毛烏素沙地人工灌木林平茬復壯技術研究

肖建明，王生源，喬占國，關利峰，薛丹

(1.榆林市林業(yè)科學研究所，陜西 榆林 719000；2.榆林市榆陽區(qū)林業(yè)工作站，陜西 榆林 719000)

毛烏素沙地是我國三北防護林體系建設的重點地區(qū)之一，經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)營造了大面積的人工林，其中灌木林在整個人工林生態(tài)系統(tǒng)中的作用舉足輕重。僅榆林沙區(qū)沙柳面積就達30多萬hm2，令人遺憾的是，由于多種環(huán)境脅迫，它們正在遭受著衰退或潛在衰退的威脅，毛烏素沙地大面積灌木早衰林便是最為典型的例證。

毛烏素沙地人工林衰退具有自身的特殊性，干旱缺水、養(yǎng)分貧瘠、風蝕沙埋均可導致人工林衰退?！霸缢ァ惫嗄玖值幕謴鸵云讲鐝蛪褳橹鳎攸c摸清適宜的平茬年齡、平茬周期、平茬高度等技術參數(shù)，為平茬林分盡快恢復其數(shù)量、結構和功能提供技術依據(jù)，真正發(fā)揮其“持續(xù)生態(tài)位”效應。克隆灌木是人工林早衰的主體部分，如沙柳、沙棘、檸條、紫穗槐、花棒等，其平茬復壯機制與技術問題亟待研究。本文對沙柳平茬技術進行試驗研究，為毛烏素沙地衰退灌木林更新復壯提供技術支撐。

1 研究區(qū)自然概況

試驗區(qū)位于陜西省榆林市榆陽區(qū)，毛烏素沙地南緣。地理坐標：108°58′—110°24′E，37°49′—38°58′N。試驗區(qū)屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，年均氣溫8.1 ℃，年降水量400 mm左右。地貌多為半固定、固定沙丘，土壤相對貧瘠，人工沙柳林下植被稀疏或無植被。

2 研究方法

2.1 不同立地下沙柳林生長特征調查

選擇2005年營造的未經(jīng)平茬復壯的沙柳人工林樣地，調查不同立地、非撫育狀態(tài)下的人工沙柳灌木林衰退特征。立地類型分為丘間低地、迎風坡下部、迎風坡上部，每個地類調查沙柳30株，重復調查3次，然后求平均值。

2.2 試驗樣地

選擇2005年營造的未經(jīng)平茬復壯的沙柳人工林樣地，作為非撫育狀態(tài)下的沙柳采集平茬復壯技術參數(shù)試驗對象。

2.3 沙柳平茬試驗

2017年3月，于2005年造林樣地上，在不同立地類型(丘間地、迎風坡下部、迎風坡上部)，設置3塊大小為30 m×20 m的樣地，每塊樣地選擇40個沙柳樣株，留茬高度以0 cm(齊地面)、5 cm、10 cm 各選10株進行平茬，另10株作為對照(不平茬)，重復三次試驗。平茬前對樣株枝條長度、冠幅、枝條總數(shù)、枯枝數(shù)、枝條地徑進行本底調查記錄。平茬后每年生長季末對沙柳枝條長度、冠幅、萌生枝條數(shù)、萌枝率(新萌生枝條數(shù)與原活枝數(shù)之比)、枝條地徑進行調查，生物量用平均地徑(D)、枝條總數(shù)(S)、枝條平均長度(L)等估算〔生物量=1/3π(D/2)2LS〕，調查數(shù)據(jù)取平均值，連續(xù)調查2年。

2018年10月，結合生產(chǎn)實踐選擇迎風坡沙柳平茬后1、2、3、4、5、6年的樣地，分別選30株樣本調查沙柳株高、冠幅、分枝總數(shù)、枯枝數(shù)、當年生枝條數(shù)、枝條地徑等生長指標，根據(jù)平均值估算生物量，分析平茬后沙柳生長量動態(tài)變化規(guī)律，確定林分開始平茬的年齡。

2.4 數(shù)據(jù)處理

對不同方法平茬后的沙柳灌木林各項生長指標調查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

3 結果與分析

毛烏素沙地人工沙柳灌木林衰退特征見表1。

表1 毛烏素沙地人工沙柳灌木林衰退特征

3.1 平茬高度對沙柳更新生長的影響

選擇2005年營造的1 m×2 m沙柳林，于2017年3月土壤解凍前進行平茬。每個樣地平茬高度設為0 cm(齊地面)、5 cm、10 cm進行平茬，于2017-2018年每年10月進行生長狀況綜合調查。表2為每個樣地平茬選定的40株沙柳灌叢樣本的本底調查結果，表3為選定沙柳平茬后生長指標。依據(jù)表3結果，留茬高度對沙柳高生長、地徑生長和冠幅的影響差異不顯著，而對分枝數(shù)和生物量的影響差異顯著。當平茬高度為10 cm時，平茬后的沙柳萌枝率比0 cm和5 cm平茬高度分別提高81.5%、39.0%，說明在一定的平茬高度范圍內，平茬后的沙柳萌枝率與留茬高度成正比。當平茬高度為5 cm時，平茬后的沙柳生物量比0 cm和10 cm平茬高度分別提高9.7%、4.5%?？梢?，沙柳平茬高度為5 cm時，有利于提高平茬后生物量的積累。

注：平茬前生物量指去除枯枝后的生物量

注：平茬后生物量指去除枯枝后的生物量

3.2 適宜平茬周期

平茬周期是指兩次平茬之間的間隔時間。平茬周期由沙柳的生物學特性和立地條件決定。生物學特性如不同林齡階段生長量變化、生長繁殖力衰退、枝條枯死等；立地條件如水分、養(yǎng)分、風蝕沙埋等，這就要通過生物產(chǎn)量分析來確定。本研究結合生產(chǎn)，對立地條件一致的不同平茬年限(平茬后林齡)沙柳人工林生長指標進行了抽樣調查。

由表4可知，沙柳高生長、地徑和冠幅等生長指標在平茬后的前4 a生長迅速，第5年開始進入緩慢生長階段。沙柳枝條在平茬后第2年開始出現(xiàn)枯死現(xiàn)象，第4年加重。對于平茬后新萌生枝條而言，沙柳平茬后1～2 a內萌生能力很強，第3年便開始衰退，這與沙柳自身的生物學特性、林地的水分和營養(yǎng)競爭有關。從平茬后沙柳生物量變化來看，第4年開始凈增長量變化趨于緩慢。因此，從沙柳生物學特性來看，平茬周期以3～4 a為宜，即平茬后于第3、4年生長季結束后至第2年萌芽前再次進行平茬。

表4 平茬后的不同林齡沙柳林生長特征

注：生物量指去除枯枝后的生物量

4 結論

人工灌木林造林后，在非撫育狀態(tài)下生長到一定年限后，其個體生長繁殖能力逐漸衰退，枝條枯死，林分生產(chǎn)力下降。在不同立地條件下，從丘間地、迎風坡到沙丘頂部，沙柳衰退速度逐漸加快。從沙柳生長規(guī)律分析，造林后3～6 a應進行第1次平茬更新，促進沙柳萌蘗繁殖生長，提高林分生物產(chǎn)量。當人工林進入豐產(chǎn)期后以3～4 a為1個平茬周期對資源進行收割利用，所獲取的生物產(chǎn)量最高。

毛烏素沙地沙柳人工林平茬留茬高度應控制在5 cm 左右，平茬后生物量積累速度最快，平茬作業(yè)一般在沙柳休眠期進行。