毛乌素沙地人工灌木林平茬复壮技术研究

肖建明，王生源，乔占国，关利峰，薛丹

(1.榆林市林业科学研究所，陕西 榆林 719000；2.榆林市榆阳区林业工作站，陕西 榆林 719000)

毛乌素沙地是我国三北防护林体系建设的重点地区之一，经过多年的努力，已经营造了大面积的人工林，其中灌木林在整个人工林生态系统中的作用举足轻重。仅榆林沙区沙柳面积就达30多万hm2，令人遗憾的是，由于多种环境胁迫，它们正在遭受着衰退或潜在衰退的威胁，毛乌素沙地大面积灌木早衰林便是最为典型的例证。

毛乌素沙地人工林衰退具有自身的特殊性，干旱缺水、养分贫瘠、风蚀沙埋均可导致人工林衰退。“早衰”灌木林的恢复以平茬复壮为主，重点摸清适宜的平茬年龄、平茬周期、平茬高度等技术参数，为平茬林分尽快恢复其数量、结构和功能提供技术依据，真正发挥其“持续生态位”效应。克隆灌木是人工林早衰的主体部分，如沙柳、沙棘、柠条、紫穗槐、花棒等，其平茬复壮机制与技术问题亟待研究。本文对沙柳平茬技术进行试验研究，为毛乌素沙地衰退灌木林更新复壮提供技术支撑。

1 研究区自然概况

试验区位于陕西省榆林市榆阳区，毛乌素沙地南缘。地理坐标：108°58′—110°24′E，37°49′—38°58′N。试验区属中温带半干旱大陆性季风气候，年均气温8.1 ℃，年降水量400 mm左右。地貌多为半固定、固定沙丘，土壤相对贫瘠，人工沙柳林下植被稀疏或无植被。

2 研究方法

2.1 不同立地下沙柳林生长特征调查

选择2005年营造的未经平茬复壮的沙柳人工林样地，调查不同立地、非抚育状态下的人工沙柳灌木林衰退特征。立地类型分为丘间低地、迎风坡下部、迎风坡上部，每个地类调查沙柳30株，重复调查3次，然后求平均值。

2.2 试验样地

选择2005年营造的未经平茬复壮的沙柳人工林样地，作为非抚育状态下的沙柳采集平茬复壮技术参数试验对象。

2.3 沙柳平茬试验

2017年3月，于2005年造林样地上，在不同立地类型(丘间地、迎风坡下部、迎风坡上部)，设置3块大小为30 m×20 m的样地，每块样地选择40个沙柳样株，留茬高度以0 cm(齐地面)、5 cm、10 cm 各选10株进行平茬，另10株作为对照(不平茬)，重复三次试验。平茬前对样株枝条长度、冠幅、枝条总数、枯枝数、枝条地径进行本底调查记录。平茬后每年生长季末对沙柳枝条长度、冠幅、萌生枝条数、萌枝率(新萌生枝条数与原活枝数之比)、枝条地径进行调查，生物量用平均地径(D)、枝条总数(S)、枝条平均长度(L)等估算〔生物量=1/3π(D/2)2LS〕，调查数据取平均值，连续调查2年。

2018年10月，结合生产实践选择迎风坡沙柳平茬后1、2、3、4、5、6年的样地，分别选30株样本调查沙柳株高、冠幅、分枝总数、枯枝数、当年生枝条数、枝条地径等生长指标，根据平均值估算生物量，分析平茬后沙柳生长量动态变化规律，确定林分开始平茬的年龄。

2.4 数据处理

对不同方法平茬后的沙柳灌木林各项生长指标调查数据进行统计分析。

3 结果与分析

毛乌素沙地人工沙柳灌木林衰退特征见表1。

表1 毛乌素沙地人工沙柳灌木林衰退特征

3.1 平茬高度对沙柳更新生长的影响

选择2005年营造的1 m×2 m沙柳林，于2017年3月土壤解冻前进行平茬。每个样地平茬高度设为0 cm(齐地面)、5 cm、10 cm进行平茬，于2017-2018年每年10月进行生长状况综合调查。表2为每个样地平茬选定的40株沙柳灌丛样本的本底调查结果，表3为选定沙柳平茬后生长指标。依据表3结果，留茬高度对沙柳高生长、地径生长和冠幅的影响差异不显著，而对分枝数和生物量的影响差异显著。当平茬高度为10 cm时，平茬后的沙柳萌枝率比0 cm和5 cm平茬高度分别提高81.5%、39.0%，说明在一定的平茬高度范围内，平茬后的沙柳萌枝率与留茬高度成正比。当平茬高度为5 cm时，平茬后的沙柳生物量比0 cm和10 cm平茬高度分别提高9.7%、4.5%。可见，沙柳平茬高度为5 cm时，有利于提高平茬后生物量的积累。

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 适宜平茬周期

平茬周期是指两次平茬之间的间隔时间。平茬周期由沙柳的生物学特性和立地条件决定。生物学特性如不同林龄阶段生长量变化、生长繁殖力衰退、枝条枯死等；立地条件如水分、养分、风蚀沙埋等，这就要通过生物产量分析来确定。本研究结合生产，对立地条件一致的不同平茬年限(平茬后林龄)沙柳人工林生长指标进行了抽样调查。

由表4可知，沙柳高生长、地径和冠幅等生长指标在平茬后的前4 a生长迅速，第5年开始进入缓慢生长阶段。沙柳枝条在平茬后第2年开始出现枯死现象，第4年加重。对于平茬后新萌生枝条而言，沙柳平茬后1～2 a内萌生能力很强，第3年便开始衰退，这与沙柳自身的生物学特性、林地的水分和营养竞争有关。从平茬后沙柳生物量变化来看，第4年开始净增长量变化趋于缓慢。因此，从沙柳生物学特性来看，平茬周期以3～4 a为宜，即平茬后于第3、4年生长季结束后至第2年萌芽前再次进行平茬。

表4 平茬后的不同林龄沙柳林生长特征

注：生物量指去除枯枝后的生物量

4 结论

人工灌木林造林后，在非抚育状态下生长到一定年限后，其个体生长繁殖能力逐渐衰退，枝条枯死，林分生产力下降。在不同立地条件下，从丘间地、迎风坡到沙丘顶部，沙柳衰退速度逐渐加快。从沙柳生长规律分析，造林后3～6 a应进行第1次平茬更新，促进沙柳萌蘖繁殖生长，提高林分生物产量。当人工林进入丰产期后以3～4 a为1个平茬周期对资源进行收割利用，所获取的生物产量最高。

毛乌素沙地沙柳人工林平茬留茬高度应控制在5 cm 左右，平茬后生物量积累速度最快，平茬作业一般在沙柳休眠期进行。