废弃矸石山营造用材林树种的选择与效果评价

苏铁成

（抚顺矿业集团有限责任公司林业处，辽宁　抚顺　113004）



废弃矸石山营造用材林树种的选择与效果评价

苏铁成

（抚顺矿业集团有限责任公司林业处，辽宁抚顺113004）

摘要：在辽宁省抚顺矿区废弃矸石山进行营造用材林的试验结果表明，在停止排矸10年以上的矸石山营造用材林能获得可观的木材收益，最适宜本地区矸石山营造用材林的树种为家榆、小钻杨和刺槐，其蓄积生长量远高于本地区山地中等立地条件下用材林的蓄积生长量。

关键词：矸石山；用材林；造林；效果评价

矸石山是由煤矿开采剥离物堆积而成的废弃地。我国现有矸石山1 500余座，占用了超过1万hm2的土地资源，不仅破坏了所在地区的生态环境［1-3］，而且对当地人民生活及健康造成了严重的影响，迫切需要进行生态恢复。大量试验表明，采用植被进行生态恢复具有成本低、见效快的特点，已成为矸石山生态恢复的主要途径。我国利用植被对废弃矸石山进行生态恢复的工作开始于上世纪80年代初，虽已取得了很多有价值的研究成果，但大多局限于单纯的生态环境治理技术方面的研究，而对于林木收益方面的研究尚未见报道。我们于1988年和2003年在对矸石山进行生态恢复过程中，分别在辽宁省抚顺市的两处矸石山营造了用材林树种，通过对适宜矸石山复垦造林树种的成活、生长情况进行观测、研究，对矸石山营造用材林的效果及木材收益进行了分析，以期为在相似立地条件下营造用材林提供技术支持。

1试验区自然概况

试验区位于辽宁省抚顺市东南部和西南部的两处矸石山，地理坐标123°48′～125°27′E，41° 40′～42°37′N，海拔分别在90±10m和190± 10m之间，造林时两个地段的停止排矸年限分别为12年和18年。该试验区属冷凉湿润的温带大陆性季风气候，年平均气温6.5℃，年降水量700～900mm，全年日照时数2 254～2 517h，无霜期150天左右。

2试验方法

2.1试验设计

根据矸石山的自然条件及本地区适宜用材林树种的生态学特性，选择本地区培育的刺槐、家榆、小钻杨、樟子松、白桦、日本落叶松、长白落叶松等7个用材林树种［4-7］的优质苗进行造林试验，其中小钻杨为2年生扦插苗，其它阔叶树种为1年生实生苗，针叶树种为2年生移植苗。

试验采用完全随机区组的设计方法，分别在两处试验地设置7个树种3次重复的试验小区。造林植苗方法为大坑中心苗植苗造林。

2.2造林方法

2.2.11988年造林试验

试验地造林面积5.33 hm2。在试验地内设置各树种纯林模式的试验小区，根据试验地的实际地形，每个试验小区面积在800～1 000m2之间，造林株行距为1.5m×1.5m。

2.2.2 2003年造林试验

试验地造林面积8.34 hm2。在试验地内设置各树种混交模式的试验小区，每个试验小区面积为1 200m2。其配置方式为：（1）小钻杨和樟子松2个树种采用块状与其它灌木树种相间混交，每块面积36m2，每块分别栽小钻杨5株，栽樟子松9株。每个试验小区内有小钻杨和樟子松各9块，有灌木树种17块。（2）刺槐、家榆、白桦、日本落叶松和长白落叶松5个树种均采用带状混交。其中，刺槐带宽9m，每带3行，株行距为2m×3m，与灌木紫穗槐带状混交，紫穗槐带宽3m；家榆、白桦及2种落叶松带宽3m，每带2行，株行距为1.5m×1.5m，分别与灌木胡枝子、紫穗槐、毛樱桃、叶底珠进行带状混交，灌木每带宽为3m。各树种在每个小区中所占面积在100～600m2之间。

2.3数据调查

于造林当年秋季调查成活率，分别于造林后第3年、第10年、第28年调查保存率和径、高生长量。成活率和保存率采用整个试验小区成活（保存）株数占造林栽植株数百分比的调查方法；胸径采用围尺对试验小区每木检尺的调查方法；树高采用测高器测定试验小区内标准木的调查方法，每小区测高株数在15～25株之间。

3结果与分析

在混交模式的7个树种中，小钻杨和樟子松只进行了块状混交而无带状混交；刺槐、家榆、白桦和2种落叶松只进行了带状混交而无块状混交。因此，对7个树种成活率、保存率及生长量的分析只按纯林和混交林进行分析，而对混交林不再区分混交方式进行分析。

3.1造林成活率及保存率分析

3.1.1造林当年成活率

由表1可以看出，在两处试验地中，日本落叶松和长白落叶松的当年成活率均低于40％，已无补植成林的价值；其余5个树种的成活率均高于40％，经补植后均具备成林的条件。

表1　各树种造林当年成活率

3.1.2造林后的保存率

由表2可以看出，造林后第3年时，2种落叶松的保存率几乎为零。在试验区现场仅在混交模式的试验区中有几株零星分布的落叶松，而纯林模式中2种落叶松已全部死亡。造林后第10年时，刺槐、家榆、小钻杨3个树种的保存率均在60％以上，纯林樟子松保存率为60％，混交林樟子松和白桦保存率均低于40％。

表2　各树种造林后各年保存率　％

3.2生长量分析

由于造林后第3年时，2种落叶松的保存率已低至不具备补植成林的条件，故不对其生长量进行分析，仅对其余5个树种的生长量进行分析。作为用材林经营，主要追求的是获得林木蓄积，而在造林后第3年时，各树种的径、高尚未达到计算蓄积的标准，所以只分析造林后第10年、第28年两个时期的生长量（表3）。

表3　各树种生长量

3.2.1纯林模式的生长量分析

3.2.1.1纯林模式的平均胸径、树高生长量

纯林模式在造林后第10年时，4个树种的平均胸径、平均树高的差异均极显著，其中樟子松的平均胸径和平均树高与其它3个树种的平均胸径和平均树高间差异极显著，其它3个树种的平均胸径间差异均不显著；家榆的平均树高又与刺槐、小钻杨2个树种的平均树高间差异极显著，而刺槐、小钻杨的平均树高间差异均不显著。

在造林后第28年时，4个树种的平均胸径、平均树高的差异仍极显著。F胸径=144.21**＞F0.01（3，187）=3.89；F树高=211.66**＞F0.01（3，56）=4.16。

多重比较结果（表4）表明，4个树种的平均胸径，除小钻杨与刺槐间差异不显著外，其余各树种的平均胸径间差异均显著；4个树种的平均树高，除家榆与刺槐及小钻杨间差异不显著外，其余各树种的平均树高间差异均显著。

表4　纯林模式造林后第28年胸径、树高多重比较

3.2.1.2纯林模式的单位面积蓄积量

纯林模式4个树种的单位面积蓄积量的对比结果（表3）表明，造林后第10年和第28年，均以小钻杨的单位面积蓄积量最高，刺槐和家榆次之，而樟子松最低。

3.2.2混交模式的生长量分析

3.2.2.1混交模式的平均胸径、树高生长量

混交模式在造林后第10年时，5个树种的平均胸径、平均树高的差异均极显著。对平均胸径进行多重比较可知，除家榆与刺槐及白桦与樟子松的平均胸径差异不显著外，其余树种的平均胸径间差异均显著；对平均树高进行多重比较可知，樟子松的平均树高与其它4个树种的平均树高间差异均显著，其它4个树种的平均树高间差异均不显著（表5）。

表5　混交模式造林后第10年胸径、树高多重比较

3.2.2.2混交模式的单位面积蓄积量

混交模式5个树种的单位面积蓄积量的对比结果（表3）表明，造林后第10年，以家榆的单位面积蓄积量最高，小钻杨次之，刺槐和白桦分别位居第三、第四，而樟子松仍为最低。

3.3矸石山用材林与山地用材林蓄积量的比较

由于造林后10年时多数树种的生长量尚未达到主伐利用的指标［8］，所以仅对纯林模式造林后28年时的蓄积量与山地用材林进行比较分析。山地用材林的数据是从抚顺矿业集团林业处经营的11 251个小班中按坡向和土层厚度抽取的28年生各树种小班的森林资源调查数据，抽取小班总数240个，各树种小班单位面积蓄积量见表6。经比较可知，矸石山造林后28年时，刺槐的单位面积蓄积量超过山地中层土条件下同龄刺槐林分的2倍；而樟子松单位面积蓄积量仅为山地中层土条件下同龄樟子松林分的51％，略高于同龄的山地薄层土油松林分蓄积量。小钻杨和家榆在当地无山地造林林分，将其与同龄的刺槐林比较，其蓄积量分别为山地中层土刺槐林的3.1倍和1.6倍。

表6　山地造林28年生各树种蓄积量m3·hm-2

4结论与建议

4.1对停止排矸10年以上的矸石山进行植被恢复，营造用材林可取得明显的经济效益。可用于营造用材林的树种以家榆、刺槐、小钻杨等阔叶树种为首选树种。在纯林模式下，单位面积蓄积量由高至低的顺序为：小钻杨＞刺槐＞家榆；在混交林模式下，单位面积蓄积量由高至低的顺序为：家榆＞小钻杨＞刺槐。这3个树种的蓄积生长量远远高于本地区山地中层土条件下的刺槐人工林。

4.2白桦和樟子松2个树种，通过加强管理能够在矸石山成林，但其单位面积的蓄积生长量远低于山地用材林。樟子松作为常绿针叶树种，可以用于矸石山的植被恢复，在改善生态环境的同时，亦可获得一定数量的木材收益。日本落叶松和长白落叶松的成活及生长情况表现不良，不适宜在当地矸石山环境下营造用材林。

4.3在造林后10年时，已出现部分树木因深层发热而死亡和倒伏的现象［4］；造林后28年时的试验地现场出现了更多树木根系受到深层高温灼伤而倒伏的情况，并且深层的高温热气沿着树木根系涌到了地表，造成周围地表植被的大面积死亡。所以，需着重提示，对于排矸年限较短或深层仍存在发热的矸石山，应选用浅根性的灌木或草本植物来恢复植被，而不宜营造深根性乔木用材林树种，以防止因根系接触到深层热源而造成的树木死亡，以及有可能造成的生态环境的再次恶化。

4.4矸石山的土壤结构相对比较松散，并且深层具有潜在的高温热源，营造用材林应以中小径材为培育方向，在树木出现倒伏之前和根系尚未接触到深层热源时即行主伐利用，并及时更新造林，以尽快重新恢复植被，提高土地利用率。

参考文献

［1］束文圣，张志权，蓝崇钰.中国矿业废弃地的复垦对策研究［J］.生态科学，2000，19（2）：24-28.

［2］鲍士旦.土壤理化分析［M］，北京：中国农业出版社，2000.

［3］李永庚，蒋高明.矿山废弃地生态重建研究进展［J］.生态学报，2004，24（1）：95-100.

［4］苏铁成.矸石山复垦造林树种选择的试验研究［J］.林业科技通讯，1998（1）：24-26.

［5］高英旭.矿区废弃地植被恢复进展情况及对策［J］.辽宁林业科技，2013（6）：41-43.

［6］王兵，赵广东，苏铁成，等.极端困难立地植被综合恢复技术研究［J］.水土保持学报，2006，20（1）：151-154.

［7］孙翠玲，苏铁成，郭玉文.矿山矸石台地植被恢复栽培模式研究［J］.林业科学研究，2005，18（3）：356-361.

［8］辽宁省质量技术监督局.人工商品用材林建设技术规程.DB21/T1365-2005［S］.北京：中国标准出版社，2005.

（责任编辑：王岳）

The Selection and Effectiveness Evaluation of Different Trees in Timber Forest Building at Coal Gangue Piles

SUTiecheng
（Forestry Department of Fushun Mining Group Co.，Ltd.，Liaoning Fushun 113004）

AbstractIn order to explore the effectiveness and forestry revenue of different trees in the ecological restoration of coal gangue piles，we did experimental study on timber forest building at the coal gangue piles in Fushun，Liaoning.We proved that there is considerable timber revenue by building timber forest on the coal gangue piles stop dumping for more than 10 years.The trees suitable for building timber forest on local coal gangue piles are Ulmus pumila，Populus×xiaozhuanica and Robinia pseudoacacia，the volume growth of these trees are much higher than the timber forest in medium site condition of local mountainous region.

Key wordsCoal gangue piles；Timber forest；Afforestation；Effectiveness evaluation

中图分类号：S727.1，S728.9

文献标识码：A

文章编号：1001-9499（2016）03-0033-04

作者简介：第1苏铁成（1958-），男，高级工程师，主要从事森林培育技术方面的研究。

收稿日期：2016-02-19