遼西地區(qū)油松飛播林自然成林類型調(diào)查研究

姚麗杰，王世忠，張文臣，盧國珍，林陽，步兆東，王鵬，姚顯明

(1.遼寧省干旱地區(qū)造林研究所，遼寧 朝陽 122000；2.朝陽縣林業(yè)工作總站，遼寧 朝陽 122000)

自1981年遼寧省在朝陽、錦州、葫蘆島、阜新、大連和營口等市開展飛播造林試驗以來，累積保存飛播林面積近13萬hm2。本研究通過對遼西地區(qū)油松飛播造林成林區(qū)的典型調(diào)查，探討飛播林在自然生長狀態(tài)下，形成的森林類型、樹種組成、混交方式、生長狀況、枯落物特性、林分穩(wěn)定性等，為半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)和植物群落演替研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查區(qū)概況

調(diào)查區(qū)位于遼寧西部的朝陽縣、義縣和建昌縣，地處118.840°—112.969° E，39.987°—42.838° N。境內(nèi)主要山脈有努魯兒虎山、松嶺山、大青山、醫(yī)巫閭山，最高海拔為1 156 m，最低海拔在50 m以下。氣候南北差異較大，北部年降水量370 mm左右，無霜期140 d，≥10°積溫2 814 ℃；南部年降水量650 mm左右，無霜期173 d，≥10°積溫3 400 ℃。地帶性土壤類型北部為褐土，東南為棕壤。該區(qū)植物分布屬華北植物區(qū)系向蒙古植物區(qū)系的過渡帶；在氣候上屬半干旱氣候向半濕潤氣候的過渡帶。

2 調(diào)查內(nèi)容與方法

2.1 調(diào)查地點選擇

本調(diào)查在遼西不同區(qū)域的油松飛播林中，選擇經(jīng)過自然生長成林、且未經(jīng)過整枝、撫育等人為措施干預(yù)的播區(qū)開展調(diào)查。把1985年和1986年遼西早期獲得油松飛播造林成功的播區(qū)作為重點調(diào)查對象，同時對1995年的典型播區(qū)也進行了調(diào)查。共選擇了義縣的上里恒溝、留龍溝，朝陽縣的滿家店和建昌縣的大屯4個播區(qū)，播區(qū)總面積為7 450 hm2。

2.2 調(diào)查樣地的設(shè)置及方法

共設(shè)置有代表性的樣地13個，其中，義縣3個、朝陽縣6個、建昌縣4個。標準地規(guī)格為20 m×20 m。調(diào)查時間為2016年4—8月。調(diào)查內(nèi)容包括坡向、坡位、土層厚度；油松林分密度、平均胸徑、平均樹高、平均冠幅；主要伴生樹種、密度；灌木建群種，郁閉度，林下枯落物厚度等。標準地內(nèi)的油松和伴生喬木、亞喬木調(diào)查采用每木檢尺法；灌木調(diào)查采用樣方法，規(guī)格3 m×3 m，每個標準地各設(shè)樣方3個。每個標準地選擇3個有代表性的林下枯落物調(diào)查和采樣點,規(guī)格20 cm×20 cm[1]。

2.3 調(diào)查因子的統(tǒng)計和分析方法

采用株數(shù)法統(tǒng)計計算樹種組成，按樹種樹高分層統(tǒng)計形成林分垂直結(jié)構(gòu)類型?？萋湮镒畲蟪炙?Wk)計算公式：

Wk=(W1—W2)/W2×100%

式中：Wk—枯落物最大持水率(%),W1—枯落物浸水質(zhì)量(g),W2—枯落物烘干后質(zhì)量(g)。

3 結(jié)果與分析

3.1 飛播油松與主要伴生樹種生長現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果

滿家店、上李恒溝、留龍溝和大屯4個播區(qū)，不同立地條件下的飛播油松和主要伴生樹種生長狀況調(diào)查結(jié)果見表1。

表1 油松飛播林區(qū)成林狀況調(diào)查結(jié)果

注：*其中山杏705株hm-2、蒙古櫟1 020株hm-2、黃榆75株hm-2、山梨30株hm-2；**其中山杏1 875株hm-2、黃榆315株hm-2；***其中山杏1 497株hm-2、小葉白蠟599株hm-2；****其中山杏921株hm-2、蒙古櫟600株hm-2、臭椿66株hm-2、黃榆126株hm-2

朝陽市朝陽縣、錦州市義縣和葫蘆島市建昌縣1985年、1986年和1995年的4個播區(qū)調(diào)查結(jié)果表明：

滿家店播區(qū)32年生油松成林效果，以陰坡保有量為最多，平均密度為3 183株hm-2，平均胸徑為10.6 cm，平均樹高為8.0 m，平均冠幅3.1 m；其次為半陰坡和半陽坡，平均密度分別為1 993株hm-2和511株hm-2；平均胸徑為10.9 cm和11.2 cm，平均樹高為6.6 m 和5.5 m，平均冠幅3.9 m和3.4 m；平均胸徑半陽坡為最大，平均樹高陰坡為最高。主要喬木伴生樹種為蒙古櫟、山杏、黃榆、小葉白蠟、山梨等，伴生樹種陰坡密度最大的為879株hm-2，半陰坡平均密度為1 735株hm-2，半陽坡平均密度為2 143株hm-2。主要伴生灌木有荊條、紫丁香、胡枝子、繡線菊等。

上李恒溝播區(qū)32年生油松成林效果，陰坡保存密度為5 175株hm-2，平均胸徑9.6 cm、平均樹高6.2 m、平均冠幅2.3 m；伴生樹種為黃榆，密度為2 218株hm-2，主要灌木樹種為酸棗和荊條。半陽坡油松保存密度為2 675株hm-2，平均胸徑11.1 cm、平均樹高5.9 m、平均冠幅3.0 m；伴生樹種為黃榆，密度為675株hm-2，主要灌木樹種為荊條。陰坡油松保存密度和伴生喬木密度分別是半陽坡的1.9倍和3.3倍。

留龍溝播區(qū)21年生的油松成林效果，半陰坡平均保存密度為9 657株hm-2、平均胸徑4.6 cm、平均樹高4.1 m、平均冠幅1.3 m；伴生樹種為黃榆，密度為1 175株hm-2，主要灌木樹種為荊條。

大屯播區(qū)31年生油松成林效果，陰坡保存密度為1 867株hm-2，平均胸徑13.2 cm、平均樹高11.0 m、平均冠幅5.0 m。形成的為油松純林，無喬木伴生樹種。半陰坡油松平均保存密度為1 417株hm-2，平均胸徑9.8 cm、平均樹高6.9 m、平均冠幅3.8 m。伴生樹種為山杏、蒙古櫟、臭椿和黃榆，密度為1 600株hm-2。半陽坡油松保存密度為289株hm-2，平均胸徑11.0 cm、平均樹高5.8 m、平均冠幅3.1 m。伴生樹種為山杏，密度為389株hm-2。以上3個坡向的主要灌木樹種為酸棗、荊條、虎榛子和繡線菊。

3.2 飛播成林現(xiàn)狀分析

本調(diào)查的主要范圍是達到21年生和31～32年生的油松飛播林區(qū)，這時飛播油松已進入中齡林階段，通過自然選擇油松與天然萌生闊葉喬木和亞喬木的樹種組成和林分結(jié)構(gòu)已基本達到穩(wěn)定期。朝陽縣、義縣和建昌縣的4個播區(qū)、13個樣地的調(diào)查結(jié)果表明，在陰坡一部分形成了油松純林或近純林，還有一部分形成了油闊混交林，但闊葉樹占比重較小，按株數(shù)計算平均混交比為7.4∶2.6。在半陰坡和半陽坡形成的是油闊混交林，平均混交比分別為7.1∶2.9和4.3∶5.7。從樹種組成和林分密度上看，總的趨勢是從陰坡、半陰坡到半陽坡，油松密度逐漸減少，樹種組成占比逐漸減小；闊葉喬木和亞喬木的密度逐漸增大，樹種組成占比逐漸加大。調(diào)查結(jié)果分析還表明，20年以上的油松飛播林，由于林分郁閉度的逐漸加大，種內(nèi)競爭激烈，自然稀疏現(xiàn)象相當明顯；到達30年以后，林分密度基本趨于合理，種群處于比較穩(wěn)定狀態(tài)。綜合分析表明，通過播區(qū)封育措施，原有喬木等根孽得到萌發(fā)，在自然條件下與油松飛播苗共生共存，經(jīng)過幾十年的種間競爭和自然選擇，自然形成的混交林分，植物多樣性比較豐富，長勢良好，尤其是飛播的油松，從胸徑、樹高和冠幅的生長量上看，明顯優(yōu)于人工同齡林。另外，據(jù)當?shù)卣{(diào)查記載，上述飛播區(qū)幾十年來沒有發(fā)生過松毛蟲等森林病蟲害，自控效果良好。

3.3 飛播林樹種組成和林分垂直結(jié)構(gòu)分析

經(jīng)過對4個播區(qū)的調(diào)查數(shù)據(jù)進行整理分析，劃分出油松純林、油松近純林和針闊混交林3個林分類型；劃分出9.3油0.7榆、5油3杏2櫟—椿—榆、7杏2油1榆等12個喬木樹種組成類型；劃分出油6.5 m-杏3.3 m-雜1.8 m-灌1.1 m、油7.8 m—櫟1.7 m—灌1.0 m、油6.6 m—杏2.8 m—灌1.2 m等11個混交垂直結(jié)構(gòu)類型。在進行樣地調(diào)查時，對郁閉度、林下枯落物也進行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果詳見表2。

表2 油松飛播林區(qū)成林狀況調(diào)查結(jié)果

由表2可知，滿家店的32年生油松飛播林區(qū)，在陰坡沒有喬木根孽的地段形成了油松純林，在原來有蒙古櫟根孽的地段形成了油櫟林；在半陰坡形成了以油松為主，山杏、黃榆為輔的油松山杏混交林和油松雜木混交林；在半陽坡形成了以山杏為主，油松為輔的杏松混交林等。上李恒溝的32年生油松飛播林區(qū)和留龍溝的21年生的油松飛播林區(qū)，在陰坡、半陰坡和半陽坡形成了油松近純林和以油松為主黃榆為輔的針闊混交林。大屯的31年生油松飛播林區(qū)，在陰坡地段形成了油松近純林，在半陰坡形成了以油松為主，蒙古櫟為輔的油櫟混交林和油松為主，山杏、蒙古櫟、臭椿、黃榆為輔的油松雜木混交林。

同時可知，20年以上的油松飛播林區(qū)，形成的油松純林面積所占比重較小，據(jù)統(tǒng)計不足1/3；呈現(xiàn)樹種組成和林分垂直結(jié)構(gòu)多樣化的混交林占到了2/3以上。郁閉度調(diào)查結(jié)果，陰坡和半陰坡的飛播林郁閉度均達到0.7以上，半陽坡在0.4～0.5之間，說明陰坡和半陰坡的油松飛播成林效果好于半陽坡。

3.4 飛播區(qū)林下枯落物結(jié)果分析

上述4個播區(qū)總的林下枯落物檢測結(jié)果，陰坡的平均厚度為2.7 cm、平均風干質(zhì)量為22.3 t·hm-2、平均最大持水率為203.1%；半陰坡的平均厚度為2.0 cm、平均風干質(zhì)量為18.9 t·hm-2、平均最大持水率為200.9%；半陽坡的平均厚度為2.7 cm、平均風干質(zhì)量為21.1 t·hm-2、平均最大持水率為206.6%。分析表明，飛播林區(qū)形成的各種類型林分進入中齡林后，林下枯落物的最大持水率均達到了200%以上，有利于微生物的繁殖和枯落物的分解，提高林地肥力、促進林木生長。

4 結(jié)論

自20世紀80年代遼西地區(qū)實施油松飛播造林工程項目以來，推進了高山遠山的綠化速度，使得人工造林難以到達的大面積宜林荒山在幾十年內(nèi)演變成了茂密的森林，成林效果顯著。通過油松飛播造林的實施，對失去森林年代久遠的高山遠山完成了近自然恢復(fù)過程，縮短了向頂級群落演替的推進時間。

4.1 揭示了遼西地區(qū)油松飛播成林現(xiàn)狀和規(guī)律。綜合調(diào)查結(jié)果表明，遼西地區(qū)已經(jīng)成林的飛播林，自然形成了3個成林林分類型、12個樹種組成類型和11個混交垂直結(jié)構(gòu)類型。突出特點是林分樹種組成呈現(xiàn)了植物多樣性，垂直結(jié)構(gòu)自然分層合理，營養(yǎng)空間利用充分。主要目的樹種油松與伴生闊葉樹種形成了穩(wěn)定的共生環(huán)境。

4.2 飛播林區(qū)形成的各種類型林分進入中齡林后，林下枯落物的最大持水率均達到了200%以上，有利于微生物繁殖、枯落物分解和林地肥力的提高。

4.3 本調(diào)查所選的飛播林區(qū)是播后采取封育措施、自然生長成林、未經(jīng)過人為活動干預(yù)的播區(qū)，其成林過程是通過自然選擇完成的，也就是通過種間競爭后自然形成的林分，特性類似于天然林。為此建議對飛播林應(yīng)保持原生態(tài)，不應(yīng)采取人工整枝和撫育間伐措施進行干預(yù)，以有利于環(huán)境脆弱地區(qū)的生態(tài)保護。

4.4 本成果對遼西地區(qū)乃至我國半干旱地區(qū)高山遠山植被恢復(fù)演替具有重要的指導(dǎo)意義，同時可為人工營造混交林提供參考。

[1] 張峰,彭祚登,安永興,等.北京西山主要造林樹種林下枯落物的持水特性[J].林業(yè)科學(xué)，2010(10):6-13