和側柏5種樹種在沿黃土石山區進行造林試驗，篩選出了適合沿黃土石山區的造林樹種。試驗結論如下：(1)彰武松最適合在沿黃土石山區栽植，其生長情況顯著優于本地樹種油松和側柏；(2)班克松更適合在沿黃土石山區的坡中位置栽植；(3)長白落葉松不適合在沿黃地區栽植；(4)栽植成活樹種中，坡中位置生長情況均優于坡上位置。

從存活率來看，除長白落葉松成活率極低以外，無論坡上還是坡中位置，彰武松、班克松、油松和側柏成活率均達到70%以上，可以較好地適應沿黃地區環境。此外，不同品種坡中位置的存活率均高于坡上位置，推測原因是坡中位置的土壤條件優于坡上。楊寶寶等人在黃土高原溝壑區進行山地油松試驗中發現陰坡的半陰坡位置更適合油松栽植[10]，而本研究中油松栽植位置屬于陽坡，因此這也可能是影響油松存活率低于彰武松的原因。

從生長數據來看，無論株高凈增長量還是地徑凈增長量，結果均表明同一樹種，坡中位置的生長均高于坡上位置。同一坡位的5種樹種，彰武松的株高和地徑凈增量數值均是最高的，且都顯著高于其他處理。彰武松能有這樣好的表現，與其生物學特性密不可分。雷澤勇等人研究表明，以2年生樟子松為砧木，以彰武松當年生嫩枝為接穗進行嫁接，嫁接后的彰武松苗高平均生長量高出樟子松的56.6%[11]。其次，彰武松有很好的適應性和抗旱性，孟鵬等人的研究表明，彰武松在風沙土、褐土、草甸土、棕壤、栗鈣土和堿性土上均可正常生長[12]。班克松的株高凈增長明顯高于油松，然而地徑生長低于油松，說明班克松生長和當地品種油松相當，也適合于沿黃土石山區栽植。側柏在坡中位置的株高數據高于坡上位置，這與張玲玲調查結果一致[13]。新梢生長的長度一定程度上可以反映樹勢的強弱。本研究中無論坡上還是坡中，彰武松、班克松、油松新梢生長均超過8 cm，樹種長勢均良好。長白落葉松作為東北的一種耐寒、耐旱、成長快的速生造林樹種，其在沿黃地區存活率很低，有可能和土壤條件有關。長白落葉松適合濕潤、肥沃的中性和酸性土壤，雖有一定的耐堿性[14]，但可能由于沿黃地區土壤貧瘠且堿性較高，導致不太適合長白落葉松生長。

適生樹種的選擇是造林成功的關鍵，本研究篩選出了適合沿黃土石山區的樹種彰武松和班克松，其生長情況顯著優于本地樹種油松和側柏。彰武松和班克松的引進栽植，必定會改善沿黃土石山區造林樹種結構組成，增加生物多樣性，提高沿黃土石山區的生態穩定性。