山西北部风沙区主要防护林树种选择探讨

2010-06-21卢景龙

山西林业科技 2010年1期

关键词：小叶杨紫穗槐立地条件

卢景龙

(山西省林业调查规划院,山西太原 030012)

山西北部风沙区主要防护林树种选择探讨

卢景龙

(山西省林业调查规划院,山西太原 030012)

详细调查研究了山西北部半干旱风沙区不同立地类型上现有树种种类、分布频度和抗逆性能,并以立地类型为单元 ,以树木生长量、抗旱、抗寒、抗风蚀能力为指标,对树种的适应性进行了评价,提出了低山区、丘陵区、平原农区适宜的防护林造林树种。

北部风沙区;防护林;树种;选择

山西北部位于毛乌素沙漠的前沿,历史上曾繁衍着茂密的森林,生态环境良好。但由于历代战争、围猎和垦荒,森林资源惨遭破坏,生态环境极度恶化,一度沦落为不毛之地。虽然 20世纪五六十年代营造了大面积小叶杨林,但随着小叶杨树龄的增加,以及近年来降水量的减少、小叶杨生长势的衰退和病虫害的蔓延,使防护林效益锐减,防护功能下降,风沙危害有愈演愈烈之势。近年来,作者探索了山西北部半干旱风沙区适宜的防护林模式,并对该地区防护林树种的选择进行了深入研究。

1 研究区概况

山西北部半干旱风沙区主要涉及大同、朔州、忻州3市,其中 13个县(区)归属环北京地区防沙治沙工程范围,土地总面积 25.5×104hm2。

1.1 地形地貌

吕梁山、太行山支脉构造了地貌的主体框架,洪涛山、龙首山、七峰山、采凉山、黑驼山等横卧其间,平原农区、缓坡丘陵区、山区交汇排序,桑干河、黄水河、御河流经其中。主要地形如下:

1)河漫滩:季节性河水淹没地段。

2)阶地:河流两岸未被河水淹没地段,位于河漫滩之上。

3)平原农区:地势平坦,为主要耕作区,季节风沙危害较严重。

4)丘陵区:海拔较高,均在 1 100 m以上,土壤风蚀较严重。

5)山区:海拔较高,植被稀疏,裸露黄土,风蚀较轻。

1.2 气候条件

山西省北部地区属于暖温带落叶阔叶林向温带干旱草原的过渡地带。年均气温为 3.5°C～ 7.1°C,极端最高气温为 34.5°C～ 37.9°C,极端最低气温为-31.0°C～ -40.4°C,1月份平均气温-16.0°C～10.5°C,7月份平均气温为 18.0°C～ 22.3°C;无霜期 105 d～ 130 d,初霜期在 9月上旬,晚霜期在5月中旬;年日照时数 2 700 h～ 3 000 h,太阳年总辐射量 143 kW/cm2～ 148 kW/cm2;年降水量350 mm～ 450 mm,年蒸发量1 800 mm～ 2 300 mm。气候特征表现为寒冷、干旱、季节风沙大。

1.3 土壤条件

平川、丘陵区土壤形成的母质大部分为钙质黄土,山区有部分玄武岩、石灰岩、花岗片麻岩,主要土壤类型为栗钙土、栗钙土性土和山地栗钙土。土壤发育较年轻,物理性质较好,质地以沙壤、中壤为主,土壤pH值大(8.0～10.0)。土质疏松、胶粘力差,土壤肥力低,平川、丘陵区土壤有机质含量变幅范围为1.37 g/kg～11.73 g/kg。分布在山区的栗钙土较为肥沃,有机质含量可达16.7 g/kg。由于土壤在形成过程中以钙积为主,在土壤剖面常出现淀积层,这种现象虽然对植物根系的下扎不利,但在较深厚的土层中有利于土壤蓄水。一些河滩地及地势低凹地段有部分下湿盐碱地,土壤含盐量达 3.0%。土壤腐殖质含量低,微生物活动弱。1.4 植被状况

山西北部风沙区降水量少,植被种类较少,覆盖度低,成片林分面积也较小,且多为人工林。在山区,灌木林占绝大多数,以片状、块状或散生分布,全区森林覆被率为11.6%,林木覆盖率为16.7%,其主要树种为:胡枝子、百里香、沙棘、黄刺玫、绣线菊、柠条、华北落叶松、油松、桦树等。平川、丘陵区的主要植被为:蒿类、狗尾草、披碱草、羊胡子草、黄刺玫、紫穗槐、沙棘、柠条、柽柳、枸杞、小叶杨、群众杨、合作杨、新疆杨、榆树、刺槐、樟子松、油松、华北落叶松等人工林,主要农作物有:玉米、高梁、莜麦、谷类、胡麻、豆类、薯类、糖菜等。

2 研究方法

选择 7个具有代表性的立地类型组,调查树种分布状况,分析树种生长频度与立地类型的关系。根据旱、冻害分级指标(表 1),并结合风蚀造成 1年生枝条枯干情况进行定性评价,综合度量主要树种的抗逆性能。

3 结果分析

表 1 旱、冻害分级

半干旱风沙区树种的选择是营造稳定防护林的基础,在不同的立地条件下配置不同结构的防风林,适地适树是最根本的要求。

3.1 树种分布状况调查

立地类型决定了树种的分布,同时也反映了树种对环境的适应能力。一个树种分布范围愈广,则该树种适应能力愈强,被称为“广谱型”树种。相反,树种适应能力愈弱,则适生范围愈窄。不同立地类型组树种分布状况见表 2。

表2 不同立地类型组树种分布状况统计

从表 2中可知:1)沙棘、柠条分布范围最广,在各个立地类型组中均有分布,其次为新疆杨、群众杨、合作杨、小叶杨、垂柳、紫穗槐、油松。 2)在较好立地条件上树种分布较多。低山区、梁峁坡和耕作区3种立地类型组中,适宜生长的树种分别达 17种,17种和 18种,占统计树种 80.9%,80.9%和85.7%。其所包括的立地类型,正是研究区域的主要立地类型。3)乔木、灌木分布具有一定规律。乔木为丘陵梁峁坡以下至平原区的主要树种,灌木为丘陵区以上至山区的主要树种。

就立地类型来说,适宜生长的树种愈多,有针对性地选择树种的自由度就愈大,即根据不同营林目的选择树种的范围愈广,愈易采用最适宜的树种建立比较稳定的林分。

3.2 树木生长与立地的关系

当树种的生物学特性与所处环境的生态因子相协调时,树木生物量的大小与立地条件密切相关。树木的生物产量较高,则该树种适宜在该立地条件上生长;反之,则该树种不适宜在该立地条件上生长。不同立地类型组主要树种生长量见第48页表3。

表3 不同立地条件下树木生长量

从表 3可见:1)同一树种在不同立地上的生长表现相差悬殊,但总趋势是优越的立地条件下树木生长较好。平原农区、滩地、梁峁沟 3种立地条件下的树木生长量明显高于梁峁坡、梁峁顶,其中梁峁沟和滩地的树木生长更好,这是由于土壤水分对树木生长的影响,梁峁沟及滩地 30 cm土层内的土壤含水量分别比梁峁坡同等深度的土壤含水量高 7.6%和 9.2%。2)同一立地条件下树种之间的生长表现有较大差异。对阔叶乔木来说,新疆杨、合作杨的生长量大于小叶杨。比如,在滩地上生长的7年生新疆杨、合作杨分别比同样立地上生长的小叶杨树高生长量高 5.8 m和 4.0 m,胸径生长量大 3.9 cm和2.4 cm。而在梁峁坡上 3种树种的生长量基本一致,新疆杨与合作杨相比,二者的生长量相差无几,但以新疆杨为好。就针叶树种来看,樟子松、油松均不宜在梁峁顶栽植,在梁峁坡、梁峁沟、平原农区上樟子松比油松生长好。从 3种灌木树种来看,除滩地外,同等立地条件下的沙棘、柠条的生长量基本相等,且明显高于紫穗槐。紫穗槐在滩地上生长较好,虽然生长量的绝对值比沙棘略小,但无显著差异,说明紫穗槐对立地的反应更敏感,滩地为其适生区。

3.3 树种抗逆性分析

衡量树种的适应性,除了生长表现外,对主要灾害性因子的抵抗能力也是一个重要的评价指标。对1个适生树种来说,它可以健康、迅速地生长,最大限度地发挥其生长潜力,而且能够较好地抵御不良环境因子侵蚀,并稳定地遗传和繁殖。半干旱风沙区树种的适应性主要表现在抗寒、抗旱、抗风沙能力等方面。各树种抗逆能力见表4,表4中树种的抗旱、抗寒指标由表 1所得,抗风蚀的定性评价由调查树木迎风面危害状况后获得(迎风面树枝无干枯为好,枝条干枯小于 1/3为中,大于 1/3为差)。

如表4所示,不同树种的抗逆能力不相同。新疆杨、合作杨抗逆能力较强,小叶杨次之;小叶杨的保存率分别比新疆杨、合作杨低 8.7%和 7.8%,这是由于抗风蚀能力较差所致;旱柳的抗风蚀能力居中。针叶树类中,樟子松抗逆能力最佳,苗木成活率、保存率均较高;油松的耐旱能力比樟子松低,杜松更低;侧柏、杜松对风蚀抗御能力弱,造成了苗木保存率较低;侧柏的耐寒性不如油松和樟子松。3种灌木树种中,除紫穗槐的抗风蚀能力居中外,这些灌木在各方面均表现出较强的适应性,即在该地区有较强的发展优势;紫穗槐的抗盐碱能力较强,是下湿盐碱地理想的树种。