燕山北部山地干旱陽坡不同造林樹種生長狀況的比較

王冉，王麗，許中旗，丁麗， 趙娛，李校

(1河北農(nóng)業(yè)大學 林學院，河北 保定 071000；2河北省木蘭圍場國有林場管理局，河北 圍場 068400)

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燕山北部山地干旱陽坡不同造林樹種生長狀況的比較

王冉1，王麗1，許中旗1，丁麗1， 趙娛1，李校2

(1河北農(nóng)業(yè)大學 林學院，河北 保定 071000；2河北省木蘭圍場國有林場管理局，河北 圍場 068400)

為了了解燕山山地干旱陽坡人工造林樹種生長狀況的差異，對人工栽植的油松、樟子松及蒙古櫟的生長狀況及其幼林的空間分布格局進行了研究，結(jié)果表明：栽植5 a后，油松、樟子松和蒙古櫟的存活率分別達到了93.79%、 87.98%和 66.69%，其地徑分別為4.68 cm、5.34 cm、1.52 cm，樹高分別為1.58 m、1.75 m、0.80 m，油松、樟子松、蒙古櫟的單株生物量分別為1 857.36 g 、2 018.30 g、234.35 g，形成的人工幼林的密度在867.00～2 183.00株/ hm2之間；立地條件較好的樣地幼林的空間分布格局為均勻型，立地條件較差的樣地空間分布格局為聚集型。油松、樟子松、蒙古櫟均為燕山北部山地干旱陽坡的適宜造林樹種，栽植5 a后已基本形成穩(wěn)定的喬木層，人工造林加速了干旱陽坡由繡線菊灌叢向喬木林的更新與恢復。

燕山北部山地；造林樹種；生長狀況；空間分布格局

燕山北部山地為東北闊葉林區(qū)與華北闊葉林區(qū)的過渡地帶[1]。由于干旱、霜凍、低溫等自然災害以及長期過度采伐和放牧，導致燕山北部山地部分森林植被遭到破壞，經(jīng)逆行演替退化形成繡線菊灌叢[2]。如何采取有效措施加速灌叢向森林植被的演替，構(gòu)建穩(wěn)定的森林生態(tài)系統(tǒng)，是目前該地區(qū)植被建設亟待解決的重要問題。但森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建是一個復雜的、漫長的過程[3]，而促進森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復就需要進行森林植被的恢復。植被恢復是以人工手段促進植被在短時期內(nèi)得以恢復的方法，是重建任何生物群落的第一步[4]。目前，促進森林生態(tài)系統(tǒng)恢復多采用封育與人工造林相結(jié)合的方法[5-7]。一方面是封育，既不破壞植被，又可保護原有的樹種資源，有利于植被的進展演替，使得森林生態(tài)系統(tǒng)得以恢復和重建[8]，而人工造林技術(shù)可提高林木的成活率，促進森林植被的形成[9]。另一方面就是適當引入鄉(xiāng)土樹種。鄉(xiāng)土樹種經(jīng)過當?shù)刈匀画h(huán)境的長期選擇，對當?shù)貥O端氣候和惡劣的生境條件具有較強的適應性和抗逆性，造林易成活[10]，是優(yōu)良的造林樹種，可以快速形成穩(wěn)定的喬木層，同時促進其他植被層的恢復，加速退化植被的恢復。為此，對燕山北部山地干旱陽坡的退化繡線菊灌叢采取封育措施，引入耐旱性較強的油松(PinustabulaeformisCarr.)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv.)和蒙古櫟(QuercusmongolicaFisch.ex Lebed.)2 a生造林樹種，在其引入5 a后對這3種造林樹種的存活率、生物量、林分特征、空間分布格局等進行研究，分析引種后3種造林樹種的生長狀況、空間分布格局，以明晰造林樹種在該地的適應能力，為篩選出適宜的造林樹種、構(gòu)建穩(wěn)定的喬木層、加速繡線菊灌叢向喬木林的演替提供科學依據(jù)。

1 研究地概況

研究地點位于河北省木蘭圍場國有林場管理局孟灤林場小東溝作業(yè)區(qū)。圍場縣地處大興安嶺山脈和燕山山脈交匯處、內(nèi)蒙古高原與冀北山地的過渡地帶，地理坐標為東經(jīng)116°32′～118°14′、北緯 41°35′～42°40′。該地區(qū)屬半濕潤與半干旱溫帶大陸性季風型高原與山地氣候，冬長夏短，夏季涼爽，冬季寒冷、干燥，春、秋多風沙；無霜期67～128 d，年均氣溫在-0.50～6.00℃之間，年降水量為300～560 mm，主要集中在夏季，6～8月降水量占全年降水量的68%～72%，屬雨熱同期。該區(qū)森林資源豐富，主要的森林類型有山楊林(PopulusdavidianaDode)、白樺林(BetulaplatyphyllaSuk.)、蒙古櫟林等；針葉林主要包括華北落葉松林(Larixprincipis-rupprechtiiMayr)、油松林等。

2007年，在小東溝的干旱陽坡，進行了人工造林試驗。造林樹種有油松、樟子松和蒙古櫟3個樹種。其中，油松及樟子松采用的是容器苗，蒙古櫟采用的是裸根苗。

2 研究方法

在小東溝作業(yè)區(qū)內(nèi)選取坡位、坡度、林相、立地條件相近和生長狀況良好的油松、樟子松、蒙古櫟人工林，設置20 m×30 m標準地5塊。在設置的標準地內(nèi)測量各樹種的樹高、地徑、冠幅，并且在每個造林樹中選出3株標準木進行生物量測定。

對獲得的標準木，從頂端開始，按每30 cm一段進行剪切，將每一段的枝、干、葉分別裝入信封內(nèi)并編號，放置在80 ℃烘箱內(nèi)，烘至恒重并稱重。對標準木的根系部分，從根基部進行分段，水平方向標準為50 cm、垂直方向標準為20 cm。由于蒙古櫟根系長度較短，蒙古櫟根系分解標準：水平與垂直方向標準都為20 cm。每個標準木在橫切、縱切后，對剪取部分清理并編號，裝入密封袋內(nèi)。放置在60℃烘箱內(nèi)，烘至恒重，對樣品稱重記錄結(jié)果[11]。

采用相鄰格子法對3個造林樹種的空間格局進行分析，采用的指標包括擴散系數(shù)、Morisita指數(shù)和聚集指數(shù)[12-13]。

3 結(jié)果與分析

3.1 喬木樹種的存活率

3個樹種造林5 a后的存活率如圖1所示。

圖1 不同造林樹種的存活率Fig.1 Survival rates of different afforestation species

由圖1可以看出，油松的存活率最高，存活率為93.79%，其次為樟子松，存活率為87.98%，而蒙古櫟的存活率僅為66.69%，相對于前兩種造林樹種其存活率很低。以上結(jié)果表明，在該地區(qū)干旱陽坡上樟子松及油松都有很高的成活率，是適宜造林樹種。

雖然蒙古櫟的存活率低于油松、樟子松，但是進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該陽坡有天然的蒙古櫟，這說明蒙古櫟適宜在該地區(qū)生長。通過分析發(fā)現(xiàn)，蒙古櫟存活率較低的主要原因是：蒙古櫟幼苗主根系發(fā)達，須根較少，而栽植時，蒙古櫟為裸根苗，幼嫩的須根在種植過程中很容易受到損傷，使得吸收水分與養(yǎng)分的功能受損，影響了蒙古櫟的成活。此外，該地區(qū)陽坡的立地條件都較差，土壤質(zhì)地較粗，須根較少的蒙古櫟根系在這種土壤中吸水困難，也影響存活。

3.2 不同樹種的樹高、地徑及生物量

不同造林樹種的生長狀況和單株生物量分別見表1和表2。

表1 造林樹種生長狀況Table 1 Growth condition of afforestation species

表2 造林樹種單株生物量Table 2 Individual biomass of different trees

由表1、表2可以看出，樟子松、油松、蒙古櫟的平均地徑分別為5.34 cm、4.68 cm和1.52 cm，平均樹高生長量分別為1.75 m、1.58 m和0.80 m。樟子松、油松和蒙古櫟的單株總生物量分別為2 018.30 g、1 857.36 g、234.35 g。以上結(jié)果表明，在燕山北部干旱陽坡繡線菊灌叢中引入栽植的樟子松、油松生長狀況良好。

根冠比是植物地上與地下部分生物量相關(guān)性的重要指標，根系的主要功能是從土壤中吸收水分、養(yǎng)分，冠層的功能則主要是進行光合作用，合成有機物。蒙古櫟的根冠比明顯高于另外2個樹種，其根冠比分別為樟子松、油松的6.35倍、7.06倍。蒙古櫟根冠比較大，意味著蒙古櫟對于干旱的立地條件具有更強的適應能力，這也是為什么在干旱的陽坡只會看到天然蒙古櫟的主要原因。

另外，不同樣地造林樹種林分狀況見表3。

表3 不同樣地造林樹種林分狀況Table 3 Stand status of afforestation species

由表3可以看出，新造林樣地的林分密度在867.00～2 183.00株/hm2之間，其總生物量達到1 200.34～3 405.45 kg/hm2，郁閉度達到了0.10～0.36。這說明，在燕山北部山地的干旱陽坡引入造林樹種，栽植5 a后，喬木層基本已經(jīng)形成，原有以繡線菊為優(yōu)勢種的灌草植被正在向以油松、樟子松、蒙古櫟為優(yōu)勢種的森林群落恢復。

3.3 喬木層空間分布格局

試驗林空間聚集指標見表4。

表4 人工造林空間聚集指標Table 4 Spatial clustering index of artificial afforestation

由表4可以看出，在造林地3個樹種的空間分布格局主要以聚集分布和均勻分布為主。其中，油松以聚集分布為主，蒙古櫟以均勻分布為主，樟子松2種分布相當。林木的不同分布模式與造林地的立地條件及造林方式有關(guān)。試驗地的立地條件，尤其是土層厚度的空間分布具有明顯的空間異質(zhì)性，分布極不均勻。造林時充分考慮了土壤厚度，在土層厚的地段(厚度>25 cm)進行了造林，而土層薄的地方?jīng)]有造林，或造林密度較小，由此形成了聚集分布；而在土壤厚度較大，且分布相對連續(xù)的地段，造林時一般采取均勻的株行距，因此也有均勻分布存在。從較大的空間尺度看，林木的分布以聚集分布為主。在自然條件下，受環(huán)境的空間異質(zhì)性及植物的繁殖方式影響，林木的空間分布格局多為聚集分布，群落在水平方向上形成由不同層片相間分布的鑲嵌體結(jié)構(gòu)[14-15]。由此可以知道，試驗地通過造林形成的分布格局與自然森林植被相似。

4 結(jié)論

油松、樟子松、蒙古櫟均為該地區(qū)適宜干旱陽坡造林的鄉(xiāng)土樹種，其存活率分別為93.79%、 87.98%和 66.69%。造林，5 a后3個樹種在干旱陽坡都能形成穩(wěn)定的喬木林，3個樹種的引入加速了干旱陽坡由繡線菊灌叢向喬木林的恢復過程。

在該地區(qū)引入栽植3個樹種，5 a后樟子松、油松、蒙古櫟的單株生物量分別為2 018.30 g、1 857.36 g、234.35 g。蒙古櫟樹種的根冠比遠大于油松、樟子松，是油松、樟子松樹種根冠比的7.06倍和6.35倍，蒙古櫟對干旱的立地條件具有更強的適應能力。

3種造林樹種的空間分布格局與造林方式、土層厚度有關(guān)，其空間分布格局主要以均勻分布和聚集分布為主。從較大的空間尺度看，林木的分布以聚集分布為主，這與自然植被的空間分布格局相似。

綜上所述，油松、樟子松、蒙古櫟都為該區(qū)的適宜造林樹種，但蒙古櫟因為采用的是裸根苗，因此成活率低于采用容器苗造林的油松、樟子松。因此，建議在該地區(qū)盡量采用容器苗進行人工造林，以提高造林的成活率。

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(編輯 潘秀華)

Comparison on the growth of different tree species in drought sunny slope of the northern region of Yanshan mountains

WANG Ran1， WANG Li1，XU Zhongqi1，DING Li1，ZHAO Yu1，LI Xiao2

(1CollegeofForestry,HebeiAgriculturalUniversity，Baoding071000，China; 2MulanweichangNationalForestryAdministrationofHebeiProvince，Weichang068400，China)

In order to understand the growth differences of afforestation species in drought sunny slope of Yanshan mountains, this paper studied the growth and spatial distribution pattern of artificial planted forests ofPinustabulaeformis,Pinussylvestrisvar.mongolicaandQuercusmongolica. The results showed that: 5 years after planting, the survival rates ofPinustabulaeformis,Pinussylvestrisvar.mongolicaandQuercusmongolicareached 93.79%, 87.98% and 66.69% respectively; the ground diameters ofPinustabulaeformis,Pinussylvestrisvar.mongolicaandQuercusmongolicawere 4.68 cm, 5.34 cm, and 1.52 cm, and the tree heights were 1.58 m, 1.75 m, and 0.80 m. The individual biomass ofPinustabulaeformis,Pinussylvestrisvar.mongolicaandQuercusmongolicawere 1 857.36 g, 2 018.30 g, and 234.35 g respectively. The density of artificial planted sapling forest was between the 867.00 and 2 183.00 strains per hectare. The spatial distribution patterns of sapling forest in site with good condition were all the uniform type, and the patterns in site of poor condition were all aggregated type. The study results showed thatPinustabulaeformis,Pinussylvestrisvar.mongolicaandQuercusmongolicawere suitable planting species in drought sunny slope of northern region of Yanshan mountian. After 5 years of planting, these tree species have formed a stable tree layer. In drought sunny slope, the artificial afforestation accelerated the recovery of vegetation from spiraea shrub to arborescent forest.

northern region of Yanshan mountains; afforestation species; growth status; spatial distribution pattern

2017-03-08；

2017-04-20

科技部科技支撐項目“燕山干瘠山地植被恢復技術(shù)研究”(2015BAD07B02)。

王冉(1991-)，女，河北保定人，在讀碩士研究生，主要從事森林生態(tài)學研究。

許中旗(1971-)，男，河北饒陽人，博士，教授，主要從事森林生態(tài)學研究。

1007 - 4961(2017)02 - 0134 - 05

10.13320/j.cnki.hjfor.2017.0025

S 727/728

A