萌蘖更新方式对退化刺槐林改造的效果研究

胡万波

(辽宁省国营朝阳县东五家子林场，辽宁 朝阳122000)

刺槐的耐旱抗瘠薄能力强，生长适应性强，是我国辽西等干旱地区造林的主要树种之一，目前得到了大面积的栽植[1]。刺槐为浅根性树种，主根不明显，有发达的侧根、须根，主要呈放射状地分布在表层土壤中(5—10 cm)，根系有着很强的萌蘖能力，自然更新能力强[2]。辽西地区气候干旱，水土流失严重，为了对当地的植被进行重建使之发挥出保持水土的效果，当地在20世纪80年代后营建了大面积的刺槐林作为水土保持林。由于造林时栽植的密度过大、营建的林分树种过于单一，再加上当地的立地条件差，导致了刺槐林内树木长势参差不齐，林分退化现象严重，难以发挥出其生态效益。经过几十年的发展，目前一些过熟的刺槐林内枯木占比大，一些刺槐树的冠幅朝向某一方向生长，且有的刺槐树体表面颜色呈现黑色，大量地衣(黄褐色)附生。退化的刺槐林生长量逐渐降低，如果不能及时采取改造措施，则很快即可成为“小老树”林[3]。萌蘖更新是树木恢复的一种主要方式，在退化森林系统正向演替中发挥着重要的作用[4]。为了研究退化的刺槐林萌蘖更新的效果，特选择了几种不同的更新方式开展改造效果的比较，为更好地改造辽西地区退化的刺槐林提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于辽宁省朝阳市某国有林区，当地土壤类型主要为风沙土(具辽西地区典型特征)，有大面积人工栽植的刺槐林。当地有充足的光照资源，四季分明，年均温7.5℃左右，降雨量年均530 mm(远低于当地的年蒸发量，降雨主要集中在6—9月)；试验区刺槐林栽植时间在2000年左右，整地方式为水平梯状，按照4.5 m×2.5 m的规格进行造林。

1.2 试验样地的选择及处理

退化刺槐林改造的试验共设计4个处理，分别为刺槐皆伐后形成的萌蘖更新刺槐纯林、刺槐皆伐后重新营造的油松纯林、刺槐皆伐后重新营造的蒙古栎纯林，以未改造的退化刺槐林作为对照处理。2010年按照试验设计的要求对生长10年左右退化刺槐林进行改造，退化的刺槐林对照处理按照间伐的方式进行改造，控制各林分的密度在2 000—3 000株/hm2。各处理设计3个小区作为重复，小区面积400 m2(20 m×20 m)。

1.3 试验方法

除了试验设计的改造方式有所差异外，其余管理保持一致。造林改造的时间均在当地树体芽萌动前的3月中旬，重新营造林的苗木均选择生长2年的裸根苗，树高在2 m左右、地径2 cm左右。人工栽植苗木后浇透水，并覆盖1层薄膜以起到保持土壤墒情的效果[5]。刺槐采伐后会有大量根蘖苗萌生出来，会对重新营造的苗木生长产生影响，可在松土除草等管理的同时将萌蘖苗除去。造林当年抚育6—7次，第2年适当开展3—4次抚育即可将根蘖苗对新造林的影响基本控制住。

1.4 调查内容及方法

2019年对各处理林间土壤不同深度的含水量、林地根系生物量、植物多样性等方面开展调查取样。

1.4.1 土壤含水量的测定。

钻取0—120 cm不同土层的样品，每20 cm取样1次，带回实验室烘干至恒重(温度105 ℃)，通过烘干前后的质量差计算求出土壤含水量。每个重复小区取样时沿着对角线方向随机取3个点，最后各处理各土层3次重复、共计9个样品分别取平均值。

1.4.2 林地根系生物量的测量

参照文献[6]进行0—60 cm林地根系生物量的测定，每隔10 cm取土样，将各处理各土层样品中的活根挑选出来，洗干净、晾干、烘干，比较各处理各土层中根系生物量，各处理各土层不同重复的数据最后取平均值。

1.4.3 林地内植物多样性的调查分析

在4个处理各重复小区内分别取标准样地(10 m×10 m)，进行乔灌木生长指标的调查，并在每个标准样地内随机选择6个小样方(1 m×1 m)进行草本植物的调查。按照文献[7-9]进行丰富度指数、Shannon-wiener指数、Pielous指数的计算分析。

2 结果与分析

2.1 不同改造方式下林间土壤含水量变化

对不同改造方式处理下林间土壤含水量情况的测量比较，结果见表1。根据表1可知，随着土层的加深，各处理土壤含水量均表现出增加的趋势，以0—20 cm土层内含水量相对较低；各改造林处理的60—80 cm土层内均以对照处理的含水量为最高，其次为萌蘖更新刺槐纯林，重新营造的油松纯林土壤含水量排第三，以蒙古栎林土壤含水量最低；80 cm土层中，萌蘖更新刺槐纯林处理的土壤含水量与对照处理均为9.0%，以蒙古栎纯林土壤含水量为最低；100—120 cm 土层中，萌蘖更新刺槐纯林的土壤含水量大于退化刺槐纯林，营造的油松纯林排第三，蒙古栎纯林土壤含水量最低。分析其原因可能在于重新营造的林分生长旺盛，消耗土壤中水分较多，因此含水量整体低于萌蘖更新林及对照林，对照林的刺槐生长缓慢，消耗土壤水分量相对低，因此土壤含水量相对较高。

表1 不同改造方式下林间土壤含水量情况分析

2.2 不同改造方式下林间林地根系生物量变化

对不同改造方式处理下林间土壤根系生物量情况的统计比较，结果见表2。根据表2可知，不同改造处理下林间土壤根系生物量表现出不同程度的变化，整体趋势为随着土层的加深土壤根系生物量分布逐渐降低，且土壤的根系主要集中在0—30 cm土层中，萌蘖更新刺槐纯林内0—30 cm土层中根系生物量占比为62.29%，与其他几个处理的差异不明显；同一土层中，各处理根系生物量差异也有所不同，0—10 cm土层中，根系生物量按照从高到低的顺序排列依次为对照林>油松纯林>蒙古栎纯林>萌蘖更新刺槐纯林；10—20 cm土层中，油松纯林>蒙古栎纯林>对照林>萌蘖更新刺槐纯林；20—30 cm土层中，萌蘖更新刺槐纯林>油松纯林>蒙古栎纯林>对照林；30—40 cm土层中，萌蘖更新刺槐纯林>对照林>油松纯林>蒙古栎纯林；40—50 cm土层中，油松纯林>蒙古栎纯林>对照林>萌蘖更新刺槐纯林；50—60 cm土层中，以萌蘖更新刺槐纯林根系生物量为最大，其次依次为油松纯林>蒙古栎纯林>对照林。

2.3 不同改造方式下林间生物多样性变化

对不同改造方式下林间生物多样性相关指数的统计分析，结果见表3。根据表3可知，生物多样性整体以重新营造的油松、蒙古栎林为最低，萌蘖更新刺槐林处理为最高。

2.3.1 丰富度指数

丰富度即为某个生境或者群落中物种的数量。不同的改造方式处理下，林间丰富度指数有不同程度的差异。根据表3可知，乔木层的丰富度萌蘖更新刺槐纯林>油松纯林>蒙古栎纯林>对照林；灌木层萌蘖更新刺槐纯林为1，其余处理均为0；草本层对照林为最高，其次为萌蘖更新刺槐纯林，重新营造的2种林分处理丰富度指数相对较低。分析其原因，主要在于原来的刺槐林周围有榆树等乔木树种，后期生长中试验林间逐渐有一定量的分布。

表2 不同改造方式下林间土壤根系生物量情况分析

表3 不同改造方式下林间生物多样性情况分析

2.3.2 多样性指数

多样性指数是物种数及个体差异的集中表现形式，可以反映出群落中物种数量及物种间个体之间的差异。Shannon-wiener指数可以对个体密度、群落类型等有较好的反映，一般情况下物种的种类越多、分布情况越均衡，其值相对就更大。根据表3可知，萌蘖更新刺槐林内乔木层的Shannon-wiener指数为1.115；草本层萌蘖更新刺槐林处理的指数为1.620，退化刺槐林为2.081。

2.3.3 均匀度指数

均匀度即为生境、群落中全部物种个体的数量及分布情况，是物种分配程度的一种反映形式。根据表3可知，Pielous指数以萌蘖更新刺槐林的处理为最高，草本层该处理与退化刺槐林之间的指数差异不大。

3 结论

对退化的刺槐林进行不同方式的改造，结果表明，不同的林分不同阶段对土壤中水分的利用程度表现出差异，导致土壤内含水量呈现出不同程度的差异，土层0—80 cm内以退化刺槐的对照林土壤含水量最高，超过80 cm则萌蘖更新刺槐林内的土壤含水量逐渐超过退化刺槐林对照处理，重新营造的油松林、蒙古栎林处理土壤含水量相对较低；不同改造方式处理下林间土层内根系生物量表现出不同程度的差异，各处理根系生物量均主要集中在0—30cm土层中，此范围内根系生物量占比最大的为重新营建的油松林、蒙古栎林，其次是退化刺槐林，萌蘖更新刺槐林根系生物量占比最低，但是与其他3个处理之间差异不大；不同改造方式下林间的生物多样性也表现出差异，重新营建的蒙古栎林、油松林内草本植被、灌木植被几乎没有，萌蘖更新刺槐林内乔木类型更多，退化刺槐林对照处理的草本植被种类更多，2种林分内的生物多样性差异不明显。因此可以对辽西地区的退化刺槐林采取适当间伐后自然萌蘖更新的方式进行改造。