楊屬樹種與刺槐混交林造林模式設(shè)計(jì)

劉禹廷，趙英銘，董雪，黃雅茹

(中國林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015200)

楊屬樹種與刺槐混交林造林模式設(shè)計(jì)

劉禹廷，趙英銘，董雪，黃雅茹

(中國林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015200)

混交林是指林冠由2種或多種優(yōu)勢(shì)喬木樹種組成的森林，也可由不同生活型的喬木所組成，以形成冠層多或厚的林分結(jié)構(gòu)，從而提高防護(hù)林的防護(hù)效能和穩(wěn)定性。本文以楊屬樹種北抗8號(hào)與刺槐為研究對(duì)象，通過混交模式進(jìn)行種植，分析并探討混交林生態(tài)、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，為今后開展防護(hù)林營造工作提供理論依據(jù)。

混交林；造林模式；效益

作為調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源，防止風(fēng)沙危害的一種措施，防護(hù)林對(duì)改善綠洲生活環(huán)境、保護(hù)生產(chǎn)、防止土壤風(fēng)蝕具有重要作用[1]，而在防止土壤風(fēng)蝕及荒漠化危害中，林帶結(jié)構(gòu)類型與配置是影響其防護(hù)效應(yīng)發(fā)揮與持續(xù)的一個(gè)重要因素[2]。研究表明，人工純林生態(tài)關(guān)系較為單一，同種資源競爭激烈，多種優(yōu)勢(shì)資源不能充分利用，長期種植易引起地力衰退、低產(chǎn)、結(jié)構(gòu)脆弱、引發(fā)群體病蟲害等生態(tài)問題，而種植不同優(yōu)勢(shì)種或不同生活型所組成的混交林，可形成多層次林分結(jié)構(gòu)，從而提高資源利用率、改善土壤養(yǎng)分水平，提高防護(hù)效能及生產(chǎn)力。因此，選擇具有較高防護(hù)效能及穩(wěn)定性的混交林，對(duì)于生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等多種效益的發(fā)揮具有重要作用和明顯優(yōu)勢(shì)[3]。

在烏蘭布和沙漠地區(qū)，長期以來人們一直將楊屬樹種(Populus)作為一種速生、豐產(chǎn)的用材樹種進(jìn)行大面積種植，但經(jīng)過多年連續(xù)觀察，林地地力衰退明顯，土壤養(yǎng)分及水分失衡，致使樹種生長受到抑制，尤其是在干旱半干旱地區(qū)這種現(xiàn)象更為突出[4]。刺槐(Robiniapseudoacacia)是豆科刺槐屬(Robinia)樹種，具有較強(qiáng)的耐旱性和耐鹽堿性，生長迅速，生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，適生范圍廣，造林后 3-6 年即可郁閉[5]。刺槐枝葉可對(duì)地表形成遮陰效果，從而降低林內(nèi)溫度，減少林地土壤蒸發(fā)，同時(shí)提高林內(nèi)濕度。其根部伴生大量根瘤菌，能把空氣中的氮素轉(zhuǎn)化為土壤養(yǎng)分，對(duì)提高土壤肥力，改善生態(tài)環(huán)境，開發(fā)和利用自然資源具有重要作用。這些優(yōu)良特征，為楊屬樹種生長創(chuàng)造了有利條件。將刺槐與楊屬樹種進(jìn)行混交，可解決生態(tài)關(guān)系單一、優(yōu)勢(shì)資源利用率不足的問題，并且，在干旱貧瘠沙地營造楊屬樹種、刺槐混交林，加大刺槐密度是促進(jìn)郁閉的一項(xiàng)有效的技術(shù)措施，二者形成相互適應(yīng)的生態(tài)環(huán)境，可促進(jìn)林木生長，提升防護(hù)效能，提高林分生產(chǎn)力[6]。

研究表明，楊屬樹種純林25年僅相當(dāng)于6年生的混交林中楊屬樹種的生長量[7]。這是因?yàn)楦珊地汃ど车貪M足不了楊屬樹種對(duì)水肥的需求，不能正常生長，即使加大楊屬樹種密度也達(dá)不到提前郁閉的效果，而刺槐比楊屬樹種耐干旱貧瘠、生長快，尤其刺槐擴(kuò)展度大，因而郁閉就快。

作為速生樹種，楊屬樹種和刺槐混交有利于提高單位面積生產(chǎn)力。以楊屬樹種為目的樹種，刺槐為伴生樹種，通過合理配置，采用控制苗木規(guī)格和苗齡、造林時(shí)間、合理平茬等手段，使林相形成明顯的復(fù)層林冠，楊屬樹種高大，株數(shù)較少，占據(jù)上層；刺槐較小，株數(shù)較多，占據(jù)下層。這樣能充分利用空間光照，加強(qiáng)光合作用；楊屬樹種扎根較深，分布在地下50～60 cm深處，刺槐扎根較淺，分布在土壤表層0～20 cm；地下部分形成復(fù)層根。尤其是刺槐須根生有大量根瘤，改良土壤增加肥力，促進(jìn)兩個(gè)樹種持續(xù)生長。對(duì)林分空間結(jié)構(gòu)分布的研究表明，樹種之間的分布關(guān)系決定著樹種之間的競爭程度和生態(tài)位，因此，空間結(jié)構(gòu)和配置的合理規(guī)劃對(duì)于森林整體生態(tài)功能起著決定作用[8]。

在沙地造林實(shí)踐中，不少林場(chǎng)和一些林業(yè)科學(xué)研究單位，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，采用楊屬樹種與刺槐混交，取得良好效果。

1 研究內(nèi)容

在此研究中，楊屬樹種選用北抗8號(hào)作為目的樹種，刺槐為伴生樹種。其優(yōu)勢(shì)是北抗8號(hào)抗天牛、樹干較通直、橢圓度小、萌芽力弱，是在該地區(qū)生長的理想樹種。

研究北抗8號(hào)、刺槐不同配置防護(hù)林帶的防風(fēng)效果及其結(jié)構(gòu)，并通過生物交互作用，促進(jìn)北抗8號(hào)生長，建立沙林中心混交林營造技術(shù)。

2 研究方法

2.1 混交方式

試驗(yàn)選取當(dāng)?shù)胤庇细竦脑炝钟妹?，林相結(jié)構(gòu)應(yīng)使北抗8號(hào)處于上層，否則北抗8號(hào)生長不良，因此，北抗8號(hào)采用2～3年生的大苗，刺槐采用當(dāng)年生苗木，在試驗(yàn)區(qū)相對(duì)平坦的沙地上人工布設(shè)林帶。布設(shè)方式為帶狀且林帶走向與主風(fēng)向垂直，安排不同混交比例的造林技術(shù)。以北抗8號(hào)為主要樹種，其株距分別為1 m和2 m，刺槐株行距分別為1 m×2 m、2 m×2 m、2 m×3 m。帶狀混交，即2～4行刺槐為一帶，1 行北抗8號(hào)，每667 m2栽北抗8號(hào)25～45株，刺槐100～180株，共三種林帶組合方式。混交模式1如圖1所示，北抗8號(hào)株距1 m，刺槐1 m×2 m；混交模式2如圖2所示，北抗8號(hào)株距1 m，刺槐2 m×2 m；混交模式3如圖3所示，北抗8號(hào)株距2 m，刺槐2 m×3 m；其中，圖示中“○”代表北抗8號(hào)，“△”代表刺槐。再選擇北抗8號(hào)純林作為對(duì)照，規(guī)格為1 m×1 m。

2.2 造林模式圖

圖1 造林模式圖示1 圖2 造林模式圖示2 圖3 造林模式圖示3

3 成林后各指標(biāo)調(diào)查

3.1 林木生長指標(biāo)

對(duì)三種組合混交林中的北抗8號(hào)和刺槐的樹高、胸徑、單株材積以及各混交林的單位面積蓄積量進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。判斷各混交林在該立地條件下是否表現(xiàn)出明顯的個(gè)體及群體生長優(yōu)勢(shì)。

3.2 生理生態(tài)特性

自然因素是影響植物生長和分布的關(guān)鍵因素，其中氣候因素中的水分、溫度和光照在樹木的生長和發(fā)育過程起著重要作用，由于刺槐的引入，北抗8號(hào)生長微環(huán)境發(fā)生改變，林木為了適應(yīng)環(huán)境和調(diào)整生態(tài)關(guān)系，從而改變其生理狀態(tài)，因此從水分生理生態(tài)特性入手，對(duì)混交林樹種的相對(duì)含水量、蒸騰速率、氣孔擴(kuò)散阻力等生理指標(biāo)進(jìn)行研究，判斷這種混交模式及配置的可行性。

3.3 林地土壤養(yǎng)分指標(biāo)

由于半干旱地區(qū)土壤鹽漬化程度高，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)、林業(yè)發(fā)展，抑制林木生長。因此，將混交林與北抗8號(hào)純林土壤養(yǎng)分含量及pH值進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)也對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮和速效磷含量這些指標(biāo)與純林進(jìn)行比較，從而對(duì)混交林改良土壤進(jìn)行效益分析與評(píng)價(jià)。

3.4 生物量測(cè)定

林分生物量高低，在一定程度上體現(xiàn)該樹種的生產(chǎn)力大小，因此要對(duì)北抗8號(hào)、刺槐混交林和北抗8號(hào)純林進(jìn)行生物量測(cè)定和比較，進(jìn)一步分析判斷其生態(tài)效益和營林模式的可行性。

3.5 混交林群落結(jié)構(gòu)

對(duì)混交林群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查與分析，計(jì)算其Simpson指數(shù)和Shannon-Weiner指數(shù)，比較其種內(nèi)及種間競爭壓力，從而判斷混交比例。

3.6 防風(fēng)效益

林帶結(jié)構(gòu)一般分為緊密型、疏透型和通風(fēng)型三種，其營林配置模式是決定林帶防風(fēng)效果的關(guān)鍵因素，因此，對(duì)三種造林模式的混交林分別進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定，比較其背風(fēng)面不同株行距相對(duì)風(fēng)速大小，從而判斷出最優(yōu)配置模式。

4 討論

選擇北抗8號(hào)與刺槐混交造林，雖然理論上可以給我們帶來很多生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，但是這兩種喬木也有各自的缺點(diǎn)，其中北抗8號(hào)造林前需要浸泡苗木，這對(duì)于種植來說過多的使用了人力資源和時(shí)間，并且其耐鹽堿能力不及新疆楊，而刺槐萌蘗能力過強(qiáng)，在撫育管理上比較困難。因此，我們還應(yīng)該針對(duì)這些問題提出針對(duì)性的解決方案，從而使防護(hù)林建設(shè)更加完善，使其防護(hù)效能得到最大化的實(shí)現(xiàn)。

[1] 郝玉光,包耀賢,劉明虎,等.干旱沙區(qū)農(nóng)田防護(hù)林營建模式與經(jīng)營評(píng)價(jià)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2005,19(5):199-203

[2] 朱教君,姜鳳岐,范志平,等.林帶空間配置與布局優(yōu)化研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2003,14(8):1205-1212

[3] 韓躍.黃河三角洲混交林生長規(guī)律和土壤特性研究[D].山東：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015

[4] 內(nèi)蒙古植物志編輯委員會(huì).內(nèi)蒙古植物志第二卷[M ].呼和浩特:內(nèi)蒙古人民出版社,1989

[5] 內(nèi)蒙古植物志編輯委員會(huì).內(nèi)蒙古植物志第三卷[M ].呼和浩特:內(nèi)蒙古人民出版社,1989:212

[6] 徐鳳蘭,劉愛琴,魏坦.杉木泡桐混交林生產(chǎn)力及其土壤肥力特性研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010(3):361-365

[7] 芮雯奕,李淑琴,張紀(jì)林,等.蘇北海堤基干林帶楊樹-刺槐混交林競爭效應(yīng)研究[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2011(1):39-42

[8] 周長瑞,杜華兵.楊樹刺槐混交林與楊樹純林生物量的比較和分析[J].山東林業(yè)科技,1989(4):42-45

[9] 吳祥云,孫曉輝,李玉航,等.風(fēng)沙區(qū)農(nóng)田防護(hù)林構(gòu)建多樣性及景觀效益分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,33(2):10-11

1005-5215(2017)08-0080-02

2017-06-15

劉禹廷(1990-)，女，內(nèi)蒙古人，碩士，主要從事植物多樣性保護(hù)與利用研究.

S725.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.07.026