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沙质岸黑松海防林更新改造技术的研究

日期:2016-07-25 11:38 | 来源:未知 | 浏览:

    摘要:应用典型调查与定位试验相结合的方法,探讨了黑松海防林低产低质低效的形成原因,据其成因将这些林分划分为5种类型,提出了相应的改造意见,并编制出黑松海防林密度管理表。通过更新造林和抚育技术试验,提出了较合理的更新方式,主要有林冠下更新造林、留伐桩萌茅更新、隔行更新造林、人工促进天然更新、带状更新等,其中,带状更新适于在林分条件相对较好的情况下应用,其它几种更新方式较适于低效林的更新改造;采用稀疏林补植、林下种植灌木或绿肥压青、封禁保护枯落物等技术,可有效地改善林分状况。
沙质岸黑松海防林更新改造技术的研究
沙质岸黑松海防林更新改造技术的研究
    黑松海防林是山东省沿海防护林体系中最重要的组成部分,面积7万多h㎡,占山东省沿海防护林面积的70%以上,为沿海地区社会经济发展提供了有力的生态屏障,已取得较好的生态、经济和社会效益。但是由于现有黑松海防林立地条件较差,经营粗放,部分已进入成、过熟阶段,使黑松海防林出现林分生长衰退、病虫危害加剧等问题,严重地影响黑松海防林防护效能的持续发挥。因此,探讨沿海黑松海防林合理的更新改造技术,已成为山东沿海防护林建设工程中函待解决的问题。为此,开展了沙质岸黑松海防林更新改造技术的研究。
 
1、试区自然概况:
    试区位于胶东半岛的沙质海岸,主要有潮积沙质岸段类型和风积沙质岸段类型,该区属暖温带季风气候区,气温与降水自北向南、自西向东递增。年平均气温11. 1℃一12. 6°C,年平均降水量620~950 mm ,10°C的积温为3800 °C ~ 4200 °C,日照时数为2400 ~ 2650 h。四季分明,雨热同季,但由于降水过于集中,年内分布不匀,大风、暴雨、台风、海潮、海雾、干旱、低温等自然灾害频繁。土壤属滨海沙土,其基质多由疏松的中、粗沙组成,易渗透,所以含水量极少,在阳光中受热迅速,结构松散,保水能力差,比较干旱并含有少量的盐分,腐殖质少,分解快,土壤瘩薄。
 
2、研究方法:
2.1、黑松海防林低产低质低效成因调查:
    在进行黑松海防林典型调查的基础上,于分布较集中的荣成、龙口、莱州等地设点进行黑松海防林低产低质低效林(以下简称低效林)定位调查与观测,共设置标准地132块。调查内容包括林分立地条件和生长发育状况(林木树高、胸径、树冠和根系等生长状况)、经营情况等。采用平均木法做解析木18株,同时测定其生物量。
 
2. 2、黑松海防林的更新改造技术:
2. 2. 1、更新方式:
    (1)林冠下更新造林
    在前沿基干林带立地条件较差,已达到成、过熟龄的林分中,通过在林内砍伐枯死木、病腐木、生长不良树木和部分上层木等,调整林分郁闭度,在保留木林冠下造林。试验林设在莱州市过西林场,29年生,郁闭度0. 65,密度836株//h耐,林分平均胸径7.2 cm,平均树高4. 8 m o  1997年渐伐调整郁闭度后,林冠下造林。设计4个郁闭度处理,分别为0. 1, 0.3,0.5,0.7,3次重复。
    (2)留伐桩萌芽更新
    在前沿基干林带立地条件差、林木生长不良、林相不整齐,但林下萌芽条较多的林分中,采用留伐桩萌芽更新。即对长势衰弱根部有萌芽条的林木,按不同伐桩高度砍伐,促其根部萌芽条生长。试验林设在莱州市过西林场,26年生,郁闭度0. 70,密度1865株/h㎡,林分平均树高4. 6 m,平均胸径6. 4cm。1997年砍伐,设计伐桩高度15 cm, 30 cm, 45〔。和播种造林4种处理,3次重复。
    (3)隔行更新造林
    在前沿基干林带,立地条件较差,林相整齐,已达到成过熟龄,为维持防护作用不宜大面积采伐更新的林分中,通过隔行伐除林木,降低郁闭度后,在采伐行内更新黑松优良品系,造林密度为1 X 2m。
   试验林设在莱州市过西林场,28年生,株行距1. 5mX3m,林分平均胸径8. 3 cm,平均树高5.2〔二。设计隔1行伐1行,隔2行伐2行,隔1行伐3行和皆伐4个处理,3次重复,1997年施工。
    (4)带状更新造林
    在基干林带后沿,立地条件较好,林相整齐,已达到成、过熟龄的林分中按一定空间和时间顺序,进行带状采代更新。试验林设在荣城市成山林场,35年生,林分平均胸径13. 8cm。,平均树高7.4 m,密度1015株/h㎡。  1997年带状采伐营造黑松优良品系,造林密度1X 2m。设计窄带(更新带宽60m,保留带宽60m、等带(带宽均为30m )、宽带(更新带宽60m,保留带宽30m ) 3个处理,3次重复。
    (5)天然更新调查
    分别不同立地条件和不同林分密度设置标准地,调查林木生长状况、林分郁闭度、黑松天然落种幼树数量和生长情况等。
2. 2. 2、抚育改造技术:
    (1)稀疏林补植造林试验
    对6~9年生黑松幼林,造林保存率低,郁闭度小于0. 3的疏林地,人工栽植刺槐、麻栋、紫穗槐等阔叶树及黑松优良品系。
    (2)林地培肥试验
    在6~9年生郁闭度大于0. 5的黑松幼林内,设计林下套种紫穗槐、绿肥压青、保护枯落物及不采取任何措施(对照)4个处理3次重复。
2. 3、黑松海防林林分密度管理表的编制:
    根据林木的树冠幅与胸径存在着密切相关关系(不受立地条件和林龄限制),建立数学模型,确定林分不同生长发育阶段的经营密度,编制出黑松海防林林分密度管理表。
 
3、结果与分析:
3.1、黑松海防林低产低质低效的成因:
3.1.1、低效林的生长状况:
    沙岸黑松海防林大部分集中连片栽植于沿海干旱贫瘩沙地,由于大风、流沙、土壤干旱缺水等共同作用,加之造林经营管理不善,各地均存在大面积生产力低下,防护效能不高的低效林分。据调查统计,全省沿海黑松低效林约占40%以上。调查结果表明:(1)黑松低效林林分生长量和生物量明显低于正常林分。在基干林带前沿片林,20一35年生低效林树高2.7 -'3.6 m,胸径2.8~5. 1cm,比正常林分低60. 3 %~75 . 5%和56. 3%一70. 70%,蓄积量仅为正常林分的1/5至1/8;生物量仅为同龄正常林分的
25.000 -'31.400,其年增长率为0. 8一1. 4t/ hm 2,正常林分为3. 0 ~4. 2t/ h耐。基干林带后沿片林,28年生低效林树高和胸径为3. 9一4.5 m和6. 6一7. 5cm。,比同龄正常林低43.700 -'S7. 3%和42. 6%一68.200,林分蓄积量比正常林分减少88.2%一123.000;生物量仅为正常林分的21.9%一41.200,生物量年增长率为1.6一2. 3t/ hm汽正常林分为4. 1一5.It/hm2o  (2)基干林带前沿和后沿片林中的黑松低效林树高、胸径和材积生物量的连年生长量和平均生长量一开始就小于正常林分,其差距随年龄增长而加大,幼龄期大致分别低38.400,33.6%和83.900,中龄期分别低51.400,54.5%和90. 2 0 o,成过熟龄分别低42.000,46.0%和103.9000  (3)黑松低效林树高、胸径和材积生长高峰期比正常林分提前2一3年,且延续时间短,表明低效林早衰,防护成熟期也较短。(4)低效林立木密度疏密不均,成过熟林密度大者为4000 ~ 5000椒hmz,稀者仅500 ~ 700株/hm汽前者林冠层较薄,大致为树高的1/3一1/ 4,后者林冠稀疏,疏透度大,防护功能差。过密林分中小径木占86.400,中径木仅占13. 2 0 o,基本不成材。总体上看,黑松低效林生态、经济效益很差。
 
3.1.2、低效林的形成原因:
    黑松低产、低质、低效林形成原因比较复杂,总的来看是受自然因素和人为因素的共同影响所致。根据黑松海防林经营现状,归结为以下几种主要原因:
    (1)立地条件差,土壤肥力低。海岸带防护林土壤质地疏松,漏肥、漏水,土壤养分含量低。虽然每年都有些枯枝落叶返还土壤,但数量有限,还需长时间才能被林木吸收。这样长期下去林地土壤肥力逐渐呈下降趋势,加之有些地区习惯于用枯枝落叶作为燃料被搂走,土壤养分归还量减少,土壤衰退现象更为明显。
    (2)风沙、海潮、海雾等自然灾害严重。台风、飞沙、海潮、海雾等自然灾害频繁,沙粒和空气中含有一定盐分,沙粒逐年向内陆侵移和扩展;部分海防林松毛虫、松干蛤等病虫危害严重。造成部分林分生长不良,林分稳定性差。
    (3)林龄大,林木生长衰退。山东省沿海黑松防护林大都是五十至六十年代营造的,现已进入成过熟龄阶段,林木生长势减弱,株木分化严重,生态和防护效能逐年降低。
    (4)经营管理粗放。沿海地区是少林地区,渔业发达,对海岸带防护林的重要性缺乏认识,再者林业生产周期长,见效慢,其经营管理长期以来被忽视。部分林分造林密度过大,抚育间伐不及时,也是造成林分生长不良,防护效能降低的一个重要因素。
    (5)人为干扰破坏,林相不整齐,形成残次林多。由于重度修枝等不合理经营或毁林、取土等人为破坏造成部分防护林生长不良,林相不整齐。
    (6)种子、苗木质量差。在前期造林工作中,由于对种子、苗木质量重视不够,一些质量差的种子苗木用于育苗造林,导致林木生长不良,大部分形成“小老头”林。
    (7)树种单一,结构简单,林分稳定性差。山东省海岸带防护林树种主要为黑松(占70%以上),其次为刺槐和麻栋(占巧%以上),其他树种很少。因而造成黑松海防林纯林多、混交林少,单层林多、复层林少。特别是大部分林分已进入成、过熟阶段,树势逐年衰退,病虫害严重。虽然自七十年代以来,向沙岸引入一些乔灌草等植物种类,但目前情况,滨海沙滩树种比较单一的格局,仍未发生根本性转变,黑松海防林的稳定性和抗逆性仍较差。
    (8)“拔大毛”和盗伐等不良因素造成林分更新质量下降。部分地区农民采用“拔大毛”的方式取材,加之人为盗伐毁林,使一部分海防林林分由被压木、残次株和天然下种的幼树取而代之,林分质量下降,发展为低产低质低效的残次林分。
    通过综合分析对黑松海防林低效林的形成原因图示如下(见图1),
    根据黑松海防林低效林的形成原因,将其划分为5种主要类型:过熟林、残次林、摧害林、过密林、稀疏林。
    其中,以残次林和过密林分布最广、面积最大,属于更新改造的重点(见表1)0
    黑松海防林低效林的更新改造,应针对不同类型低产林的形成特点,因地制宜地采取逐步更新改造的方法和措施,才能不断地提高林分质量和防护功能。
 
3. 2、黑松海防林的更新改造技术:
3. 2.1、更新方式:
    (1)林冠下更新造林3年的试验结果(见表2>表明,造林成活率均随林分郁闭度的增大而增大,按其郁闭度0. 1,0. 3,0. 5, 0.7的顺序,造林成活率分别为74. 3 0 0 . 77. 0 0 0 . 84. 0 0 0 . 88. 3%和89. 0 %。幼树生长量以郁闭度0. 5的林分最大,其次为郁闭度0. 3的林分,不同郁闭度林分的林木平均树高和地径生长量存在极显著差异,说明林分郁闭度对黑松更新效果有显著影响,较适宜的林分郁闭度为0. 5左右。
图1黑松低产低质低效林成因
图1黑松低产低质低效林成因
表1黑松低效林的主要类型及改造意见
表1黑松低效林的主要类型及改造意见
表2不同郁闭度条件下黑松的更新生长效果
表2不同郁闭度条件下黑松的更新生长效果
    (2)留伐桩萌芽更新黑松伐桩高度15 cm, 30cm, 45 c。处理的萌芽更新效果主要表现为树高生长有明显差异,3年生树高依次为17. 6, 16. 9, 15. 7cm,以伐桩高度15cm处理较好;3年生地径生长量为0. 7, 0. 7, 0. 6 cm,无明显差异。植苗造林3年生树高生长量只有5. 0 cm,地径生长量只有0. 2cm,显著低于伐桩萌芽更新的幼树生长量。留伐桩萌芽更新与播种造林比较,植苗具有更新容易、成本低、效果好的特点。因此,在立地条件差,风沙危害严重地段,采用这种方法更新较稳妥,不致于引起风沙危害,是一种较合理的更新方式。
(3)
 
    (4)带状更新造林3年更新试验调查结果列入表3。造林成活率和幼林保存率的大小顺序为窄带>等带>宽带,成活率分别为95% , 92%和87%,保存率分别为89 %, 85%和74 %。树高生长量为窄带>等带>宽带,树高生长量分别为37.3cm, 35.1cm和31. 7cm。林内平均温度和起沙量为窄带<等带<宽带。相对湿度、防风效能为窄带>等带>宽带。从更新效果和防护效能指标看,基干林带后沿黑松海防林更新以采用窄带更新的方式效果较好,采伐带宽度30m左右为宜,不应超过60 m。
表3不同带状更新方式黑松幼林生长的情况
 
表3不同带状更新方式黑松幼林生长的情况
    (5)天然更新效果对胶东半岛黑松海防林天然更新情况调查结果(见表4, 5表明,不同立地条件对天然更新效果的影响不同。在土壤质地方面为细沙粗沙,在地下水埋深方面为1.0~2.0m>2.0一3.0 m>0.5 m一1.0m,主要为天然更新幼苗数量有明显增加。在林分郁闭度方面,郁闭度过小(< 0.4)或过大(> 0. 7)都会对天然更新产生不良影响。郁闭度过小,光照强,杂草丛生,土壤水分不足,成苗率低;而郁闭度过大,则光照不足,凋落物堆积多,幼苗也不易成活。通过人工调整郁闭度至0.5~0.6,进行人工促进天然更新效果较好。
表4不同立地条件黑松海防林天然更新调查
表4不同立地条件黑松海防林天然更新调查
表5不同郁闭度黑松海防林内天然更新调查
表5不同郁闭度黑松海防林内天然更新调查
 
3.2.2、抚育改造技术:
    (1)稀疏林补植造林造林后3年,林分郁闭度明显增加,林地覆盖度达85%以上,对林内环境有明显改善,但林木生长,土壤,林下植被变化不明显。
    (2)林地培肥效果连续3年的试验结果表明,3种培肥措施均能明显提高土壤肥力。其土壤养分含量,绿肥压青→套种紫穗槐→保护枯落物→对照;有机质含量均比对照林地约增加1倍左右。土壤微
生物(真菌、细菌)数量,其高低顺序为套种紫穗槐绿肥压青→保护枯落物→对照(见表6)。
 
3. 3、黑松海防林林分密度管理表:
    利用黑松海防林标准地调查材料,以胸径为横坐标,冠幅为纵坐标作散点图,根据散点分布趋势进行拟合。建立胸径(D)与树冠幅(CWD)的回归模型:
    CWD-0. 4522+0. 2089D   R- 0. 9877
    把各径阶值代入胸径与冠幅回归模型,得出各径阶冠幅值,进行冠幅投影面积换算,分别得出各平均直径的单位面积株数,即为郁闭度为1.0的林分密度,亦即此径阶的林分最大密度。由于林分适宜经营密度的郁闭度大致在0. 6一0. 8之间。因此,可将郁闭度1. 0时的林分密度分别乘以0. 6和0. 8,换算为林分适宜经营密度,再按直径大小顺序整列形成林分密度管理表(见表7)。利用此表可对不同生长发育阶段的黑松海防林及时进行林分密度调控。
表7黑松海防林防林林分密度管理表 株/㎡
表7黑松海防林防林林分密度管理表 株/㎡
 
4、结论与讨论:
4. 1、通过对山东省沙岸黑松海防林的调查分析,其低效林的形成主要是立地条件差,经营管理粗放,及人为干扰破坏等所致,应依据其成因,因地制宜地进行更新改造。
4. 2、不同立地条件和不同类型黑松海防林更新造林和抚育技术试验结果表明,林冠下更新造林、留伐桩萌芽更新、隔行更新造林、人工促进天然更新,以及带状更新造林等方式适宜在黑松海防林的更新改造中应用。前沿基干林带,立地条件较差,防护要求较高,宜采用林冠下更新、隔行更新和留伐桩更新等方式。林冠下更新的林分郁闭度宜保持在0. 5一0. 6;隔行更新林分,一般以隔1行伐1行或隔2行伐2行造林更新效果为好;对林分长势明显衰退,大部分林木根部有萌芽条生长的低效林分,宜采用留伐桩更新,可节省苗木、整地、栽植等造林费用,且能显著提高林木生长量。上述几种更新方式具有积极稳妥,成功把握性高的优点,特别是在自然灾害较严重的地段,不致于引起风沙等危害更为适宜。后沿基干林带,立地条件较好,防护要求相对较低的防护林,宜采用带状更新,更新带宽以30 m左右为宜,最大不能超过60 m。这种方式具有更新速度快,采伐作业简单,结构调整容易等优点。对于林下天然更新效果较好的成、过熟林,可采用人工促进天然更新,通过渐伐或疏伐,分期分批地调整林分郁闭度和透光量,逐步完成其更新。在现有黑松海防林的经营中,采用稀疏林补植、林下种植灌木或绿肥压青、封禁保护枯落物等项技术措施,可有效地促进林木生长、提高林地土壤肥力。
 
4. 3、黑松海防林林分密度管理表是在收集大量标准地材料的基础上编制的可为黑松海防林经营及低效林更新改造提供适用数表。

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