沙地人工刺榆围栏生长及分化的初步研究*

曹宇

（辽宁省固沙造林研究所，阜新 123000）

沙地人工刺榆围栏生长及分化的初步研究*

曹宇

（辽宁省固沙造林研究所，阜新 123000）

对彰武沙地4种典型立地条件下，6年生人工刺榆围栏生长情况进行调查的结果表明，在立地条件较好的平缓沙地、丘间低地和固定沙丘下部，刺榆的生长比较稳定，造林保存率均在80%以上，与立地条件相对较差的固定沙丘上部相比，刺榆的各主要生长指标均差异显著，造林保存率为47%。在未经人工干预状态下，4种立地条件刺榆林分地径离散度均在1.0以上，小于平均地径累计株数均超过1/3，表明在现行密度条件下，刺榆林分的生长已出现明显分化，立地条件的异质性和初植密度过大是林分发生分化的主要因素。各标准地刺榆林分普遍存在边行优势，但对林分生长影响并不显著。

沙地；刺榆；生物围栏；立地条件；生长分化

刺榆(Hemiptelea davidii)为榆科刺榆属落叶小乔木（或呈灌木状），生长迅速、抗逆性强，耐干旱贫瘠，是干旱、半干旱地区优良的固沙树种，因其特殊的生物学特性和形态特征，也是营建生物围栏的理想树种之一[1]。辽宁省固沙造林研究所于2010年，对所辖2 500 hm2试验地周边进行了围栏造林，形成刺榆围栏带29 km，由于周边立地条件不同，3/4地段已经成林，造林保存率79%，另1/4地段受土地风蚀和人畜破坏影响，保存率仅为20%～30%[2]。2015年在充分调查基础上，对刺榆围栏不同立地条件下的生长现状进行初步调查分析，以期为沙地刺榆围栏在营林措施和保育技术等的深入研究提供参考和借鉴。

1 研究区自然概况

研究区位于辽宁省彰武县北部的章古台镇和阿尔乡镇(121°53′～122°29′E，42°43′～42°52′N)，地处科尔沁沙地东南缘，属亚湿润干旱区森林草原气候，海拔227～250 m，年降水量450～500 mm，多集中于6～8月，年蒸发量l 570～1 800 mm，平均空气湿度60.4%，年均气温6.3℃，极端高温43℃，极端低温-34℃，10℃以上有效积温2 800～3 200℃，无霜期154天。土壤类型以风沙土为主，pH值6.7～7.0，有机质较低，由于干旱气候和长期风蚀，形成由西南向东北走向的沙丘带。区内植被以樟子松、油松、杨树等为主的人工固沙林，地带性植物为家榆(Ulmus pumila)、大果榆(U.macrocarpa)、小叶朴(Celtisbungeana)、山里红(Crataeguspinnatifida)、小叶杨(Popuhts simonii)、色木槭(Acer mono)、山杏(Armeniaca sibirica)、小叶鼠李(Rhamnus parvifolia)、胡枝子(Lespedezabicolor)、南蛇藤(Celastrusarticulatus)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、盐蒿(Artemisia halodendron)、中华隐子草(Cleistogenes chinensis)等[3]。

2 材料与方法

研究材料为辽宁省固沙造林研究所于2010年对所辖6块试验地周边营建的刺榆围栏林带，造林时采用刺榆1年生实生苗，株行距1 m×1 m，造林当年进行了1次带状抚育，后以粗放管理为主，围栏林带多处于人工固沙林缘。2015年，在研究区内刺榆围栏无人畜破坏地段，按沙地类型和沙丘部位选择4种典型立地（表1）：平缓沙地、丘间低地、固定沙丘（下部）和固定沙丘（上部），共计13块标准地，标准地长100 m。对标准地内全部立木进行每木检尺，调查因子包括地径（距地面30 cm处直径）、树高、冠幅、郁闭度等。获得数据用Excel软件处理，用SPSS20.0软件进行统计分析。

表1 彰武沙地立地类型划分[4]

3 结果与分析

3.1 不同立地条件刺榆生长情况

由表2可知，刺榆在造林5年后，在未经人为干预状态下，不同立地条件各项调查因子均有不同。围栏林带的保存密度以平缓沙地最高，造林保存率达85%，丘间低地与沙丘下部保存率接近80%，沙丘上部最低，保存率仅为47%。郁闭度除沙丘上部外，其他各立地条件均在0.7以上。地径、树高、冠幅生长量以丘间低地最大。平缓沙地、沙丘下部及沙丘上部，平均地径分别为丘间低地的77%、72%和47%；平均树高分别为丘间低地的94%、97%和51%；平均冠幅分别为丘间低地的88%、94%和62%。

表2 不同立地刺榆围栏生长情况

对不同立地间刺榆地径、树高和冠幅进行方差分析表明，不同立地刺榆的生长差异显著（FD=19.415，FH=29.805，Fc=23.541＞F0.05=2.40，F0.01=3.30）。通过多重比较（表3），丘间低地、平缓沙地、沙丘下部三项指标与沙丘上部相比，均达到极显著差异，丘间低地除地径与平缓沙地和沙丘下部极显著差异外，树高与平缓沙地和沙丘下部差异不显著，冠幅显著高于平缓沙地和沙丘下部。结果表明，刺榆尽管耐干旱瘠薄，适应性较强，但是在水分和养分条件较差的沙丘上部，明显不如丘间低地、平缓沙地和沙丘下部生长稳定，这也与刺榆的生态学特性和分布特点一致[5，6]。

彰武沙地立地条件受沙地类型、沙丘部位和土壤水分等因素的影响[4]，在地势平坦起伏较小的丘间低地和平缓沙地，地下水位相对较高，由于受地下水的影响，土壤含水率较高，形成了较好的水分条件，从而有利于刺榆的正常生长。而在地势不平、地形起伏较大的沙丘，地下水位相对较低，随着沙丘部位的改变，地下水对土壤水分条件的影响十分有限，大气降水便成为土壤水分补给的主要途径[8，9]。由于沙丘上部起伏较大，植被覆盖率较低，降水后受径流作用和土壤入渗影响，对降水进行了二次分配，20%～30%水分流失，使土壤水分条件变差[10]。部分流失的水分，则转移至沙丘下部形成间歇性积水，使下部土壤水分得到有效补充，局部水分条件改善。由于沙丘不同部位土壤水分条件的差异，造成沙丘上部刺榆生长所必需的水分亏缺，呈现与下部刺榆生长的差异[11]。

表3 多重比较

3.2 刺榆围栏生长分化情况

在同龄、同种以及相同立地条件下，森林内林木个体生长所表现出来的差异，即为林木分化。林木分化直接导致的后果就是自疏现象的发生，这种现象在造林密度较大，又未及时进行干预（间伐）的人工林中普遍存在[13]。

由表4可知，4种典型立地条件下，刺榆围栏地径离散度均大于1.0，小于平均地径的累计株数均超过1/3，表明在现行密度条件下，林木已经开始出现分化。其中，沙丘下部变动范围为平均地径的1.65～0.63倍，与一般森林变化基本一致，平缓沙地、丘间低地和沙丘上部刺榆地径的变动范围则较大，刺榆围栏林木分化的程度更加强烈。

表4 不同立地刺榆围栏地径分化情况

通常情况下林带树木在幼龄期初植密度合理的条件下，几乎不存在竞争，影响林木生长的主要因素是林地水肥等基本条件的保证程度[12]。由于沙地气候条件恶劣，刺榆围栏在造林初期为使其提早郁闭，需要保持较大的初植密度。在未经人工干预状态下，立地条件相对较好的平缓沙地、丘间低地和沙丘下部，林木个体间均有较足够的营养空间来维持生长，随着刺榆围栏林龄增加，加之保存密度过大，林木间为充分利用环境资源的利用性竞争则显现出来，生长逐渐出现分化，平缓沙地和丘间低地相对于沙丘下部水养条件更好，林木间这种分化则表现的更为强烈。沙丘上部由于立地条件相对较差，营养空间有限，仅能满足部分林木生长的需求，随着刺榆围栏的不断生长，林木间这种竞争提早出现，开始分化并伴随自疏现象，致使保存率过低。

3.3 边行效应对刺榆围栏生长的影响

通常认为边行效应是加速林带树木分化的主要原因之一[12，15]。从6年生刺榆围栏边、内行地径统计情况可看出（表5），各立地围栏林带最大地径都出现在边行，边行的平均地径普遍高于内行，平缓沙地约4.3%，丘间低地约7.8%，沙丘下部约5.4%，沙丘上部约8.8%。对各标准地边、内行平均地径经t检验，均未达到显著水平（t＜t0.05=1.97），表明在2行围栏、3行围栏中，边行效应对林木生长分化的影响均不显著。边行效应对林木生长分化的影响，一般在具有较多边行的林带中，随年龄增加效果越显著[15-17]。刺榆围栏在营造时为了避免（利用）边行效应对林木生长的影响，选择了以两行一带、三行一带式进行造林。从实际调查结果看，这种边行优势虽然存在，但影响效果并不显著，究其原因可能与围栏林带林龄较小，以及围栏林带行间距（行间距1 m）过近，且多处于固沙林林缘，围栏内则与固沙林接触较近等因素有关。这种影响可能会随着围栏林带的林龄增长，慢慢显现出来。

表5 不同立地刺榆围栏边、内行地径统计情况

4 小结

4.1 刺榆为科尔沁沙地乡土树种，耐干旱瘠薄，适应性较强，是营建生物围栏的理想树种。分析表明，刺榆围栏在不同沙地立地条件，生长差异显著。随着立地条件的改变，刺榆围栏在水养条件较好的丘间低地、平缓沙地和沙丘下部生长比较稳定，造林保存率达80%以上，均达到中度以上郁闭，沙丘上部生长相对较差，保存率仅为47%，接近中度郁闭水平。

4.2 刺榆围栏造林5年后，在未经人为干预（间伐）状态下，各立地条件刺榆地径离散度均超过1.0，小于平均地径累计株数均超过1/3。表明在现行密度条件下，林木间已出现分化，应适时进行第1次抚育间伐。引起刺榆围栏生长分化除与立地条件的差异有关外，初植密度过大也是重要因素之一。

4.3 通常认为，边行效应是加速林带树木分化的主要原因之一。从实际调查结果看，4种典型立地条件下，13块刺榆围栏标准地普遍存在边行优势，最大地径均出现在边行，边行平均地径普遍大于内行，但这种差异并不显著（t＜t0.05），说明边行效应并未对刺榆围栏生长够成影响，可能会随刺榆围栏林龄的增加，逐渐显现出来。

4.4 对于沙地人工刺榆围栏造林合理密度的确定，还有待进一步深入研究。除应根据树种的生态学特性外，还要综合考虑立地条件的异质性，可参照林木分化与自然稀疏结果，并结合边缘效应理论，有针对性的进行调控。

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Preliminary Study on Growth and Differentiation of Hemiptelea davidii Fences in Sand-land

CAOYu
（Liaoning Institute of Sandfixation and Afforestation,Fuxin123000）

Investigations on the growth of six years oldHemiptelea davidiifences in 4 typical sites of Zhuangwu sand-land.The analysis shows that the growth ofHemiptelea davidiiwas steadied and the planting preservation rate was above 80%in flat sandy land,inter-dune lowland and lower dunes,compared with the main growth indexes were significantly different and planting preservation rate was 47%in upper dunes.Under the condition of no tending-thinning,the ground diameter dispersion ofHemiptelea davidiiin 4 site conditions was more than 1.0,and the cumulative number less than the average was more than 1/3,the results that the stand growth had obvious differentiation under the present density condition,and the heterogeneity of site condition and the initial planting density were the main factors of forest differentiation. The presence of edge effects in the each sample plot,but no significant effect on tree growth.

Sand-land;Hemiptelea davidii;Plant fences;Site conditions;Growth and differentiation

S759.2，S792.19

A

1001-9499（2017）02-0028-04

复方面研究。

2017-01-20

（责任编辑：张亚楠）

*辽宁省科学技术计划项目（2015103024）；中央财政林业科技推广示范资金项目（辽2016TG14）