论文部分内容阅读
摘 要：该文针对塞罕坝机械林场3.5万hm2华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）人工林，以林地基本土壤水肥特征为基础，从整地、造林季节、苗木质量、栽植深度及栽前苗木处理等5个方面，深入研究提高华北落叶松人工林采伐迹地苗木保存率的技术措施，优化不同立地条件下华北落叶松人工林迹地的造林更新技术。结果表明，采伐迹地进行整地有利于蓄水保墒、缓解土壤酸化和促进营养归还，造林季节最好选择春季或秋季，壮苗在高度上应大于30cm，造林时埋土深度至原土印时效果最佳，造林苗木使用ABT生根粉50mg/kg溶液药剂浸根，对造林保存率的提高具有十分显著效果。
关键词：塞罕坝；华北落叶松；造林更新；采伐迹地；苗木保存率
中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）06-0085-04
河北省塞罕坝机械林场位于河北省最北端，行政区划属围场满族蒙古族自治县，总经营面积9.3万hm2，有林地面积6.9万hm2。其中，以华北落叶松为主的人工林3.5万hm2，占有林地面积的50.7%，但由于该林分大部分已达到Ⅳ龄级，林龄超过30a，即将面临大规模主伐[1]。因此，提高华北落叶松人工林的造林成活率，保证人工更新成功率，确保绿化效果，成为关系到该林区可持续发展的关键，对森林可持续经营具有重要意义。
国外对于人工林迹地更新问题的研究比我国早，始于19世纪初[2]。在国内东北地区营造的落叶松人工林大多始于20世纪50年代[3]，华北地区以塞罕坝地区为集中连片营造区，多始于20世纪60年代，当时营造的林分现已陆续进入采伐利用期。这部分林分的共同特点是林分树种单一、结构简单、面积大，形成了单一的人工林景观，而这种单一景观也带来了一系列的生态问题，如病虫害日趋加剧，地力衰退，生物多样性严重降低等[4]。
由于华北落叶松是我国特有人工林树种之一，其人工林的迹地更新技术目前国外尚未见报道。国内对于落叶松人工林的研究始于20世纪70年代，研究重点以落叶松地力衰退问题和维持人工林长期生产力居多[5-9]。这些研究为人工林迹地更新技术的研究奠定了良好的基础。
1 试验方法
试验区选择在塞罕坝阴河林场前曼甸营林区，根据试验目的不同，进行以下试验：
（1）选择立地条件基本一致、有代表性的华北落叶松人工林主伐迹地各10hm2，分别进行大穴整地（长×宽×深=120cm×60cm×50cm）、小穴整地（长×宽×深=50cm×50cm×25cm）和不整地，次年春季进行造林。在2000年和2004年，按照2%的样地比，分别测定地表下25cm土层的土壤含水量。在2004年秋季，按照5%的样地比，对不同整地方式的25cm土层测定土壤养分含量，并对测定地块造林保存率和苗木平均高生长量进行统计。
（2）选择立地条件相近、整地方式一致、块状皆伐的华北落叶松人工林采伐迹地各10hm2，分别进行在春季、雨季和秋季植苗造林，造林一年后，测定造林成活率及苗木当年高生长量。
（3）选择立地条件、整地方式基本一致，有代表性的华北落叶松人工林皆伐迹地，选择不同高度的华北落叶松苗木进行造林，于当年秋季测定其成活率和高生长量。
（4）选择立地条件、整地方式、苗木质量基本一致，有代表性的华北落叶松人工林皆伐迹地进行植苗造林，造林时埋土深度分别为超过苗木地径0cm、2cm和5cm，于当年秋季测定其存活率和高生长量。
（5）选择立地条件相近、苗木质量基本一致，具有代表性的华北落叶松人工林皆伐迹地进行药剂浸根造林，具体方法为：①将ABT-3号生根粉配成25mg/kg、50mg/kg、和75mg/kg的水溶液；②将保水剂配成1/50、1/150和1/300的水溶液；③将食盐配成0.3%、0.5%和1%的溶液；④以清水作为对照。将华北落叶松一级苗分别浸泡在上述溶液中2h，对照苗木用清水浸泡2h。植苗造林后，于当年秋季封顶后进行高生长量、成活率和新生根数量调查。
2 结果与分析
2.1 整地对造林效果的影响
2.1.1 不同整地方式对25cm土层土壤含水量的影响 根据试验要求，对华北落叶松人工林采伐迹地的造林苗木根系的测量，大部分苗木根系分布在20～30cm土层。由表1可见，在2000年（降水量351.8mm）和2004年（降水量417.7mm），对造林地内25cm土层的土壤含水量进行测定，进行大穴整地处理的土壤含水量明显高于不进行整地的处理，大穴与小穴2种整地处理方式，其土壤含水量的差异较小，仅为0.1%～0.2%；含水量最低的是不整地的土壤，差距达到0.4%～0.6%；由于土壤含水量直接影响苗木的生长，因此导致造林保存率和苗木平均连年高生长量受不同的整地方式的影响较大，以大穴整地表现最优，没有进行整地处理的造林苗木在保存率和高生长相比大穴整地明显降低。根据试验数据差异表明，通过整地可以充分的提高土壤含水量，有利于造林地蓄水保墒，有效提高造林保存率，对苗木高生长量有一定促进作用。因此，整地是有效提高土壤的蓄水保墒能力、促进苗木生长和提高保存率的先决条件。
2.1.2 不同整地方式对25cm土层土壤养分含量的影响 从表2可见，不同整地方式下土层土壤pH值有一定的差异，主要因为土壤经过整地处理，有效改善了土壤的水、肥、氣、热条件，地力得到提升，从而缓解土壤的酸化过程；其次土壤中的枯落物在水、肥、气、热相互协调的作用下进行有效分解，增加了土壤有机质的合成机率，促进被土壤吸附的速效氮、速效磷及速效钾的释放，因此对土壤的不同处理，土壤养分含量也表现出数量变化，其中大穴整地明显优于小穴整地及不整地的土壤。说明通过整地可以改善土壤的水热条件，有利于采伐迹地的营养归还，并改善苗木根系的土壤养分状况。
2.2 造林季节对造林效果的影响 由图1可知，在相同的立地条件下，造林苗木采取相同植苗方法及土壤处理方法，因为造林季节的差异，华北落叶松人工林采伐迹地的更新效果表现出较大的不同。春季造林效果表现最优，成活率为97.5%，秋季及雨季造林的苗木成活率明显降低；苗木当年高生长量在不同季节造林处理所表现出的差异不明显，但雨季造林高生长表现不良。分析认为春季造林苗木处于萌动期，具有较强的生命力，苗木栽植后下一季节进入雨季，土壤水分可以得到相应的补充，有利于造林苗木成活。雨季造林，正值苗木生长旺季，加之当地雨热同期，蒸发量较大，根系的吸水能力达不到栽植苗木的生长要求，栽植后出现严重打蔫现象，缓苗时间延长，影响苗木生长。秋季造林由于受当地气候寒冷，冬季苗木的冻拔现象严重，在一定程度上也降低了苗木的成活率。因此，在该区域春季造林较适合华北落叶松人工林采伐迹地更新。 2.3 苗木质量对造林效果的影响 苗木质量作为影响造林成果的重要因素，选择优质壮苗造林关系到人工林采伐迹地造林更新是否成功。而衡量苗木质量的优劣主要看苗木的地径粗度及苗木高度。本试验针对苗高对造林效果的影响进行研究，按照苗高2cm的阶差，将栽植苗木高度从22cm到46cm分成13个等级。从表3可以看出，高等级（46cm）的苗木造林成活率表现最优，达到96.2%，比低等级（22cm）苗木的造林成活率高出35.3%。从表3还可以看出，苗木当年高生长量没有因为苗高的变化而呈现出直线增加的趋势，而是在苗高达到最高46cm时，当年高生长量出现了下降的趋势。因此，为达到最优的更新效果和提高最大当年高生长量，把苗木高度标准定到30cm以上，其中以苗高38～42cm的苗木更新效果表现最佳，出现这种现象的原因可能和苗木的木质化程度和可塑性有关。
2.4 埋土深度对造林效果的影响 图2表明，苗木栽植深度在原地径时，造林效果表现最佳，随着埋土深度的增加出现成活率递减的趋势。埋土深度分别为0cm、2cm、5cm时，造林存活率分别为92.1%、86.5%、80.3%；苗木当年高生长量分别为13.8cm、12.7cm、8.1cm。从图中可以看出埋土深度对栽植苗木成活率影响明显。分析认为，苗木的栽植过程是苗木从圃地的生长环境到造林迹地大环境的一个适应过程，苗木本身被栽植到迹地，由于水、肥条件的变化，苗木需要有一个适应过程，如果对苗木生长特性进行较大的改变，势必影响造林成活率。因此，在对华北落叶松人工林采伐迹地进行更新造林时，应从华北落叶松幼苗的生长特性出发，栽植深度应与苗木出圃地径保持一致，以保证造林效果达到最佳。
2.5 药剂浸根对造林效果的影响 从表4可以看出，溶液浸根后造林效果均优于没有处理的苗木，但保水剂溶液浓度过低，起不到提高造林成活率的目的，其中ABT生根粉50mg/kg溶液浸根的苗木造林成活率达到95.2%，表现最优；溶液浸根后对高生长也表现较明显的效果，但是ABT生根粉75mg/kg溶液和食盐1%溶液浸根后，苗木成活率出现降低的现象，所以药剂浸根浓度不宜过高，从而影响苗木生长；在增加苗木新生根数量方面，ABT生根粉50mg/kg溶液效果明显，相比对照处理新根数量增加1倍，其余处理方法差异较小。从试验结果可以看出，采用ABT生根粉50mg/kg溶液处理的苗木使造林更新效果表现更加优异。
3 结论与讨论
为提高华北落叶松人工林采伐迹地更新造林保存率，可以通过造林技术的优化来达到此目的，实验结果表明：
（1）整地可以有效增加采伐迹地的蓄水保墒能力，对造林保存率的提高有良好的促进作用，所以在经济条件允许的情况下，应采取大穴整地的方式来提高造林保存率；在立地条件较好的地段，宜选择小穴整地，相对大穴整地而言可大幅度降低整地成本。
（2）土壤的酸化过程可以通过整地措施进行缓解；土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾的含量均以大穴整地表现最佳，说明土壤水热条件可以通过整地来进行改善，促进采伐迹地的营养归还，从而改善苗木根系的土壤养分状况。
（3）春季造林苗木成活率达到97.5%，其次是秋季造林，但雨季造林苗木成活率仅为87.3%，效果不佳；春季及秋季造林苗木当年高生长量较高，雨季造林较差。因此，春季造林是该区华北落叶松人工林采伐迹地更新造林的最佳选择，可也根据实际情况适当选择秋季造林。
（4）由于苗木高度等级越高，更新造林苗木的成活率和当年高生长量的增幅就越大，所以人工林迹地更新苗木以选择较高苗木为优。所以，华北落叶松中高等级苗木较适合造林更新，苗木高度标准应在30cm以上，以确保更新效果。
（5）在对华北落叶松人工林采伐迹地进行更新造林时，华北落叶松苗木不宜进行深埋，以埋土深度至苗木地径造林效果最佳。
（6）ABT生根粉50mg/kg溶液处理后华北落叶松苗木成活率及新根生长数量均优于其他处理方式，在实践应大力推广。
参考文献
[1]刘春延.塞罕坝华北落叶松人工林采伐迹地更新技术研究[D].北京：北京林业大学，2005.
[2]延军平.跨世纪全球环境问题及行为对策[M].北京：科学出版社，1999：26-27.
[3]张梦良，梁俊芳.人工落叶松采伐迹地更新针叶树种试验[J].吉林林业科技，2002，31（1）：3-5.
[4]沈国舫.森林培育学[M].北京：中国林业出版社，2001.
[5]江洪.东灵山典型落叶华北落叶松人工林生物量的研究[M].北京：科学出版社，1997：104-115.
[6]崔国发，蔡体久.兴安落叶松人工林土壤酸度的研究[J].北京林业大学学报，2000，5：33-36.
[7]潘湘海，朱晓青.塞罕坝华北落叶松人工林土壤肥力的研究[J].河北林业科技，2001（6）：5.
[8]潘湘海.塞罕坝华北落叶松人工林土壤水分的研究[J].河北林业科技，2002（5）：7-8.
[9]羅文湘，罗习军，刘日辉.人工林连栽地力下降的对策[J].湖南林业科技，2003，30（1）：43.
（责编：张宏民）
关键词：塞罕坝；华北落叶松；造林更新；采伐迹地；苗木保存率
中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）06-0085-04
河北省塞罕坝机械林场位于河北省最北端，行政区划属围场满族蒙古族自治县，总经营面积9.3万hm2，有林地面积6.9万hm2。其中，以华北落叶松为主的人工林3.5万hm2，占有林地面积的50.7%，但由于该林分大部分已达到Ⅳ龄级，林龄超过30a，即将面临大规模主伐[1]。因此，提高华北落叶松人工林的造林成活率，保证人工更新成功率，确保绿化效果，成为关系到该林区可持续发展的关键，对森林可持续经营具有重要意义。
国外对于人工林迹地更新问题的研究比我国早，始于19世纪初[2]。在国内东北地区营造的落叶松人工林大多始于20世纪50年代[3]，华北地区以塞罕坝地区为集中连片营造区，多始于20世纪60年代，当时营造的林分现已陆续进入采伐利用期。这部分林分的共同特点是林分树种单一、结构简单、面积大，形成了单一的人工林景观，而这种单一景观也带来了一系列的生态问题，如病虫害日趋加剧，地力衰退，生物多样性严重降低等[4]。
由于华北落叶松是我国特有人工林树种之一，其人工林的迹地更新技术目前国外尚未见报道。国内对于落叶松人工林的研究始于20世纪70年代，研究重点以落叶松地力衰退问题和维持人工林长期生产力居多[5-9]。这些研究为人工林迹地更新技术的研究奠定了良好的基础。
1 试验方法
试验区选择在塞罕坝阴河林场前曼甸营林区，根据试验目的不同，进行以下试验：
（1）选择立地条件基本一致、有代表性的华北落叶松人工林主伐迹地各10hm2，分别进行大穴整地（长×宽×深=120cm×60cm×50cm）、小穴整地（长×宽×深=50cm×50cm×25cm）和不整地，次年春季进行造林。在2000年和2004年，按照2%的样地比，分别测定地表下25cm土层的土壤含水量。在2004年秋季，按照5%的样地比，对不同整地方式的25cm土层测定土壤养分含量，并对测定地块造林保存率和苗木平均高生长量进行统计。
（2）选择立地条件相近、整地方式一致、块状皆伐的华北落叶松人工林采伐迹地各10hm2，分别进行在春季、雨季和秋季植苗造林，造林一年后，测定造林成活率及苗木当年高生长量。
（3）选择立地条件、整地方式基本一致，有代表性的华北落叶松人工林皆伐迹地，选择不同高度的华北落叶松苗木进行造林，于当年秋季测定其成活率和高生长量。
（4）选择立地条件、整地方式、苗木质量基本一致，有代表性的华北落叶松人工林皆伐迹地进行植苗造林，造林时埋土深度分别为超过苗木地径0cm、2cm和5cm，于当年秋季测定其存活率和高生长量。
（5）选择立地条件相近、苗木质量基本一致，具有代表性的华北落叶松人工林皆伐迹地进行药剂浸根造林，具体方法为：①将ABT-3号生根粉配成25mg/kg、50mg/kg、和75mg/kg的水溶液；②将保水剂配成1/50、1/150和1/300的水溶液；③将食盐配成0.3%、0.5%和1%的溶液；④以清水作为对照。将华北落叶松一级苗分别浸泡在上述溶液中2h，对照苗木用清水浸泡2h。植苗造林后，于当年秋季封顶后进行高生长量、成活率和新生根数量调查。
2 结果与分析
2.1 整地对造林效果的影响
2.1.1 不同整地方式对25cm土层土壤含水量的影响 根据试验要求，对华北落叶松人工林采伐迹地的造林苗木根系的测量，大部分苗木根系分布在20～30cm土层。由表1可见，在2000年（降水量351.8mm）和2004年（降水量417.7mm），对造林地内25cm土层的土壤含水量进行测定，进行大穴整地处理的土壤含水量明显高于不进行整地的处理，大穴与小穴2种整地处理方式，其土壤含水量的差异较小，仅为0.1%～0.2%；含水量最低的是不整地的土壤，差距达到0.4%～0.6%；由于土壤含水量直接影响苗木的生长，因此导致造林保存率和苗木平均连年高生长量受不同的整地方式的影响较大，以大穴整地表现最优，没有进行整地处理的造林苗木在保存率和高生长相比大穴整地明显降低。根据试验数据差异表明，通过整地可以充分的提高土壤含水量，有利于造林地蓄水保墒，有效提高造林保存率，对苗木高生长量有一定促进作用。因此，整地是有效提高土壤的蓄水保墒能力、促进苗木生长和提高保存率的先决条件。
2.1.2 不同整地方式对25cm土层土壤养分含量的影响 从表2可见，不同整地方式下土层土壤pH值有一定的差异，主要因为土壤经过整地处理，有效改善了土壤的水、肥、氣、热条件，地力得到提升，从而缓解土壤的酸化过程；其次土壤中的枯落物在水、肥、气、热相互协调的作用下进行有效分解，增加了土壤有机质的合成机率，促进被土壤吸附的速效氮、速效磷及速效钾的释放，因此对土壤的不同处理，土壤养分含量也表现出数量变化，其中大穴整地明显优于小穴整地及不整地的土壤。说明通过整地可以改善土壤的水热条件，有利于采伐迹地的营养归还，并改善苗木根系的土壤养分状况。
2.2 造林季节对造林效果的影响 由图1可知，在相同的立地条件下，造林苗木采取相同植苗方法及土壤处理方法，因为造林季节的差异，华北落叶松人工林采伐迹地的更新效果表现出较大的不同。春季造林效果表现最优，成活率为97.5%，秋季及雨季造林的苗木成活率明显降低；苗木当年高生长量在不同季节造林处理所表现出的差异不明显，但雨季造林高生长表现不良。分析认为春季造林苗木处于萌动期，具有较强的生命力，苗木栽植后下一季节进入雨季，土壤水分可以得到相应的补充，有利于造林苗木成活。雨季造林，正值苗木生长旺季，加之当地雨热同期，蒸发量较大，根系的吸水能力达不到栽植苗木的生长要求，栽植后出现严重打蔫现象，缓苗时间延长，影响苗木生长。秋季造林由于受当地气候寒冷，冬季苗木的冻拔现象严重，在一定程度上也降低了苗木的成活率。因此，在该区域春季造林较适合华北落叶松人工林采伐迹地更新。 2.3 苗木质量对造林效果的影响 苗木质量作为影响造林成果的重要因素，选择优质壮苗造林关系到人工林采伐迹地造林更新是否成功。而衡量苗木质量的优劣主要看苗木的地径粗度及苗木高度。本试验针对苗高对造林效果的影响进行研究，按照苗高2cm的阶差，将栽植苗木高度从22cm到46cm分成13个等级。从表3可以看出，高等级（46cm）的苗木造林成活率表现最优，达到96.2%，比低等级（22cm）苗木的造林成活率高出35.3%。从表3还可以看出，苗木当年高生长量没有因为苗高的变化而呈现出直线增加的趋势，而是在苗高达到最高46cm时，当年高生长量出现了下降的趋势。因此，为达到最优的更新效果和提高最大当年高生长量，把苗木高度标准定到30cm以上，其中以苗高38～42cm的苗木更新效果表现最佳，出现这种现象的原因可能和苗木的木质化程度和可塑性有关。
2.4 埋土深度对造林效果的影响 图2表明，苗木栽植深度在原地径时，造林效果表现最佳，随着埋土深度的增加出现成活率递减的趋势。埋土深度分别为0cm、2cm、5cm时，造林存活率分别为92.1%、86.5%、80.3%；苗木当年高生长量分别为13.8cm、12.7cm、8.1cm。从图中可以看出埋土深度对栽植苗木成活率影响明显。分析认为，苗木的栽植过程是苗木从圃地的生长环境到造林迹地大环境的一个适应过程，苗木本身被栽植到迹地，由于水、肥条件的变化，苗木需要有一个适应过程，如果对苗木生长特性进行较大的改变，势必影响造林成活率。因此，在对华北落叶松人工林采伐迹地进行更新造林时，应从华北落叶松幼苗的生长特性出发，栽植深度应与苗木出圃地径保持一致，以保证造林效果达到最佳。
2.5 药剂浸根对造林效果的影响 从表4可以看出，溶液浸根后造林效果均优于没有处理的苗木，但保水剂溶液浓度过低，起不到提高造林成活率的目的，其中ABT生根粉50mg/kg溶液浸根的苗木造林成活率达到95.2%，表现最优；溶液浸根后对高生长也表现较明显的效果，但是ABT生根粉75mg/kg溶液和食盐1%溶液浸根后，苗木成活率出现降低的现象，所以药剂浸根浓度不宜过高，从而影响苗木生长；在增加苗木新生根数量方面，ABT生根粉50mg/kg溶液效果明显，相比对照处理新根数量增加1倍，其余处理方法差异较小。从试验结果可以看出，采用ABT生根粉50mg/kg溶液处理的苗木使造林更新效果表现更加优异。
3 结论与讨论
为提高华北落叶松人工林采伐迹地更新造林保存率，可以通过造林技术的优化来达到此目的，实验结果表明：
（1）整地可以有效增加采伐迹地的蓄水保墒能力，对造林保存率的提高有良好的促进作用，所以在经济条件允许的情况下，应采取大穴整地的方式来提高造林保存率；在立地条件较好的地段，宜选择小穴整地，相对大穴整地而言可大幅度降低整地成本。
（2）土壤的酸化过程可以通过整地措施进行缓解；土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾的含量均以大穴整地表现最佳，说明土壤水热条件可以通过整地来进行改善，促进采伐迹地的营养归还，从而改善苗木根系的土壤养分状况。
（3）春季造林苗木成活率达到97.5%，其次是秋季造林，但雨季造林苗木成活率仅为87.3%，效果不佳；春季及秋季造林苗木当年高生长量较高，雨季造林较差。因此，春季造林是该区华北落叶松人工林采伐迹地更新造林的最佳选择，可也根据实际情况适当选择秋季造林。
（4）由于苗木高度等级越高，更新造林苗木的成活率和当年高生长量的增幅就越大，所以人工林迹地更新苗木以选择较高苗木为优。所以，华北落叶松中高等级苗木较适合造林更新，苗木高度标准应在30cm以上，以确保更新效果。
（5）在对华北落叶松人工林采伐迹地进行更新造林时，华北落叶松苗木不宜进行深埋，以埋土深度至苗木地径造林效果最佳。
（6）ABT生根粉50mg/kg溶液处理后华北落叶松苗木成活率及新根生长数量均优于其他处理方式，在实践应大力推广。
参考文献
[1]刘春延.塞罕坝华北落叶松人工林采伐迹地更新技术研究[D].北京：北京林业大学，2005.
[2]延军平.跨世纪全球环境问题及行为对策[M].北京：科学出版社，1999：26-27.
[3]张梦良，梁俊芳.人工落叶松采伐迹地更新针叶树种试验[J].吉林林业科技，2002，31（1）：3-5.
[4]沈国舫.森林培育学[M].北京：中国林业出版社，2001.
[5]江洪.东灵山典型落叶华北落叶松人工林生物量的研究[M].北京：科学出版社，1997：104-115.
[6]崔国发，蔡体久.兴安落叶松人工林土壤酸度的研究[J].北京林业大学学报，2000，5：33-36.
[7]潘湘海，朱晓青.塞罕坝华北落叶松人工林土壤肥力的研究[J].河北林业科技，2001（6）：5.
[8]潘湘海.塞罕坝华北落叶松人工林土壤水分的研究[J].河北林业科技，2002（5）：7-8.
[9]羅文湘，罗习军，刘日辉.人工林连栽地力下降的对策[J].湖南林业科技，2003，30（1）：43.
（责编：张宏民）