朝陽地區(qū)油松毛蟲重度危害林分近自然恢復關(guān)鍵技術(shù)研究*

姚麗杰 王世忠 林陽 王鵬 姚顯明 丁文濤 劉曉宇

（1.遼寧省干旱地區(qū)造林研究所，朝陽 122000；2.朝陽縣林業(yè)工作總站，遼寧 朝陽 122000；3.朝陽縣經(jīng)濟林工作站，遼寧 朝陽 122000；4.國有朝陽縣聯(lián)合林場，遼寧 朝陽 122637）

朝陽地區(qū)油松毛蟲重度危害林分近自然恢復關(guān)鍵技術(shù)研究*

姚麗杰1王世忠1林陽1王鵬1姚顯明2丁文濤3劉曉宇4

（1.遼寧省干旱地區(qū)造林研究所，朝陽 122000；2.朝陽縣林業(yè)工作總站，遼寧 朝陽 122000；3.朝陽縣經(jīng)濟林工作站，遼寧 朝陽 122000；4.國有朝陽縣聯(lián)合林場，遼寧 朝陽 122637）

對油松毛蟲重度危害林分近自然恢復關(guān)鍵技術(shù)的研究結(jié)果表明：采取清除油松死亡木，全面割除林下多年生灌木,摟散枯枝落葉層等關(guān)鍵技術(shù)措施，即可達到近自然恢復的目的。近自然恢復的新一代油松林已將第一代人工油松單層純林演變成復層異齡林，與林下灌木和草本植物合理利用立體生長空間，通過自然選擇形成了密度合理的共生環(huán)境，提高了抵御松毛蟲等自然災害的能力。

油松毛蟲；重度危害；油松林；近自然恢復；關(guān)鍵技術(shù)

油松毛蟲(Dendrolimus tabulaeformis)屬鱗翅目枯葉蛾科松毛蟲屬，其幼蟲是油松葉部的主要害蟲，也是遼西朝陽、阜新、葫蘆島和錦州地區(qū)發(fā)生量大、為害面廣的主要森林害蟲，大發(fā)生時可將針葉全部吃光，造成大片的松樹死亡[1]。朝陽地區(qū)的人工油松林，大多數(shù)為20世紀60和70年代的國營和國合造林，由于當時的造林密度大，一般以6 660株/hm2為主栽密度模式，進入中齡林后，林分郁閉度達到0.9以上，導致林內(nèi)通風透光不良、林下灌草稀疏、種內(nèi)競爭激烈、林木生長勢差、衛(wèi)生條件狀況不佳，加之朝陽地區(qū)干旱頻繁發(fā)生，為油松毛蟲的猖獗發(fā)生形成了適宜的生境條件。20世紀80和90年代，朝陽地區(qū)的人工油松林曾多次發(fā)生大規(guī)模油松毛蟲災害，由于受防治工具、資金及地形地勢等條件所限，重度危害的林分出現(xiàn)了成片死亡現(xiàn)象，致使生態(tài)效益和經(jīng)濟效益急劇下降。為此，多年來我們一直致力于油松毛蟲重度危害林分近自然恢復關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，現(xiàn)已取得突破性進展，現(xiàn)報告如下：

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在遼寧西部的朝陽縣（119°52′～120°47′E，40°55′～41°54′N），該地區(qū)屬北溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫8.7℃，年平均降水量471 mm，平均年干旱發(fā)生頻率為67%。試驗調(diào)查區(qū)設(shè)在朝陽縣國有聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班和國有六家子林場木城子工區(qū)12林班08小班的油松人工林中，試驗總面積73.9 hm2，是1972～1973年春季栽植的油松純林，造林時苗齡1.5年生，初植密度6 660株/hm2。1993～1995年間，上述油松人工林均遭受嚴重的松毛蟲災危害，致使大量樹木死亡，死亡率高達90%以上。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置方法

本研究共設(shè)置試驗觀測樣地12個，每個小班各設(shè)置6個，樣地規(guī)格為40 m×40 m。根據(jù)不同觀測期的試驗調(diào)查內(nèi)容，在樣地內(nèi)設(shè)置不同規(guī)格的樣園和樣方。

2.2 調(diào)查內(nèi)容及方法

受災后油松存活木數(shù)量采用樣方調(diào)查法，規(guī)格為20 m×20 m；單位面積枯落物中油松種子保存數(shù)量采用樣園法，樣園半徑為0.8 m。油松林林分密度、生長量、郁閉度、林下灌木、草本生長狀況和土壤狀況在不同恢復時期采取不同方法：恢復初期采用樣園法，樣園半徑為1.79 m；恢復中期采用樣方法，樣方規(guī)格為10 m×10 m；恢復后期采用樣方法，樣方規(guī)格為20 m×30 m；林下灌木調(diào)查采用5 m×5 m的樣方，草本調(diào)查采用1 m×1 m的樣方。

2.3 人工輔助恢復技術(shù)措施

清除死亡木、割除林下灌木、摟散枯枝落葉層、臨時性放牧。

2.4 物理化學性質(zhì)測定

土壤測定采用剖面法取樣，物理性質(zhì)測定采用環(huán)刀法，化學性質(zhì)主要測定土壤有機質(zhì)含量、pH值及N、P、K含量。土壤有機質(zhì)含量測定使用灼燒法；土壤溶液pH值使用pH計測定；使用凱氏定氮儀（FOSS8400）測定全N、分光光度計（UV-6100PC）測定全P、火焰光度計（FP G400A）測定全K。

3 結(jié)果與分析

3.1 恢復初期(關(guān)鍵期)

依據(jù)遼西干旱氣候的周期性特點，按試驗總體方案要求，將油松毛蟲重度危害林分近自然恢復過程劃分為3個時期，即恢復初期、恢復中期和恢復后期?；謴统跗?，稱之為關(guān)鍵期，為災后5年之內(nèi)，是油松毛蟲重度危害后能否自然恢復最關(guān)鍵的1個時期。上述2個試驗林場在1993～1995年連續(xù)遭受油松毛蟲重度危害[1]，平均蟲口密度300～400頭/株，最多達到800頭以上/株，1995年7月調(diào)查時林木死亡率高達90%以上。本研究于1995年10月中旬進行調(diào)查。

3.1.1 蟲災跡地恢復原理

采用以天然落種更新為主，人工促進為輔的近自然恢復原理。主要是利用原來落地后且具有生命力的油松種子，人為創(chuàng)造輔助條件促其萌發(fā)、成苗、恢復成林；其次是利用尚未死亡的少量油松存活木天然落種，實現(xiàn)小范圍恢復成林；另外是鳥鼠傳播油松種子恢復成林，但是后兩者更新是有一定限度的。本文把落地后且具有生命力的油松種子作為對象進行試驗研究。

3.1.2 災后枯枝落葉層中油松種子持有量調(diào)查

在國有聯(lián)合林場和國有六家子林場松毛蟲嚴重受災約20年生的油松林中。2個受災小班12個樣地168個樣園的調(diào)查結(jié)果（表1）表明：落地存留在枯枝落葉層中的油松種子總粒數(shù)為6 090粒，單位面積加權(quán)平均粒數(shù)為18.1粒/m2，其中具有生命力的種子為6.8粒/m2。從調(diào)查結(jié)果看，如果這些具有生命力的油松種子得到適宜的萌發(fā)條件，是能夠滿足自然更新種子數(shù)量要求的[2]。

表1 地面枯枝落葉層中存留的油松種子數(shù)量和質(zhì)量調(diào)查

3.1.3 災后存活林木數(shù)量調(diào)查

國有聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班的油松存活株數(shù)為200株/hm2；國有六家子林場木城子工區(qū)12林班08小班的油松存活株數(shù)為217株/hm2；從存活木生長勢上看，平均胸徑在15.4 cm以下，平均樹高在3.1 cm以下（表2）。

表2 災后存活油松林木數(shù)量及生長勢調(diào)查

3.1.4 人工輔助恢復技術(shù)措施

在分析上述調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，研究人員避開了人為補植補造的恢復方法，創(chuàng)新了人工輔助近自然恢復技術(shù)措施。1995年10月下旬，清理了上述2個林場2個受災嚴重小班的死亡林木，對存活木全部保留。11月上旬，對蟲災跡地采取人工輔助恢復技術(shù)措施，首先是割除林下多年生的荊條、胡枝子、繡線菊等灌木，并運出林地；然后采用鐵齒摟柴耙摟散枯枝落葉層，使之呈現(xiàn)松散狀態(tài)；最后在人為監(jiān)督下，在蟲災跡地內(nèi)散放牛、羊1～2天。其目的有二，一是使枯枝落葉層中具有生命力的油松種子盡快向下方移動，在接觸到枯枝落葉層下的土壤時，當達到發(fā)芽所具備的水分、溫度和濕度等適宜條件后，即可發(fā)芽出苗；二是為油松種子萌發(fā)后創(chuàng)造適生的微環(huán)境條件，增強通風透光強度，提高與其他灌木草本競爭的能力，為自然更新的幼苗幼樹成長創(chuàng)造良好的條件。災后死封10年，其中，恢復初期的5年和恢復中期的前5年為死封期。在整個死封期內(nèi)，禁止開展除試驗以外的一切人為活動，包括撫育修枝、樵采、放牧、挖藥材等，不采取任何人為干預措施，依靠自然力量恢復和修復。

3.1.5 恢復初期試驗效果

2000年是恢復初期的最后1年。為此，于2000年10月中旬，對上述2個林場2個受災嚴重小班的恢復情況進行了調(diào)查，共設(shè)半徑1.79 m、面積為10 m2的樣園42個。調(diào)查結(jié)果（表3）表明，聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班的油松幼苗更新株數(shù)為7 773株/hm2；六家子林場木城子工區(qū)12林班08小班的油松幼苗更新株數(shù)為7 850株/hm2；平均地徑和平均苗高分別達到了1.3 cm和42.4 cm?；謴统跗谠囼炐Ч砻鳎?個試驗區(qū)的幼苗株數(shù)都超過了當年的人工造林密度，也就是說近自然更新試驗已取得階段性成果。油松幼苗株數(shù)雖然超過了營造林技術(shù)要求指標，但是更新幼苗生長勢還不夠強壯，到恢復中期還會有一部分生長勢弱的幼苗在成長為幼樹之前，因與自然灌木競爭被淘汰，故稱恢復初期為關(guān)鍵期和不穩(wěn)定期。

表3 災后恢復初期試驗效果

3.2 恢復中期（基本穩(wěn)定期）

恢復中期，稱之為基本穩(wěn)定期，也就是災后的第6～15年期間。2010年，也就是試驗區(qū)達到恢復中期的最后1年時，研究人員于10月8～9日對試驗效果進行了調(diào)查，其結(jié)果（表4）表明：2個林場2個受災嚴重的小班，截止恢復中期末，更新的油松幼樹穩(wěn)定在2 811～2 870株/hm2，平均胸徑穩(wěn)定在3.9～4.1 cm，平均樹高穩(wěn)定在2.37～2.39 cm，郁閉度達到了0.6。近自然恢復的新一代油松林已基本完成天然更新過程，林分達到了基本穩(wěn)定時期。

表4 災后恢復中期試驗效果

3.3 恢復后期（穩(wěn)定期）

恢復后期，稱之為穩(wěn)定期，也稱之為新的一代油松林穩(wěn)定成林期，即受災的15年以后。2016年7月12～15日期間，兩個試驗小班的近自然恢復形成的新一代油松人工林，進行了詳細的調(diào)查，各設(shè)20 m×30 m的樣方6個，調(diào)查結(jié)果顯示2個林場的試驗地恢復效果基本一致，成林效果顯著?，F(xiàn)將國有聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班恢復后的林分狀況、林木數(shù)量和有關(guān)生長指標、林下灌木和草本種群分布、土壤理化性質(zhì)等調(diào)查結(jié)果分析如下：

3.3.1 災后油松存活木生長狀況

國有聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班，原為宜林荒山，沒有天然喬木和喬木根孽分布，第1代林為1972春季栽植的油松純林，1993～1995年連續(xù)遭受油松毛蟲重度危害，幸存木現(xiàn)為44年生。其中最小徑階12cm，最大徑階20cm，平均保留株數(shù)200株/hm2。加權(quán)平均高6.7 m，加權(quán)平均冠幅NS3.5 m、EW3.5 m，加權(quán)平均枝下高2.4 m（表5）。試驗結(jié)果表明：災后油松存活木樹冠圓滿，生長狀況良好，沒有形成“霸王樹”，對自然更新的新一代油松幼樹未產(chǎn)生顯著的不良影響。

表5 災后油松存活木生長狀況

3.3.2 災后新一代油松林生長狀況

從1996年春季開始，受災落地后且具有生命力的油松種子（也包含少量災后油松存活木天然下種和鳥鼠傳播的種子）在適宜的土壤、水分、濕度及周邊微環(huán)境的影響下，陸續(xù)逐年萌發(fā)出苗，并成長為幼苗幼樹，直至恢復成林。2016年7月12～15日調(diào)查結(jié)果（表6）表明：國有聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班的新一代油松林，最小胸徑為0.7 cm，最大胸徑為14.6 cm；最小樹高為1.6 m，最大樹高為5.4 m；2徑階株數(shù)最多，占總株數(shù)的27.7%，2～10徑階的株數(shù)合計為138株，占總株數(shù)的93.2%。林分平均郁閉度達到了0.8。調(diào)查結(jié)果表明，新一代油松恢復林的密度為2 467株/hm2，加上災后油松存活木保留密度200株/hm2，現(xiàn)已形成密度為2 667株/hm2，樹齡跨40年、20年、10年左右不等，災后20年間未再發(fā)生重度和中度松毛蟲災害，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的復層異齡林。

3.3.3 災后新一代油松林林下灌木和草本植物生長狀況

災后新一代油松林林下灌木和草本植物生長狀況調(diào)查樣方各設(shè)3個，其調(diào)查結(jié)果（表7～8）是：國有聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班的新一代油松林林下的荊條和胡枝子，密度分別達到了7.92～8.44株/m2和5.76～6.04株/m2；平均地徑達到了1.2～1.3 cm和0.5～0.6 cm；平均高達到了121～126 cm和28～36 cm；平均蓋度達到了81～85%。林下羊胡子苔草、鐵桿蒿、馬蓮草等草本植物的平均密度達到了30.3株·墩/m2，平均蓋度達到了54.5/%。試驗結(jié)果表明，災后新一代油松林林下灌木和草本植物生長狀況良好，狀態(tài)穩(wěn)定，已與新一代油松林形成了良好的共生環(huán)境。

表6 災后新一代油松林生長狀況

表7 新一代油松林林下灌木生長狀況

表8 新一代油松林林下草本植物生長狀況

3.3.4 新一代油松林成林后地面枯落物調(diào)查分析結(jié)果

1996～2016年，經(jīng)過20年的近自然恢復，國有聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班新一代油松林林下地面枯落物平均厚度達到2.83cm，平均枯落物儲量達到12.23t/hm2，平均最大持水量達到20.82t/hm2，平均最大持水率達到198.81%(表9)。

3.3.5 新一代油松林成林后的土壤理化性質(zhì)調(diào)查分析

在國有聯(lián)合林場聯(lián)合工區(qū)23林班17小班新一代油松林，共挖3個土壤剖面（平均土層厚度55 cm）進行林下土壤理化性質(zhì)分析，其結(jié)果（表10）表明：在0～45 cm土層范圍內(nèi)，平均土壤含水量10.83%、容重1.24g/cm3、總孔隙度53.34%、毛管孔隙度48.15%、田間持水量40.06%?；瘜W性質(zhì)分析結(jié)果（表11）表明，表層土的平均pH值、有機質(zhì)含量、全N、全P、全K含量分別為5.78、1.38%、1.33 g/kg、0.77 g/kg和16.36 g/kg；深層土的平均PH值、有機質(zhì)含量、全N、全P、全K含量分別為6.48、0.87%、1.15 g/kg、0.63 g/kg和15.56 g/kg。

表9 新一代油松林成林后地面枯落物性質(zhì)調(diào)查

表10 新一代油松林成林后的土壤物理性質(zhì)

表11 新一代油松林成林后的土壤化學性質(zhì)

4 結(jié)論

4.1 蟲災跡地枯枝落葉層中保存的油松種子平均達到18.1粒/m2，其中具有生命力的達到6.8粒/m2，能滿足近自然恢復更新的基本條件，新一代油松林成林后，林分密度達到2 467株/hm2，可滿足油松林科學經(jīng)營的密度要求。同時災后及時將蟲災跡地的油松死亡木全部伐除，割除林下多年生的荊條、胡枝子等灌木，運出林地，利用鐵齒摟柴耙摟散枯枝落葉層，人為監(jiān)督下，在蟲災跡地內(nèi)散放牛、羊1～2天。對災后小班死封10年，不采取任何人為干預措施（除試驗以外），但需進行動態(tài)試驗觀察，隨時掌控近自然恢復的狀態(tài)，為科學施策提供依據(jù)。

4.2 通過對油松毛蟲重度危害跡地近自然恢復技術(shù)措施實施后，植物多樣性與生態(tài)功能得到顯著發(fā)揮。原灌木和草本植物得到有效恢復，災后初期通風透光良好，長勢優(yōu)良，不僅為油松幼苗幼樹創(chuàng)造了良好的庇蔭條件，同時也增加了土壤肥力。新一代油松林成林后，林下主要灌木高度達到120 cm以上，蓋度達到80%以上；主要草本植物高度達到20 cm以上，蓋度達到50%以上；基本形成了上層為油松異齡林、中下層為灌木、下層為草本，喬灌草垂直分布，合理利用立體空間，互相促進，互不競爭的林分生態(tài)環(huán)境。

4.3 經(jīng)過20年的近自然恢復，新一代油松林林下地面枯落物平均厚度達到2.83 cm，平均枯落物儲量達到12.23 t/hm2，平均最大持水量達到20.82 t/hm2，平均最大持水率達到198.81%；土壤平均含水量、容重、總孔隙度、毛管孔隙度和田間持水量分別達到10.83%、1.24/g/cm3、53.34%、48.15%和40.06%；表層土壤pH值、有機質(zhì)、全N、全P、全K含量分別達到5.78、1.38%、1.33%、0.77%、16.36%。

4.4 通過近自然恢復技術(shù)形成的新一代油松林是復層異齡林，目的樹種沒有改變，林分結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。據(jù)調(diào)查，自1996年至2016年的20年間，上述2個林場的蟲災恢復試驗地的73.9 hm2新一代油松復層異齡林，密度合理，控災能力顯著增強，再未遭受過油松毛蟲重度和中度危害，已成為有蟲不成災的林分。

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局GB/T24882.松毛蟲防治技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國標準出版社，2010.

［2］遼寧省質(zhì)檢局DB21/T706.森林經(jīng)營技術(shù)規(guī)程［S］.沈陽：遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2003.

第1作者簡介：姚麗杰（1981-），女，遼寧朝陽人，碩士，高級工程師，主要從事森林生態(tài)和半干旱地區(qū)造林等方面研究。

The Key Technology of the Near-nature Restoration of Dendrdimus tabulaeformis Severely Damaged Forest in Chaoyang

YAOLijie
（Afforestation Research Institute of Liaoning Province in Arid Zones,Chaoyang122000）

This article shows the near-nature restoration technology ofDendrdimus tabulaeformisseverely damaged forest，such as removing dead wood,cutting out shrubs completely,raking up litters and so on. Through the natural selection,the first generation pure regular pine forest has become uneven aged irregular forest,and the stand density is tending to be rational.The forest vertical growing space is fully utilized by trees,shrubs and herbs.The forest environment is harmonious and stable and the forest resistance to the pine caterpillar damage is enhanced.

Dendrdimus tabulaeformis;Severedamage;Pinetabulaeformisforest;Near-naturerestoration; Key technology

S763.42+1,S791.254

A

1001-9499（2017）02-0042-05

2016-12-01

（責任編輯：李丹）

*遼寧省科學技術(shù)計劃農(nóng)業(yè)攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化項目（2015103024）