盧立娜,高崇華,趙雨興,李維向,王紅霞,繆樹國(guó),任余艷,韓 梅
(1.鄂爾多斯市林業(yè)治沙科學(xué)研究院,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017000;2.鄂爾多斯市林業(yè)局,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017000)
綠化樹種的選擇首先要充分了解當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤和降水等自然地理?xiàng)l件,在此基礎(chǔ)上掌握綠化樹種生物學(xué)和生態(tài)特性,只有充分認(rèn)識(shí)當(dāng)?shù)刈匀坏乩硖卣骱椭参飳?duì)其的適宜性,才能優(yōu)選出在實(shí)踐上可行的綠化樹種。因此,在進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)時(shí)充分了解每一樹種的適生立地條件是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作。各地區(qū)均有綠化樹種適生立地條件的研究[1~6]。近年來,鄂爾多斯市的生態(tài)建設(shè)取得了較大的成就,但同時(shí)也存在一些問題,如有些地區(qū)造林成活率、保存率低以及樹種生長(zhǎng)緩慢等,導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是多方面的,其中樹種的生態(tài)特性與立地條件不相適應(yīng)是一個(gè)主要原因。鄂爾多斯地域廣闊,全區(qū)5旗2區(qū)在立地類型和土壤類型上均有差異,所以鄂爾多斯地區(qū)在綠化樹種的選擇上比較復(fù)雜,即使是同一地區(qū)也不能照搬照抄,對(duì)鄂爾多斯主要綠化樹種適生立地類型的研究非常必要。本項(xiàng)研究在對(duì)全市100多種綠化樹種生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上,確定長(zhǎng)勢(shì)較好的9種為研究對(duì)象,對(duì)每一樹種在硬梁地、梁地、覆沙梁地、沙地的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行調(diào)查,以揭示主要綠化樹種的最適立地類型,為鄂爾多斯市今后綠化造林提供理論指導(dǎo)與科學(xué)依據(jù)。
鄂爾多斯市位于內(nèi)蒙古的中西部,全市東西長(zhǎng)約400 km,南北寬340 km,總面積為86 752 km2。地理位置為北緯 37°35'24″~ 40°51'40″,東經(jīng)106°42'40″~111°27'20″。東部為丘陵溝壑區(qū),西部為干旱硬梁區(qū),南部為毛烏素沙地區(qū),北部為黃河沖積平原區(qū),中部為庫(kù)布齊沙漠區(qū)。海拔1 000~1 500 m。該市屬半干旱大陸性季風(fēng)氣候,冬長(zhǎng)寒冷,夏短酷熱,年均氣溫5.5~9.1℃,無霜期164-180天,年均降水量370~410 mm,降水多集中在7~9月,年蒸發(fā)量1 100~1 500 mm,是降水量的3~4倍。土壤中有機(jī)質(zhì)含量在1%左右,全氮含量 0.05 ~1.83 g/kg,速效磷含量 4.21 ~ 12.58 mg/kg,速效鉀92.63 ~228 mg/kg。
2010年5-10月在對(duì)全市100多種綠化樹種進(jìn)行初步調(diào)查的基礎(chǔ)上,確定長(zhǎng)勢(shì)較好的樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)、油松 (Pinus tabuliformis)、云杉 (Picea crassifolia)、國(guó)槐 (Sophora japonica)、金葉榆 (Ulmus pumila cv.jinye)、金葉蕕 (Caryopteris × clandonensis“Worcester Gold”)、水蠟 (Ligustrum obtusifolium)、榆葉梅 (Prunus triloba)、紅瑞木 (Swida alba)為研究對(duì)象,2011年8-9月分別對(duì)鄂爾多斯市東勝區(qū)、康巴什新區(qū)、伊金霍洛旗、鄂托克旗的以上9種樹種按沙地、覆沙梁地、梁地、硬梁地立地類型進(jìn)行調(diào)查。主要選擇以沙地、覆沙梁地、梁地、硬梁地為立地類型的綠化地帶。參考造林檔案資料,每一樹種不同立地類型的選擇遵循栽植時(shí)苗木規(guī)格相同、栽植時(shí)間一致、管理措施相同的原則,不同立地類型樹種各調(diào)查90株 (叢),隨機(jī)取樣或逐株 (叢)取樣。樹高采用測(cè)高儀測(cè)定,胸徑 (地徑)采用游標(biāo)卡尺測(cè)定,新生枝長(zhǎng)度和冠幅用皮尺測(cè)定。每一調(diào)查樹種基本情況見表1。
所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)均計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤,并進(jìn)行顯著性分析。所有統(tǒng)計(jì)分析均用SPSS軟件進(jìn)行。
表1 調(diào)查樹種基本情況Tab.1 General conditions of survey species
立地類型是造林規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要依據(jù),進(jìn)行立地分類是造林規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作。根據(jù)鄂爾多斯市植被生態(tài)區(qū)劃,自然條件的地域分異規(guī)律,結(jié)合各立地因子與造林和林木生長(zhǎng)的關(guān)系,將鄂爾多斯立地類型劃分為11類,本研究共涉及其中4類,硬梁地、梁地、覆沙梁地和半固定沙地。各立地類型特征見表2。
表2 立地類型特征Tab.2 The characteristics of site conditions
3.2.1 不同立地類型樟子松生物量
樟子松因其具有耐寒、耐旱、速生、材質(zhì)好以及抗逆性強(qiáng)等特性,在我國(guó)“三北”防護(hù)林以及北方干旱、半干旱風(fēng)沙區(qū)廣泛引種,成為主要造林樹種。由表3可以看出,樟子松在不同的立地類型上各生長(zhǎng)量指標(biāo)表現(xiàn)出一定的差異。胸徑生長(zhǎng)量表現(xiàn)為沙地>覆沙梁地>梁地>硬梁地,且差異顯著(P<0.05);高度生長(zhǎng)表現(xiàn)為沙地>梁地>覆沙梁地>硬梁地,梁地和覆沙梁地之間無顯著差異 (P>0.05),其他立地類型之間形成顯著性差異 (P<0.05);當(dāng)年新生枝長(zhǎng)度表現(xiàn)為沙地>覆沙梁地>梁地>硬梁地,沙地與硬梁和硬梁地之間差異顯著 (P<0.05);不同立地類型冠幅大小表現(xiàn)為沙地>覆沙梁地>梁地>硬梁地,硬梁地和梁地之間無顯著差異 (P>0.05),其他立地類型存在顯著差異 (P<0.05)。綜合分析胸徑、高度、新生枝長(zhǎng)度和冠幅生長(zhǎng)量,樟子松在鄂爾多斯地區(qū)沙地生長(zhǎng)表現(xiàn)最好,其次是覆沙梁地,4種立地條件下硬梁地長(zhǎng)勢(shì)最差。樟子松為喜光性深根樹種,能適應(yīng)土壤水分較少的山脊及向陽山坡,以及較干旱的沙土地區(qū)。多年來,許多學(xué)者從不同角度對(duì)樟子松適生立地條件進(jìn)行了大量的研究[6~8],榆林沙區(qū)不同立地條件下樟子松林木個(gè)體生長(zhǎng)的模型擬合方程能清楚地反映出立地條件對(duì)樟子松生長(zhǎng)的影響,表現(xiàn)在立地條件好,生長(zhǎng)極限值高,連年生長(zhǎng)量大;立地條件差,極限值低,連年生長(zhǎng)量?。?];張家口壩上地區(qū)樟子松最適立地研究也表明最適宜樟子松生長(zhǎng)的立地類型是陽坡厚層土[7],與本研究結(jié)論相同。
表3 不同立地類型樟子松生物量Tab.3 The biomass surveys under different site conditions of Pinus sylvestris var.mongolica
3.2.2 不同立地類型油松生物量
油松為陽性樹種,淺根性,喜光、抗瘠薄,在硬梁地、梁地、覆沙梁地各生長(zhǎng)量表現(xiàn)出一定的差異 (表4)。胸徑生長(zhǎng)表現(xiàn)為梁地>硬梁地>覆沙梁地,梁地較覆沙梁地高1.15 cm,各立地類型間形成顯著差異 (P<0.05);高度生長(zhǎng)量指標(biāo)硬梁地顯著高于梁地和覆沙梁地;當(dāng)年新生枝長(zhǎng)度梁地高于硬梁地和覆沙梁地,各立地類型間無顯著差異(P>0.05);3種立地類型冠幅大小無顯著性差異,硬梁地略高于其他立地類型。從胸徑、高度、冠幅等指標(biāo)分析,油松在硬梁地高度生長(zhǎng)較快,梁地粗生長(zhǎng)較快。
表4 不同立地類型油松生物量Tab.4 The biomass surveys under different site conditions of Pinus tabuliformis
3.2.3 不同立地類型云杉生物量
以往的造林經(jīng)驗(yàn)表明云杉不適合硬梁地造林,因此,本項(xiàng)研究沒有選擇硬梁地云杉。云杉在沙地、覆沙梁地、梁地各生長(zhǎng)量表現(xiàn)不同 (表5)。胸徑生長(zhǎng)量表現(xiàn)為沙地>覆沙梁地>梁地,沙地與覆沙梁地、梁地差異顯著 (P<0.05);高度生長(zhǎng)量表現(xiàn)為沙地>覆沙梁地>梁地,差異顯著 (P<0.05);新生枝長(zhǎng)度沙地顯著 (P<0.05)高于覆沙梁地和梁地;冠幅生長(zhǎng)量與胸徑不同,表現(xiàn)為覆沙梁地>梁地>沙地??梢娫粕荚谏车馗黜?xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)表現(xiàn)最好,粗生長(zhǎng)和高生長(zhǎng)均生長(zhǎng)最快,當(dāng)年枝條長(zhǎng)度最長(zhǎng)。
表5 不同立地類型云杉生物量Tab.5 The biomass surveys under different site conditions of Picea crassifolia
3.2.4 不同立地類型國(guó)槐生物量
國(guó)槐對(duì)土壤要求不嚴(yán),在4種立地類型上均有生長(zhǎng),但生長(zhǎng)表現(xiàn)出較大的差異 (表6)。胸徑生長(zhǎng)量表現(xiàn)為覆沙梁地顯著 (P<0.05)高于沙地和梁地,硬梁地顯著 (P<0.05)低于其他立地類型;高生長(zhǎng)表現(xiàn)為梁地>沙地>硬梁地>覆沙梁地;新生枝長(zhǎng)度各立地類型間無顯著差異 (P>0.05);冠幅大小為梁地和沙地顯著高于硬梁地和覆沙梁地??梢姴煌⒌仡愋蛧?guó)槐高生長(zhǎng)和粗生長(zhǎng)表現(xiàn)不一致,覆沙梁地利于粗生長(zhǎng),梁地利于高生長(zhǎng)。
表6 不同立地類型國(guó)槐生物量Tab.6 The biomass surveys under different site conditions of Sophora japonica
3.2.5 不同立地類型金葉榆生物量
金葉榆屬榆科榆屬,系白榆變種,是良好的彩葉喬木樹種,具有較強(qiáng)的抗鹽堿性,是中國(guó)目前彩葉樹種中應(yīng)用范圍最廣泛的一種。在鄂爾多斯市主要用于街道和公園綠化,在本次調(diào)查中并沒有相同條件的沙地金葉榆,只調(diào)查了硬梁地、覆沙梁地和梁地。
表7 不同立地類型金葉榆生物量Tab.7 The biomass surveys under different site conditionsof Ulmus pumila cv.jinye
由表7可以看出,各立地條件間胸徑、高度、新生枝等生長(zhǎng)量表現(xiàn)出顯著性差異。胸徑和高度生長(zhǎng)量均表現(xiàn)為硬梁地和梁地顯著 (P<0.05)高于覆沙梁地,新生枝長(zhǎng)度和冠幅大小均表現(xiàn)為梁地顯著 (P<0.05)高于硬梁地和覆沙梁地。從胸徑、高度、新生枝長(zhǎng)度指標(biāo)分析,金葉榆最適合在梁地生長(zhǎng),其次是硬梁地。
3.2.6 不同立地類型水蠟生物量
水蠟屬木犀科,四季常青,耐修剪,易整形,是公園、道路及盆景的優(yōu)良選擇樹種。水蠟在各立地類型上生長(zhǎng)表現(xiàn)不同 (表8)。地徑生長(zhǎng)量表現(xiàn)為沙地顯著高于覆沙梁地,覆沙梁地顯著 (P<0.05)高于梁地和硬梁地;高度生長(zhǎng)量表現(xiàn)為沙地顯著 (P<0.05)高于硬梁地,硬梁地顯著 (P<0.05)高于梁地和覆沙梁地;新生枝長(zhǎng)度沙地最高,顯著 (P<0.05)高于梁地和硬梁地;冠幅大小沙地和硬梁地顯著 (P<0.05)高于梁地和覆沙梁地。綜合上述4項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo),水蠟對(duì)土壤要求不嚴(yán),在鄂爾多斯4種主要立地類型上均有種植,在各立地類型上生長(zhǎng)均較好,但以沙地生長(zhǎng)表現(xiàn)最好。
表8 不同立地類型水蠟生物量Tab.8 The biomass surveys under different site conditions of Sophora japonica
3.2.7 不同立地類型金葉蕕生物量
金葉蕕是人工培植的落葉灌木,馬鞭草科蕕屬植物,喜光,也耐半蔭,耐旱、耐熱、耐寒,在-20℃以上的地區(qū)能夠安全露地越冬。根據(jù)觀察,越是天氣干旱,光照強(qiáng)烈,其葉片越是金黃,由于其較強(qiáng)的耐寒、耐旱特性,在鄂爾多斯園林綠化中應(yīng)用非常廣泛。由表9可以看出,地徑生長(zhǎng)量硬梁地最高,沙地最低,各立地類型間無顯著差異 (P>0.05);高生長(zhǎng)以梁地最高,硬梁地顯著 (P<0.05)低于梁地,覆沙梁地和沙地顯著低于硬梁地和梁地;新生枝長(zhǎng)度硬梁地最高,各立地類型間無顯著差異 (P>0.05);冠幅以覆沙梁地最大,各立地類型間無顯著差異 (P>0.05)。綜合上述4項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo),金葉蕕由于其較強(qiáng)的適應(yīng)性,對(duì)土壤要求不嚴(yán),在各種立地類型上生長(zhǎng)表現(xiàn)無明顯差異。
表9 不同立地類型金葉蕕生物量Tab.9 The biomass surveys under different site conditions of Caryopteris × clandonensis“Worcester Gold”
3.2.8 不同立地類型紅瑞木生物量
紅瑞木是傘形目山茱萸科落葉灌木,喜歡潮濕溫暖的生長(zhǎng)環(huán)境,在排水通暢、養(yǎng)分充足的環(huán)境,生長(zhǎng)速度非??臁<t瑞木在不同立地類型上生長(zhǎng)差異較大 (表10)。地徑生長(zhǎng)表現(xiàn)為沙地>覆沙梁地>梁地>硬梁地,梁地和覆沙梁地與另兩種立地類型形成顯著性差異;高度生長(zhǎng)表現(xiàn)為沙地和覆沙梁地顯著高于梁地和硬梁地;新生枝長(zhǎng)度沙地顯著(P<0.05)高于其他3種立地類型;冠幅沙地和覆沙梁地顯著 (P<0.05)高于梁地和硬梁地。紅瑞木最適合在沙地生長(zhǎng),其次是覆沙梁地。
表10 不同立地類型紅瑞木生物量Tab.10 The biomass surveys under different site conditions of Swida alba
3.2.9 不同立地類型榆葉梅生物量
榆葉梅為薔薇科桃屬,喜光,稍耐陰,耐寒,能在-35℃下越冬。由表11可知,地徑生長(zhǎng)量在各立地類型上無顯著差異 (P>0.05),覆沙梁地最高;高度生長(zhǎng)量梁地顯著低于其他3種立地類型,覆沙梁地最高;新生枝長(zhǎng)度各立地類型差異不顯著 (P>0.05);冠幅大小覆沙梁地最高,顯著高于硬梁地和梁地。榆葉梅對(duì)土壤要求不嚴(yán),在各種立地類型上均能較好地生長(zhǎng),在覆沙梁地生長(zhǎng)最好,其次是沙地。
表11 不同立地類型榆葉梅生物量Tab.11 The biomass surveys under different site conditions of Prunus triloba
(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定 根據(jù)“適地適樹”評(píng)價(jià)原則,樹種適地性評(píng)價(jià)指標(biāo)較多,可根據(jù)不同的需求選取[9]。姚曉蕊等[10]選取了樹木生長(zhǎng)快慢和抗逆性強(qiáng)弱作為克拉瑪依農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)人工栽培樹種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo);陳和盾[11]選取穩(wěn)定性和抗逆性作為干旱半干旱風(fēng)沙區(qū)抗逆樹種選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo);胡建忠等[12]運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)法,對(duì)不同立地條件下人工栽培適生經(jīng)濟(jì)型喬木樹種進(jìn)行適地、適樹、適法評(píng)價(jià),其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可分為30多個(gè),根據(jù)需要有生長(zhǎng)指標(biāo),包括樹高、胸徑、冠幅、生物量、郁閉度等,水土保持指標(biāo),包括林冠截留率、土壤入滲率、林地減沙率等。樹種適生立地研究評(píng)價(jià)指標(biāo)眾多,但經(jīng)驗(yàn)表明,樹木的高生長(zhǎng)尤其是優(yōu)勢(shì)木平均高對(duì)不同立地質(zhì)量極其敏感,某一樹種在不同的立地條件下優(yōu)勢(shì)木平均高有明顯的差異[2]。王鵬等對(duì)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)白樺適生立地條件的研究也將樹高、胸徑定為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)[13]。因此,本研究選擇樹高、胸 (地)徑為主要評(píng)價(jià)指標(biāo),由于本研究所選樹種大多應(yīng)用于園林綠化,所以將新生枝長(zhǎng)度和冠幅也列為評(píng)價(jià)指標(biāo)。
(2)各立地類型間生長(zhǎng)量差異與土壤的相關(guān)性 本項(xiàng)研究中4種主要立地類型最主要的差別是土壤因子,主要土壤類型包括栗鈣土、風(fēng)沙土以及風(fēng)沙土和栗鈣土的過渡類型。各綠化樹種對(duì)土壤類型的喜好不同,導(dǎo)致各立地類型生長(zhǎng)量存在差異。本研究中樟子松、云杉、水蠟、紅瑞木在沙地和覆沙梁地生長(zhǎng)表現(xiàn)最好,適合風(fēng)沙土條件生長(zhǎng);而油松、金葉榆在梁地和硬梁地生長(zhǎng)表現(xiàn)最好,適合在栗鈣土條件下生長(zhǎng);國(guó)槐在覆沙梁地利于粗生長(zhǎng),梁地利于高生長(zhǎng),偏于栗鈣土條件下生長(zhǎng)較好。對(duì)渭北黃土高原油松適生立地的研究表明影響油松適生立地的主要因子是土壤[14],樟子松人工林生長(zhǎng)與立地因子關(guān)系的研究表明影響樟子松生長(zhǎng)的主要立地因子是 pH值、容重、CaCO3含量和有機(jī)質(zhì)[7]。在實(shí)際綠化過程中根據(jù)不同樹種對(duì)土壤要求的經(jīng)驗(yàn),在有些市區(qū)內(nèi)綠化地帶采取換土的措施,收到了較好的效果。因此,本項(xiàng)研究中相同樹種各立地類型間生長(zhǎng)量出現(xiàn)差異的主要因素是不同樹種對(duì)土壤的要求不同,具體影響因子如土壤水分、養(yǎng)分、透氣性等還需要進(jìn)一步的研究。
(3)調(diào)查不同立地類型樹種生長(zhǎng)狀況研究適生立地類型更符合實(shí)際 評(píng)價(jià)單一樹種的生態(tài)適應(yīng)性,通常采取兩種方法:一是調(diào)查該樹種在不同立地上的生長(zhǎng)狀況,以一些生長(zhǎng)量為指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià);二是以造林樹種為試驗(yàn)材料,進(jìn)行一些生態(tài)適應(yīng)性指標(biāo)的試驗(yàn),從而對(duì)其生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)[9]。第一種方法是對(duì)已栽植樹種進(jìn)行觀測(cè),此種方法自然包括一些干擾結(jié)果的影響因素,其結(jié)果更符合實(shí)際。采用此種研究方法的較多,如衛(wèi)三平等[15]對(duì)不同立地條件下刺槐林生長(zhǎng)調(diào)查,結(jié)果表明不同立地條件下刺槐林生長(zhǎng)差異顯著,同時(shí)篩選出適宜營(yíng)造刺槐林的最佳立地條件類型。第二種方法測(cè)試目標(biāo)明確,其結(jié)果理論性較高,但沒有考慮在實(shí)際應(yīng)用中的一些能預(yù)測(cè)及不能預(yù)測(cè)的干擾條件。采用此種研究方法的如陶晶等[16]以引進(jìn)樹種銀莓為試驗(yàn)材料,進(jìn)行了抗寒性測(cè)定及耐鹽堿盆栽試驗(yàn),并在吉林省西部及北方省份進(jìn)行試驗(yàn),為銀莓種植提供了生態(tài)學(xué)上的參考。作為地方林業(yè)科研院所,所做的工作就是為地方林業(yè)提供指導(dǎo),所以采取第二種方法對(duì)鄂爾多斯市主要綠化樹種進(jìn)行適地性評(píng)價(jià)更具有現(xiàn)實(shí)意義。
在鄂爾多斯地區(qū)樟子松沙地生長(zhǎng)表現(xiàn)最好,其次是覆沙梁地,硬梁地長(zhǎng)勢(shì)最差;油松在硬梁地高度生長(zhǎng)較快,梁地粗生長(zhǎng)較快;云杉在沙地各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)表現(xiàn)最好,粗生長(zhǎng)和高生長(zhǎng)均最快,當(dāng)年枝條長(zhǎng)度最長(zhǎng);不同立地類型國(guó)槐高生長(zhǎng)和粗生長(zhǎng)表現(xiàn)不一致,覆沙梁地利于粗生長(zhǎng),梁地利于高生長(zhǎng);金葉榆最適合在梁地生長(zhǎng),其次是硬梁地;水蠟在4種立地類型上生長(zhǎng)均較好,但以沙地生長(zhǎng)表現(xiàn)最好;金葉蕕在4種立地類型上生長(zhǎng)表現(xiàn)無明顯差異;紅瑞木最適合在沙地生長(zhǎng),其次是覆沙梁地;榆葉梅對(duì)土壤要求不嚴(yán),在4種立地類型上均能較好地生長(zhǎng),最適合覆沙梁地。本項(xiàng)研究中相同樹種各立地類型間生長(zhǎng)量出現(xiàn)差異的主要因素是不同樹種對(duì)土壤的要求不同,通過對(duì)不同立地類型樹種生長(zhǎng)狀況的調(diào)查確定了各綠化樹種的適生立地類型,為鄂爾多斯綠化造林提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。
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