黃羊?yàn)┤斯す躺沉肿匀桓碌难芯?/h1>
2015-12-17 06:31:42邢海福邢存旺馬增旺趙廣智
河北林業(yè)科技 2015年3期
邢海福，邢存旺，馬增旺，趙廣智
（1.康?？h林業(yè)局，河北康保 076650；2.河北省林業(yè)科學(xué)研究院，河北石家莊 050061）
黃羊?yàn)┤斯す躺沉肿匀桓碌难芯?/p>
邢海福1，邢存旺2，馬增旺2，趙廣智2
（1.康保縣林業(yè)局，河北康保 076650；2.河北省林業(yè)科學(xué)研究院，河北石家莊 050061）
自然更新是評價(jià)人工防風(fēng)固沙林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素之一，研究更新情況對促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及充分發(fā)揮其生態(tài)功能具有重要作用。該研究立足于黃羊?yàn)┤斯す躺沉?2個(gè)典型林分類型，對13個(gè)樹種（草種）的林下自然更新情況進(jìn)行調(diào)查，對不同樹種的更新對策與更新障礙進(jìn)行研究。結(jié)果表明：沙棗、檸條、紫穗槐、黃柳、沙地柏等5個(gè)灌木樹種能夠通過無性繁殖實(shí)現(xiàn)自然更新；白榆、差巴嘎蒿和沙打旺可通過有性繁殖實(shí)現(xiàn)自然更新；新疆楊、小美旱楊、小葉楊、刺槐、山杏、樟子松和側(cè)柏等7個(gè)樹種不能進(jìn)行自然更新。綜合分析，養(yǎng)分貧瘠、干旱、高溫、凍害以及這些因子的多重作用是本區(qū)限制植物自然更新的主要因子。黃柳林、沙棗林、檸條林、沙地柏林、沙地柏×紫穗槐以及差巴嘎蒿人工草地等通過自然更新能夠維持現(xiàn)有植被結(jié)構(gòu)。
人工固沙林；固沙樹種；自然更新；黃羊?yàn)?/p>
植物自然更新是指植物的開花和結(jié)實(shí)、種子擴(kuò)散和萌發(fā)、幼苗建成和生長、植物種繁殖等多方面的生態(tài)過程，它影響著群落的物種組成、結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化，是種群得以增殖、擴(kuò)散、延續(xù)和維持群落穩(wěn)定的一個(gè)重要生態(tài)過程。自然更新可通過有性繁殖和無性繁殖2種方式來實(shí)現(xiàn)，采取何種更新對策主要是由物種的遺傳特性和適應(yīng)外界環(huán)境壓力（生境和干擾機(jī)制）決定的。黃羊?yàn)┥车厥俏挥谟蓝ê由嫌窝蠛恿饔騼?nèi)一特大沙灘，總面積10200hm2，為河北省五大沙灘之首，研究其固沙植被自然更新情況，對促進(jìn)種群的自然更新過程進(jìn)展順利，保證種群的持續(xù)生存、繁衍及維持群落的組成與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定具有重要意義，使人工固沙林朝著穩(wěn)定的方向發(fā)展，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)黃羊?yàn)┑貐^(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，從而為環(huán)京津風(fēng)沙源南部區(qū)植被恢復(fù)和重建提供科學(xué)的理論依據(jù)。
1 研究地區(qū)自然概況與指標(biāo)測定
1.1 研究區(qū)自然概況
研究區(qū)設(shè)在河北省張家口市宣化縣境內(nèi)的黃羊?yàn)５乩碜鴺?biāo)為東經(jīng)115°2′34″～115°12′30″，北緯40°25′12″～40° 32′6″，海拔高度580～1708.9m，屬華北到蒙新區(qū)的過渡氣候類型，大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同期，光照充足，四季分明。年均氣溫7.6℃，無霜期130d，年平均降雨量361mm。災(zāi)害性天氣主要有干旱、沙塵暴、凍害、干熱風(fēng)等。土壤主要包括風(fēng)沙土、褐土和栗鈣土三大類，風(fēng)沙土分布最為廣泛，境內(nèi)總面積的70%由固定、半固定沙地和流動(dòng)沙丘組成。在河北省的植被區(qū)劃系統(tǒng)中，隸屬于典型溫帶落葉闊葉林地帶-冀西北間山盆地灌木草原區(qū)-洋河、桑干河盆地荊條、克氏針茅、白羊草灌木草原片。據(jù)初步考察，種子植物占植物總數(shù)的96.7%，在區(qū)內(nèi)占絕對優(yōu)勢。最具特點(diǎn)的植被為旱生灌叢草原，固沙植物資源占到1/3強(qiáng)，其中線葉菊（Filifolium sibiricum）、白草（Pennisetum centrasiaticum）、胡枝子（Lespedeza bicolor Turcz）、蒙古巖黃耆（Hedysarum mongolium Turcz）、東北木蓼（Atrophaxis manshurica）分別是半固定沙地和流動(dòng)沙地上的建群種和優(yōu)勢種。它們大多數(shù)具有特殊的旱生、超旱生結(jié)構(gòu)與生理生態(tài)特征，分別具有優(yōu)良的固沙、抗旱、抗風(fēng)蝕沙埋的性能，是優(yōu)良的固沙植物資源。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)地基本情況與更新指標(biāo)調(diào)查
針對黃羊?yàn)┑貐^(qū)歷年來防沙治沙工程所建立的人工固沙植被，在充分踏查的基礎(chǔ)上，按照樹種、年齡和不同配置模式選擇典型類型，在具有代表性的地段共設(shè)立22塊大小為20m×30m的標(biāo)準(zhǔn)地。標(biāo)準(zhǔn)地基本概況見表1。
1.3 更新指標(biāo)調(diào)查
在樣地內(nèi)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)各樹種（草種）自然更新的繁殖方式、年齡、株數(shù)和生長情況，其中繁殖方式包括有性繁殖、無性繁殖（根蘗和干基萌生），并分析各樹種種子未萌發(fā)和幼苗死亡的原因。更新數(shù)量，統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)全部萌生幼樹與種子繁殖的2a生以上幼樹。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同樹種更新障礙與更新對策分析
新疆楊、小美旱楊與小葉楊在高生長減緩后都出現(xiàn)了萌蘗現(xiàn)象，其萌蘗本身就是生長衰退的表現(xiàn)。新疆楊、小美旱楊只有樹干基部萌生，小葉楊以基部萌生為主伴有少量林地萌蘗苗。從主干與基部萌蘗后長勢弱，枯梢率90%以上。萌生苗絕大多數(shù)不發(fā)育，只有極少量個(gè)體能發(fā)育成大徑級植株。
刺槐在黃羊?yàn)┙Y(jié)實(shí)量小，種子落地后不萌發(fā)。在1號樣地與小葉楊帶狀混交，結(jié)實(shí)量非常小，種子不飽滿，原因是空氣濕度小、風(fēng)大等因素導(dǎo)致不能正常開花。種子落地后混入干沙層，不能萌發(fā)。
表1 標(biāo)準(zhǔn)地概況
白榆是黃羊?yàn)┝謭瞿軌蛲ㄟ^種子自然更新的唯一喬木樹種。白榆造林后第11a開始結(jié)實(shí)，種子飽滿，結(jié)實(shí)量與周邊非困難立地相當(dāng)。能萌發(fā)成苗的微環(huán)境一般是局部背風(fēng)低凹地或樹叢背風(fēng)緣。雖然自然更新的幼苗絕大多數(shù)都不能成功越冬，但隨著林齡的增加結(jié)實(shí)量相應(yīng)增加，有望成為第一個(gè)完成自然更新的樹種。因此，如何促進(jìn)自然更新，是白榆防風(fēng)固沙林研究工作的重點(diǎn)。
樟子松和側(cè)柏在黃羊?yàn)┝謭瞿軌蚪Y(jié)實(shí)，結(jié)實(shí)量大且種子飽滿。這2個(gè)樹種更新障礙的共同原因是種子不萌發(fā)。原因是由于土壤干旱脅迫，尤其是在春季。在水分條件相對充足的季節(jié)（6～8月份），由于溫度高、蒸發(fā)量大，干沙層發(fā)展快，也不適宜種子萌發(fā)。根據(jù)現(xiàn)場觀察，即使在雨后，沙地表層（0～5cm）土壤水分含量在3d內(nèi)降至2.0%以下，也不具備種子萌發(fā)條件。
沙棗、檸條和紫穗槐等3個(gè)灌木樹種在黃羊?yàn)┠芙Y(jié)實(shí)，且種子飽滿，但天然下種不能萌發(fā)，仍以無性繁殖為更新方式。沙棗結(jié)實(shí)量較原產(chǎn)地少，可能與≥10℃積溫低有關(guān)。檸條、紫穗槐的結(jié)實(shí)量與周邊非困難立地?zé)o顯著差異。沙棗和檸條以干基萌生和根蘗萌生2種方式實(shí)現(xiàn)無性繁殖，紫穗槐只從干基一個(gè)部位萌生。用上述3樹種種子在室內(nèi)做發(fā)芽試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)種子的發(fā)芽勢與原產(chǎn)地及周邊非困難立地相當(dāng)，說明種子無法更新是由風(fēng)蝕沙地的環(huán)境條件所致。
黃柳與沙地柏在黃羊?yàn)┠軌蝽樌M(jìn)行無性繁殖。黃柳以干基萌生為主，偶見根蘗萌生苗。沙地柏不結(jié)實(shí)，可能與年齡較小有關(guān)，隨樹齡增加能否結(jié)實(shí)有待于進(jìn)一步觀測。沙地柏以干萌生、干基萌生、匍匐生長與壓條萌生等多種方式相結(jié)合不斷擴(kuò)大地面覆蓋度。沙地柏的抽枝生根力強(qiáng)，沙埋后即可萌發(fā)不定根擴(kuò)大灌叢。其易生根的原因是枝條上有易形成不定根的根原基，當(dāng)適應(yīng)沙埋后，不定根由休眠狀態(tài)激發(fā)而恢復(fù)分化能力形成不定根。
差巴嘎蒿和沙打旺在黃羊?yàn)┝謭瞿軌蛲ㄟ^種子散播方式順利實(shí)現(xiàn)天然更新。差巴嘎蒿更新幼苗主要出現(xiàn)在草地退化后斑塊狀裸沙上或流動(dòng)沙丘邊緣。差巴嘎蒿是流動(dòng)、半流動(dòng)沙丘的建群種，是先鋒植物，最適宜的生境為水分條件較好、有風(fēng)蝕與沙埋的半流動(dòng)和半固定沙地。差巴嘎蒿種子小，隨風(fēng)散播能力強(qiáng)，母株產(chǎn)種量大，適宜的生長環(huán)境是其種子落地后能否成苗的關(guān)鍵。沙打旺種子小，頂土力和幼苗生活力弱，土壤疏松并具有足夠的水分是種子萌發(fā)的必要條件，萌發(fā)出土、真葉出現(xiàn)以前，如遇高溫與卡脖旱將造成幼芽灼傷而大量死亡。沙打旺天然更新幼苗主要出現(xiàn)在固定或半固定沙地，幼苗生長緩慢競爭力差，在2～3片真葉時(shí)要發(fā)根蹲苗，易受多年生禾本科牧草協(xié)迫死亡。因此沙打旺天然更新的主要限制因子是干旱與高溫。不同林分自然更新調(diào)查結(jié)果如表2。
3.2 不同林分自然更新數(shù)量與質(zhì)量對比
由于林分結(jié)構(gòu)配置和固沙植物更新對策的不同，人工固沙林的自然更新能力表現(xiàn)出了各自不同特點(diǎn)，不同林分單位面積自然更新數(shù)量，表明了人工固沙林自然更新能力方面的差異（見圖1）。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查，13a生白榆林更新幼樹數(shù)量為91.7株/hm2，主要分布于枯落物累積明顯且林冠遮蔭效果好的微環(huán)境中。幼苗多呈斑狀分布，當(dāng)年高生長5～12cm，只有極少數(shù)木質(zhì)化程度高的能越冬成活。種子成熟后被風(fēng)大量帶走，增加地表粗糙度使種子能與土壤充分混合，是人工促進(jìn)自然更新的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
圖1 人工林自然更新植株數(shù)量統(tǒng)計(jì)
黃柳林地，扦插造林后第3年大量出現(xiàn)萌生苗。萌生苗生長健壯，簇叢狀分布。叢株數(shù)最大值為79株/叢，最小值11株/叢，平均值37.25株/叢。
沙棗林內(nèi)第3年出現(xiàn)萌生苗，第5年出現(xiàn)根蘗苗。根蘗苗平均數(shù)量為0.3株/m2，零星分布于行間。萌生苗平均叢株數(shù)為14.8株/叢。
檸條造林后第3年出現(xiàn)干基萌生苗，偶見根蘗苗。5a生檸條林地，叢株數(shù)一般17～24株/叢，平均值為20.5株/叢。26a生檸條林地，55～72株/叢，平均值為63.6株/叢。檸條與差巴嘎蒿混播，林地未見根蘗苗，原因是混播林地地力條件較好，多年生雜草繁殖量大，檸條根系水平發(fā)展受到一定程度抑制。對比分析5a生與26a生2塊檸條林分，造林初植密度與年齡差異很大，但單位面積萌生苗數(shù)量非常接近，分別為12.98株/m2和13.04株/m2，這里是否存在密度效應(yīng)問題，有待于進(jìn)一步調(diào)查研究。
表2 不同林分自然更新情況
紫穗槐萌生叢株數(shù)一般為1～17株/叢，平均值為7.1株/叢。在黃羊?yàn)┝謭隼米纤牖狈謩e與樟子松、沙地柏混交營建的2塊林分，與紫穗槐純林（營造的生物再生沙障）相比，同齡林分其萌生苗叢株數(shù)量基本一致，說明紫穗槐萌生能力并沒有因混交而降低。
沙地柏2齡容器苗造林時(shí)，為了提高成活率，保留地上部分15cm，剪去多余枝條。在此基礎(chǔ)上，造林第4年出現(xiàn)干基萌生與埋條萌生現(xiàn)象。造林第7年調(diào)查顯示，每叢萌生株數(shù)一般為2～9株。對比分析18號樣地沙地柏純林與19號樣地沙地柏和紫穗槐混交林，沙地柏的初植密度、配置模式完全一致，單位面積更新數(shù)量平均數(shù)分別為1.49株/m2、1.44株/m2，說明與沙地柏混交的紫穗槐并未對沙地柏的匍匐生長和無性繁殖造成協(xié)迫。
差巴嘎蒿種群，當(dāng)嚴(yán)重退化后植株數(shù)量減少到植株間出現(xiàn)足夠多的裸露沙地，此時(shí)林地水分消耗與降水補(bǔ)充達(dá)到平衡，才出現(xiàn)自然更新。在黃羊?yàn)┝謭?，種群發(fā)育到第6年，經(jīng)過連續(xù)自然稀疏郁閉度下降為0.4左右，單株占地約6.82m2，0～60cm土壤平均含水量為7.30%，是自然更新的適宜環(huán)境狀況。更新幼苗平均值為1.30株/m2。經(jīng)過連續(xù)幾年觀測，此時(shí)種群的數(shù)量與郁閉度正處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。沙地雖然已經(jīng)固定，但其它物種因土壤貧瘠難以入侵，如果不進(jìn)行人工干預(yù)，種群將長期處于這種低水平動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)之中。從營林角度講，應(yīng)該引入灌木或耐貧瘠的喬木樹種進(jìn)行人工改造。
沙打旺人工草地，第3年就產(chǎn)生大量成熟種子，由于競爭激烈，直至第6年才在行間發(fā)現(xiàn)更新植株，此時(shí)地面覆蓋度已經(jīng)退化到0.3以下，更新苗平均數(shù)為2.05株/m2。更新苗與第1茬苗相比，長勢非常弱，具體表現(xiàn)為：植株矮小，分蘗能力下降，枝條減少直徑變細(xì)，單株生物量明顯下降。雖然存在自然更新幼苗，但不足以恢復(fù)草地結(jié)構(gòu)，由于地力持續(xù)衰退，更新植株數(shù)量遠(yuǎn)低于同期死亡植株數(shù)量。如果不及時(shí)實(shí)施人工干預(yù)，可能退化到裸沙地。
4 結(jié)論
在黃羊?yàn)╋L(fēng)蝕沙地，調(diào)查所涉及到的植物材料，能夠通過無性繁殖實(shí)現(xiàn)自然更新的有沙棗、檸條、紫穗槐、黃柳、沙地柏等5個(gè)灌木樹種；通過有性繁殖實(shí)現(xiàn)自然更新的是白榆、差巴嘎蒿和沙打旺；新疆楊、小美旱楊、小葉楊、刺槐、杏樹、樟子松和側(cè)柏等7個(gè)樹種不能進(jìn)行自然更新，障礙更新的主要限制因子有養(yǎng)分貧瘠、干旱、高溫、凍害等，以及這些因子多重作用的結(jié)果。
黃柳林、沙棗林、檸條林、沙地柏林、沙地柏×紫穗槐等林分通過自然更新能夠維持較好的植被結(jié)構(gòu)。差巴嘎蒿人工草地只能通過自然更新維持半固定沙地狀態(tài)。沙打旺人工草地雖然具有自然更新能力，但仍處于退化過程，不足以維持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。白榆林自然更新幼樹能否進(jìn)入喬木層并維持良好林分結(jié)構(gòu)，有待于進(jìn)一步觀測。
［1］李小雙，彭明春，黨承林.植物自然更新研究進(jìn)展［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2007，26（12）：2081-2088.
［2］王承義，徐起，何林榮.人工林天然更新過程的干擾效應(yīng)與人為干擾方式［J.］林業(yè)科學(xué)，2000，25（5）：1-3.
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S754.1
A
1002-3356（2015）03-0012-03
2015-02-10
河北省省級科技計(jì)劃專項(xiàng)工作類項(xiàng)目“人工固沙林群落特征、評價(jià)及經(jīng)營調(diào)控技術(shù)研究”（14256815D）。
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1 研究地區(qū)自然概況與指標(biāo)測定
1.1 研究區(qū)自然概況
研究區(qū)設(shè)在河北省張家口市宣化縣境內(nèi)的黃羊?yàn)５乩碜鴺?biāo)為東經(jīng)115°2′34″～115°12′30″，北緯40°25′12″～40° 32′6″，海拔高度580～1708.9m，屬華北到蒙新區(qū)的過渡氣候類型，大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同期，光照充足，四季分明。年均氣溫7.6℃，無霜期130d，年平均降雨量361mm。災(zāi)害性天氣主要有干旱、沙塵暴、凍害、干熱風(fēng)等。土壤主要包括風(fēng)沙土、褐土和栗鈣土三大類，風(fēng)沙土分布最為廣泛，境內(nèi)總面積的70%由固定、半固定沙地和流動(dòng)沙丘組成。在河北省的植被區(qū)劃系統(tǒng)中，隸屬于典型溫帶落葉闊葉林地帶-冀西北間山盆地灌木草原區(qū)-洋河、桑干河盆地荊條、克氏針茅、白羊草灌木草原片。據(jù)初步考察，種子植物占植物總數(shù)的96.7%，在區(qū)內(nèi)占絕對優(yōu)勢。最具特點(diǎn)的植被為旱生灌叢草原，固沙植物資源占到1/3強(qiáng)，其中線葉菊（Filifolium sibiricum）、白草（Pennisetum centrasiaticum）、胡枝子（Lespedeza bicolor Turcz）、蒙古巖黃耆（Hedysarum mongolium Turcz）、東北木蓼（Atrophaxis manshurica）分別是半固定沙地和流動(dòng)沙地上的建群種和優(yōu)勢種。它們大多數(shù)具有特殊的旱生、超旱生結(jié)構(gòu)與生理生態(tài)特征，分別具有優(yōu)良的固沙、抗旱、抗風(fēng)蝕沙埋的性能，是優(yōu)良的固沙植物資源。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)地基本情況與更新指標(biāo)調(diào)查
針對黃羊?yàn)┑貐^(qū)歷年來防沙治沙工程所建立的人工固沙植被，在充分踏查的基礎(chǔ)上，按照樹種、年齡和不同配置模式選擇典型類型，在具有代表性的地段共設(shè)立22塊大小為20m×30m的標(biāo)準(zhǔn)地。標(biāo)準(zhǔn)地基本概況見表1。
1.3 更新指標(biāo)調(diào)查
在樣地內(nèi)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)各樹種（草種）自然更新的繁殖方式、年齡、株數(shù)和生長情況，其中繁殖方式包括有性繁殖、無性繁殖（根蘗和干基萌生），并分析各樹種種子未萌發(fā)和幼苗死亡的原因。更新數(shù)量，統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)全部萌生幼樹與種子繁殖的2a生以上幼樹。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同樹種更新障礙與更新對策分析
新疆楊、小美旱楊與小葉楊在高生長減緩后都出現(xiàn)了萌蘗現(xiàn)象，其萌蘗本身就是生長衰退的表現(xiàn)。新疆楊、小美旱楊只有樹干基部萌生，小葉楊以基部萌生為主伴有少量林地萌蘗苗。從主干與基部萌蘗后長勢弱，枯梢率90%以上。萌生苗絕大多數(shù)不發(fā)育，只有極少量個(gè)體能發(fā)育成大徑級植株。
刺槐在黃羊?yàn)┙Y(jié)實(shí)量小，種子落地后不萌發(fā)。在1號樣地與小葉楊帶狀混交，結(jié)實(shí)量非常小，種子不飽滿，原因是空氣濕度小、風(fēng)大等因素導(dǎo)致不能正常開花。種子落地后混入干沙層，不能萌發(fā)。
表1 標(biāo)準(zhǔn)地概況
白榆是黃羊?yàn)┝謭瞿軌蛲ㄟ^種子自然更新的唯一喬木樹種。白榆造林后第11a開始結(jié)實(shí)，種子飽滿，結(jié)實(shí)量與周邊非困難立地相當(dāng)。能萌發(fā)成苗的微環(huán)境一般是局部背風(fēng)低凹地或樹叢背風(fēng)緣。雖然自然更新的幼苗絕大多數(shù)都不能成功越冬，但隨著林齡的增加結(jié)實(shí)量相應(yīng)增加，有望成為第一個(gè)完成自然更新的樹種。因此，如何促進(jìn)自然更新，是白榆防風(fēng)固沙林研究工作的重點(diǎn)。
樟子松和側(cè)柏在黃羊?yàn)┝謭瞿軌蚪Y(jié)實(shí)，結(jié)實(shí)量大且種子飽滿。這2個(gè)樹種更新障礙的共同原因是種子不萌發(fā)。原因是由于土壤干旱脅迫，尤其是在春季。在水分條件相對充足的季節(jié)（6～8月份），由于溫度高、蒸發(fā)量大，干沙層發(fā)展快，也不適宜種子萌發(fā)。根據(jù)現(xiàn)場觀察，即使在雨后，沙地表層（0～5cm）土壤水分含量在3d內(nèi)降至2.0%以下，也不具備種子萌發(fā)條件。
沙棗、檸條和紫穗槐等3個(gè)灌木樹種在黃羊?yàn)┠芙Y(jié)實(shí)，且種子飽滿，但天然下種不能萌發(fā)，仍以無性繁殖為更新方式。沙棗結(jié)實(shí)量較原產(chǎn)地少，可能與≥10℃積溫低有關(guān)。檸條、紫穗槐的結(jié)實(shí)量與周邊非困難立地?zé)o顯著差異。沙棗和檸條以干基萌生和根蘗萌生2種方式實(shí)現(xiàn)無性繁殖，紫穗槐只從干基一個(gè)部位萌生。用上述3樹種種子在室內(nèi)做發(fā)芽試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)種子的發(fā)芽勢與原產(chǎn)地及周邊非困難立地相當(dāng)，說明種子無法更新是由風(fēng)蝕沙地的環(huán)境條件所致。
黃柳與沙地柏在黃羊?yàn)┠軌蝽樌M(jìn)行無性繁殖。黃柳以干基萌生為主，偶見根蘗萌生苗。沙地柏不結(jié)實(shí)，可能與年齡較小有關(guān)，隨樹齡增加能否結(jié)實(shí)有待于進(jìn)一步觀測。沙地柏以干萌生、干基萌生、匍匐生長與壓條萌生等多種方式相結(jié)合不斷擴(kuò)大地面覆蓋度。沙地柏的抽枝生根力強(qiáng)，沙埋后即可萌發(fā)不定根擴(kuò)大灌叢。其易生根的原因是枝條上有易形成不定根的根原基，當(dāng)適應(yīng)沙埋后，不定根由休眠狀態(tài)激發(fā)而恢復(fù)分化能力形成不定根。
差巴嘎蒿和沙打旺在黃羊?yàn)┝謭瞿軌蛲ㄟ^種子散播方式順利實(shí)現(xiàn)天然更新。差巴嘎蒿更新幼苗主要出現(xiàn)在草地退化后斑塊狀裸沙上或流動(dòng)沙丘邊緣。差巴嘎蒿是流動(dòng)、半流動(dòng)沙丘的建群種，是先鋒植物，最適宜的生境為水分條件較好、有風(fēng)蝕與沙埋的半流動(dòng)和半固定沙地。差巴嘎蒿種子小，隨風(fēng)散播能力強(qiáng)，母株產(chǎn)種量大，適宜的生長環(huán)境是其種子落地后能否成苗的關(guān)鍵。沙打旺種子小，頂土力和幼苗生活力弱，土壤疏松并具有足夠的水分是種子萌發(fā)的必要條件，萌發(fā)出土、真葉出現(xiàn)以前，如遇高溫與卡脖旱將造成幼芽灼傷而大量死亡。沙打旺天然更新幼苗主要出現(xiàn)在固定或半固定沙地，幼苗生長緩慢競爭力差，在2～3片真葉時(shí)要發(fā)根蹲苗，易受多年生禾本科牧草協(xié)迫死亡。因此沙打旺天然更新的主要限制因子是干旱與高溫。不同林分自然更新調(diào)查結(jié)果如表2。
3.2 不同林分自然更新數(shù)量與質(zhì)量對比
由于林分結(jié)構(gòu)配置和固沙植物更新對策的不同，人工固沙林的自然更新能力表現(xiàn)出了各自不同特點(diǎn)，不同林分單位面積自然更新數(shù)量，表明了人工固沙林自然更新能力方面的差異（見圖1）。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查，13a生白榆林更新幼樹數(shù)量為91.7株/hm2，主要分布于枯落物累積明顯且林冠遮蔭效果好的微環(huán)境中。幼苗多呈斑狀分布，當(dāng)年高生長5～12cm，只有極少數(shù)木質(zhì)化程度高的能越冬成活。種子成熟后被風(fēng)大量帶走，增加地表粗糙度使種子能與土壤充分混合，是人工促進(jìn)自然更新的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
圖1 人工林自然更新植株數(shù)量統(tǒng)計(jì)
黃柳林地，扦插造林后第3年大量出現(xiàn)萌生苗。萌生苗生長健壯，簇叢狀分布。叢株數(shù)最大值為79株/叢，最小值11株/叢，平均值37.25株/叢。
沙棗林內(nèi)第3年出現(xiàn)萌生苗，第5年出現(xiàn)根蘗苗。根蘗苗平均數(shù)量為0.3株/m2，零星分布于行間。萌生苗平均叢株數(shù)為14.8株/叢。
檸條造林后第3年出現(xiàn)干基萌生苗，偶見根蘗苗。5a生檸條林地，叢株數(shù)一般17～24株/叢，平均值為20.5株/叢。26a生檸條林地，55～72株/叢，平均值為63.6株/叢。檸條與差巴嘎蒿混播，林地未見根蘗苗，原因是混播林地地力條件較好，多年生雜草繁殖量大，檸條根系水平發(fā)展受到一定程度抑制。對比分析5a生與26a生2塊檸條林分，造林初植密度與年齡差異很大，但單位面積萌生苗數(shù)量非常接近，分別為12.98株/m2和13.04株/m2，這里是否存在密度效應(yīng)問題，有待于進(jìn)一步調(diào)查研究。
表2 不同林分自然更新情況
紫穗槐萌生叢株數(shù)一般為1～17株/叢，平均值為7.1株/叢。在黃羊?yàn)┝謭隼米纤牖狈謩e與樟子松、沙地柏混交營建的2塊林分，與紫穗槐純林（營造的生物再生沙障）相比，同齡林分其萌生苗叢株數(shù)量基本一致，說明紫穗槐萌生能力并沒有因混交而降低。
沙地柏2齡容器苗造林時(shí)，為了提高成活率，保留地上部分15cm，剪去多余枝條。在此基礎(chǔ)上，造林第4年出現(xiàn)干基萌生與埋條萌生現(xiàn)象。造林第7年調(diào)查顯示，每叢萌生株數(shù)一般為2～9株。對比分析18號樣地沙地柏純林與19號樣地沙地柏和紫穗槐混交林，沙地柏的初植密度、配置模式完全一致，單位面積更新數(shù)量平均數(shù)分別為1.49株/m2、1.44株/m2，說明與沙地柏混交的紫穗槐并未對沙地柏的匍匐生長和無性繁殖造成協(xié)迫。
差巴嘎蒿種群，當(dāng)嚴(yán)重退化后植株數(shù)量減少到植株間出現(xiàn)足夠多的裸露沙地，此時(shí)林地水分消耗與降水補(bǔ)充達(dá)到平衡，才出現(xiàn)自然更新。在黃羊?yàn)┝謭?，種群發(fā)育到第6年，經(jīng)過連續(xù)自然稀疏郁閉度下降為0.4左右，單株占地約6.82m2，0～60cm土壤平均含水量為7.30%，是自然更新的適宜環(huán)境狀況。更新幼苗平均值為1.30株/m2。經(jīng)過連續(xù)幾年觀測，此時(shí)種群的數(shù)量與郁閉度正處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。沙地雖然已經(jīng)固定，但其它物種因土壤貧瘠難以入侵，如果不進(jìn)行人工干預(yù)，種群將長期處于這種低水平動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)之中。從營林角度講，應(yīng)該引入灌木或耐貧瘠的喬木樹種進(jìn)行人工改造。
沙打旺人工草地，第3年就產(chǎn)生大量成熟種子，由于競爭激烈，直至第6年才在行間發(fā)現(xiàn)更新植株，此時(shí)地面覆蓋度已經(jīng)退化到0.3以下，更新苗平均數(shù)為2.05株/m2。更新苗與第1茬苗相比，長勢非常弱，具體表現(xiàn)為：植株矮小，分蘗能力下降，枝條減少直徑變細(xì)，單株生物量明顯下降。雖然存在自然更新幼苗，但不足以恢復(fù)草地結(jié)構(gòu)，由于地力持續(xù)衰退，更新植株數(shù)量遠(yuǎn)低于同期死亡植株數(shù)量。如果不及時(shí)實(shí)施人工干預(yù)，可能退化到裸沙地。
4 結(jié)論
在黃羊?yàn)╋L(fēng)蝕沙地，調(diào)查所涉及到的植物材料，能夠通過無性繁殖實(shí)現(xiàn)自然更新的有沙棗、檸條、紫穗槐、黃柳、沙地柏等5個(gè)灌木樹種；通過有性繁殖實(shí)現(xiàn)自然更新的是白榆、差巴嘎蒿和沙打旺；新疆楊、小美旱楊、小葉楊、刺槐、杏樹、樟子松和側(cè)柏等7個(gè)樹種不能進(jìn)行自然更新，障礙更新的主要限制因子有養(yǎng)分貧瘠、干旱、高溫、凍害等，以及這些因子多重作用的結(jié)果。
黃柳林、沙棗林、檸條林、沙地柏林、沙地柏×紫穗槐等林分通過自然更新能夠維持較好的植被結(jié)構(gòu)。差巴嘎蒿人工草地只能通過自然更新維持半固定沙地狀態(tài)。沙打旺人工草地雖然具有自然更新能力，但仍處于退化過程，不足以維持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。白榆林自然更新幼樹能否進(jìn)入喬木層并維持良好林分結(jié)構(gòu)，有待于進(jìn)一步觀測。
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S754.1
A
1002-3356（2015）03-0012-03
2015-02-10
河北省省級科技計(jì)劃專項(xiàng)工作類項(xiàng)目“人工固沙林群落特征、評價(jià)及經(jīng)營調(diào)控技術(shù)研究”（14256815D）。
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