戴偉男，王力剛，溫健

（1.黑龍江省林業(yè)廳，黑龍江 哈爾濱 150090；2.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；3.黑龍江省森林植物園，黑龍江 哈爾濱 150040）

加快植被恢復(fù)是提高半干旱地區(qū)環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的積極措施之一［1］。積極探索該區(qū)植被恢復(fù)及其綜合治理模式對(duì)其生態(tài)環(huán)境的改善具有重要的科技支撐及示范作用。本項(xiàng)研究針對(duì)黑龍江省西部半干旱區(qū)一個(gè)具體的區(qū)域，開(kāi)展植被恢復(fù)及綜合治理模式試驗(yàn)，以期試驗(yàn)總結(jié)不同立地類型區(qū)的植被恢復(fù)及治理模式，為該區(qū)生態(tài)建設(shè)提供積極的技術(shù)支撐模式。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

黑龍江省西部半干旱區(qū)包括哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、綏化等地區(qū)的全部或部分市縣，幅員10.4萬(wàn)km2，占全省總面積的22.9%，地理坐標(biāo)為122°24′—128°19′E，44°04′—48°58′N。

該區(qū)屬于中溫帶、半干旱大陸性季風(fēng)氣候。熱量分布從西南向東北遞減，水分由西向東遞增，是該省熱量最高而降水又較少的地區(qū)，具有半干旱區(qū)特征。年均氣溫0.7～4.2℃，年均降水量368～573 mm，≥10℃積溫2 383～2 900℃，無(wú)霜期120～150d。植被主體屬長(zhǎng)白植物區(qū)系。人口1 609.5萬(wàn)人，占全省總?cè)丝诘?4.6%，是全省政治經(jīng)濟(jì)文化的集中地區(qū)，是東北老工業(yè)基地的重要組成部分［2］。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及觀測(cè)項(xiàng)目與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)研究選擇該區(qū)全國(guó)有名的原音河生態(tài)鄉(xiāng)（目前已更名為興十四鎮(zhèn)），其地理位置為123°30′—123°46′E，47°50′—48°02′N。

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)不同地貌地類特點(diǎn)與性質(zhì)，劃分阿倫河河岸、廢棄地、侵蝕溝、農(nóng)林復(fù)合、荒山荒坡5個(gè)立地類型區(qū)，在每一類型區(qū)選取典型區(qū)段營(yíng)造相應(yīng)試驗(yàn)示范林，共營(yíng)各類試驗(yàn)示范林45hm2，林種配置及設(shè)計(jì)詳見(jiàn)表1。

表1 不同功能區(qū)試驗(yàn)示范林配置及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2 試驗(yàn)觀測(cè)項(xiàng)目及方法

2.2.1 根系調(diào)查 在阿倫河流域選取典型灌木柳固溝林、護(hù)岸林、沙棘固溝林林分，在相應(yīng)林分內(nèi)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)地，在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選擇標(biāo)準(zhǔn)株（平均木），將其根系全部挖出，然后按根徑分三級(jí)（0～1、1～3、3mm以上）測(cè)定根系的長(zhǎng)度、數(shù)量，并記載分布層次、深度等［3］。

2.2.2 林糧間作小氣候觀測(cè) 以小黑楊與大豆間作為試驗(yàn)區(qū)，相鄰（與楊豆間作區(qū)相距200m）農(nóng)田大豆區(qū)為對(duì)照區(qū)，分別設(shè)立兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。小黑楊株行距為2m×2m，間隔兩條壟，2a林齡。主要觀測(cè)項(xiàng)目為風(fēng)速、氣溫、氣濕，采用儀器為電子風(fēng)速儀，溫濕度采用阿斯曼通風(fēng)干濕表。測(cè)定時(shí)間為作物生長(zhǎng)旺季，具體時(shí)間為2006年8月18日—8月23日，從8：00—17：00，每隔20min同時(shí)對(duì)應(yīng)測(cè)定一次。

2.2.3 小氣候效應(yīng)觀測(cè) 依據(jù)試驗(yàn)區(qū)興七村固定氣象站，于2007—2008年進(jìn)行了定位觀測(cè)，主要測(cè)定了平均氣溫、水面蒸發(fā)、相對(duì)濕度影響當(dāng)?shù)刈魑锷L(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃樱愿誓峡h氣象站相對(duì)應(yīng)資料為對(duì)照，驗(yàn)證試驗(yàn)區(qū)多年來(lái)林業(yè)試驗(yàn)基地建設(shè)及林業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的小氣候效應(yīng)。

3 結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)林生長(zhǎng)狀況

在試驗(yàn)區(qū)不同立地類型營(yíng)造的各類試驗(yàn)林總體成活率86%，保存率80%，目前正處于幼林生長(zhǎng)發(fā)育期，大多已郁閉成林，初步開(kāi)始發(fā)揮效益（表2）。其中小黑楊與大豆農(nóng)林間作試驗(yàn)林，由于林農(nóng)相互促進(jìn)作用，及對(duì)作物的中耕除草與施肥灌溉使得小黑楊同比（與未間作的小黑楊）高生長(zhǎng)量提高24.8%，胸徑提高17.6%（見(jiàn)表3）。

表2 試驗(yàn)區(qū)植被恢復(fù)模式試驗(yàn)林各樹(shù)種生育調(diào)查結(jié)果

表3 楊豆間作林木生長(zhǎng)及作物產(chǎn)量調(diào)查結(jié)果

表4 林糧間作區(qū)氣象相應(yīng)觀測(cè)結(jié)果

3.2 林糧間作微域氣候效應(yīng)

林木改善作物微域小氣候，主要是對(duì)風(fēng)速及溫濕度的調(diào)節(jié)作用。據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)表明（表4），楊樹(shù)幼林在作物生長(zhǎng)季較對(duì)照純大豆種植區(qū)平均減低風(fēng)速46.87%，空氣濕度平均提高4.42個(gè)百分點(diǎn)，提高幅度6.30%，氣溫平均降低0.56℃，減低幅度為2.15%，這在半干旱風(fēng)沙區(qū)十分有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量提高。據(jù)調(diào)查小黑楊與大豆間作，當(dāng)年收獲大豆平均2 542.5kg·hm－2，較純大豆種植平均增產(chǎn)292.5kg，增幅13%（見(jiàn)表3）。

3.3 廢棄地及河岸區(qū)植被恢復(fù)狀況及效益

營(yíng)造的廢棄地固沙防蝕林使得廢棄地的沙塵得到封固，減少了大風(fēng)天氣中空氣的沙塵量，起到了明顯的固沙防塵作用；在阿倫河沿岸營(yíng)造的護(hù)岸護(hù)堤林及防浪林，與周圍野生的灌叢及其他天然林木共同作用，在汛期起到了較強(qiáng)的護(hù)岸護(hù)堤及防浪作用。另?yè)?jù)對(duì)樟子松防風(fēng)固沙林內(nèi)草類生長(zhǎng)及蓋度調(diào)查結(jié)果顯示（表5），較對(duì)照草類品種增加15%，高度增加120%，草的蓋度由原來(lái)不足0.2增加到目前的0.55。

表5 草本植物調(diào)查結(jié)果

林木的根系對(duì)土壤具有強(qiáng)大的固結(jié)作用，這是森林水保效益的根本，而不同樹(shù)種的根系存在差異，一般情況，灌木根系發(fā)達(dá)，其水保效益明顯。據(jù)試驗(yàn)測(cè)定，21年生護(hù)岸柳叢主根深1.1m，平均根幅5.8 m（見(jiàn)表6）；7年生固溝柳叢主根深1.3m，平均根幅2.05m；20年生溝坡沙棘主根深0.54cm，平均根幅2.35m；試驗(yàn)營(yíng)造的蒙古沙棘、胡枝子與小葉錦雞兒混交的溝壑水土保持試驗(yàn)林發(fā)育良好，較好地封固了溝壑的土壤，其水土保持功能日漸增強(qiáng)。

表6 不同林齡不同林分的根系狀況

在阿倫河流域由于人工植入的林木新品種，生長(zhǎng)速度明顯高于原野生的各類林木，改善了原立地環(huán)境的生態(tài)因子，為更多的物種介入創(chuàng)造了條件。據(jù)野外調(diào)查，該區(qū)木本植物由原來(lái)的十幾種增加到目前的近20種，草本由原來(lái)的二十幾種增加到目前的30余種，昔日已經(jīng)或?yàn)l于絕跡的野生動(dòng)物開(kāi)始頻繁出現(xiàn)，并日漸增多（表7），生物多樣性明顯增加。所營(yíng)造的各類試驗(yàn)林及由此輻射帶動(dòng)當(dāng)?shù)刈园l(fā)營(yíng)造的其他生態(tài)林，隨著時(shí)間推移，其功能將逐漸增強(qiáng)，為農(nóng)牧業(yè)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)創(chuàng)造較為有利的環(huán)境條件，而已漸成林的各類喬木闊葉林其潛在的經(jīng)濟(jì)效益亦將逐年增大。

表7 野生動(dòng)物調(diào)查結(jié)果 只·次－1

3.4 試驗(yàn)區(qū)小氣候效應(yīng)

營(yíng)造的各類試驗(yàn)林及以往營(yíng)造的各類試驗(yàn)林對(duì)試驗(yàn)區(qū)的小氣候產(chǎn)生了積極影響。據(jù)通過(guò)對(duì)試驗(yàn)區(qū)（固定氣象站）與相鄰對(duì)照區(qū)（甘南縣氣象站）氣象資料的比較，在6、7、8月份，試驗(yàn)區(qū)比對(duì)照區(qū)平均氣溫低0.47℃，相對(duì)降低2.4%；4、5、9、10月份試驗(yàn)區(qū)比對(duì)照區(qū)平均氣溫高0.45℃，相對(duì)提高5.3%（見(jiàn)圖1）。

圖1 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)外平均氣溫變化

試驗(yàn)區(qū)4—10月水面蒸發(fā)普遍小于相鄰對(duì)照區(qū)，平均減少8%（見(jiàn)圖2）。在春季和作物生長(zhǎng)季，減少水面蒸發(fā)的幅度較大，相對(duì)地增加了土壤濕度，促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)。

試驗(yàn)區(qū)4—10月空氣相對(duì)濕度普遍高于相鄰對(duì)照區(qū)見(jiàn)圖2，平均增加4.4%。

圖2 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)外水面蒸發(fā)情況

試驗(yàn)區(qū)小氣候因子的改善，使試驗(yàn)區(qū)內(nèi)糧食產(chǎn)量獲得一定程度的提高，促進(jìn)了農(nóng)牧業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。據(jù)調(diào)查，試驗(yàn)區(qū)糧豆單產(chǎn)比相鄰對(duì)照區(qū)提高了8%。

4 小結(jié)

4.1 針對(duì)不同立地類型營(yíng)造的不同類型植被恢復(fù)與綜合治理模式示范林，明顯地改善了試驗(yàn)區(qū)的景觀格局，產(chǎn)生了顯著的生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益：楊豆間作明顯改善了間作區(qū)小氣候條件，有效地促進(jìn)了林木生長(zhǎng)；防風(fēng)固沙林試驗(yàn)區(qū)內(nèi)物種多樣性明顯增加，系統(tǒng)穩(wěn)定性得到增強(qiáng)。

4.2 營(yíng)造的各類試驗(yàn)林使試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)生了顯著的氣象效應(yīng)，糧食產(chǎn)量獲得一定程度提高，有效地保證了農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

［1］周永斌，殷有，羅東明，等.論干旱半干旱地區(qū)植被恢復(fù)的限制因素及調(diào)控措施［J］.遼寧林業(yè)科技，2001（3）：20－22

［2］沈積坤.黑龍江省三北防護(hù)林建設(shè)［M］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1989：1－4

［3］李鵬，李占斌，趙忠.根系調(diào)查取樣點(diǎn)數(shù)確定方法的研究［J］.水土保持研究，2003，10（1）：146－149