章古臺(tái)地區(qū)不同密度樟子松人工林衰退情況分析

劉建華

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)天然分布于我國(guó)大興安嶺西麓的紅花爾基，是我國(guó)三北地區(qū)主要針葉造林樹種之一[1]。1955年由遼寧省林業(yè)局固沙造林試驗(yàn)站引種至章古臺(tái)地區(qū)獲得成功。樟子松具有極強(qiáng)的耐寒、抗旱、耐瘠薄和較速生的優(yōu)良特性[2]。在以后的數(shù)十年中，樟子松在全國(guó)的栽植面積達(dá)十余萬(wàn)公頃。20世紀(jì)90年代開始，章古臺(tái)地區(qū)樟子松出現(xiàn)了大面積衰退現(xiàn)象[3]，經(jīng)過(guò)多年研究發(fā)現(xiàn)，除了降水量、病蟲害等難以人為控制的因素外，林分密度過(guò)高也是其主要因素。因此, 我們選擇了同樣立地條件，同一林齡、不同密度的樟子松純林，調(diào)查了樟子松生長(zhǎng)方面的主要指標(biāo)，分析了林分密度對(duì)樟子松衰退的影響。

1 試驗(yàn)地區(qū)概況

研究地點(diǎn)在彰武章古臺(tái)固沙造林實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)三家子工區(qū)。該林場(chǎng)地處科爾沁的東南緣。該地區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫大約為6 ℃，較為干旱，且風(fēng)力比較大，其風(fēng)速可以達(dá)到25 m·s-1，無(wú)霜期大約為154 d。地區(qū)內(nèi)降水的年際變化比較明顯。最高年降水量可達(dá)到744 mm，最低年降水量約為262 mm，總體年平均降水量數(shù)值約為500 mm，降雨時(shí)間大多集中在6—8月[4]。

該區(qū)域平均海拔220 m，林地、耕地與沙荒地鑲嵌分布。研究區(qū)土壤類型為沙壤栗鈣土，腐殖質(zhì)含量低，結(jié)構(gòu)松散。林下植被主要有羊草(Leymuschinensis)、冰草(Agropyrondesertorum)、中華隱子草(Cleistogeneschinensis)等。

章古臺(tái)地區(qū)近5年降水偏少，只有2016年超過(guò)平均降水量。2017年的降水量是近幾年最少的，僅為346.7 mm，是平均降水量的69.3%。月降水量分配非常不均勻，主要集中在夏季。

2 試驗(yàn)方法

2.1 樣地選擇

該試驗(yàn)選擇的樣地為1979年栽植的樟子松純林，位于彰武章古臺(tái)固沙造林實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)三家子工區(qū)，在相同立地條件下，不同密度林分內(nèi)設(shè)長(zhǎng)寬為30 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地7塊，對(duì)應(yīng)不同密度(百位取整)，詳見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)地情況表

2.2 調(diào)查內(nèi)容

樣地內(nèi)樟子松的樹齡為39 a，雖有部分樹木已經(jīng)枯死，但由于采伐及時(shí)，并沒(méi)有倒伏木影響其他樹木生長(zhǎng)和林相的整齊度。章古臺(tái)地區(qū)氣候干燥，采伐木的伐根不易腐爛，所以均留有伐根，且近5年的伐根上年輪仍然可見。

本試驗(yàn)主要調(diào)查內(nèi)容有4項(xiàng)：一是枯死樹木的株數(shù)，通過(guò)伐根推測(cè)死亡年齡，以5年為一個(gè)齡級(jí)；二是活立木的胸徑；三是活立木的樹高；四是枯梢病感病指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 初植密度與林木枯死情況

根據(jù)枯死木株數(shù)和活立木株數(shù)可推測(cè)1979年造林時(shí)的初植密度，從而得到枯死木與初植密度的函數(shù)關(guān)系，如圖1所示，線性回歸模型為y= 0.569 1x+17.863；而在枯死率方面，如圖2所示，均在60%上下，差異不顯著。但根據(jù)伐根情況推測(cè)林木枯死時(shí)間，樣地1、樣地2主要在近5年、10年枯死，樣地3、4、5、6、7枯死木分布比較均勻，5年、10年和15年以前枯死數(shù)量相近。

圖1 線性回歸

圖2 不同樣地枯死率

3.2 活立木平均胸徑的變化

活立木胸徑是林業(yè)生產(chǎn)上的最主要指標(biāo)，能夠直觀反映林木商品價(jià)值和生長(zhǎng)情況，也能夠從側(cè)面反映這一樹種對(duì)該地區(qū)土壤養(yǎng)分、水分的利用情況。如圖3所示,活立木株數(shù)最少的樣地1平均胸徑最大，為18.5 cm；株數(shù)最多的樣地7平均胸徑最小，為12.9 cm。樣地1、2與樣地3、4、5、6和樣地7胸徑差異顯著。

圖3 不同樣地平均胸徑

圖4 不同樣地活立木樹高

3.3 活立木樹高

如圖4所示，平均樹高在7個(gè)樣地中差異不大，說(shuō)明樟子松的樹高受競(jìng)爭(zhēng)影響較小，但還是能夠看出密度越小，樹高越小的趨勢(shì)。在密度最大的樣地7中，樹高反而小了，這說(shuō)明過(guò)大的密度對(duì)林木高度生長(zhǎng)也存在抑制作用。

3.4 感病指數(shù)

根據(jù)林木枯梢情況，確定感病指數(shù)，病級(jí)從0級(jí)到5級(jí)表示未感病到全枝感病。由圖5可以明顯看出，樣地1林木健康狀況最好，隨密度增加，5級(jí)瀕死病木逐漸增加。

圖5 不同樣地林木感病指數(shù)

4 結(jié)論與討論

章古臺(tái)地區(qū)的樟子松人工林衰退與林木密度緊密相關(guān)，即林木密度越大衰退越嚴(yán)重。這是由于林木養(yǎng)分空間不足，特別是水分供給不足造成的。一般認(rèn)為年降水量在400 mm以上是大面積森林形成的必要條件，而章古臺(tái)地區(qū)近5年的降水量有2年低于400 mm，另外3年降水量?jī)H1年高于歷史平均值，且降水集中分布在6—9月。所以，應(yīng)根據(jù)降水量情況應(yīng)用合理的經(jīng)營(yíng)措施，降低樟子松密度，使現(xiàn)有樟子松純林向疏林草地或林灌草結(jié)合模式轉(zhuǎn)變。

章古臺(tái)地區(qū)位于科爾沁沙地東南緣，該地區(qū)的防風(fēng)固沙林是保護(hù)遼中城市群最重要的生態(tài)屏障，早期樟子松防風(fēng)固沙林已陸續(xù)達(dá)到更新齡[5]，在二代林的建設(shè)中，應(yīng)綜合考慮到年降水量的變化、林木防護(hù)效果及林木商品價(jià)值等因素。由本試驗(yàn)可以看出，1 000株·hm-2以下密度的林分從林木胸徑、健康狀況等方面都優(yōu)于高密度林分，初植密度在1 700株·hm-2以下為宜，即合理株行距約為2 m×3 m。通盤考慮造林成本與林木商品價(jià)值，不應(yīng)小于2 m×4 m及以上的大株行距更適宜于章古臺(tái)地區(qū)。

本試驗(yàn)中樣地1中的林木商品價(jià)值明顯高于其他樣地，故在樟子松林木達(dá)到近熟齡[5]之前，將林木疏伐至700株·hm-2左右是提高樟子松林木商品價(jià)值的有效途徑。