章古臺沙地樟子松的天然更新1)

劉淑玲 李玉航 袁春良 吳德東 韓 輝

(遼寧省固沙造林研究所，阜新，123000)

樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)自1955年成功引種到彰武縣章古臺沙地以來，其人工造林技術迅速在三北地區(qū)推廣，使樟子松成為我國治沙造林的先鋒樹種，章古臺因此也成為了我國重要的樟子松固沙造林試驗示范基地。目前，章古臺和其它地區(qū)最早營建的第一代樟子松人工固沙林大部分已進入更新階段，且以人工更新為主，但對樟子松人工固沙林天然更新的探索與實踐較少。樟子松在原產地呼倫貝爾和大興安嶺是天然更新能力非常強的樹種，但在引種地的樟子松天然更新卻比較困難，更新障礙緣于缺乏適合幼苗成活的環(huán)境條件［1］。曾德慧等［1－2］對樟子松人工固沙林天然更新特征和樟子松人工固沙林天然更新障礙因子進行了分析，對天然更新的條件、特點、過程作了闡述，將遼寧省昌圖縣傅家以南到低緯度地區(qū)(如康平、彰武縣等)作為樟子松天然更新不可進行區(qū)。但通過遼寧省固沙造林研究所更新研究課題組的深入調查發(fā)現:章古臺圍封的樟子松人工固沙林內，在適宜的地形和植被等區(qū)域內有年齡連續(xù)的1～7年生天然更新樟子松，且長勢較好。為了揭示影響沙地樟子松天然更新的主導因子，解析章古臺樟子松天然更新的過程，尋求有效保證和促進其天然更新的措施，發(fā)揮沙地樟子松人工林的自我修復功能、降低人工更新的成本和有效解決由于環(huán)境條件的變化使自然造林成活率低、成林困難等突出問題，本文研究了章古臺樟子松人工固沙林天然更新規(guī)律、人工促進天然更新措施，以期為樟子松人工林天然更新和科學經營奠定技術基礎。

1 研究地概況

研究地為遼寧省彰武縣章古臺(122°25'33.05″～122°37'33.72″E、42°39'04.19″～42°45'42.09″N)地區(qū)，該地屬于亞濕潤干旱氣候區(qū)，年均氣溫6.1℃，2004—2009年年降水量為284.4～516.8 mm，且分配不均，多集中在6、7、8 月份，年蒸發(fā)量1 300～1 880 mm，空氣平均濕度58.5%，平均風速4.2 m/s。標準地設在經過多次間伐的人工樟子松疏林地內，立地屬于平緩沙地，土壤為生草風沙土。

2 材料與方法

在對章古臺樟子松人工固沙林進行普遍踏查的基礎上，于2008年10月，在林齡為46 a、面積為12.4 hm2的樟子松人工固沙林林隙與林緣附近有天然更新樟子松的地方選設試驗標準地4塊，分別為:標地No.1，有1株4年生、77株1年生的樟子松;標地No.2，有4株1年生的樟子松;標地 No.3，有1株4年生、23株為1年生的樟子松;標地No.4，有9株5年生、7株4年生、2株3年生、1株2年生、28株為1年生的樟子松。同時，調查每一塊標準地林分的郁閉度、坡度坡向、新積沙層厚度、腐殖質厚度、枯枝落葉層厚度、植被(草本、灌木種類及蓋度)和母樹的樹高、胸徑等，并測定天然更新樟子松的株數、年齡、樹高、地徑、距母樹距離、所處的方向、分布特點，調查情況見表1。

表1 影響樟子松天然更新主要因子調查

在標地內分別對1年生天然更新樟子松進行不同保護措施試驗，即:澆水 +覆蓋(No.1)、不澆水 +覆蓋(No.2)、澆水+不覆蓋(No.3)、不澆水+不覆蓋(對照No.4)。澆水和覆蓋在11月上旬同時進行，澆水一次，需使土層浸濕深度至5 cm以下，并用浸濕的稻草包皮覆蓋，上壓2～3 cm浮土。2009年4月中下旬撤土，5月中旬調查各標準地1年生樟子松保存率等，見表2。

3 結果與分析

3.1 樟子松天然更新的特點

章古臺樟子松天然更新主要有林隙更新和林緣更新2種方式(圖1)。調查發(fā)現:林隙、林緣更新的樟子松在空間上呈帶狀、群團狀分布，一般不分布在母樹的中心位置，而是分布在距母樹樹冠投影以外的東北方向。更新樟子松的樹齡一般是不連續(xù)的，主要集中在年降水量大的2004、2005、2008年，但在適宜氣候、地形、植被等條件下，卻可保存下來樹齡連續(xù)的天然更新樟子松，其調查情況見表2。

3.1.1 林隙更新

林隙更新標準地為No.1、No.2。2009年5月中旬調查時可見，林隙更新地內植被均以草類為主，更新的1年生樟子松長勢均較弱。標準地No.1中更新的1年生樟子松平均高4.55 cm。標準地No.2中更新的1年生樟子松平均高4.5cm。觀察發(fā)現:春季的生理干旱對1年生樟子松存活影響很大。從表2可以看出，覆蓋可顯著提高1年生天然更新樟子松的保存率。

3.1.2 林緣更新

林緣更新標準地為 No.3、No.4。標準地 No.3中的植被以草類為主，更新樟子松多為1年生，平均高為5.11 cm。2009年5月中旬調查:No.3中只存活1株4年生的樟子松，1年生樟子松全部死亡;標準地No.4中的植被以小灌木和蒿類為主，有1～6年生的天然更新樟子松，長勢均較好，即使在2009年大旱之年也有當年的4株樟子松保存下來。調查發(fā)現:No.4更新地處于陰坡，林分為喬灌混交，蒸發(fā)量相對小，土壤水分含量相對較高，為天然更新的1年生樟子松自然存活提供了小生境條件。值得注意的是，形成不同年齡天然樟子松的地方，其植被蓋度大于90%，而植被蓋度(以草類為主)小于70%的地方，天然更新的1年生樟子松沒有存活下來?？梢哉J為，覆蓋對天然更新的1年生樟子松存活至關重要。

圖1 樟子松天然更新示意圖

3.2 樟子松天然更新幼樹生長進程

天然更新1年生樟子松幼樹長勢較弱，存活下來的2年生幼樹長勢良好，3年生以上幼樹即使不采取澆水、覆蓋措施也基本能夠存活下來，4年生幼樹平均樹高為28.07 cm、地徑為0.77 cm，5 年生的平均高為 52.50 cm、地徑為 1.03 cm，連年生長量為24.43 cm，見表3。

3.3 影響樟子松天然更新的主要因子

氣候特點:章古臺地區(qū)一年中降水主要集中在6、7、8月份，這個時期較多的降水能使樟子松種子得以發(fā)芽出苗。但樟子松的生長期很短，接下來便要接受嚴冬的考驗。在長時間的干旱和頻繁的大風影響與作用下，天然更新的1年生樟子松極易導致寒風害、寒干害，造成水分虧缺，使絕大多數樟子松難以越冬存活，即使存活，又由于第二年春季降水非常少、土壤蒸發(fā)量較大、樟子松的蒸騰作用較強，使其也會在5月份左右死亡。對于引種地章古臺來說，一年中降雪覆蓋日數在20～30 d，且厚度為1～10 mm［2］。經調查:2008年12月無降雪，2009年1月只有0.7 mm降雪，較往年降雪少;2009年4月，該地0～10 cm土壤層的含水率為3.75%、11～20 cm土層的含水率為3.72%，5月份，0～10 cm土壤層的含水率為1.98%、11～20 cm土層的含水率為1.61%;2009年全年降水量為284.4 mm。降水量少是導致標準地No.3中的1年生樟子松全部死亡的主要原因。說明冬季降雪、全年降水和早春土壤中的水分對天然更新的1年生樟子松存活至關重要。

表3 樟子松天然更新幼樹生長進程

母樹林郁閉度:天然更新的樟子松對光有嚴格要求，觀察發(fā)現，母樹林郁閉度大于0.6的林下，很難見到天然更新的樟子松。

種實:球果全部被人采收不利于樟子松的天然更新。如果樟子松球果全部被采走，就失去了天然更新的種源。調查發(fā)現，樟子松球果每年都被采收的地方，天然更新樟子松極少。

積沙層厚度:積沙層為天然更新的樟子松提供了重要的保障。調查發(fā)現，有天然更新的地方，都是有至少1年新積沙層，積沙層厚度一般為0.2～1 cm。而沒有積沙的林地內因為土壤板結，難以保證自然落種發(fā)芽所需的最基本條件，所以很難見到天然更新的樟子松。

枯枝落葉層厚度:調查發(fā)現，枯枝落葉層在0.5～1.5 cm厚的地方，樟子松較易更新，新落葉層厚的地方很難見到天然更新的樟子松，這可能與樟子松種子難以落到沙面生根發(fā)芽有關。

植被:觀察發(fā)現，在植被蓋度大于90%的地方，形成了不同年齡的樟子松，而在植被蓋度小于70%的地方，天然更新的1年生樟子松較難越冬存活。說明植被對1～2年生樟子松具有重要的保護作用。

以上影響樟子松天然更新的6個主要因子是通過觀察得出的，有待在更加深入的研究中加以驗證。

3.4 影響樟子松天然更新的主導因子

樟子松原產地紅花爾基和引種地科爾沁沙地氣候與土壤條件的相似性，是引種樟子松作為科爾沁沙地植被恢復關鍵種的重要依據，只是在氣候上特別是熱量水平和兩地積雪狀況的較大差異，導致了樟子松生長節(jié)律和更新條件的改變［2］。

在特殊年份和一定的條件下，章古臺樟子松天然更新是可能的。通過研究結果并結合2004—2009年降水量分析認為:年降水量的大小較大程度地影響著樟子松天然更新。2004(降水474.4 mm)、2005(567.6 降水mm)、2008(516.8 降水mm)年天然更新的樟子松相對較多，而2006(降水346.6 mm)、2007(降水 345.2 mm)、2009(降水 284.4 mm)年天然更新的樟子松極少，可以初步認為，年降水量大于470 mm有利于樟子松天然更新。

分析2004－2009年相關月份降水情況發(fā)現:每年的5、6、11、12月及翌年1月的降水量顯著影響著樟子松天然更新的數量。如2004—2005年的降水量為194.5 mm時，標準地No.4中的樟子松保留株數是9株;2005—2006年降水量為208.2 mm時，樟子松保留數是7株;2008—2009年降水量為145.8 mm時，樟子松保留數是1株，詳見表4。

表4 2004—2009年相關月份降水量情況統(tǒng)計

章古臺地區(qū)積雪少且積雪覆蓋日很短，嚴重影響了1～2年生天然更新樟子松的存活。研究發(fā)現:當降雪量為5.4 mm時，標準地No.4中的積雪厚度是平坦沙地的2.19倍，這可能就是該標準地連續(xù)幾年有天然更新樟子松的一個重要原因?？梢哉J為，影響樟子松天然更新的主導因子是降水量大小和積雪覆蓋。

4 結論與建議

在特殊的年份和一定的條件下，在章古臺沙地存在樟子松天然更新。更新的主要方式有2種，即:林隙更新和林緣更新，更新樟子松密度為1 100～5 200株·hm－2。在無人為干預的情況下，林緣更新的樟子松長勢要好于林隙。

天然更新的樟子松在空間上呈帶狀、群團狀分布，一般分布在母樹樹冠投影以外的東北方向;天然更新樟子松年齡一般是不連續(xù)的，主要集中在年降水量較大的年份。但在氣候條件特別是降水量、母樹林郁閉度、積沙層厚度、枯枝落葉層厚度、植被蓋度、種實等條件均適宜的情況下，可見到年齡基本連續(xù)的天然更新樟子松。當林分郁閉度大于0.6時，林下很難見到天然更新的樟子松。因此，應對需要更新的林分有目的地提前進行疏伐，調整林分密度，使其達到郁閉度小于0.6，從而為樟子松天然更新創(chuàng)造有利的林分條件。

為進一步解析樟子松林天然更新的準確過程，驗證影響沙地樟子松天然更新的主導因子和樟子松在林緣、林隙中的更新規(guī)律，尋求簡便、經濟和實用的保護、促進天然更新技術措施，解決樟子松在低緯度引種區(qū)天然更新的難題，筆者提出3條措施，以提高天然更新樟子松的程度:①封育措施。人為采收樟子松球果、在林地內放牧(牲畜的踐踏、啃食)和摟走枯枝落葉是影響樟子松天然更新成果的主要問題。因此，要對樟子松天然更新地進行圍封，以保護林分的內環(huán)境，增加生物多樣性和植被蓋度，從生態(tài)上保障天然更新樟子松的存活及健康生長。②覆蓋措施。由于本區(qū)氣候特點等原因，使天然更新的1～2年生樟子松大多很難越冬存活，因此需要適當埋土覆蓋，以免苗木遭受風蝕、沙打和生理干旱的傷害。③澆水措施。在沙地上經常發(fā)生土壤水分虧缺現象，特別是在冬季和春季，因此，可以通過人工補充水分，增強天然更新樟子松的抗性，避免生理干旱，保證天然更新樟子松存活。一般，在凍前或3、4月份對樟子松進行澆水為宜，但這種方法在生產中應用有較大難度，僅在靠近水源、交通方便的地方可以實行。

［1］姜鳳岐，曾德慧.防護林衰退原因的恢復生態(tài)學辨析［J］.應用生態(tài)學報，2006，17(2):2229 －2235.

［2］曾德慧，尤文忠，范志平，等.樟子松人工固沙林天然更新特征［J］.應用生態(tài)學報，2002，13(1):1 －5.

［3］曾德慧，尤文忠，范志平，等.樟子松人工固沙林天然更新障礙因子分析［J］.應用生態(tài)學報，2002，13(3):257 －261.

［4］蘇芳莉，尤文忠，范守君.影響沙地樟子松天然更新的主要氣候因子的逐步判別分析［J］.遼寧林業(yè)科技，2002(6):1－6.