章古台沙地樟子松的天然更新1)

刘淑玲 李玉航 袁春良 吴德东 韩 辉

(辽宁省固沙造林研究所，阜新，123000)

樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)自1955年成功引种到彰武县章古台沙地以来，其人工造林技术迅速在三北地区推广，使樟子松成为我国治沙造林的先锋树种，章古台因此也成为了我国重要的樟子松固沙造林试验示范基地。目前，章古台和其它地区最早营建的第一代樟子松人工固沙林大部分已进入更新阶段，且以人工更新为主，但对樟子松人工固沙林天然更新的探索与实践较少。樟子松在原产地呼伦贝尔和大兴安岭是天然更新能力非常强的树种，但在引种地的樟子松天然更新却比较困难，更新障碍缘于缺乏适合幼苗成活的环境条件［1］。曾德慧等［1－2］对樟子松人工固沙林天然更新特征和樟子松人工固沙林天然更新障碍因子进行了分析，对天然更新的条件、特点、过程作了阐述，将辽宁省昌图县傅家以南到低纬度地区(如康平、彰武县等)作为樟子松天然更新不可进行区。但通过辽宁省固沙造林研究所更新研究课题组的深入调查发现:章古台围封的樟子松人工固沙林内，在适宜的地形和植被等区域内有年龄连续的1～7年生天然更新樟子松，且长势较好。为了揭示影响沙地樟子松天然更新的主导因子，解析章古台樟子松天然更新的过程，寻求有效保证和促进其天然更新的措施，发挥沙地樟子松人工林的自我修复功能、降低人工更新的成本和有效解决由于环境条件的变化使自然造林成活率低、成林困难等突出问题，本文研究了章古台樟子松人工固沙林天然更新规律、人工促进天然更新措施，以期为樟子松人工林天然更新和科学经营奠定技术基础。

1 研究地概况

研究地为辽宁省彰武县章古台(122°25'33.05″～122°37'33.72″E、42°39'04.19″～42°45'42.09″N)地区，该地属于亚湿润干旱气候区，年均气温6.1℃，2004—2009年年降水量为284.4～516.8 mm，且分配不均，多集中在6、7、8 月份，年蒸发量1 300～1 880 mm，空气平均湿度58.5%，平均风速4.2 m/s。标准地设在经过多次间伐的人工樟子松疏林地内，立地属于平缓沙地，土壤为生草风沙土。

2 材料与方法

在对章古台樟子松人工固沙林进行普遍踏查的基础上，于2008年10月，在林龄为46 a、面积为12.4 hm2的樟子松人工固沙林林隙与林缘附近有天然更新樟子松的地方选设试验标准地4块，分别为:标地No.1，有1株4年生、77株1年生的樟子松;标地No.2，有4株1年生的樟子松;标地 No.3，有1株4年生、23株为1年生的樟子松;标地No.4，有9株5年生、7株4年生、2株3年生、1株2年生、28株为1年生的樟子松。同时，调查每一块标准地林分的郁闭度、坡度坡向、新积沙层厚度、腐殖质厚度、枯枝落叶层厚度、植被(草本、灌木种类及盖度)和母树的树高、胸径等，并测定天然更新樟子松的株数、年龄、树高、地径、距母树距离、所处的方向、分布特点，调查情况见表1。

表1 影响樟子松天然更新主要因子调查

在标地内分别对1年生天然更新樟子松进行不同保护措施试验，即:浇水 +覆盖(No.1)、不浇水 +覆盖(No.2)、浇水+不覆盖(No.3)、不浇水+不覆盖(对照No.4)。浇水和覆盖在11月上旬同时进行，浇水一次，需使土层浸湿深度至5 cm以下，并用浸湿的稻草包皮覆盖，上压2～3 cm浮土。2009年4月中下旬撤土，5月中旬调查各标准地1年生樟子松保存率等，见表2。

3 结果与分析

3.1 樟子松天然更新的特点

章古台樟子松天然更新主要有林隙更新和林缘更新2种方式(图1)。调查发现:林隙、林缘更新的樟子松在空间上呈带状、群团状分布，一般不分布在母树的中心位置，而是分布在距母树树冠投影以外的东北方向。更新樟子松的树龄一般是不连续的，主要集中在年降水量大的2004、2005、2008年，但在适宜气候、地形、植被等条件下，却可保存下来树龄连续的天然更新樟子松，其调查情况见表2。

3.1.1 林隙更新

林隙更新标准地为No.1、No.2。2009年5月中旬调查时可见，林隙更新地内植被均以草类为主，更新的1年生樟子松长势均较弱。标准地No.1中更新的1年生樟子松平均高4.55 cm。标准地No.2中更新的1年生樟子松平均高4.5cm。观察发现:春季的生理干旱对1年生樟子松存活影响很大。从表2可以看出，覆盖可显著提高1年生天然更新樟子松的保存率。

3.1.2 林缘更新

林缘更新标准地为 No.3、No.4。标准地 No.3中的植被以草类为主，更新樟子松多为1年生，平均高为5.11 cm。2009年5月中旬调查:No.3中只存活1株4年生的樟子松，1年生樟子松全部死亡;标准地No.4中的植被以小灌木和蒿类为主，有1～6年生的天然更新樟子松，长势均较好，即使在2009年大旱之年也有当年的4株樟子松保存下来。调查发现:No.4更新地处于阴坡，林分为乔灌混交，蒸发量相对小，土壤水分含量相对较高，为天然更新的1年生樟子松自然存活提供了小生境条件。值得注意的是，形成不同年龄天然樟子松的地方，其植被盖度大于90%，而植被盖度(以草类为主)小于70%的地方，天然更新的1年生樟子松没有存活下来。可以认为，覆盖对天然更新的1年生樟子松存活至关重要。

图1 樟子松天然更新示意图

3.2 樟子松天然更新幼树生长进程

天然更新1年生樟子松幼树长势较弱，存活下来的2年生幼树长势良好，3年生以上幼树即使不采取浇水、覆盖措施也基本能够存活下来，4年生幼树平均树高为28.07 cm、地径为0.77 cm，5 年生的平均高为 52.50 cm、地径为 1.03 cm，连年生长量为24.43 cm，见表3。

3.3 影响樟子松天然更新的主要因子

气候特点:章古台地区一年中降水主要集中在6、7、8月份，这个时期较多的降水能使樟子松种子得以发芽出苗。但樟子松的生长期很短，接下来便要接受严冬的考验。在长时间的干旱和频繁的大风影响与作用下，天然更新的1年生樟子松极易导致寒风害、寒干害，造成水分亏缺，使绝大多数樟子松难以越冬存活，即使存活，又由于第二年春季降水非常少、土壤蒸发量较大、樟子松的蒸腾作用较强，使其也会在5月份左右死亡。对于引种地章古台来说，一年中降雪覆盖日数在20～30 d，且厚度为1～10 mm［2］。经调查:2008年12月无降雪，2009年1月只有0.7 mm降雪，较往年降雪少;2009年4月，该地0～10 cm土壤层的含水率为3.75%、11～20 cm土层的含水率为3.72%，5月份，0～10 cm土壤层的含水率为1.98%、11～20 cm土层的含水率为1.61%;2009年全年降水量为284.4 mm。降水量少是导致标准地No.3中的1年生樟子松全部死亡的主要原因。说明冬季降雪、全年降水和早春土壤中的水分对天然更新的1年生樟子松存活至关重要。

表3 樟子松天然更新幼树生长进程

母树林郁闭度:天然更新的樟子松对光有严格要求，观察发现，母树林郁闭度大于0.6的林下，很难见到天然更新的樟子松。

种实:球果全部被人采收不利于樟子松的天然更新。如果樟子松球果全部被采走，就失去了天然更新的种源。调查发现，樟子松球果每年都被采收的地方，天然更新樟子松极少。

积沙层厚度:积沙层为天然更新的樟子松提供了重要的保障。调查发现，有天然更新的地方，都是有至少1年新积沙层，积沙层厚度一般为0.2～1 cm。而没有积沙的林地内因为土壤板结，难以保证自然落种发芽所需的最基本条件，所以很难见到天然更新的樟子松。

枯枝落叶层厚度:调查发现，枯枝落叶层在0.5～1.5 cm厚的地方，樟子松较易更新，新落叶层厚的地方很难见到天然更新的樟子松，这可能与樟子松种子难以落到沙面生根发芽有关。

植被:观察发现，在植被盖度大于90%的地方，形成了不同年龄的樟子松，而在植被盖度小于70%的地方，天然更新的1年生樟子松较难越冬存活。说明植被对1～2年生樟子松具有重要的保护作用。

以上影响樟子松天然更新的6个主要因子是通过观察得出的，有待在更加深入的研究中加以验证。

3.4 影响樟子松天然更新的主导因子

樟子松原产地红花尔基和引种地科尔沁沙地气候与土壤条件的相似性，是引种樟子松作为科尔沁沙地植被恢复关键种的重要依据，只是在气候上特别是热量水平和两地积雪状况的较大差异，导致了樟子松生长节律和更新条件的改变［2］。

在特殊年份和一定的条件下，章古台樟子松天然更新是可能的。通过研究结果并结合2004—2009年降水量分析认为:年降水量的大小较大程度地影响着樟子松天然更新。2004(降水474.4 mm)、2005(567.6 降水mm)、2008(516.8 降水mm)年天然更新的樟子松相对较多，而2006(降水346.6 mm)、2007(降水 345.2 mm)、2009(降水 284.4 mm)年天然更新的樟子松极少，可以初步认为，年降水量大于470 mm有利于樟子松天然更新。

分析2004－2009年相关月份降水情况发现:每年的5、6、11、12月及翌年1月的降水量显著影响着樟子松天然更新的数量。如2004—2005年的降水量为194.5 mm时，标准地No.4中的樟子松保留株数是9株;2005—2006年降水量为208.2 mm时，樟子松保留数是7株;2008—2009年降水量为145.8 mm时，樟子松保留数是1株，详见表4。

表4 2004—2009年相关月份降水量情况统计

章古台地区积雪少且积雪覆盖日很短，严重影响了1～2年生天然更新樟子松的存活。研究发现:当降雪量为5.4 mm时，标准地No.4中的积雪厚度是平坦沙地的2.19倍，这可能就是该标准地连续几年有天然更新樟子松的一个重要原因。可以认为，影响樟子松天然更新的主导因子是降水量大小和积雪覆盖。

4 结论与建议

在特殊的年份和一定的条件下，在章古台沙地存在樟子松天然更新。更新的主要方式有2种，即:林隙更新和林缘更新，更新樟子松密度为1 100～5 200株·hm－2。在无人为干预的情况下，林缘更新的樟子松长势要好于林隙。

天然更新的樟子松在空间上呈带状、群团状分布，一般分布在母树树冠投影以外的东北方向;天然更新樟子松年龄一般是不连续的，主要集中在年降水量较大的年份。但在气候条件特别是降水量、母树林郁闭度、积沙层厚度、枯枝落叶层厚度、植被盖度、种实等条件均适宜的情况下，可见到年龄基本连续的天然更新樟子松。当林分郁闭度大于0.6时，林下很难见到天然更新的樟子松。因此，应对需要更新的林分有目的地提前进行疏伐，调整林分密度，使其达到郁闭度小于0.6，从而为樟子松天然更新创造有利的林分条件。

为进一步解析樟子松林天然更新的准确过程，验证影响沙地樟子松天然更新的主导因子和樟子松在林缘、林隙中的更新规律，寻求简便、经济和实用的保护、促进天然更新技术措施，解决樟子松在低纬度引种区天然更新的难题，笔者提出3条措施，以提高天然更新樟子松的程度:①封育措施。人为采收樟子松球果、在林地内放牧(牲畜的践踏、啃食)和搂走枯枝落叶是影响樟子松天然更新成果的主要问题。因此，要对樟子松天然更新地进行围封，以保护林分的内环境，增加生物多样性和植被盖度，从生态上保障天然更新樟子松的存活及健康生长。②覆盖措施。由于本区气候特点等原因，使天然更新的1～2年生樟子松大多很难越冬存活，因此需要适当埋土覆盖，以免苗木遭受风蚀、沙打和生理干旱的伤害。③浇水措施。在沙地上经常发生土壤水分亏缺现象，特别是在冬季和春季，因此，可以通过人工补充水分，增强天然更新樟子松的抗性，避免生理干旱，保证天然更新樟子松存活。一般，在冻前或3、4月份对樟子松进行浇水为宜，但这种方法在生产中应用有较大难度，仅在靠近水源、交通方便的地方可以实行。

［1］姜凤岐，曾德慧.防护林衰退原因的恢复生态学辨析［J］.应用生态学报，2006，17(2):2229 －2235.

［2］曾德慧，尤文忠，范志平，等.樟子松人工固沙林天然更新特征［J］.应用生态学报，2002，13(1):1 －5.

［3］曾德慧，尤文忠，范志平，等.樟子松人工固沙林天然更新障碍因子分析［J］.应用生态学报，2002，13(3):257 －261.

［4］苏芳莉，尤文忠，范守君.影响沙地樟子松天然更新的主要气候因子的逐步判别分析［J］.辽宁林业科技，2002(6):1－6.