宋春武 蔣 進(jìn) 張 恒/中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所

不同密度無(wú)灌溉人工林平茬、間伐效果分析

宋春武 蔣 進(jìn) 張 恒/中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所

為保證古爾班通古特沙漠渠道無(wú)灌溉人工林防護(hù)效益的持續(xù)性，對(duì)沙拐棗和梭梭進(jìn)行不同平茬和間伐密度的試驗(yàn)。結(jié)果表明:① 人工平茬處理在一定程度上促進(jìn)了沙拐棗根系對(duì)土壤水分的吸收，且沙拐棗能在當(dāng)年恢復(fù)到平茬前70％株高。同時(shí)以隔行平茬（即平茬一半）的平茬方式效果較好。②梭梭間伐，間伐一半的效果較好，同時(shí)對(duì)其余未間伐的梭梭生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用，但影響不明顯。

無(wú)灌溉人工林；平茬、間伐；古爾班通古特沙漠

古爾班通古特沙漠腹地渠道人工防護(hù)林，是運(yùn)用無(wú)灌溉造林技術(shù)成功建植的梭梭( Haloxylon ammodendron) 、沙拐棗( Calligonum mongolicum) 混交林，其中也有梭梭、沙拐棗的純林，多年來(lái)防護(hù)林的建設(shè)為保障沙漠渠道的暢通發(fā)揮了重要的作用（1-6）。但是隨著林分的生長(zhǎng)，人工林內(nèi)現(xiàn)有土壤水分狀況不足以維持其正常生長(zhǎng)，人工林更新復(fù)壯和可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題日益凸顯。

沙拐棗的平茬研究較為多見(jiàn)（7-8），但在北疆無(wú)灌溉技術(shù)條件下進(jìn)行沙拐棗平茬和梭梭間伐，研究薄弱。本研究選擇沙拐棗、梭梭純林進(jìn)行不同數(shù)量規(guī)格的人工平茬和間伐試驗(yàn)，對(duì)平茬后沙拐棗、梭梭的生長(zhǎng)進(jìn)行定量化觀測(cè)，分析不同平茬數(shù)量規(guī)格下沙拐棗和梭梭更新復(fù)壯效果，選定適合渠道兩側(cè)沙拐棗防護(hù)林的平茬方式和密度，以期為北疆無(wú)灌溉人工林的后期維護(hù)管理工作提供技術(shù)依據(jù)。

1.研究區(qū)概況

研究區(qū)氣候主要有以下3個(gè)方面特點(diǎn)：（1）多年平均氣溫為9.4℃，絕對(duì)最高、最低氣溫在30℃～39℃之間；（2）降雨量一般在100mm～150mm之間，降水季節(jié)分配較均勻，夏季的6、7、8月份，一般都有一次以上＞20mm強(qiáng)降雨，能夠幫助人工植被渡過(guò)干旱的夏季（圖1）；（3）冬季有穩(wěn)定積雪，北部穩(wěn)定積雪期115～135d，厚度25～30cm，南部穩(wěn)定積雪期110-130d，厚度10～15cm，穩(wěn)定積雪期及積雪厚度年度變化較大?？傮w表明該區(qū)氣候特點(diǎn)風(fēng)力較大，存在風(fēng)沙危害。降水少而蒸發(fā)強(qiáng)烈，人工植被生存環(huán)境惡劣。

圖1 研究區(qū)2002年-2013年降雨量分布圖

2.試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2011 年5 月進(jìn)行，共選擇4 塊相連的樣地，每個(gè)樣地的長(zhǎng)度從坡底到坡頂，約為50 m，寬度為30 m。為保證防護(hù)林防護(hù)效益的持續(xù)性，對(duì)林中主要樹(shù)種沙拐棗純林和梭梭純林進(jìn)行不同密度的平茬作業(yè)，平茬高度與地面平齊砍伐。沙拐棗純林進(jìn)行了將原密度為1株/2m×1m平茬為1株/2m×2m（A平茬方式）、1株/2m×3m（B平茬方式）及1株/3m×3m（C平茬方式）三組密度和1組對(duì)照CK。梭梭純林是對(duì)1株/2m×1m密度進(jìn)行間伐，間伐后密度為1株/2m×2m（A間伐方式）、1株/2m×3m（B間伐方式），未間伐的命名為CK對(duì)照組。

取樣時(shí)間為平茬初期5 月中旬以及8月、10月的中旬。植株生長(zhǎng)變化:選擇10株平茬生長(zhǎng)的沙拐棗植株，每月測(cè)量其株高、冠幅。另外，在樣點(diǎn)附近選擇10株未平茬的沙拐棗植株，每月測(cè)量其株高、冠幅。

3.結(jié)果與分析

3.1 防護(hù)林生長(zhǎng)年際變化

圖2 人工林生長(zhǎng)狀況（a：2齡人工林；b：5齡人工林；c：9齡人工林）

可從圖2中看到，隨著林齡的增加，人工林在5年時(shí)進(jìn)入發(fā)育最好的階段，但到了9年時(shí)，逐漸稀疏，同時(shí)從圖2中又可分析出，沙地水分維持著穩(wěn)定，這又為林下草本植被和結(jié)皮的發(fā)育提供良好的條件。從人工林的這一變化特點(diǎn)來(lái)講，在人工林稀疏后，有必要對(duì)人工林進(jìn)行必要的平茬和間伐，維持人工林的防護(hù)作用，這對(duì)工程的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

3.2 平茬間伐后林分生長(zhǎng)狀況

3.2.1 平茬對(duì)沙拐棗生長(zhǎng)的影響

沙拐棗平茬結(jié)果表明（圖3）：⑴沙拐棗平茬后在兩個(gè)半月時(shí)間內(nèi)，株高能迅速恢復(fù)到沙拐棗林平均高度70％左右（平茬為1株/2m×2m組，平茬兩個(gè)月后平均株高為99.4，未平茬部分沙拐棗平均株高為147.67，平茬后達(dá)到其余未平茬67％株高；平茬為1株/2m×3m組，平茬兩個(gè)月后平均株高為98.2，未平茬部分沙拐棗平均株高為126.5，平茬后達(dá)到其余未平茬77.6％株高；平茬為1株/3m×3m組，平茬兩個(gè)月后平均株高為106.9，未平茬部分沙拐棗平均株高為144.8，平茬后達(dá)到其余未平茬73.8％株高；⑵平茬后，沙拐棗在經(jīng)歷最初2 ～ 3個(gè)月的快速生長(zhǎng)期后，生長(zhǎng)開(kāi)始趨于緩慢。8月后開(kāi)始出現(xiàn)落枝，株高和冠幅減小，來(lái)年繼續(xù)呈現(xiàn)相似生長(zhǎng)規(guī)律。⑶在平茬后的前1年-1年半時(shí)間內(nèi)，平茬為3m×3m的株高冠幅生長(zhǎng)較快，而在1年半至3年周期后，3m×3m生長(zhǎng)趨緩，甚至成為三種平茬密度的最低。說(shuō)明平茬2-3年后，平茬力度越大，沙拐棗新生枝條越多，對(duì)沙地水分競(jìng)爭(zhēng)越激烈，導(dǎo)致生長(zhǎng)趨緩、生長(zhǎng)不良甚至死亡。

圖3 不同平茬方式下沙拐棗株高生長(zhǎng)狀況

3.2.2 間伐對(duì)梭梭生長(zhǎng)的影響

圖4 不同間伐方式下坡中梭梭高生長(zhǎng)月變化

梭梭純林是對(duì)1株/2m×1m密度進(jìn)行間伐，間伐后密度為1株/2m×2m、1株/2m×3m。對(duì)梭梭間伐后，結(jié)果表明（圖4）：⑴間伐后，對(duì)照組生長(zhǎng)較為平穩(wěn)，間伐組生長(zhǎng)有一定起伏，但起伏相對(duì)沙拐棗來(lái)說(shuō)不大，一方面因?yàn)樗笏笞陨砟秃敌暂^沙拐棗好，沙地水分的變化對(duì)梭梭的影響相對(duì)沙拐棗來(lái)說(shuō)小一些，一方面梭梭是深根性植物，間伐后導(dǎo)致密度發(fā)生變化，但密度變化對(duì)林地1m以下沙地水分的變化影響有限。⑵間伐對(duì)梭梭生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，間伐前，未間伐對(duì)照組平均株高為163.7cm，2m×2m間伐組平均株高為152.2cm，2m×3m間伐組平均株高為110.7cm。間伐1年后，2013年8月生長(zhǎng)數(shù)據(jù)表明，平均株高分別為138.1cm、140.6cm、101.6cm，即2m×2m間伐組生長(zhǎng)最高，2m×3m間伐組生長(zhǎng)仍為最低，主要因?yàn)槭苁蠛τ绊憽?/p>

4.結(jié)論

（1）沙拐棗平茬表明：①沙拐棗平茬后在兩個(gè)半月時(shí)間內(nèi)，株高能迅速恢復(fù)到沙拐棗林平均高度70％左右；②平茬后，沙拐棗在經(jīng)歷最初2 ～ 3個(gè)月的快速生長(zhǎng)期后，生長(zhǎng)開(kāi)始趨于緩慢。③說(shuō)明平茬2-3年后，平茬力度越大，沙拐棗新生枝條越多，對(duì)沙地水分競(jìng)爭(zhēng)越激烈，導(dǎo)致人工林整體生長(zhǎng)趨緩。

（2）梭梭間伐表明：①對(duì)照組生長(zhǎng)較為平穩(wěn)，間伐組生長(zhǎng)有一定起伏，但變化不是很大。②間伐對(duì)梭梭生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，即2m×2m間伐組生長(zhǎng)最好。

（3）綜合不同平茬和間伐措施及梭梭和沙拐棗生長(zhǎng)狀況。①對(duì)梭梭間伐密度要視具體立地條件、生長(zhǎng)狀況和年限而定。間伐為1株/2m×2m是較為合理的間伐密度配置方式；②沙拐棗林5～7年后考慮平茬，對(duì)小于1株/2m×2m密度的考慮平茬。平茬可分批次進(jìn)行，第一次平茬原林分一半，第二年以后進(jìn)行二次平茬，平茬另一半。是較為合理的平茬方式。

[1] 蔣進(jìn),王雪芹,雷加強(qiáng).古爾班通古特沙漠工程防護(hù)體系內(nèi)土壤水分變化規(guī)律〔J〕．水土保持學(xué)報(bào),2003,17(3) : 74-77．

[2] 陳啟民,劉康,武衛(wèi)疆等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣無(wú)灌溉造林區(qū)土壤水分變化規(guī)律〔J〕．防護(hù)林科技,2011(5) : 1-4．

[3] 王雪芹,張?jiān)?王遠(yuǎn)超等.古爾班通古特沙漠生物結(jié)皮小尺度分異的環(huán)境特征〔J〕．中國(guó)沙漠,2006,26 (5) : 711-715．

[4] 宋春武,蔣進(jìn),付恒飛等.古爾班通古特沙漠人工林土壤水分及其影響因素〔J〕．干旱區(qū)地理,2009,32 (5) : 704-710．

[5] 王雪芹,蔣進(jìn),張?jiān)鞯? 古爾班通古特沙漠南部防護(hù)體系建成10a來(lái)的生境變化與植物自然定居〔J〕.中國(guó)沙漠,2012,32 (2) : 372-379．

[6] 羅青紅,寧虎森,陳啟民等. 準(zhǔn)噶爾盆地南緣人工梭梭林土壤理化特性時(shí)空動(dòng)態(tài)研究〔J〕.水土保持研究,2016,23(6) : 309-315．

[7] 李應(yīng)罡,徐新文,李生宇,等.沙漠公路防護(hù)林喬木狀沙拐棗的平茬效益分析〔J〕.干旱區(qū)資源與環(huán)境,2008,22 (8) : 196-200．

[8] 張建國(guó),李應(yīng)罡,徐新文等.平茬對(duì)塔里木沙漠公路沙拐棗防護(hù)林生長(zhǎng)與土壤水鹽分布的影響〔J〕.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2012,23 (6) : 1462-1468．

[9] 常兆豐,韓福貴,仲生年等.民勤沙區(qū)人工梭梭林自然稀疏過(guò)程研究〔J〕.西北植物學(xué)報(bào),2008,28 (1) : 0147-0154．

論文來(lái)自于新疆質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技計(jì)劃項(xiàng)目《北疆活化沙丘無(wú)灌溉植被恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)化研究與應(yīng)用》。