燕山山地干旱阳坡人工林生长状况研究

燕山山地干旱阳坡人工林生长状况研究

燕山以北的山脉是东北山区和华北山区的过渡地带。1干旱阳坡厚层森林林研究地点位于河北省木兰围场国有林场管理局孟滦林场小东沟作业区。围场县地处大兴安岭山脉和燕山山脉交汇处、内蒙古高原与冀北山地的过渡地带,地理坐标为东经116°32′~118°14′、北纬41°35′~42°40′。该地区属半湿润与半干旱温带大陆性季风型高原与山地气候,冬长夏短,夏季凉爽,冬季寒冷、干燥,春、秋多风沙;无霜期67~128d,年均气温在-0.50~6.00℃之间,年降水量为300~560mm,主要集中在夏季,6~8月降水量占全年降水量的68%~72%,属雨热同期。该区森林资源丰富,主要的森林类型有山杨林(PopulusdavidianaDode)、白桦林(BetulaplatyphyllaSuk.)、蒙古栎林等;针叶林主要包括华北落叶松林(Larixprincipis-rupprechtiiMayr)、油松林等。2007年,在小东沟的干旱阳坡,进行了人工造林试验。造林树种有油松、樟子松和蒙古栎3个树种。其中,油松及樟子松采用的是容器苗,蒙古栎采用的是裸根苗。2生物量测定与分析在小东沟作业区内选取坡位、坡度、林相、立地条件相近和生长状况良好的油松、樟子松、蒙古栎人工林,设置20m×30m标准地5块。在设置的标准地内测量各树种的树高、地径、冠幅,并且在每个造林树中选出3株标准木进行生物量测定。对获得的标准木,从顶端开始,按每30cm一段进行剪切,将每一段的枝、干、叶分别装入信封内并编号,放置在80℃烘箱内,烘至恒重并称重。对标准木的根系部分,从根基部进行分段,水平方向标准为50cm、垂直方向标准为20cm。由于蒙古栎根系长度较短,蒙古栎根系分解标准:水平与垂直方向标准都为20cm。每个标准木在横切、纵切后,对剪取部分清理并编号,装入密封袋内。放置在60℃烘箱内,烘至恒重,对样品称重记录结果采用相邻格子法对3个造林树种的空间格局进行分析,采用的指标包括扩散系数、Morisita指数和聚集指数3结果与分析3.1干旱阳坡上的蒙古栎造林3个树种造林5a后的存活率如图1所示。由图1可以看出,油松的存活率最高,存活率为93.79%,其次为樟子松,存活率为87.98%,而蒙古栎的存活率仅为66.69%,相对于前两种造林树种其存活率很低。以上结果表明,在该地区干旱阳坡上樟子松及油松都有很高的成活率,是适宜造林树种。虽然蒙古栎的存活率低于油松、樟子松,但是进一步调查发现,该阳坡有天然的蒙古栎,这说明蒙古栎适宜在该地区生长。通过分析发现,蒙古栎存活率较低的主要原因是:蒙古栎幼苗主根系发达,须根较少,而栽植时,蒙古栎为裸根苗,幼嫩的须根在种植过程中很容易受到损伤,使得吸收水分与养分的功能受损,影响了蒙古栎的成活。此外,该地区阳坡的立地条件都较差,土壤质地较粗,须根较少的蒙古栎根系在这种土壤中吸水困难,也影响存活。3.2不同树种生物量和根冠比不同造林树种的生长状况和单株生物量分别见表1和表2。由表1、表2可以看出,樟子松、油松、蒙古栎的平均地径分别为5.34cm、4.68cm和1.52cm,平均树高生长量分别为1.75m、1.58m和0.80m。樟子松、油松和蒙古栎的单株总生物量分别为2018.30g、1857.36g、234.35g。以上结果表明,在燕山北部干旱阳坡绣线菊灌丛中引入栽植的樟子松、油松生长状况良好。根冠比是植物地上与地下部分生物量相关性的重要指标,根系的主要功能是从土壤中吸收水分、养分,冠层的功能则主要是进行光合作用,合成有机物。蒙古栎的根冠比明显高于另外2个树种,其根冠比分别为樟子松、油松的6.35倍、7.06倍。蒙古栎根冠比较大,意味着蒙古栎对于干旱的立地条件具有更强的适应能力,这也是为什么在干旱的阳坡只会看到天然蒙古栎的主要原因。另外,不同样地造林树种林分状况见表3。由表3可以看出,新造林样地的林分密度在867.00~2183.00株/hm3.3不同分布模式的对比试验林空间聚集指标见表4。由表4可以看出,在造林地3个树种的空间分布格局主要以聚集分布和均匀分布为主。其中,油松以聚集分布为主,蒙古栎以均匀分布为主,樟子松2种分布相当。林木的不同分布模式与造林地的立地条件及造林方式有关。试验地的立地条件,尤其是土层厚度的空间分布具有明显的空间异质性,分布极不均匀。造林时充分考虑了土壤厚度,在土层厚的地段(厚度>25cm)进行了造林,而土层薄的地方没有造林,或造林密度较小,由此形成了聚集分布;而在土壤厚度较大,且分布相对连续的地段,造林时一般采取均匀的株行距,因此也有均匀分布存在。从较大的空间尺度看,林木的分布以聚集分布为主。在自然条件下,受环境的空间异质性及植物的繁殖方式影响,林木的空间分布格局多为聚集分布,群落在水平方向上形成由不同层片相间分布的镶嵌体结构4乔木层空间分布格局油松、樟子松、蒙古栎均为该地区适宜干旱阳坡造林的乡土树种,其存活率分别为93.79%、87.98%和66.69%。造林,5a后3个树种在干旱阳坡都能形成稳定的乔木林,3个树种的引入加速了干旱阳坡由绣线菊灌丛向乔木林的恢复过程。在该地区引入栽植3个树种,5a后樟子松、油松、蒙古栎的单株生物量分别为2018.30g、1857.36g、234.35g。蒙古栎树种的根冠比远大于油松、樟子松,是油松、樟子松树种根冠比的7.06倍和6.35倍,蒙古栎对干旱的立地条件具有更强的适应能力。3种造林树种的空间分布格局与造林方式、土层厚度有关,其空间分布格局主要以均匀分布和聚集分布为主。从较大的空间尺度看,林木的