紅松近自然直播造林配套技術(shù)研究

葉林　李巍巍　于添　葛奕男

摘要：? 通過次生林林分選擇、播種點(diǎn)選擇和防護(hù)罩的應(yīng)用，研制紅松近自然直播造林配套技術(shù)，優(yōu)化紅松直播造林工藝流程，免除整地、幼林撫育作業(yè)環(huán)節(jié)，增加工藝流程的可操作性、大幅提高作業(yè)效率，與植苗造林相比每公頃用工量降低81%、造林成本降低61.5%。通過應(yīng)用改良的防護(hù)罩，鼠害防治有效率達(dá)到100%，解決了紅松直播造林鼠害防治的技術(shù)瓶頸。

關(guān)鍵詞：? 紅松；? 造林；? 自然直播；? 防護(hù)罩

中圖分類號(hào)：? ?S 791. 247? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：１００1 － 9499（２０23）03 － 0018 － 05

Abstract By secondary forest stand selection、 seeding point selection and the application of protective cover. To develop the Matching technology of close-to-nature direct seeding afforestation of Pinus koraiensis. Optimize the direct seeding afforestation process of Pinus koraiensis， Land preparation and young forest tending operations are exempted， the operability of the process was Increased and the working efficiency was greatly improved. Compared with seedling planting， labor use per hectare was reduced by 81%. The cost of afforestation was reduced by 61.5%. By applying the improved Protective cover. The effective rate of rodent control reached 100%，the technical bottleneck of rodent control in direct seeding afforestation of Pinus koraiensis was solved.

Key words Pinus koraiensis； afforestation； close-to-nature direct seeding； protective cover

紅松種群的恢復(fù)是闊葉紅松林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)鍵[ 1 ]，因此紅松的更新造林一直是次生林經(jīng)營的主要技術(shù)措施。直播造林作為紅松人工更新造林方式，具有近自然、高效、低碳的優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)紅松直播造林試驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)主要有：在鼠害較少的荒山荒地進(jìn)行直播造林，通過及時(shí)進(jìn)行幼林和透光撫育，造林保存率與生長量與植苗造林對(duì)比無顯著差異，9年生樹高平均達(dá)到90.6 cm[ 2 ]；林冠下進(jìn)行紅松直播造林應(yīng)選擇適宜的造林地，在適度的林冠庇蔭下直播造林，林內(nèi)有適度光照，通風(fēng)較好，地面生長的雜草和灌木比較稀疏，其保存率和生長量均明顯高于全光下直播，這也是符合紅松在幼齡階段對(duì)環(huán)境條件要求的一般特性。其次是種子進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇哐刻幚?，適當(dāng)?shù)姆N子催芽措施，保障種子快速發(fā)芽以減輕鼠害對(duì)保存率的影響。第三就是幼樹階段的適時(shí)撫育，包括幼林撫育措施及之后的透光撫育[ 3 ]；紅松直播成敗的關(guān)鍵在于掌握與控制鼠情，利用鼠類數(shù)量從低到高3～4年一個(gè)周期的變動(dòng)規(guī)律，在鼠類數(shù)量低年結(jié)合局部捕殺，或在鼠類數(shù)量豐年的春季在播種前采取全面捕殺，在鼠類數(shù)量鋏日捕獲率下降到“0”時(shí)播種，可保證直播獲得成功。做好直播紅松用種的催芽處理及適時(shí)播種也是紅松直播成功不可缺少的重要條件[ 4 ]，只有鼠害低的年份或鼠害低的地塊（鋏日捕獲率不到1%），可不防鼠進(jìn)行直播，鼠類量中等，必須進(jìn)行滅鼠才能播種，鼠量高的年份（鋏日捕獲率5%以上）直播成功沒有保證。紅松直播過去曾采用滅鼠的措施，但短期內(nèi)鼠類又能從區(qū)外遷入播種區(qū)，對(duì)于發(fā)芽慢的紅松并非特別有效。其他各種避鼠的措施偶然性也比較大[ 5 ]。

雖然經(jīng)過多年試驗(yàn)，黑龍江省2007年也發(fā)布實(shí)施了地方標(biāo)準(zhǔn)“天然次生林紅松直播造林技術(shù)”，規(guī)定了紅松直播造林改培林分的選擇和撫育、種子處理、整地、鼠情調(diào)查與防治、直播造林和撫育等主要技術(shù)措施和指標(biāo)[ 6 ]，但紅松的直播造林技術(shù)一直未能在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。究其原因是現(xiàn)有的紅松直播造林技術(shù)仍未擺脫植苗造林的技術(shù)路線和傳統(tǒng)工藝流程，不能發(fā)揮其近自然、工藝簡單、低碳環(huán)保的優(yōu)勢。同時(shí)鼠害的化學(xué)防治因破壞生態(tài)已被明令禁止，鼠情控制受自然因素影響和限制具有不確定性，其他各種避鼠措施的偶然性也比較大，防治效果無法得到保障，工藝流程的可操作性不強(qiáng)，無法在實(shí)際生產(chǎn)中大面積應(yīng)用。本文以近自然森林經(jīng)營理念為指導(dǎo)，模仿紅松天然更新及森林演替過程，通過選擇適應(yīng)紅松直播造林的次生林林分以及造林直播點(diǎn)，優(yōu)化紅松直播造林的工藝流程，探索簡單易行、低碳、環(huán)保、可操作性強(qiáng)的紅松近自然直播造林配套技術(shù)。通過應(yīng)用改良的防護(hù)罩[ 7 ]，突破鼠害防治的限制瓶頸，建立模仿自然、優(yōu)于自然的紅松直播造林經(jīng)營模式。

1 研究區(qū)概況

伊春市位于黑龍江省東北部，地處127°37′～130°46′E，46°28′～49°26′N，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫-1～1℃，最冷為1月份，氣溫-20～? ?-25℃；最熱為7月份，氣溫20～21℃，極端最高氣溫為35℃；全年≥10℃活動(dòng)積溫1 800～2 400℃，無霜期90～120天；年平均日照數(shù)（2，355～2，400）h，年降雨量550～670 mm，多集中在夏季。干濕指數(shù)1.13～

0.92，屬濕潤地區(qū)。伊春地貌特征為“八山半水半草一分田”，整個(gè)地勢西北高、東南低，南部地勢較陡，中部較緩，北部較平坦，海拔高度平均600 m。境內(nèi)千米以上高峰77座，最高山為平頂山，海拔1 423 m。伊春林區(qū)經(jīng)營總面積382.4萬hm2，有林地面積318.7萬hm2，森林覆被率83.4%，山地土壤以暗棕壤為主。

2 研究方法

2. 1 紅松直播造林林分選擇

模仿自然選擇紅松天然更新良好的次生林作為適合紅松直播造林的林分。尋找小面積已結(jié)實(shí)的紅松天然林或人工林，調(diào)查其周圍有紅松天然更新的次生林，將其作為適合紅松直播造林的目標(biāo)林分。調(diào)查樣地面積20 m×20 m，調(diào)查內(nèi)容：坡向、坡位、坡度、土層厚度、黑土層厚度，林分平均樹高、平均胸徑、林分密度、郁閉度，灌木平均高度、蓋度，草本層平均高度、蓋度，松塔塔核數(shù)量、紅松幼苗數(shù)量、紅松幼苗的苗高和年齡、種源距離等。以樣地紅松天然更新幼苗數(shù)為因變量，樣地松塔塔核數(shù)量、種源距離、林分密度、林分平均胸徑等樣地調(diào)查因子為自變量，用統(tǒng)計(jì)軟件spss18進(jìn)行多元線性回歸分析，篩選與紅松天然更新幼苗數(shù)相關(guān)顯著的調(diào)查因子，作為紅松直播造林次生林林分的選擇指標(biāo)。

2. 2 紅松直播造林播種點(diǎn)選擇

建立次生林太陽輻射調(diào)查樣地，面積50 m×50 m。在觀測樣地內(nèi)按10 m×10 m均勻布點(diǎn)，在保持灌木和草本植被自然狀態(tài)的條件下，觀測喬木樹冠層下、灌木層和草本層的光合有效輻射強(qiáng)度，記載每個(gè)觀測點(diǎn)上方喬木樹種組成、樹冠層分布狀態(tài)、郁閉度，灌木層和草本層的高度、蓋度和稠密程度。統(tǒng)計(jì)地面的光合有效輻射達(dá)到紅松幼苗光補(bǔ)償點(diǎn)（100μmol/m2·s）[ 8 ]之上觀測點(diǎn)的植被特征，作為紅松直播造林播種點(diǎn)的選擇標(biāo)準(zhǔn)。

2. 3 直播造林及鼠害防治試驗(yàn)

在次生林內(nèi)進(jìn)行紅松直播造林試驗(yàn)，選擇郁閉度0.6～0.7的次生林，采用帶狀清林，割帶1 m、保留帶2 m。清除帶內(nèi)灌木和高大的雜草，保留針葉樹種、珍貴闊葉樹種（三大硬闊、山槐、紫椴等）的幼樹、經(jīng)濟(jì)樹種（五味子、刺五加、刺嫩芽、山葡萄、獼猴桃、刺玫果、藍(lán)靛果忍冬等）。割灌茬高≤10 cm，割除物順帶落地堆放于保留帶邊緣。通過清林形成直播造林的作業(yè)帶，方便造林作業(yè)及后期管理。造林密度1 100株/hm2，株行距3 m×3 m。采用經(jīng)夏越冬埋藏催芽法[ 9 ]處理的紅松種子進(jìn)行直播造林，春季穴面5 cm深地溫穩(wěn)定在6～8℃時(shí)進(jìn)行播種。直播試驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)處理：

處理I 常規(guī)直播造林（對(duì)照）：按現(xiàn)行黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)“天然次生林紅松直播造林技術(shù)（DB23/T 1179-2007）[ 6 ]”的要求暗穴整地，鏟除草皮，直徑60 cm，然后刨穴，直徑50 cm，深25 cm，打碎土塊、揀出雜物，將土填回穴內(nèi)，并略高于地面[ 8 ]。在平整的穴面上用鎬扒刨坑深度3～5 cm，每穴播種4～ 6粒，覆平土坑、輕踩即可，直播種子萌發(fā)后根據(jù)穴面的雜草生長情況適時(shí)除草。

處理II 不整地直播造林：直播造林直接在草皮上用鎬刨扒出深至土層3 cm左右的縫隙，每穴播種4～6粒，覆平、輕踏恢復(fù)草皮原狀，直播種子萌發(fā)后根據(jù)穴面的雜草生長情況適時(shí)除草。

處理III 近自然直播造林：不整地用播種器直接在草皮上點(diǎn)播造林，播種深度3～5 cm，每穴播種4～6粒，撫平點(diǎn)播器拔開的土壤和草皮，輕踏，用直播造林用防護(hù)罩[ 7 ]蓋住直播點(diǎn)，防護(hù)罩底腳插入土層5 cm。直播造林時(shí)在播種帶內(nèi)選擇適合紅松幼苗生長的地段為播種點(diǎn)。播種點(diǎn)選擇局部林冠層郁閉度0.5～0.7、灌木和草本植被的蓋度都在30%左右、植被稠密度適中的地段，避開灌木、草本發(fā)育過于稠密以及針葉幼樹下地面光照條件極差、寸草不生的地段，同時(shí)還應(yīng)避開局部低洼經(jīng)常積水的地段，直播造林后免除幼林撫育作業(yè)環(huán)節(jié)，直播種子萌發(fā)生長1年以上、幼苗木質(zhì)化后撤除防護(hù)罩。

該直播造林用防護(hù)罩是由2個(gè)塑料材質(zhì)的環(huán)形連接件與多個(gè)鋼絲攔截單元構(gòu)成的長方體，長方體的4個(gè)矩形側(cè)立面和1個(gè)頂面是由鋼絲構(gòu)成的柵欄狀結(jié)構(gòu)，使用時(shí)防護(hù)罩的側(cè)立面下腳插入表土層，防護(hù)罩與地面共同形成保護(hù)空間使直播的種子及萌發(fā)的幼苗免受鼠類等森林動(dòng)物的危害。該防護(hù)罩可拆卸為體積小易攜帶的簡單組件，組裝、拆卸操作簡單快捷，方便野外作業(yè)和長距離搬運(yùn)，防護(hù)罩的組件結(jié)實(shí)可靠，可重復(fù)使用以降低成本[ 7 ]。

直播造林試驗(yàn)按直播帶布設(shè)，每個(gè)處理100穴為一個(gè)小組，每個(gè)處理（小組）3個(gè)重復(fù)，造林前鼠害調(diào)查日鋏捕率為3.3%。

3 結(jié)果與分析

3. 1 影響紅松天然更新主要因子分析

多元線性逐步回歸結(jié)果（表1）顯示，以F檢驗(yàn)概率危險(xiǎn)率≤0.05為入選標(biāo)準(zhǔn)、危險(xiǎn)率≥0.1為剔除標(biāo)準(zhǔn)，入選的因變量只有林分密度和平均胸徑。方差分析顯示：F=112.52，顯著性概率Sig.=0.000<0.05，證明回歸模型相關(guān)極顯著。因此，次生林的林分密度和平均胸徑是制約林內(nèi)紅松天然更新的主要因子。

由表2可知，林分密度和平均胸徑的t檢驗(yàn)顯著性概率Sig.=0.000<0.05，說明樣地紅松天然更新幼苗數(shù)量與林分密度和平均胸徑相關(guān)極顯著；林分密度和平均胸徑兩因子的回歸系數(shù)均為正值，表示次生林內(nèi)紅松天然更新幼苗數(shù)量與林分密度和平均胸徑均呈正相關(guān)。

調(diào)查樣地的紅松更新幼苗數(shù)回歸方程：

M=-251.414+0.158N+7.63D（1）

式中，M為樣地紅松天然更新幼苗數(shù)；N為林分密度；D為林分平均胸徑。

3. 2 次生林內(nèi)光輻射空間分布規(guī)律

林冠層的郁閉度和透光率對(duì)次生林內(nèi)灌木層和草本層的蓋度及稠密程度產(chǎn)生深刻的影響，從而決定了林分地面的光照輻射強(qiáng)度。

由表3可知，次生林內(nèi)局部郁閉度大于0.7的地段，喬木樹冠層截留了幾乎全部太陽輻射，使林內(nèi)的光合有效輻射強(qiáng)度低于100μmol/m2·s，灌木層和草本層蓋度均小于25%、發(fā)育稀疏，地面的光合有效輻射強(qiáng)度過低，大多處于紅松幼苗生長發(fā)育的光補(bǔ)償點(diǎn)之下，微立地環(huán)境不適合紅松幼苗的生長發(fā)育。

次生林內(nèi)的大林隙下，局部郁閉度小于0.4的地段，雖然林冠層有較高的透光率，但由于灌木層發(fā)育過于旺盛，蓋度大、稠密度高，使地面的光照輻射強(qiáng)度同樣呈現(xiàn)過低的狀態(tài)。

次生林內(nèi)局部郁閉度達(dá)到0.5～0.7的地段，喬木主林層的透光率適中，灌木層和草本層發(fā)育適中、蓋度30%～40%，地面的光合有效輻射達(dá)到100～? 400 μmol/m2·s，處于紅松幼苗光補(bǔ)償點(diǎn)之上，適宜紅松幼苗生長，是紅松直播造林適宜的播種點(diǎn)。

3. 3 紅松直播造林及鼠害防治

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（表4）顯示，三種直播造林處理的成活率、鼠害發(fā)生率差異顯著：

處理I ：整地作業(yè)使穴面的土層裸露，增加鼠類探尋的注意力，使直播造林的種子大多在沒有萌發(fā)之前就被老鼠迅速找到并吃掉，造成高達(dá)90%以上的鼠害發(fā)生率，直播成活率只有17.3%；

處理II ：沒有整地作業(yè)，直播造林的成活率優(yōu)于處理I（接近50%），但鼠害發(fā)生率仍超過60%，而30%的發(fā)芽苗受害率說明直播造林的種子很多是在萌發(fā)之后被找到的，老鼠對(duì)新萌發(fā)的紅松幼苗也有較高破壞率；

處理III ：防護(hù)罩可以為直播的紅松種子及新萌發(fā)的幼苗提供有效率100%的保護(hù)，鼠害發(fā)生率、發(fā)芽苗受害率皆為零。5%的缺苗率只是由于直播穴內(nèi)的幾個(gè)種子都沒能發(fā)芽形成的小概率事件。

4 結(jié)論與討論

4. 1 紅松直播造林次生林林分選擇

次生林內(nèi)紅松幼苗的生長是一個(gè)漫長的過程，依靠人工撫育措施維持其生存、生長所需生境條件的作業(yè)難度及工作量巨大，大面積實(shí)施的可操作性不強(qiáng)。因此通過林分選擇，使次生林內(nèi)的生境適宜紅松幼苗的自然生長和演替，是紅松直播造林近自然經(jīng)營技術(shù)路線的重要環(huán)節(jié)。

研究表明，次生林恢復(fù)闊葉紅松林所需的紅松種群數(shù)量為700株/hm2[ 1 ]，換算成樣地的紅松更新幼苗數(shù)M=400（m2）×700（株）/10 000（m2）=28（株），代入公式（1）計(jì)算為滿足紅松人工更新種群數(shù)量，次生林林分平均胸徑所對(duì)應(yīng)的最低林分密度，并以此做為次生林選擇的定量指標(biāo)，變換后的計(jì)算公式為：

N=（28+251.414-7.63D）/0.158 （2）

式中，N為林分密度；D為林分平均胸徑。

用公式（2）計(jì)算紅松直播造林次生林分應(yīng)滿足的最低林分密度，結(jié)果見表5。

紅松天然更新幼苗數(shù)量回歸模型是由有紅松天然更新、適合紅松幼苗生長的次生林中取樣建成的，表5是確保次生林的整體生境能夠形成700株/? hm2 紅松天然更新幼苗的最低密度，模仿自然以此做為紅松直播造林次生林選擇的定量指標(biāo)。

4. 2 紅松直播造林植苗點(diǎn)選擇

次生林林分受人為干擾較嚴(yán)重，林內(nèi)微生境復(fù)雜，并非所有的地段都適合紅松幼苗的生存。地面的光合有效輻射達(dá)到100～400μmol/m2·s的地段是紅松直播造林的適宜播種點(diǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中可以通過地面灌木和草本植被的發(fā)育狀態(tài)來判斷，選擇局部郁閉度0.5～0.7，灌木層和草本層發(fā)育的稠密度適中、蓋度30%～40%、沒有經(jīng)常性積水的地段作為直播造林的播種點(diǎn)。

為準(zhǔn)確判斷地面草本植被的稠密程度，可以選擇草本植被生長最旺盛的7～8月進(jìn)行夏季造林。用未經(jīng)催芽處理的種子進(jìn)行直播造林，通過應(yīng)用防護(hù)罩杜絕鼠害的影響，使直播的紅松種子在林地內(nèi)經(jīng)夏越冬在第二年春季自然萌發(fā)。近自然直播造林通過播種點(diǎn)選擇，使紅松幼苗處于能夠生存的自然微生境，造林后可免除幼林撫育作業(yè)環(huán)節(jié)，同時(shí)也增加其后續(xù)自然生長演替、突破灌草層進(jìn)入演替層的概率，以近自然的技術(shù)路線提高次生林下紅松人工更新的成林率。

4. 3 直播造林效果分析

近自然直播造林通過采用防護(hù)罩取得防鼠害有效率100%的效果，為直播造林的成功提供可靠保障。近自然直播造林模仿自然簡化工藝流程，免除了育苗、播前的次生林撫育、整地和幼林撫育作業(yè)流程，只保留了清林、直播、防護(hù)罩撤除三個(gè)作業(yè)流程，用工量只有5.2個(gè)/hm2，僅有植苗造林用工量的19%、常規(guī)直播造林用工量的13.8%；造林成本只有1 894.4元/hm2，相比植苗造林和常規(guī)直播造林分別下降了61.5%和59.7%（表6）。因此近自然直播造林高效、低碳、對(duì)自然生態(tài)的人為干擾小，符合天然林保護(hù)工程及碳達(dá)峰、碳中和的產(chǎn)業(yè)政策。

4. 4 紅松近自然直播造林配套技術(shù)

4. 4. 1 紅松直播造林林分選擇

選擇排水良好的山坡地（暗棕壤）、林分郁閉度0.6～0.7的次生林或過伐林，林分密度大于表5中的最低密度。

4. 4. 2 清 林

采用帶狀清林，割帶1 m、保留帶2 m，清除帶內(nèi)灌木和高大的雜草，保留針葉樹種、珍貴闊葉樹種（三大硬闊、山槐、紫椴等）的幼樹、經(jīng)濟(jì)樹種（五味子、刺五加、刺嫩芽、山葡萄、獼猴桃、刺玫果、藍(lán)靛果忍冬等）。割灌茬高≤10 cm，割除物順帶落地堆放于保留帶邊緣[ 11 ]。

4. 4. 3 造林設(shè)計(jì)

造林密度1 100株/hm2，株行距3 m×3 m；

春季造林：采用經(jīng)夏越冬埋藏催芽法[ 9 ]處理的種子，5月初土壤5 cm深處地溫穩(wěn)定在6～8℃時(shí)直播造林；

夏季造林：用未經(jīng)催芽處理的種子，在草本植被生長最旺盛的7～8月直播造林，種子在防護(hù)罩的保護(hù)下經(jīng)夏越冬在第二年春季自然萌發(fā)。

4. 4. 4 造林直播點(diǎn)選擇

選擇林內(nèi)局部郁閉度0.5～0.7，灌木和草本植被的蓋度都在30%～40%、植被稠密度適中的地段為造林直播點(diǎn)，避開林窗下灌木發(fā)育過于稠密和針葉幼樹下地面光照條件極差、寸草不生的地段，同時(shí)也應(yīng)避開局部低洼經(jīng)常積水的地段。

4. 4. 5 直播作業(yè)

用播種器直接在草皮上點(diǎn)播，播種深度3～5 cm，每穴播種4～6粒，覆平點(diǎn)播器拔開的土壤和草皮、輕踏，用直播造林用防護(hù)罩蓋住直播點(diǎn)，防護(hù)罩底腳插入土層5 cm。

4. 4. 6 防護(hù)罩撤除

直播種子萌發(fā)生長1年以上、幼苗木質(zhì)化后撤除防護(hù)罩。

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