榆林毛烏素沙地沙柳人工林生長狀況調查研究

肖建明，關利峰，張澤寧，郭岐軍，王生源

(1.榆林市林業(yè)科學研究所；2.榆陽區(qū)林業(yè)工作站，陜西 榆林 719000)

毛烏素沙地是我國四大沙地之一，地處北緯37°27.5′～39°22.5′、東經(jīng)107°20′～111°30′，包括內蒙古南部、陜西北部風沙區(qū)和寧夏鹽池縣東北部，總面積為42.2×103hm2，其中榆林沙區(qū)面積24.0 ×103hm2，約占毛烏素沙地的57.8%，是全國生態(tài)脆弱區(qū)之一，也是三北防護林體系和京津風沙源工程的重點建設地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，目前榆林沙區(qū)造林保存面積897.3 ×103hm2，森林覆蓋率43.5%，其中灌木林面積666.7×103hm2，樹種主要有沙柳、沙棘、紫穗槐、檸條、花棒、踏榔、沙地柏等；喬木林面積200.0×103hm2，除近年栽植的66.7×103hm2樟子松外，其余主要為20世紀七八十年代栽植的楊柳樹，植被的增加使沙區(qū)的生態(tài)環(huán)境明顯改善[1]。但是，從總體發(fā)展趨勢看，沙區(qū)的生態(tài)環(huán)境仍然很脆弱，固定沙地以灌木為主，林分質量低下、林種結構簡單，老化退化現(xiàn)象嚴重，林木生長不良，群落及其防護效能穩(wěn)定性差，從而形成了大面積早衰林、低效林分、“小老頭”樹。

榆林沙區(qū)僅沙柳面積達30多萬公頃，在沙區(qū)人工林生態(tài)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。然而，由于多種原因，沙柳面積80%以上正面臨著衰退或死亡的威脅。20世紀末，由于煤炭的大量開采，煤炭代替了沙柳成為沙區(qū)人民的主要燃料。大面積的沙柳由于較少采伐更新而逐漸衰退，加之煤炭的開采導致沙區(qū)地下水位大幅下降，加速了沙柳衰退，而煤礦附近沙灣積水嚴重，大量沙柳面臨死亡的威脅。因此了解沙柳生長狀況，改善沙柳生長環(huán)境，促進沙柳更新復壯，是擺在我們面前刻不容緩的課題。

1 調查區(qū)自然概況

試驗區(qū)位于陜西省榆林市榆陽區(qū)小紀汗鄉(xiāng)，毛烏素沙地南緣。屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，年均氣溫8.1 ℃，近幾年年降水量500 mm左右。地貌多為半固定、固定沙丘，土壤相對貧瘠，沙柳林下植被稀疏。

2 調查方法

2.1 不同立地下沙柳林生長狀況調查

選擇2001年營造的未經(jīng)平茬復壯的沙柳人工林樣地，調查不同立地、不同地下水位、非撫育狀態(tài)下的人工沙柳林生長狀況。立地類型分為丘間低地、迎風坡下部、迎風坡上部，地下水位通過調查當?shù)卮蚓疃榷罍y，每個地類調查沙柳10株，重復調查三次，然后求平均值(表1)。

表1 毛烏素沙地人工沙柳林生長狀況

注：丘間地積水3月以上。

2.2 不同樹齡沙柳生長狀況調查

2018年10月，結合生產(chǎn)實踐選擇迎風坡沙柳平茬后3、4、5、6 a以及生長10 a以上的樣地，分別選30株樣株調查沙柳株高、冠幅、分枝總數(shù)、枯枝數(shù)、當年新萌生枝條數(shù)等生長指標，分析不同樹齡沙柳生長狀況動態(tài)變化規(guī)律，確定沙柳不同樹齡生長規(guī)律。

表2 不同樹齡沙柳林生長指標

注：樹齡3～6 a為平茬后的樹齡。

2.3 沙柳平茬后生長指標調查

2017-2018年，選擇2005年沙柳平茬后的樣地，在留茬高度0 cm(齊地面)、5 cm、10 cm的樣地各選10株沙柳樣株，調查分枝總數(shù)、枝條長度、枝條地徑等生長指標，生物量用平均地徑(D)、枝條總數(shù)(S)、枝條平均長度(L)等估算(生物量=1/3π(D/2)2LS)，重復調查三次，連續(xù)調查2 a。

3 結果分析

3.1 立地條件對沙柳人工林生長的影響

沙柳生長規(guī)律由沙柳的生物學特性和立地條件決定[2]。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[3]；立地條件如水分、養(yǎng)分、風蝕沙埋等。由表1可以看出，沙丘頂部、丘間地、迎風坡的枝條平均枯死率依次為52.5%、10.6%、7.2%，說明從丘間地、迎風坡到沙丘頂部，沙柳衰退速度逐漸加快。地下水位3～8 m時，沙柳枯死率36.7%，地下水位10～20 m時，沙柳枯死率45.9%，地下水位20 m以下時，沙柳枯死率65.1%，說明地下水位低于20 m以下時，沙柳衰退速度顯著增加。

表3 人工沙柳林平茬后生長指標

3.2 樹齡對沙柳人工林生長的影響

沙柳生長規(guī)律受不同林齡階段生長量變化、生長繁殖力衰退、枝條枯死等因素影響。由表2可以看出，沙柳株高、冠幅等生長指標在平茬后的前4 a生長迅速，第5 a開始進入緩慢生長階段。沙柳枝條在平茬后第4 a枯死現(xiàn)象加重，條件較差的環(huán)境下10 a后枯死過半，自然更新緩慢，如不進行人工復壯更新，15～20 a后，沙柳趨近死亡。

3.3 沙柳一年內生長規(guī)律

沙柳在榆林沙區(qū)4月初萌芽，從5月、6月、7月、8月、10月下旬幾個時間點調查得到的枝條的長度及直徑等變化狀況(表3)可以看出，一年內沙柳5-6月枝條高生長量最大，6-7月以后枝條高生長逐漸緩慢，枝條地徑生長量逐漸增加，9-10月生長逐漸停止。沙柳最初萌枝量很大，最終保存量很少，留茬高度為0 cm時，萌發(fā)枝條最終保存率48.5%，生物量恢復率22.7%，留茬高度為5 cm時，萌發(fā)枝條最終保存率57.0%，生物量恢復率38.5%;留茬高度為10 cm時，萌發(fā)枝條最終保存率34.2%，生物量恢復率28.8%，說明平茬沙柳留茬高度5 cm時最佳。

4 結論

人工沙柳造林后，一年內沙柳高生長在5-6月，6-7月以后枝條高生長逐漸緩慢，枝條地徑生長量逐漸增加，9-10月生長逐漸停止。在非撫育狀態(tài)下生長到一定年限后，其個體生長繁殖能力逐漸下降。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。地下水位低于20 m以下時，沙柳衰退速度顯著增加。沙柳自然生長15～20 a后，如不進行人工復壯更新，沙柳將面臨死亡的威脅。

沙柳在沙區(qū)人工林生態(tài)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。榆林沙區(qū)沙柳人工林面積達30多萬公頃，每年政府下達平茬任務不足2萬公頃，大面積衰退嚴重的沙柳林趨近死亡。這一現(xiàn)狀應該引起政府高度重視，加大沙柳復壯更新力度[4]，以期挽救50多年的治沙成果。