榆林毛乌素沙地沙柳人工林生长状况调查研究

肖建明，关利峰，张泽宁，郭岐军，王生源

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

毛乌素沙地是我国四大沙地之一，地处北纬37°27.5′～39°22.5′、东经107°20′～111°30′，包括内蒙古南部、陕西北部风沙区和宁夏盐池县东北部，总面积为42.2×103hm2，其中榆林沙区面积24.0 ×103hm2，约占毛乌素沙地的57.8%，是全国生态脆弱区之一，也是三北防护林体系和京津风沙源工程的重点建设地区。据统计，目前榆林沙区造林保存面积897.3 ×103hm2，森林覆盖率43.5%，其中灌木林面积666.7×103hm2，树种主要有沙柳、沙棘、紫穗槐、柠条、花棒、踏榔、沙地柏等；乔木林面积200.0×103hm2，除近年栽植的66.7×103hm2樟子松外，其余主要为20世纪七八十年代栽植的杨柳树，植被的增加使沙区的生态环境明显改善[1]。但是，从总体发展趋势看，沙区的生态环境仍然很脆弱，固定沙地以灌木为主，林分质量低下、林种结构简单，老化退化现象严重，林木生长不良，群落及其防护效能稳定性差，从而形成了大面积早衰林、低效林分、“小老头”树。

榆林沙区仅沙柳面积达30多万公顷，在沙区人工林生态系统中起着举足轻重的作用。然而，由于多种原因，沙柳面积80%以上正面临着衰退或死亡的威胁。20世纪末，由于煤炭的大量开采，煤炭代替了沙柳成为沙区人民的主要燃料。大面积的沙柳由于较少采伐更新而逐渐衰退，加之煤炭的开采导致沙区地下水位大幅下降，加速了沙柳衰退，而煤矿附近沙湾积水严重，大量沙柳面临死亡的威胁。因此了解沙柳生长状况，改善沙柳生长环境，促进沙柳更新复壮，是摆在我们面前刻不容缓的课题。

1 调查区自然概况

试验区位于陕西省榆林市榆阳区小纪汗乡，毛乌素沙地南缘。属中温带半干旱大陆性季风气候，年均气温8.1 ℃，近几年年降水量500 mm左右。地貌多为半固定、固定沙丘，土壤相对贫瘠，沙柳林下植被稀疏。

2 调查方法

2.1 不同立地下沙柳林生长状况调查

选择2001年营造的未经平茬复壮的沙柳人工林样地，调查不同立地、不同地下水位、非抚育状态下的人工沙柳林生长状况。立地类型分为丘间低地、迎风坡下部、迎风坡上部，地下水位通过调查当地打井深度而估测，每个地类调查沙柳10株，重复调查三次，然后求平均值(表1)。

表1 毛乌素沙地人工沙柳林生长状况

注：丘间地积水3月以上。

2.2 不同树龄沙柳生长状况调查

2018年10月，结合生产实践选择迎风坡沙柳平茬后3、4、5、6 a以及生长10 a以上的样地，分别选30株样株调查沙柳株高、冠幅、分枝总数、枯枝数、当年新萌生枝条数等生长指标，分析不同树龄沙柳生长状况动态变化规律，确定沙柳不同树龄生长规律。

表2 不同树龄沙柳林生长指标

注：树龄3～6 a为平茬后的树龄。

2.3 沙柳平茬后生长指标调查

2017-2018年，选择2005年沙柳平茬后的样地，在留茬高度0 cm(齐地面)、5 cm、10 cm的样地各选10株沙柳样株，调查分枝总数、枝条长度、枝条地径等生长指标，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)，重复调查三次，连续调查2 a。

3 结果分析

3.1 立地条件对沙柳人工林生长的影响

沙柳生长规律由沙柳的生物学特性和立地条件决定[2]。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[3]；立地条件如水分、养分、风蚀沙埋等。由表1可以看出，沙丘顶部、丘间地、迎风坡的枝条平均枯死率依次为52.5%、10.6%、7.2%，说明从丘间地、迎风坡到沙丘顶部，沙柳衰退速度逐渐加快。地下水位3～8 m时，沙柳枯死率36.7%，地下水位10～20 m时，沙柳枯死率45.9%，地下水位20 m以下时，沙柳枯死率65.1%，说明地下水位低于20 m以下时，沙柳衰退速度显著增加。

表3 人工沙柳林平茬后生长指标

3.2 树龄对沙柳人工林生长的影响

沙柳生长规律受不同林龄阶段生长量变化、生长繁殖力衰退、枝条枯死等因素影响。由表2可以看出，沙柳株高、冠幅等生长指标在平茬后的前4 a生长迅速，第5 a开始进入缓慢生长阶段。沙柳枝条在平茬后第4 a枯死现象加重，条件较差的环境下10 a后枯死过半，自然更新缓慢，如不进行人工复壮更新，15～20 a后，沙柳趋近死亡。

3.3 沙柳一年内生长规律

沙柳在榆林沙区4月初萌芽，从5月、6月、7月、8月、10月下旬几个时间点调查得到的枝条的长度及直径等变化状况(表3)可以看出，一年内沙柳5-6月枝条高生长量最大，6-7月以后枝条高生长逐渐缓慢，枝条地径生长量逐渐增加，9-10月生长逐渐停止。沙柳最初萌枝量很大，最终保存量很少，留茬高度为0 cm时，萌发枝条最终保存率48.5%，生物量恢复率22.7%，留茬高度为5 cm时，萌发枝条最终保存率57.0%，生物量恢复率38.5%;留茬高度为10 cm时，萌发枝条最终保存率34.2%，生物量恢复率28.8%，说明平茬沙柳留茬高度5 cm时最佳。

4 结论

人工沙柳造林后，一年内沙柳高生长在5-6月，6-7月以后枝条高生长逐渐缓慢，枝条地径生长量逐渐增加，9-10月生长逐渐停止。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。地下水位低于20 m以下时，沙柳衰退速度显著增加。沙柳自然生长15～20 a后，如不进行人工复壮更新，沙柳将面临死亡的威胁。

沙柳在沙区人工林生态系统中起着举足轻重的作用。榆林沙区沙柳人工林面积达30多万公顷，每年政府下达平茬任务不足2万公顷，大面积衰退严重的沙柳林趋近死亡。这一现状应该引起政府高度重视，加大沙柳复壮更新力度[4]，以期挽救50多年的治沙成果。