油松人工林旱灾区近自然恢复技术与成效研究

姚丽杰

(辽宁省干旱地区造林研究所，辽宁 朝阳 122000)

油松人工林旱灾区近自然恢复技术与成效研究

姚丽杰

(辽宁省干旱地区造林研究所，辽宁 朝阳 122000)

以20世纪80年代初期，辽宁省朝阳县国有六家子林场油松人工林遭受旱灾的恢复为研究对象，利用林下枯落物中存活的油松种子和林木天然下种为更新种源，通过采取自然修复为主，适当辅以促进种子萌发、出苗和成苗的技术措施，实现了近自然恢复，现已使灾前的单层同龄油松纯林恢复形成了复层异龄高效优质的油松二代林。

油松人工林；旱灾；近自然恢复

1981—1983年间，朝阳地区连续3年发生历史罕见大旱，年降水量均低于380 mm，油松人工林枯死现象相当严重，受灾严重小班，油松林木死亡率达85%以上。为此，油松人工林严重旱灾区的更新问题是摆在林业科技工作者面前的重点研究课题。

1 试验区概况

试验区位于辽宁省西部朝阳县国有六家子林场。该场成立于1957年，二十世纪60年代和70年代，在朝阳县西部的胜利、木头城子、台子和波罗赤等乡镇营造了6 700余hm2国有油松林。当时，该场是朝阳县的重灾区，旱灾受灾面积超过150 hm2。

2 调查方法

旱灾灾情调查于1984年6月上旬进行，共设固定调查样方6个，规格20 m×30 m，样方面积为600 m2。灌草割除季节与控制生长势的关系试验采用随机区组设计，设4个处理，3次重复，每个处理面积为16 m2，规格4 m×4 m。近自然恢复成效调查在受灾31 a后进行，调查样方为原来设立的固定样地。

3 结果与分析

3.1 重度旱灾发生时降水量对比

朝阳县1981年和1982年，全年降水量均为260 mm，仅占年平均降水量的55.2%，与常年的差值为-211 mm；1983年旱情稍有好转，但照常年比，还存在-91 mm的差值(表1)。

表1 20世纪80年代初朝阳县严重旱灾期间的降水量

3.2 受灾前后小班因子变化

国有六家子林场木头城子工区12林班4号和5号小班位于猴山前山，总面积为17.2 hm2，均为人工油松同龄纯林。1968年7月植苗造林，苗龄为1.5年生，初植密度6 660株hm-2。1981—1983年连续3年遭受严重旱灾后，从1984年春季开始上述2个小班出现大量油松林木死亡现象，当时的林龄为16年生。灾情调查时间为1984年6月上旬。

调查结果表明，旱灾发生前，6个样方内油松总株数为1 452株，林分密度为4 033株hm-2，平均胸径和平均树高分别为2.2 cm和2.5 m，郁闭度0.8～0.9。旱灾发生后，6个样方内油松死亡总株数为1 020株，死亡率为70.2%；油松活立木总株数仅为432株，林分密度骤降到1 200株hm-2，郁闭度降至0.3～0.4(表2)。从油松死亡木的分布规律看，基本呈不规则的星状或团块状分布，集中连片大面积死亡林木较少。

表2 严重旱灾发生前后有关林分因子调查结果对比

3.3 死亡原因和死亡木分布状态分析

在受灾前后小班因子变化情况调查的同时，对油松死亡木进行了分级统计，并对有代表性的死亡木进行了土壤解剖调查，共解剖了5株死树的根系及其生存土壤状况。调查统计结果表明，死亡木以Ⅴ级和Ⅳ级木为主，平均占80%以上，也就是说濒死木和被压木占比重较大，直观上分析，这类林木长期处于被压状态，生长势衰弱，竞争和抵御自然灾害的能力差，因此死亡比重较大。土壤解剖调查，整株挖取死亡木的根系、测量土层厚度及石砾含量，其中Ⅲ级木解剖1株、Ⅳ级和Ⅴ级木各解剖2个株。解剖结果表明，Ⅲ级死亡木的土层厚度为24 cm，土壤石砾含量占34%；Ⅳ级和Ⅴ级死亡木的土层厚度分别为16 cm和13 cm，土壤石砾含量均占50%以上；上述死亡木的共同特点是根系量少、垂直根分布较浅、水平根分布范围较小。

调查解剖结果分析表明，在严重旱灾的直接影响下，导致油松死亡的原因，一是土层薄；二是土壤石砾含量多；三是地下和地上生长势弱。连续几年发生大旱时，林木体内细胞反复严重失水，最终出现不可逆现象导致林木死亡。

油松死亡木呈现不规则的星状或团块状分布，其主要原因是由于山地土壤以下的岩石表面凸凹不平造成的。从整个小班调查因子看，虽属薄层土林地，但就每株树下的土层厚度而言是有区别的，在土层较薄的微环境下生长的油松树生长势就差，抵御旱灾的能力就弱，死亡的就多；反之，死亡的就少。所以说，重度旱灾的死树不是集中连片的，是和活树混杂在一起的，这种呈星状或团块状分布现象，为存活木天然下种更新创造了一定的种源条件。

3.4 近自然恢复技术

本研究主要依据油松存活木天然落种和枯枝落叶层中具有生命力种子的萌发能力，辅以人为促进措施，实现油松人工林遭受旱灾后的近自然恢复。

首先是灾情调查，查清存活木和死亡木数量等。第二步，清除死亡木，运出林地处理利用。第三步，在夏季用镰刀或割灌机割除地被物超过0.6 m以上地段的灌草，运出林地处理利用。第四步，在天窗空挡处用镐头破土，用镐刨一镐即可，深度以不超过20 cm为宜，株行距控制在2 m×2 m左右，并不作严格要求，视土层薄厚而定。第五步，把灾区死亡木林下的枯落物用铁制搂柴耙搂散搂松，为枯落物中存留具有生命力油松种子创造与土壤尽快接触萌发的条件。第六步，对灾区死封10年，禁止放牧和一切人为活动。

3.5 灌草割除季节与控制生长势关系的探讨

油松林天然落种更新、枯枝落叶层中存留种子萌发更新均与更新地的灌草盖度及高度有直接关系，灌草盖度越大、长得越高，对油松种子萌发和幼苗成长影响越大，直接关系到更新恢复的成败。为此，于1984年在本场胜利工区孙家店开展了不同割除灌草季节与控制灌草生长势关系的探讨试验。试验设计处理是指割除灌草的不同季节和时期，其中，A-表示春季灌草体液流动和萌发前的一段时间，试验时间选在2月25日—3月1日；B-表示夏季中的生长旺盛期，试验时间选在6月11日- 20日；C-表示秋、冬季节灌木落叶和草本植物枯死后的一段时间，试验时间选在11月15日—11月20日； ck -表示对照。试验区的主要灌木建群种为紫丁香、绣线菊、花木兰，草本植物建群种为羊胡子苔草、黄背草和白羊草。使用工具为农用割柴镰刀。

试验结果表明，在6月10—20日期间采取割灌草处理小区，灌草盖度和高度均恢复较慢，其当年恢复盖度和高度与春季处理小区对比，灌木层平均降低盖度29个百分点，降低高度24个百分点，草本层平均降低盖度44个百分点，降低高度49个百分点；夏季处理小区的1.5年生灌草与秋冬季处理小区的1年生灌草对比，灌木层平均降低盖度18个百分点，降低高度3个百分点，草本层平均降低盖度34个百分点，降低高度48个百分点(表3)。

表3 不同季节割除灌草对控制灌草长势的对比试验效果统计结果

试验数据对比结果表明，夏季处理植被对控制灌草生长势具有显著效果，最佳时间为6月中旬。在春季植物体液流动之前，灌木落叶和草本植物枯死后的秋冬季节，即在休眠期采取割除措施，对灌草生长势控制效果较差。

3.6 近自然恢复成效分析

3.6.1 第二代油松林更新恢复效果 2015年10月15—18日，对上述严重旱灾区的恢复效果进行了固定样地调查。至本次调查，油松原存活木已是47年生，二代油松更新林木平均树龄也已达到30年生左右。调查结果表明，原油松存活木保留总株数为429株(受灾时为431株，后来自然损失2株)，平均冠幅达4.4 m，平均胸径达17.1 cm，平均树高达7.2 m。油松二代更新林木总株数达到718株，平均冠幅达3.1 m，平均胸径达11.8 cm，平均树高达5.0 m。平均林分密度为3 189株hm-2，其中，油松二代更新活立木为1 994株hm-2，占62.5%。近自然恢复区已形成了原油松存活木与二代更新木株数分别占37.4%和62.6%、平均高度分别为7.2 m和5.0 m、树龄分别为47年生和30年生的复层异龄林(表4)。

表4 重度旱灾近自然恢复后林分生长状况调查结果汇总

3.6.2 近自然恢复后林下灌草生长现状 调查结果表明，12林班5小班新一代油松林下的主要灌木建群种为紫丁香和荆条，密度为3 589墩hm-2，灌木层平均盖度为63.7%；林下草本建群种主要是羊胡子苔草，密度为6 678墩hm-2，草本层平均盖度为82.0%(表5)。

表5 新一代油松林下灌木和草本植物生长状况调查统计结果

4 结论

4.1 油松人工林遭受严重旱灾的近自然恢复关键技术实施先后程序为：灾情调查；伐除死亡木；6月中旬割除林下需更新地段的灌草；在天窗空挡处，简易破土，搂散枯枝落叶层；对灾区死封10年，禁止放牧和一切人为活动。

4.2 通过17年的近自然恢复，原旱灾区已形成了原油松存活木与二代更新木株数分别占37.4%和62.6%、平均高度分别为7.2 m和5.0 m、树龄分别为47年生和30年生的复层异龄林。

4.3 新一代油松林下的主要灌木建群种为紫丁香和荆条，其密度达到3 589墩hm-2，灌木层平均盖度达到63.7%；林下草本建群种密度达到6 678墩hm-2，平均盖度达到82.0%。繁茂的灌草与新一代油松复层异龄林形成了稳定共生的林地生态系统。

Natural Recovery Technique and Effect ofPinustabulaeformisPlantation in Drought Disaster Area

Yao Lijie

(Institute of Afforestation in Arid Regions of Liaoning Province, Chaoyang, Liaoning 122000,China)

In the early 1980s, the restoration ofPinustabulaeformisplantation was studied in the state-owned Liujiazi Forest Farm of Chaoyang County in Liaoning Province.TakingPinustabulaeformisseeds survived in the litters and the natural seed-bearing ability of the surviving trees as regenerated resources, regenerated by natural remediation, supplemented by the technical measures of promoting seed germination, seedling emergence and seedling emergence near natural restoration have been realized.The single-layered even-aged pre-disasterPinustabulaeformishad been restored and formed high-qualitied, uneven-aged second-generationPinustabulaeformisforest.

Pinustabulaeformisplantation; drought disaster; near natural restoration

1005-5215(2017)01-0053-03

2016-11-17

辽宁省科学技术计划农业攻关及产业化项目(2015103024)

姚丽杰(1981-)，女，辽宁朝阳人，硕士，高级工程师，主要从事森林生态和半干旱地区造林等方面研究.

S791.254

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.01.015