人工促进石灰岩山地侧柏纯林生态演替配套技术

葛成立，汪为群，林文涛，叶长珠，葛秉珏，谢永红，周　永，陈伯平

(1.徐州市农业老科技工作者协会，江苏　徐州　221003；2.徐州市铜山区林业局，江苏　徐州　221009；

3.徐州市林业技术推广服务中心，江苏　徐州　221009；4.徐州市铜山区赵疃林场，江苏　徐州　221123 )

人工促进石灰岩山地侧柏纯林生态演替配套技术

葛成立1，汪为群1，林文涛1，叶长珠2，葛秉珏3，谢永红3，周永4，陈伯平4

(1.徐州市农业老科技工作者协会，江苏徐州221003；2.徐州市铜山区林业局，江苏徐州221009；

3.徐州市林业技术推广服务中心，江苏徐州221009；4.徐州市铜山区赵疃林场，江苏徐州221123 )

摘要：依据森林生态学原理，提出石灰岩山地人工促进侧柏纯林演替的各项配套技术，包括演替的试验区建设，石灰岩山地立地类型的划分，演替树种的选择，人工开设林窗标准与方法，林窗内人工辅助造林的相关技术，人工促进侧柏纯林自然更新演替要求与方法，以此推动生态退化的侧柏纯林演替。

关键词：侧柏纯林；演替；配套技术；山地；自然更新

文章编号：1001-7380(2015)05-0040-04

收稿日期：2015-06-05；修回日期：2015-08-30

基金项目：徐州市科技发展项目“徐州石灰岩山地侧柏纯林演替技术的研究”(徐科技[2010]137号)

作者简介：葛成立(1940-)，男，江苏泰州人，高级工程师，主要从事造林与森林经营等工作。

中图分类号：S791.38

文献标志码：B

doi:10.3969/j.issn.1001-7380.2015.05.012

演替是生态学的重要理念。因受光照的制约，即使阳性树种组成的中龄侧柏纯林也随之退化，林分郁闭，林木老化，病弱树增多，林冠破碎，枯枝增多。侧柏作为石灰岩山地造林先锋树种使命即将完成，为遏制这种退化，必须采取人工措施及时调整林分结构，调整树种组成，让侧柏纯林向多树种地带性森林植物群落演替，逐步形成较为稳定的森林植物群落[1]。为此，自2010~2012年历经3 a，在7.8 km2试验示范区内均匀人工开设林窗139个，总面积2.287 hm2，占总面积29.3%，人工伐除林木4 444 株，占总株数29.7%，新植乔、灌木5 226 株，阔叶树种达105种，一个针阔混交林的雏形基本形成，让侧柏纯林在演替过程中形成和谐森林，其主要技术概述如下：

1建立石灰岩山地侧柏纯林演替试验区

1.1　试验区具备徐州石灰岩山地侧柏纯林典型特征

1.1.1具有石灰岩山地的地形特征低山缓坡，坡度在15~20°左右，地表岩石祼露30%~50%，试验区设在徐州铜山县赵疃林场狼山横垮峡谷2侧，谷底有较厚的土层。

1.1.2试验区具有侧柏纯林生态退化的特征它包括林分郁闭度0.9以上(不含祼地)的林内无光照，灌木层、草本层已不存在，地表光秃，林木内膛干枯，绿叶集中树冠顶部外表层，森林内鸟类和森林动物(如野兔)逐年减少，病弱树、枯立木增多，生态退化特征明显。

1.1.3试验区立地类型具有石灰岩山地代表性除砂岩、页岩外，涵盖石灰岩山地多种立地类型，即岩石分别为立石类型和卧石类型，岩石裸露率有重度祼岩区70%~90%，中度祼岩区35%~69%，轻度祼岩区15%~34%，表层无明显祼岩区9%以下和祼岩区[2]。

1.1.4试验区具有石灰岩山地侧柏纯林普遍特征林分内侧柏树种单纯，无其他乔木，林相整齐，上层树冠由侧柏组成，林木分化明显，最大胸径达20 cm，最小胸径3 cm，有林中空地多处，有大块祼岩多处，林内无自然更新现象。

1.2　试验区划

本试验为确保人工促进森林演替质量，必须对演替区实行区划，一般分为演替区、分区、小区，本试验区南北长650 m，东北宽120 m，总面积7.8 hm2，按营林目标设风景林、保健林、药用林、生态林树种4个演替分区，分区再划分小区，每个小区长50 m，宽40 m,计2 000 m2，试验区计39个小区，其中药用林、保健林，风景林树种演替区各9个小区，地带性生态林树种演替区12个小区[3]。

1.3　演替试验区林分调查

以演替区划分的分区、小区为单位进行调查，主要内容如下：(1)对林木实行每木调查，按树种查株数、胸径、林木高度、郁闭度、病弱树，枯立木分类测算林木蓄积量，见表1。(2)查演替小区的立地类型，分类统计面积；(3)查林中空地，测量其面积；(4)查裸岩面积(大于30 m2);(5)查林木病虫害及其对林木危害情况；(6)了解林区鸟类及其他野生动物活动情况；(7)查自然更新的树木及林下灌木种类及其适应性。通过上述调查，制定演替区工作方案，掌握人工促进演替的进程。

表1　试验区侧柏纯林林分胸径、株数、蓄积调查

2石灰岩山地侧柏纯林立地类型划分[2]

确定徐州石灰岩山地侧柏纯林立地类型划分的主导因子是母岩种类，基岩结构，祼岩率与土壤分布及土层厚度。

2.1　以立地岩石种类划分立地类型区

徐州石灰岩山地的岩体属于沉积岩，依据调查，沉积岩中有石灰岩、砂石岩、页岩等3种类型母岩，土壤矿物成分差异，也表现出林木种类差异，石灰岩代表树种有侧柏、桧柏、榔榆，青檀等，母岩砂石岩代表树种为麻栎、栓皮栎等，故以母岩为划分立地类型区的依据。

2.2　以基岩结构和祼岩划分14个立地类型组

石灰岩山地侧柏纯林基岩结构分为平卧石和块状立石，反映雨水进入土壤的状况，平卧石在土层下呈水平波浪状分布，长度、厚度由几十米至几百米，雨后产生地表泾流或形成间歇性泉眼，块状立石是土层下基岩呈块状相互无规则分布，块石间有狭缝，狭缝中有粘土，雨水可延石隙向下渗透。

地表祼岩率，即岩石突出地表的程度和数量，划分为重度祼岩区(祼岩率70%~90%)、中度祼岩区(祼岩率35%~69%)、轻度祼岩区(祼岩率10%~34%)、无明显祼岩区(祼岩率9%以下)、祼岩区(含表层5 cm碎石)等5种类型。

2.3　以土壤分布状况及土层厚度划分立地类型

石灰岩山地的侧柏纯林无大片连续性土壤，受祼岩隔断和水土流动的影响，石灰岩山地的土壤在岩隙之间形成岩窝土，祼石之间形成浅层土、中层土、厚层土，另有凹地的涝泉土，群羊石带状土，本试区划分39个立地类型。

3侧柏纯林演替树种选择[4]

3.1　选择原理

侧柏纯林演替树种应适应当地自然环境，按照全国植被区划徐州应属于暖温带落叶阔叶林区，但徐州石灰岩山地立地条件独特，只有侧柏作为造林先锋树种取得成功后方可改变生态环境，暖温带落叶阔叶林才可以逐步恢复，因此演替树种的选择要注重以下几点：

3.1.1树种的耐旱性在侧柏林庇护下林内温度、湿度有了一定的改善，但本地气候春季干旱，耐干旱的树种仍是选择目标，这些树种应具备水分利用率高，蒸腾系数低，如侧柏、桧柏、青檀、榔榆等。

3.1.2树种耐阴性通过现代光合作用测试，大部分阔叶树种都属于阳性树种，但每个树种也具有一定耐阴性，有的树种幼年期耐阴，如青檀、榔榆、五角枫等，但成林后需大量光照。

3.1.3树种根系发达有一定穿透力根系发达是树木维持生存的重要手段，能在瘠薄土壤中获取更多的水分和养分，特别是树木根系的穿透力强，能在岩石缝中吸收养分，满足其自身生存条件，如青檀、侧柏等树种。

3.1.4树种对钙的适应性以石灰岩为母岩形成的土壤有丰富的CaCO3,土壤中钙的含量0.53%~1.45%，土壤pH值7.5左右，大部分榆科植物喜钙，在石灰岩山地生长较好，槭树科一些植物适应钙，长势也很好，如五角枫、三角枫等。

3.2　选择方法

3.2.1从植物区系中探讨演替树种的规律性根据1983年泉山森林自然保护区考察报告，本地温带分布型的比例高达38.13%，其中北温带分布类型偏高，热带植物类型达33.46%，主要是泛热带成份，其他还有东亚成份，中国特有成份，反映本地植物区系具有过渡性，具体表现为温带植物成份向南延伸如黄栌，热带植物成份向北延伸如乌桕，因此在演替树种选择上有一定的幅度。

3.2.2从石灰岩山地保存的散生阔叶树大树选择演替适生树种本次调查认定的大树年龄在40年生左右，相当于林木的半个轮伐期，因此按立地类型选用这些树种具有可靠性，这些树种除部分散生外，主要集中在泉山、淮塔、凤凰山、云龙山等地。

3.2.3从试验区林窗内人工种植演替树种中按不同立地类型筛选相关树种选择本地常见地带性树种和引种树种105种，在林窗内随机选择树种造林，探索不同立地类型树种适应性以此筛选演替树种。

3.3　入选树种

3.3.1药用树种如杜仲、桑、国槐、海州常山、酸枣、山茱萸(待观察)、臭椿、连翘、金银花。

3.3.2保健树种侧柏、桧柏、核桃、苦楝、国槐、酸枣、山楂、千头柏、铺地柏、枇杷等。

3.3.3景观树种枫香树、黄栌、五角枫、无宝枫、三角枫、乌桕、鹅掌楸、七叶树、红叶石楠、鸡爪槭、盐肤木、黄连木、女贞、小叶女贞、蚊母、木槿、连翘、珍珠梅、石楠、迎春花等。

3.3.4地带生态林树种(主要建群树种)青檀、榔榆、白榆、朴树、大果榆、三角枫、五角枫、青桐、国槐、白蜡、苦楝、栾树、臭椿、火炬树、皂角、野蔷薇、木槿、连翘、君迁子、黄檀、喜树、重阳木、麻栎(砂石岩地段)、小叶女贞、紫藤、大叶黄杨、丝棉木、卫矛、紫荆等。

3.3.5主要配搭树种棠梨、桃、李、杏、木瓜、南天竹、白皮松、无花果、广玉兰、樱花、花椒、夹竹桃、桂花、泡桐、珊瑚树等。

4人工开设林窗在侧柏纯林生态演替中的应用研究[5]

4.1　人工开设林窗的原则

4.1.1林木采伐量和林窗面积实行总量控制分阶段、分年度实施，第1阶段开设林窗面积不超过林分面积30%(含林中空地)，间伐强度不超过25%，林分郁闭度平均0.75~0.8。

4.1.2实行小尺度干扰多建立复式林窗，基本维持林相整齐，林窗面积一般40~300 m2，以林分平均高的0.75~2.5倍的平方数测算，林窗面积超100 m2建立复式林窗。

4.1.3人工开设的林窗在演替区中布局要均匀为保证混交林的形成，在人工开设过程中，要对地形、立地类型、林木稀疏度、林木生长势等方面综合分析，确保林窗密度和位置。

4.1.4人工开设林窗与中幼林抚育同步实施每阶段林木采伐强度不突破30%，改善调整林内通风透光环境，提高林木的生产力，恢复退化的生态环境。

4.1.5人工开设林窗以自然形为主无规则、无棱角，常见的有椭圆形、多边形、圆形、菱形等，并与周边地形，林木生长环境相呼应。

4.2　人工开设林窗的方法

4.2.1以林隙向周边扩展直至优势木的边缘在确定的林窗范围内伐除所有林木，一般用于40~120 m2的小林窗。

4.2.2对过密树地块实施疏伐即林木平均株行距在1.5~2.0 m左右的地块，按地形、立地类型，实施疏伐，林窗面积以60~120 m2为宜。

4.2.3林中空地的利用包括人工破坏的林地，盗伐树的地块，祼岩地、荒地等，以林中空地的原生状态伐除边缘的枯立木、病弱树，形成林窗面积与林中空地相近。

4.2.4疏林地转为林窗按林窗面积大小将林分中散生侧柏伐除划为林窗。

4.2.5开设复式林窗对面积超过100 m2的林窗，在林窗内均匀适当保留数株侧柏优势木，有利于提高林窗内生态环境，这种林窗称复式林窗。

4.3　不同林窗大小对小气候影响的分析

小尺度林窗即40~300 m2林窗，其林窗间温度、相对湿度无明显差异，以林分平均高度1.0~2.5倍自乘得到的林窗面积，可得到充足光照。

5侧柏纯林演替辅助造林技术

树木的生长要有一个适宜的土壤条件，它通过根部从土壤中吸收所需的水分和养分，针对徐州石灰岩山地岩石祼露、土层瘠薄的现状，在林窗内辅助造林种植演替树种应采取如下技术：

5.1　保肥、保水、保土

5.1.1实行鱼鳞坑整地剔除穴内碎石，坑内土壤与表层腐殖土混合，以此适当增加土壤厚度与肥力，改善土壤结构，促进新植幼苗生长。

5.1.2放入保水剂栽植穴内均匀放入充分吸水的保水剂，以此增加土壤的保水能力。

5.1.3地膜覆盖栽植穴地膜覆盖，减轻土壤水分流失。

5.1.4设立档水石墙在地形明显变化地段设立档水石墙，降低大雨时地表径流速度，保护土壤和地表腐殖质层。

5.2　苗木质量

苗木规格要与立地类型相匹配，要保持苗木地上部分与地下根系均衡生长，缩短缓苗期。

5.2.1坚持苗木规格采用高径比100∶1的壮苗造林，且根系完整发达，栽植苗高2.0~3.0 m，地径2~3 cm。

5.2.2苗木要带土球苗木高2.5 m以上的苗木要带土球，最好采用移植苗。

5.2.3截干造林不能适时栽植的苗木可以选用截干造林，减轻地上部分的消耗。

5.2.4容器苗造林采用当年培育苗木，一般苗高30~50 cm，容器苗的土壤由表层土加腐殖土配制，比例4∶1。

5.3　造林方法

5.3.1以植苗造林为主按立地类型配置相应的苗木，如岩窝土、薄层土宜种榆科的乔木和其他灌木。

5.3.2容器苗造林在极薄土层土壤与碎石混杂的地方，可采用容器苗造林，有利于立苗；在厚层土地段，可以容器苗造林取代植苗造林。

5.3.3直播造林在土壤条件较好的地段，可采用直播造林，播种穴细致整地，播种穴放入种子3~5粒，必需时可作催芽处理，保证出芽成苗，直播穴最佳的处理是，先以水浸泡充足的保水剂与土壤混合，再播种造林，效果非常明显。

5.3.4造林密度乔木株行距2 m×3 m，每667 m2111株，初植密度栽植成林后5~10 a逐步间伐，保持适当密度。在乔木行中加栽灌木。

5.4　造林季节

5.4.1以春季造林为主依据实践，造林最佳季节应在春季，以树液流动根系萌动为始期。不同树种根系萌动，树液流动期决定当时的雨水和气温，也就是不同树种的萌动期可以通过大于5 ℃的有效积温来测算。一般讲地带性乡土树种，以3月中旬为主，如榆树、青檀、五角枫、桃、杏、梨、柏类，原产亚热带的树种以3月下旬4月上旬为主。如重阳木、广玉兰、花椒、刺槐等。

5.4.2雨季造林以容器苗为主一般在7~8月开展容器苗造林，适合不同立地类型，造林效果好，成活率高，如枫杨、五角枫、青桐、盐肤木、黄连木等。

5.5　新造林地抚育管理

保成活、保成林主要措施是松土 、除草、灌溉、修枝、治虫、防人为破坏等。

6人工促进侧柏纯林自然更新演替的调查

6.1　侧柏纯林自然更新演替所需的条件

6.1.1干扰是侧柏纯林自然演替的前提干扰形成林隙的主要形式有(1)修埋坟墓，伐去个别树木；(2)开山采石，部分林木损害；(3)修建道路，伐除部分林木；(4)盗伐林木产生林隙；(5)开垦林地，改建农田；(6)人工开设林窗，抚育间伐等。(7)自然灾害包括病虫害、旱灾、水灾等造成的林隙、林中空地。

6.1.2增加演替树种的种源种植演替树种母树，让其早结果，演替树种选择要全面，如坚果类、浆果类，翅果、荚果类等树种，让这些树种在林隙内，林窗内生长发育结果，形成结果母树。

6.1.3为演替树种天然下种提供种子发芽条件最主要是土壤疏松保水，如腐殖质土层就适合上述条件。

6.1.4为演替树种幼苗提供光照条件让幼苗在林内正常生长发育提供必备条件，让其迅速占领一定空间，促进成苗、成材。

6.2　侧柏纯林天然下种种子传播方式的调查

6.2.1鸟类传播鸟类捕食林木的果实，其种子随粪便排入林下土壤，在适宜条件下发芽生长的主要树种有构树、桑树、君迁子等。

6.2.2水力、风力传播种子随水、风传播，受到地面岩石和地被物阻隔而停留，在适宜条件下发芽生长的主要树种有臭椿、五角枫、青檀、榔榆、乌桕等。

6.2.3母树种子成熟后自然飘落直接掉入树下或弹到周边地带，等待适宜条件即可发芽，如五角枫、麻栎、青桐等。

6.2.4人为传播因从事营林活动，无意将种子带

入林中，以后发芽长成苗，如花椒等。

6.3　人工促进侧柏纯林自然更新演替应采取的主要措施

(1)在侧柏纯林内加大演替树种种植，并促使其早结果，解决侧柏纯林演替种源，让演替种源多样化，也促使自然更新树种多样化，确保演替目标的实现。

(2)保持侧柏纯林一定的郁闭度，让林内有光照，为幼苗生长提供必需的生存条件。

(3)保护鸟类，为鸟类提供栖息的环境，冬季补食补水，侧柏林过密，鸟类出入有难度，因此保持林内有一定空隙，便于鸟类栖息。鸟类中主要是雀形目的鸟类，如喜鹊、灰喜鹊等。

(4)封山育林，保护侧柏林内腐殖质层，保持土壤疏松和土壤保水能力，促进天然下种种子发芽和幼苗生长。

(5)适当采取一定工程措施，如在地形变化显著的地方，建立挡水墙、梯田等措施，以减轻水土流失和天然下种的种子流失。

(6)对自然更新中出现的一些非目的树种(如构树等)，需要加以限制，当前主要培育演替树种的母树，对演替母树实行优选，限时去除劣质母树，做到好树出好种，好种出好苗，确保生态公益林优质性，加强天然下种的抚育管理，确保苗成林。

参考文献：

[1]汪为群，葛成立，林文涛，等．人工促进石灰岩山地侧柏纯林演替理论与实践[J]．江苏林业科技，2015，42(1)：48-52．

[2]葛成立，林文涛，周永，等．徐州石灰岩山地侧柏纯林立地类型划分[J]．江苏林业科技，2015，42(4)：35-37，44．

[3]葛秉珏，翟爱进，葛成立，等．徐州石灰岩山地侧柏纯林自然更新演替调查分析[J]．江苏林业科技，2015，42(1)：36-39．

[4]葛成立，林文涛，周永，等．徐州石灰岩山地人工促进侧柏纯林演替的树种选择研究[J]．江苏林业科技，2015，42(2)：19-25．

[5]葛成立，汪为群，林文涛，等．人工开设林窗在侧柏纯林生态演替中的应用研究[J]．江苏林业科技，2015，42(3)：32-35，39．