廢棄矸石山營(yíng)造用材林樹(shù)種的選擇與效果評(píng)價(jià)

蘇鐵成

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司林業(yè)處，遼寧　撫順　113004）

?

廢棄矸石山營(yíng)造用材林樹(shù)種的選擇與效果評(píng)價(jià)

蘇鐵成

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司林業(yè)處，遼寧撫順113004）

摘要：在遼寧省撫順礦區(qū)廢棄矸石山進(jìn)行營(yíng)造用材林的試驗(yàn)結(jié)果表明，在停止排矸10年以上的矸石山營(yíng)造用材林能獲得可觀的木材收益，最適宜本地區(qū)矸石山營(yíng)造用材林的樹(shù)種為家榆、小鉆楊和刺槐，其蓄積生長(zhǎng)量遠(yuǎn)高于本地區(qū)山地中等立地條件下用材林的蓄積生長(zhǎng)量。

關(guān)鍵詞：矸石山；用材林；造林；效果評(píng)價(jià)

矸石山是由煤礦開(kāi)采剝離物堆積而成的廢棄地。我國(guó)現(xiàn)有矸石山1 500余座，占用了超過(guò)1萬(wàn)hm2的土地資源，不僅破壞了所在地區(qū)的生態(tài)環(huán)境［1-3］，而且對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣裆罴敖】翟斐闪藝?yán)重的影響，迫切需要進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。大量試驗(yàn)表明，采用植被進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)具有成本低、見(jiàn)效快的特點(diǎn)，已成為矸石山生態(tài)恢復(fù)的主要途徑。我國(guó)利用植被對(duì)廢棄矸石山進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的工作開(kāi)始于上世紀(jì)80年代初，雖已取得了很多有價(jià)值的研究成果，但大多局限于單純的生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)方面的研究，而對(duì)于林木收益方面的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。我們于1988年和2003年在對(duì)矸石山進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中，分別在遼寧省撫順市的兩處矸石山營(yíng)造了用材林樹(shù)種，通過(guò)對(duì)適宜矸石山復(fù)墾造林樹(shù)種的成活、生長(zhǎng)情況進(jìn)行觀測(cè)、研究，對(duì)矸石山營(yíng)造用材林的效果及木材收益進(jìn)行了分析，以期為在相似立地條件下?tīng)I(yíng)造用材林提供技術(shù)支持。

1試驗(yàn)區(qū)自然概況

試驗(yàn)區(qū)位于遼寧省撫順市東南部和西南部的兩處矸石山，地理坐標(biāo)123°48′～125°27′E，41° 40′～42°37′N(xiāo)，海拔分別在90±10m和190± 10m之間，造林時(shí)兩個(gè)地段的停止排矸年限分別為12年和18年。該試驗(yàn)區(qū)屬冷涼濕潤(rùn)的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫6.5℃，年降水量700～900mm，全年日照時(shí)數(shù)2 254～2 517h，無(wú)霜期150天左右。

2試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)矸石山的自然條件及本地區(qū)適宜用材林樹(shù)種的生態(tài)學(xué)特性，選擇本地區(qū)培育的刺槐、家榆、小鉆楊、樟子松、白樺、日本落葉松、長(zhǎng)白落葉松等7個(gè)用材林樹(shù)種［4-7］的優(yōu)質(zhì)苗進(jìn)行造林試驗(yàn)，其中小鉆楊為2年生扦插苗，其它闊葉樹(shù)種為1年生實(shí)生苗，針葉樹(shù)種為2年生移植苗。

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組的設(shè)計(jì)方法，分別在兩處試驗(yàn)地設(shè)置7個(gè)樹(shù)種3次重復(fù)的試驗(yàn)小區(qū)。造林植苗方法為大坑中心苗植苗造林。

2.2造林方法

2.2.11988年造林試驗(yàn)

試驗(yàn)地造林面積5.33 hm2。在試驗(yàn)地內(nèi)設(shè)置各樹(shù)種純林模式的試驗(yàn)小區(qū)，根據(jù)試驗(yàn)地的實(shí)際地形，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積在800～1 000m2之間，造林株行距為1.5m×1.5m。

2.2.2 2003年造林試驗(yàn)

試驗(yàn)地造林面積8.34 hm2。在試驗(yàn)地內(nèi)設(shè)置各樹(shù)種混交模式的試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積為1 200m2。其配置方式為：（1）小鉆楊和樟子松2個(gè)樹(shù)種采用塊狀與其它灌木樹(shù)種相間混交，每塊面積36m2，每塊分別栽小鉆楊5株，栽樟子松9株。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)有小鉆楊和樟子松各9塊，有灌木樹(shù)種17塊。（2）刺槐、家榆、白樺、日本落葉松和長(zhǎng)白落葉松5個(gè)樹(shù)種均采用帶狀混交。其中，刺槐帶寬9m，每帶3行，株行距為2m×3m，與灌木紫穗槐帶狀混交，紫穗槐帶寬3m；家榆、白樺及2種落葉松帶寬3m，每帶2行，株行距為1.5m×1.5m，分別與灌木胡枝子、紫穗槐、毛櫻桃、葉底珠進(jìn)行帶狀混交，灌木每帶寬為3m。各樹(shù)種在每個(gè)小區(qū)中所占面積在100～600m2之間。

2.3數(shù)據(jù)調(diào)查

于造林當(dāng)年秋季調(diào)查成活率，分別于造林后第3年、第10年、第28年調(diào)查保存率和徑、高生長(zhǎng)量。成活率和保存率采用整個(gè)試驗(yàn)小區(qū)成活（保存）株數(shù)占造林栽植株數(shù)百分比的調(diào)查方法；胸徑采用圍尺對(duì)試驗(yàn)小區(qū)每木檢尺的調(diào)查方法；樹(shù)高采用測(cè)高器測(cè)定試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)木的調(diào)查方法，每小區(qū)測(cè)高株數(shù)在15～25株之間。

3結(jié)果與分析

在混交模式的7個(gè)樹(shù)種中，小鉆楊和樟子松只進(jìn)行了塊狀混交而無(wú)帶狀混交；刺槐、家榆、白樺和2種落葉松只進(jìn)行了帶狀混交而無(wú)塊狀混交。因此，對(duì)7個(gè)樹(shù)種成活率、保存率及生長(zhǎng)量的分析只按純林和混交林進(jìn)行分析，而對(duì)混交林不再區(qū)分混交方式進(jìn)行分析。

3.1造林成活率及保存率分析

3.1.1造林當(dāng)年成活率

由表1可以看出，在兩處試驗(yàn)地中，日本落葉松和長(zhǎng)白落葉松的當(dāng)年成活率均低于40％，已無(wú)補(bǔ)植成林的價(jià)值；其余5個(gè)樹(shù)種的成活率均高于40％，經(jīng)補(bǔ)植后均具備成林的條件。

表1　各樹(shù)種造林當(dāng)年成活率

3.1.2造林后的保存率

由表2可以看出，造林后第3年時(shí)，2種落葉松的保存率幾乎為零。在試驗(yàn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)僅在混交模式的試驗(yàn)區(qū)中有幾株零星分布的落葉松，而純林模式中2種落葉松已全部死亡。造林后第10年時(shí)，刺槐、家榆、小鉆楊3個(gè)樹(shù)種的保存率均在60％以上，純林樟子松保存率為60％，混交林樟子松和白樺保存率均低于40％。

表2　各樹(shù)種造林后各年保存率?。?/p>

3.2生長(zhǎng)量分析

由于造林后第3年時(shí)，2種落葉松的保存率已低至不具備補(bǔ)植成林的條件，故不對(duì)其生長(zhǎng)量進(jìn)行分析，僅對(duì)其余5個(gè)樹(shù)種的生長(zhǎng)量進(jìn)行分析。作為用材林經(jīng)營(yíng)，主要追求的是獲得林木蓄積，而在造林后第3年時(shí)，各樹(shù)種的徑、高尚未達(dá)到計(jì)算蓄積的標(biāo)準(zhǔn)，所以只分析造林后第10年、第28年兩個(gè)時(shí)期的生長(zhǎng)量（表3）。

表3　各樹(shù)種生長(zhǎng)量

3.2.1純林模式的生長(zhǎng)量分析

3.2.1.1純林模式的平均胸徑、樹(shù)高生長(zhǎng)量

純林模式在造林后第10年時(shí)，4個(gè)樹(shù)種的平均胸徑、平均樹(shù)高的差異均極顯著，其中樟子松的平均胸徑和平均樹(shù)高與其它3個(gè)樹(shù)種的平均胸徑和平均樹(shù)高間差異極顯著，其它3個(gè)樹(shù)種的平均胸徑間差異均不顯著；家榆的平均樹(shù)高又與刺槐、小鉆楊2個(gè)樹(shù)種的平均樹(shù)高間差異極顯著，而刺槐、小鉆楊的平均樹(shù)高間差異均不顯著。

在造林后第28年時(shí)，4個(gè)樹(shù)種的平均胸徑、平均樹(shù)高的差異仍極顯著。F胸徑=144.21**＞F0.01（3，187）=3.89；F樹(shù)高=211.66**＞F0.01（3，56）=4.16。

多重比較結(jié)果（表4）表明，4個(gè)樹(shù)種的平均胸徑，除小鉆楊與刺槐間差異不顯著外，其余各樹(shù)種的平均胸徑間差異均顯著；4個(gè)樹(shù)種的平均樹(shù)高，除家榆與刺槐及小鉆楊間差異不顯著外，其余各樹(shù)種的平均樹(shù)高間差異均顯著。

表4　純林模式造林后第28年胸徑、樹(shù)高多重比較

3.2.1.2純林模式的單位面積蓄積量

純林模式4個(gè)樹(shù)種的單位面積蓄積量的對(duì)比結(jié)果（表3）表明，造林后第10年和第28年，均以小鉆楊的單位面積蓄積量最高，刺槐和家榆次之，而樟子松最低。

3.2.2混交模式的生長(zhǎng)量分析

3.2.2.1混交模式的平均胸徑、樹(shù)高生長(zhǎng)量

混交模式在造林后第10年時(shí)，5個(gè)樹(shù)種的平均胸徑、平均樹(shù)高的差異均極顯著。對(duì)平均胸徑進(jìn)行多重比較可知，除家榆與刺槐及白樺與樟子松的平均胸徑差異不顯著外，其余樹(shù)種的平均胸徑間差異均顯著；對(duì)平均樹(shù)高進(jìn)行多重比較可知，樟子松的平均樹(shù)高與其它4個(gè)樹(shù)種的平均樹(shù)高間差異均顯著，其它4個(gè)樹(shù)種的平均樹(shù)高間差異均不顯著（表5）。

表5　混交模式造林后第10年胸徑、樹(shù)高多重比較

3.2.2.2混交模式的單位面積蓄積量

混交模式5個(gè)樹(shù)種的單位面積蓄積量的對(duì)比結(jié)果（表3）表明，造林后第10年，以家榆的單位面積蓄積量最高，小鉆楊次之，刺槐和白樺分別位居第三、第四，而樟子松仍為最低。

3.3矸石山用材林與山地用材林蓄積量的比較

由于造林后10年時(shí)多數(shù)樹(shù)種的生長(zhǎng)量尚未達(dá)到主伐利用的指標(biāo)［8］，所以?xún)H對(duì)純林模式造林后28年時(shí)的蓄積量與山地用材林進(jìn)行比較分析。山地用材林的數(shù)據(jù)是從撫順礦業(yè)集團(tuán)林業(yè)處經(jīng)營(yíng)的11 251個(gè)小班中按坡向和土層厚度抽取的28年生各樹(shù)種小班的森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)，抽取小班總數(shù)240個(gè)，各樹(shù)種小班單位面積蓄積量見(jiàn)表6。經(jīng)比較可知，矸石山造林后28年時(shí)，刺槐的單位面積蓄積量超過(guò)山地中層土條件下同齡刺槐林分的2倍；而樟子松單位面積蓄積量?jī)H為山地中層土條件下同齡樟子松林分的51％，略高于同齡的山地薄層土油松林分蓄積量。小鉆楊和家榆在當(dāng)?shù)責(zé)o山地造林林分，將其與同齡的刺槐林比較，其蓄積量分別為山地中層土刺槐林的3.1倍和1.6倍。

表6　山地造林28年生各樹(shù)種蓄積量m3·hm-2

4結(jié)論與建議

4.1對(duì)停止排矸10年以上的矸石山進(jìn)行植被恢復(fù)，營(yíng)造用材林可取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益?？捎糜跔I(yíng)造用材林的樹(shù)種以家榆、刺槐、小鉆楊等闊葉樹(shù)種為首選樹(shù)種。在純林模式下，單位面積蓄積量由高至低的順序?yàn)椋盒°@楊＞刺槐＞家榆；在混交林模式下，單位面積蓄積量由高至低的順序?yàn)椋杭矣埽拘°@楊＞刺槐。這3個(gè)樹(shù)種的蓄積生長(zhǎng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本地區(qū)山地中層土條件下的刺槐人工林。

4.2白樺和樟子松2個(gè)樹(shù)種，通過(guò)加強(qiáng)管理能夠在矸石山成林，但其單位面積的蓄積生長(zhǎng)量遠(yuǎn)低于山地用材林。樟子松作為常綠針葉樹(shù)種，可以用于矸石山的植被恢復(fù)，在改善生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，亦可獲得一定數(shù)量的木材收益。日本落葉松和長(zhǎng)白落葉松的成活及生長(zhǎng)情況表現(xiàn)不良，不適宜在當(dāng)?shù)仨肥江h(huán)境下?tīng)I(yíng)造用材林。

4.3在造林后10年時(shí)，已出現(xiàn)部分樹(shù)木因深層發(fā)熱而死亡和倒伏的現(xiàn)象［4］；造林后28年時(shí)的試驗(yàn)地現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了更多樹(shù)木根系受到深層高溫灼傷而倒伏的情況，并且深層的高溫?zé)釟庋刂鴺?shù)木根系涌到了地表，造成周?chē)乇碇脖坏拇竺娣e死亡。所以，需著重提示，對(duì)于排矸年限較短或深層仍存在發(fā)熱的矸石山，應(yīng)選用淺根性的灌木或草本植物來(lái)恢復(fù)植被，而不宜營(yíng)造深根性喬木用材林樹(shù)種，以防止因根系接觸到深層熱源而造成的樹(shù)木死亡，以及有可能造成的生態(tài)環(huán)境的再次惡化。

4.4矸石山的土壤結(jié)構(gòu)相對(duì)比較松散，并且深層具有潛在的高溫?zé)嵩矗瑺I(yíng)造用材林應(yīng)以中小徑材為培育方向，在樹(shù)木出現(xiàn)倒伏之前和根系尚未接觸到深層熱源時(shí)即行主伐利用，并及時(shí)更新造林，以盡快重新恢復(fù)植被，提高土地利用率。

參考文獻(xiàn)

［1］束文圣，張志權(quán)，藍(lán)崇鈺.中國(guó)礦業(yè)廢棄地的復(fù)墾對(duì)策研究［J］.生態(tài)科學(xué)，2000，19（2）：24-28.

［2］鮑士旦.土壤理化分析［M］，北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

［3］李永庚，蔣高明.礦山廢棄地生態(tài)重建研究進(jìn)展［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，24（1）：95-100.

［4］蘇鐵成.矸石山復(fù)墾造林樹(shù)種選擇的試驗(yàn)研究［J］.林業(yè)科技通訊，1998（1）：24-26.

［5］高英旭.礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)進(jìn)展情況及對(duì)策［J］.遼寧林業(yè)科技，2013（6）：41-43.

［6］王兵，趙廣東，蘇鐵成，等.極端困難立地植被綜合恢復(fù)技術(shù)研究［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2006，20（1）：151-154.

［7］孫翠玲，蘇鐵成，郭玉文.礦山矸石臺(tái)地植被恢復(fù)栽培模式研究［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2005，18（3）：356-361.

［8］遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.人工商品用材林建設(shè)技術(shù)規(guī)程.DB21/T1365-2005［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

（責(zé)任編輯：王岳）

The Selection and Effectiveness Evaluation of Different Trees in Timber Forest Building at Coal Gangue Piles

SUTiecheng
（Forestry Department of Fushun Mining Group Co.，Ltd.，Liaoning Fushun 113004）

AbstractIn order to explore the effectiveness and forestry revenue of different trees in the ecological restoration of coal gangue piles，we did experimental study on timber forest building at the coal gangue piles in Fushun，Liaoning.We proved that there is considerable timber revenue by building timber forest on the coal gangue piles stop dumping for more than 10 years.The trees suitable for building timber forest on local coal gangue piles are Ulmus pumila，Populus×xiaozhuanica and Robinia pseudoacacia，the volume growth of these trees are much higher than the timber forest in medium site condition of local mountainous region.

Key wordsCoal gangue piles；Timber forest；Afforestation；Effectiveness evaluation

中圖分類(lèi)號(hào)：S727.1，S728.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-9499（2016）03-0033-04

作者簡(jiǎn)介：第1蘇鐵成（1958-），男，高級(jí)工程師，主要從事森林培育技術(shù)方面的研究。

收稿日期：2016-02-19