辽西地区油松飞播林自然成林类型调查研究

2018-03-01姚丽杰王世忠张文臣卢国珍林阳步兆东王鹏姚显明

防护林科技 2018年1期

姚丽杰，王世忠，张文臣，卢国珍，林阳，步兆东，王鹏，姚显明

(1.辽宁省干旱地区造林研究所，辽宁朝阳 122000；2.朝阳县林业工作总站，辽宁朝阳 122000)

自1981年辽宁省在朝阳、锦州、葫芦岛、阜新、大连和营口等市开展飞播造林试验以来，累积保存飞播林面积近13万hm2。本研究通过对辽西地区油松飞播造林成林区的典型调查，探讨飞播林在自然生长状态下，形成的森林类型、树种组成、混交方式、生长状况、枯落物特性、林分稳定性等，为半干旱地区生态环境修复和植物群落演替研究提供科学依据。

1 调查区概况

调查区位于辽宁西部的朝阳县、义县和建昌县，地处118.840°—112.969° E，39.987°—42.838° N。境内主要山脉有努鲁儿虎山、松岭山、大青山、医巫闾山，最高海拔为1 156 m，最低海拔在50 m以下。气候南北差异较大，北部年降水量370 mm左右，无霜期140 d，≥10°积温2 814 ℃；南部年降水量650 mm左右，无霜期173 d，≥10°积温3 400 ℃。地带性土壤类型北部为褐土，东南为棕壤。该区植物分布属华北植物区系向蒙古植物区系的过渡带；在气候上属半干旱气候向半湿润气候的过渡带。

2 调查内容与方法

2.1 调查地点选择

本调查在辽西不同区域的油松飞播林中，选择经过自然生长成林、且未经过整枝、抚育等人为措施干预的播区开展调查。把1985年和1986年辽西早期获得油松飞播造林成功的播区作为重点调查对象，同时对1995年的典型播区也进行了调查。共选择了义县的上里恒沟、留龙沟，朝阳县的满家店和建昌县的大屯4个播区，播区总面积为7 450 hm2。

2.2 调查样地的设置及方法

共设置有代表性的样地13个，其中，义县3个、朝阳县6个、建昌县4个。标准地规格为20 m×20 m。调查时间为2016年4—8月。调查内容包括坡向、坡位、土层厚度；油松林分密度、平均胸径、平均树高、平均冠幅；主要伴生树种、密度；灌木建群种，郁闭度，林下枯落物厚度等。标准地内的油松和伴生乔木、亚乔木调查采用每木检尺法；灌木调查采用样方法，规格3 m×3 m，每个标准地各设样方3个。每个标准地选择3个有代表性的林下枯落物调查和采样点,规格20 cm×20 cm[1]。

2.3 调查因子的统计和分析方法

采用株数法统计计算树种组成，按树种树高分层统计形成林分垂直结构类型。枯落物最大持水率(Wk)计算公式：

Wk=(W1—W2)/W2×100%

式中：Wk—枯落物最大持水率(%),W1—枯落物浸水质量(g),W2—枯落物烘干后质量(g)。

3 结果与分析

3.1 飞播油松与主要伴生树种生长现状调查结果

满家店、上李恒沟、留龙沟和大屯4个播区，不同立地条件下的飞播油松和主要伴生树种生长状况调查结果见表1。

表1 油松飞播林区成林状况调查结果

注：*其中山杏705株hm-2、蒙古栎1 020株hm-2、黄榆75株hm-2、山梨30株hm-2；**其中山杏1 875株hm-2、黄榆315株hm-2；***其中山杏1 497株hm-2、小叶白蜡599株hm-2；****其中山杏921株hm-2、蒙古栎600株hm-2、臭椿66株hm-2、黄榆126株hm-2

朝阳市朝阳县、锦州市义县和葫芦岛市建昌县1985年、1986年和1995年的4个播区调查结果表明：

满家店播区32年生油松成林效果，以阴坡保有量为最多，平均密度为3 183株hm-2，平均胸径为10.6 cm，平均树高为8.0 m，平均冠幅3.1 m；其次为半阴坡和半阳坡，平均密度分别为1 993株hm-2和511株hm-2；平均胸径为10.9 cm和11.2 cm，平均树高为6.6 m 和5.5 m，平均冠幅3.9 m和3.4 m；平均胸径半阳坡为最大，平均树高阴坡为最高。主要乔木伴生树种为蒙古栎、山杏、黄榆、小叶白蜡、山梨等，伴生树种阴坡密度最大的为879株hm-2，半阴坡平均密度为1 735株hm-2，半阳坡平均密度为2 143株hm-2。主要伴生灌木有荆条、紫丁香、胡枝子、绣线菊等。

上李恒沟播区32年生油松成林效果，阴坡保存密度为5 175株hm-2，平均胸径9.6 cm、平均树高6.2 m、平均冠幅2.3 m；伴生树种为黄榆，密度为2 218株hm-2，主要灌木树种为酸枣和荆条。半阳坡油松保存密度为2 675株hm-2，平均胸径11.1 cm、平均树高5.9 m、平均冠幅3.0 m；伴生树种为黄榆，密度为675株hm-2，主要灌木树种为荆条。阴坡油松保存密度和伴生乔木密度分别是半阳坡的1.9倍和3.3倍。

留龙沟播区21年生的油松成林效果，半阴坡平均保存密度为9 657株hm-2、平均胸径4.6 cm、平均树高4.1 m、平均冠幅1.3 m；伴生树种为黄榆，密度为1 175株hm-2，主要灌木树种为荆条。

大屯播区31年生油松成林效果，阴坡保存密度为1 867株hm-2，平均胸径13.2 cm、平均树高11.0 m、平均冠幅5.0 m。形成的为油松纯林，无乔木伴生树种。半阴坡油松平均保存密度为1 417株hm-2，平均胸径9.8 cm、平均树高6.9 m、平均冠幅3.8 m。伴生树种为山杏、蒙古栎、臭椿和黄榆，密度为1 600株hm-2。半阳坡油松保存密度为289株hm-2，平均胸径11.0 cm、平均树高5.8 m、平均冠幅3.1 m。伴生树种为山杏，密度为389株hm-2。以上3个坡向的主要灌木树种为酸枣、荆条、虎榛子和绣线菊。

3.2 飞播成林现状分析

本调查的主要范围是达到21年生和31～32年生的油松飞播林区，这时飞播油松已进入中龄林阶段，通过自然选择油松与天然萌生阔叶乔木和亚乔木的树种组成和林分结构已基本达到稳定期。朝阳县、义县和建昌县的4个播区、13个样地的调查结果表明，在阴坡一部分形成了油松纯林或近纯林，还有一部分形成了油阔混交林，但阔叶树占比重较小，按株数计算平均混交比为7.4∶2.6。在半阴坡和半阳坡形成的是油阔混交林，平均混交比分别为7.1∶2.9和4.3∶5.7。从树种组成和林分密度上看，总的趋势是从阴坡、半阴坡到半阳坡，油松密度逐渐减少，树种组成占比逐渐减小；阔叶乔木和亚乔木的密度逐渐增大，树种组成占比逐渐加大。调查结果分析还表明，20年以上的油松飞播林，由于林分郁闭度的逐渐加大，种内竞争激烈，自然稀疏现象相当明显；到达30年以后，林分密度基本趋于合理，种群处于比较稳定状态。综合分析表明，通过播区封育措施，原有乔木等根孽得到萌发，在自然条件下与油松飞播苗共生共存，经过几十年的种间竞争和自然选择，自然形成的混交林分，植物多样性比较丰富，长势良好，尤其是飞播的油松，从胸径、树高和冠幅的生长量上看，明显优于人工同龄林。另外，据当地调查记载，上述飞播区几十年来没有发生过松毛虫等森林病虫害，自控效果良好。

3.3 飞播林树种组成和林分垂直结构分析

经过对4个播区的调查数据进行整理分析，划分出油松纯林、油松近纯林和针阔混交林3个林分类型；划分出9.3油0.7榆、5油3杏2栎—椿—榆、7杏2油1榆等12个乔木树种组成类型；划分出油6.5 m-杏3.3 m-杂1.8 m-灌1.1 m、油7.8 m—栎1.7 m—灌1.0 m、油6.6 m—杏2.8 m—灌1.2 m等11个混交垂直结构类型。在进行样地调查时，对郁闭度、林下枯落物也进行了调查，调查结果详见表2。

表2 油松飞播林区成林状况调查结果

由表2可知，满家店的32年生油松飞播林区，在阴坡没有乔木根孽的地段形成了油松纯林，在原来有蒙古栎根孽的地段形成了油栎林；在半阴坡形成了以油松为主，山杏、黄榆为辅的油松山杏混交林和油松杂木混交林；在半阳坡形成了以山杏为主，油松为辅的杏松混交林等。上李恒沟的32年生油松飞播林区和留龙沟的21年生的油松飞播林区，在阴坡、半阴坡和半阳坡形成了油松近纯林和以油松为主黄榆为辅的针阔混交林。大屯的31年生油松飞播林区，在阴坡地段形成了油松近纯林，在半阴坡形成了以油松为主，蒙古栎为辅的油栎混交林和油松为主，山杏、蒙古栎、臭椿、黄榆为辅的油松杂木混交林。

同时可知，20年以上的油松飞播林区，形成的油松纯林面积所占比重较小，据统计不足1/3；呈现树种组成和林分垂直结构多样化的混交林占到了2/3以上。郁闭度调查结果，阴坡和半阴坡的飞播林郁闭度均达到0.7以上，半阳坡在0.4～0.5之间，说明阴坡和半阴坡的油松飞播成林效果好于半阳坡。

3.4 飞播区林下枯落物结果分析

上述4个播区总的林下枯落物检测结果，阴坡的平均厚度为2.7 cm、平均风干质量为22.3 t·hm-2、平均最大持水率为203.1%；半阴坡的平均厚度为2.0 cm、平均风干质量为18.9 t·hm-2、平均最大持水率为200.9%；半阳坡的平均厚度为2.7 cm、平均风干质量为21.1 t·hm-2、平均最大持水率为206.6%。分析表明，飞播林区形成的各种类型林分进入中龄林后，林下枯落物的最大持水率均达到了200%以上，有利于微生物的繁殖和枯落物的分解，提高林地肥力、促进林木生长。