黑龙江省西部地区生态林建设技术研究

2014-03-01张玉柱俞冬兴毕广有曹志伟陈晨

防护林科技 2014年7期

关键词：甘南县胡枝子兴安

张玉柱，俞冬兴，毕广有，曹志伟，陈晨

（黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江齐齐哈尔161005）

针对黑龙江省西部水土流失、土地荒漠化、洪灾和旱灾交替发生，较多地区经济贫困的现状，通过营造生态功能持续稳定的生态林以保护脆弱生态环境，促进经济持续稳定发展，从而达到“坚持生态优先，谋求经济、社会效益相统一”的营造生态林的目的。

本地区人工生态林建设应遵循以下基本原则：

（1）营造多树种、多林龄、多样性、稳定性强的复层林和混交林。

（2）为了与嫩江流域环境条件相适应，尽可能选择与该区域的原生植被相类似的自然植被类型，尽可能采用保持生态环境稳定的造林方法。

（3）人工生态林不拘泥一定的规则形状，可以根据地形特点因地制宜。

（4）环境条件恶劣的造林地，一次成林困难。可先造2种先锋林，成林后再通过带状间伐等方式，一边引进，一边改良，从而形成具有多样性的人工生态林。对达到成熟期的生态林可以采用同样的方法进行树种的多样化改良。

1 试验区概况

根据《黑龙江省1999—2050年生态环境建设规划》分区，结合3个类型区域特点，把平原区的齐齐哈尔市甘南县甘南林场、丘陵区的齐齐哈尔市克山县北联林场、风沙区的大庆市杜尔伯特蒙古族自治县新店林场选定为试验区。

表1 嫩江流域中下游人工生态林调查

1.1 杜尔伯特蒙古族自治县试验区

试验区位于黑龙江省西部地区的中部，属于温带季风气候，春季干旱多风，夏秋炎热多雨，年平均气温3.5℃，极端最高38.5℃，极端最低－33.6℃，≥10℃年均积温2 924.4℃，年降水量为431.5 mm，蒸发量为1 828.7mm。降水主要集中在6—9月，占全年降水量的84.6%，全年平均5级以上大风日数为59d，8级以上大风日数20d，平均风速4.1m·s－1，4、5、9、10月为风沙活动最为频繁强烈的季节。土壤以沙壤土为主，pH值7.5～8.5。

1.2 甘南县甘南林场

林场地处大兴安岭东南麓终端断续丘陵与嫩江平原的过渡地带，地形以平原地貌为主，海拔高度180～200m。属温带季风气候，冬季漫长寒冷，春季风大干旱，夏季高温多雨，秋季降温快，多早霜。年平均气温2.6℃ ，最高气温39℃，最低气温－35.4℃，平均降水量455.2mm，年蒸发量1 499.8 mm，年日照时数2 791.7h，年积温2 260～2 980℃，无霜期120～160d。土壤主要以黑土、黑钙土为主。

1.3 克山县北联林场

林场地处小兴安岭南坡，丘陵起伏，漫川漫岗，施业区坡度平缓，平均坡度10°左右，平均海拔高度560m左右。属于温带季风气候，四季变化明显，冬季漫长，寒冷干燥；夏季短促，高温多雨；春季风大少雨干旱；秋季降温急骤，霜冻较早，常有冻害发生。年平均气温1.2℃，极端最高气温37.9℃，最低气温－42℃，无霜期120d左右。日照时数2 620～2 724h。有效积温2 400℃。年降水量510mm左右，年平均蒸发量1 200mm，主风向西北风。林场土壤为黑土、暗棕壤、沼泽土。林场属小兴安岭植物区系。天然植被有蒙古栎、白桦、黑桦、山杨，有少量的椴树、色木槭和春榆，垂直分布不明显。

2 研究方法

2.1 间伐及更新试验方法

采用0%、30%、50%三种间伐强度带状间伐，间伐带宽10m，保留带宽10～20m，间伐带东西走向。更新试验：更新方式分为人工更新和天然更新2种，其中，人工更新进行了不同树种、密度和混交模式试验。

设计新栽植行采用最接近东西方向的直行间伐。

2.2 间伐后光照条件变化观测方法

通过测定间伐行中正交行的PPFD（光合光量子通量密度），评估带状间伐光照条件变化。具体方法为：全天空照片摄影，所摄照片采用计算机软件处理、分析。

天空照片用安装有鱼眼镜头的数码相机拍摄。摄影高度为1.3m。在间伐带正交线上进行摄影，每个伐区设置5条线。在一边长为50m的试验区中，设置南北走向5条线，其端点位置分别为5、15、25、35、45m；沿各条线，每间隔5m进行拍照，每条线上共拍照11张，通过自动计算，得出郁闭度及PPFD值。

2.3 更新造林试验方法

间伐试验区造林设计在平原区、丘陵区和风沙区分别设立50m×50m的试验处理区。试验处理分为：无间伐对照、间伐区（只进行带状间伐）、间伐＋栽植（行状栽植、密度试验）。

2.3.1 甘南县甘南林场间伐后栽植区：在兴安落叶松间伐迹地栽植50m×50m林分6处；树种为红皮云杉，密度2m×2m，间伐强度：对照、30%、50%。

2.3.2 克山县北联林场间伐后栽植区：在樟子松间伐迹地栽植50m×50m林分4处和50m×25m林分2处；树种为：红皮云杉、黄波罗，密度2m×2 m，间伐强度：0%、30%、50%。

2.3.3 杜蒙县新店林场间伐后植栽区：在小黑杨间伐迹地栽植50m×50m林分6处；树种：小叶锦鸡儿、沙棘（密度1m×2m），间伐强度：0%、30%、50%。

3 试验结果与分析

3.1 间伐后光环境改善效果

结果显示：杜蒙县杨树林与对照区的透光度相比增加20.0%。甘南县的兴安落叶松林及克山县的樟子松林与对照区的透光度相比增加10.0%。

根据透光度及PPFD相对值分析，采伐部分北侧与南侧，即使是同样的透光度，PPFD相对值差异也较大。直射光多的北侧大，有林冠遮挡的南侧小。北侧部分在3～4m范围内可接收到直射光。

3.2 间伐对林地天然更新的影响

3.2.1 间伐造林当年天然更新情况调查及分析

（1）间伐区更新情况调查

各地区植物侵入情况：

①风沙区：大庆市杜蒙县（新店林场）

木本类：家榆、小黑杨、兴安胡枝子、兴安鼠李各1株。

草本类：虎尾草、狗尾草、星星草、马唐等占优势，植被平均覆盖度30%。

②平原区：齐齐哈尔市甘南县（甘南林场）

木本类：确认有家榆、兴安胡枝子、细叶胡枝子、兴安落叶松天然更新幼苗，发现大量细叶胡枝子及落叶松幼苗。

草本类：狗尾草、金色狗尾草、马唐等占优势，间伐区植被平均覆盖率为60%。未间伐林地的植被非常少，覆盖率平均2%。

③丘陵区：齐齐哈尔市克山县（北联林场）

木本类：发现小黑杨、樟子松、兴安落叶松、毛榛、细叶胡枝子、平榛、黑桦侵入，尤其发现落叶松、杨树、樟子松等天然更新苗数量较大。

草本类：东方草莓、针茅、苔草等占优势，平均植被盖度40%，未间伐部分平均植被盖度8%。

（2）间伐造林区天然更新情况分析

①更新树种及其个体数量

从生态林建设的角度来看，侵入树种增加了现存生态林的构成树种，周边木本树种的侵入对形成多样性生态林具有重要意义。

根据本次调查结果，在调查区内确认能生长的木本类如下：

风沙区：大庆市杜蒙县（新店林场）

家榆1株、小黑杨1株、兴安胡枝子1株、兴安鼠李1株。

平原区：齐齐哈尔市甘南县（甘南林场）

家榆2株、兴安胡枝子2株、细叶胡枝子13株、兴安落叶松9株。

丘陵区：齐齐哈尔市克山县（北联林场）

小黑杨10株、樟子松8株、落叶松20株、毛榛2株、细叶胡枝子8株、平榛8株、黑桦1株。

②间伐造林区更新分析

在风沙区杜蒙县新店林场，在间伐处理区确定4个树种的天然更新苗，只发现4株侵入，数量很少。因为周围种源稀少和周围居民放牧。没有观察到新栽植区有木本类侵入，由于离种源远、土壤盐碱度非常高、立地条件差，更新困难。

在平原区甘南县甘南林场，确认间伐处理区有4个树种生长，总计26株。其中细叶胡枝子13株、落叶松9株，占85%。

在丘陵区克山县北联林场，观察到在间伐处理区和新栽植区都有很多木本类。特别是间伐处理区有7个树种的侵入，总计57株。因为处理区接近天然种源，种子补给容易，和其他2个地域相比有立地条件的优势。

③木本类更新的可能性

甘南县甘南林场及克山县北联林场，通过此次调查观察到几种情况。间伐处理区，间伐后空地里有很多天然更新苗木。天然更新苗木在宽度10m的空地中分布特点：空地中心较少，北侧和南侧的林缘部分较多；北侧受干旱影响，变黄的很多；南侧每天有一半时间是遮阴状态，更新植物生长良好。空地中心地带杂草长得很茂密，北侧和南侧林缘部分杂草低矮稀疏。侵入树种主要是调查区周围的生态林树种。

3.2.2 间伐造林对植物更新影响研究结果

（1）综合3个类型区全部调查研究结果，风沙区的新店林场，立地条件极差，人为、牲畜危害严重，天然更新难以进行；宜林地造林可选树种少，成活困难。

（2）平原区的甘南林场立地条件相对较好，天然更新苗木翌年存在春季生理干旱现象，可采取一些措施促进天然更新。如采伐迹地改善种子落地发芽生根环境，秋季采取防寒措施帮助越冬，翌年春季及时浇水解决春旱问题；待幼苗发育强壮，抗逆性增强，适应环境后，能够正常生长发育，形成生态稳定的混交林。

（3）丘陵区的北联林场，立地条件最好，观察到天然更新樟子松2年生实生苗，其他树种，观察到株高10～50cm存活生长的个体，天然更新苗木可以正常越冬。现有生态林间伐后，通过天然更新，可形成生态稳定的混交林。