姚麗杰 王世忠 林陽 王鵬 姚顯明 丁文濤 劉曉宇

（1.遼寧省干旱地區(qū)造林研究所，朝陽 122000；2.朝陽縣林業(yè)工作總站，遼寧 朝陽 122000；3.朝陽縣經(jīng)濟(jì)林工作站，遼寧 朝陽 122000；4.國有朝陽縣聯(lián)合林場(chǎng)，遼寧 朝陽 122637）

朝陽地區(qū)油松毛蟲重度危害林分近自然恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究*

姚麗杰1王世忠1林陽1王鵬1姚顯明2丁文濤3劉曉宇4

（1.遼寧省干旱地區(qū)造林研究所，朝陽 122000；2.朝陽縣林業(yè)工作總站，遼寧 朝陽 122000；3.朝陽縣經(jīng)濟(jì)林工作站，遼寧 朝陽 122000；4.國有朝陽縣聯(lián)合林場(chǎng)，遼寧 朝陽 122637）

對(duì)油松毛蟲重度危害林分近自然恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)的研究結(jié)果表明：采取清除油松死亡木，全面割除林下多年生灌木,摟散枯枝落葉層等關(guān)鍵技術(shù)措施，即可達(dá)到近自然恢復(fù)的目的。近自然恢復(fù)的新一代油松林已將第一代人工油松單層純林演變成復(fù)層異齡林，與林下灌木和草本植物合理利用立體生長(zhǎng)空間，通過自然選擇形成了密度合理的共生環(huán)境，提高了抵御松毛蟲等自然災(zāi)害的能力。

油松毛蟲；重度危害；油松林；近自然恢復(fù)；關(guān)鍵技術(shù)

油松毛蟲(Dendrolimus tabulaeformis)屬鱗翅目枯葉蛾科松毛蟲屬，其幼蟲是油松葉部的主要害蟲，也是遼西朝陽、阜新、葫蘆島和錦州地區(qū)發(fā)生量大、為害面廣的主要森林害蟲，大發(fā)生時(shí)可將針葉全部吃光，造成大片的松樹死亡[1]。朝陽地區(qū)的人工油松林，大多數(shù)為20世紀(jì)60和70年代的國營和國合造林，由于當(dāng)時(shí)的造林密度大，一般以6 660株/hm2為主栽密度模式，進(jìn)入中齡林后，林分郁閉度達(dá)到0.9以上，導(dǎo)致林內(nèi)通風(fēng)透光不良、林下灌草稀疏、種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈、林木生長(zhǎng)勢(shì)差、衛(wèi)生條件狀況不佳，加之朝陽地區(qū)干旱頻繁發(fā)生，為油松毛蟲的猖獗發(fā)生形成了適宜的生境條件。20世紀(jì)80和90年代，朝陽地區(qū)的人工油松林曾多次發(fā)生大規(guī)模油松毛蟲災(zāi)害，由于受防治工具、資金及地形地勢(shì)等條件所限，重度危害的林分出現(xiàn)了成片死亡現(xiàn)象，致使生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益急劇下降。為此，多年來我們一直致力于油松毛蟲重度危害林分近自然恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，現(xiàn)已取得突破性進(jìn)展，現(xiàn)報(bào)告如下：

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在遼寧西部的朝陽縣（119°52′～120°47′E，40°55′～41°54′N），該地區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫8.7℃，年平均降水量471 mm，平均年干旱發(fā)生頻率為67%。試驗(yàn)調(diào)查區(qū)設(shè)在朝陽縣國有聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班和國有六家子林場(chǎng)木城子工區(qū)12林班08小班的油松人工林中，試驗(yàn)總面積73.9 hm2，是1972～1973年春季栽植的油松純林，造林時(shí)苗齡1.5年生，初植密度6 660株/hm2。1993～1995年間，上述油松人工林均遭受嚴(yán)重的松毛蟲災(zāi)危害，致使大量樹木死亡，死亡率高達(dá)90%以上。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置方法

本研究共設(shè)置試驗(yàn)觀測(cè)樣地12個(gè)，每個(gè)小班各設(shè)置6個(gè)，樣地規(guī)格為40 m×40 m。根據(jù)不同觀測(cè)期的試驗(yàn)調(diào)查內(nèi)容，在樣地內(nèi)設(shè)置不同規(guī)格的樣園和樣方。

2.2 調(diào)查內(nèi)容及方法

受災(zāi)后油松存活木數(shù)量采用樣方調(diào)查法，規(guī)格為20 m×20 m；單位面積枯落物中油松種子保存數(shù)量采用樣園法，樣園半徑為0.8 m。油松林林分密度、生長(zhǎng)量、郁閉度、林下灌木、草本生長(zhǎng)狀況和土壤狀況在不同恢復(fù)時(shí)期采取不同方法：恢復(fù)初期采用樣園法，樣園半徑為1.79 m；恢復(fù)中期采用樣方法，樣方規(guī)格為10 m×10 m；恢復(fù)后期采用樣方法，樣方規(guī)格為20 m×30 m；林下灌木調(diào)查采用5 m×5 m的樣方，草本調(diào)查采用1 m×1 m的樣方。

2.3 人工輔助恢復(fù)技術(shù)措施

清除死亡木、割除林下灌木、摟散枯枝落葉層、臨時(shí)性放牧。

2.4 物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定

土壤測(cè)定采用剖面法取樣，物理性質(zhì)測(cè)定采用環(huán)刀法，化學(xué)性質(zhì)主要測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH值及N、P、K含量。土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定使用灼燒法；土壤溶液pH值使用pH計(jì)測(cè)定；使用凱氏定氮儀（FOSS8400）測(cè)定全N、分光光度計(jì)（UV-6100PC）測(cè)定全P、火焰光度計(jì)（FP G400A）測(cè)定全K。

3 結(jié)果與分析

3.1 恢復(fù)初期(關(guān)鍵期)

依據(jù)遼西干旱氣候的周期性特點(diǎn)，按試驗(yàn)總體方案要求，將油松毛蟲重度危害林分近自然恢復(fù)過程劃分為3個(gè)時(shí)期，即恢復(fù)初期、恢復(fù)中期和恢復(fù)后期?；謴?fù)初期，稱之為關(guān)鍵期，為災(zāi)后5年之內(nèi)，是油松毛蟲重度危害后能否自然恢復(fù)最關(guān)鍵的1個(gè)時(shí)期。上述2個(gè)試驗(yàn)林場(chǎng)在1993～1995年連續(xù)遭受油松毛蟲重度危害[1]，平均蟲口密度300～400頭/株，最多達(dá)到800頭以上/株，1995年7月調(diào)查時(shí)林木死亡率高達(dá)90%以上。本研究于1995年10月中旬進(jìn)行調(diào)查。

3.1.1 蟲災(zāi)跡地恢復(fù)原理

采用以天然落種更新為主，人工促進(jìn)為輔的近自然恢復(fù)原理。主要是利用原來落地后且具有生命力的油松種子，人為創(chuàng)造輔助條件促其萌發(fā)、成苗、恢復(fù)成林；其次是利用尚未死亡的少量油松存活木天然落種，實(shí)現(xiàn)小范圍恢復(fù)成林；另外是鳥鼠傳播油松種子恢復(fù)成林，但是后兩者更新是有一定限度的。本文把落地后且具有生命力的油松種子作為對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3.1.2 災(zāi)后枯枝落葉層中油松種子持有量調(diào)查

在國有聯(lián)合林場(chǎng)和國有六家子林場(chǎng)松毛蟲嚴(yán)重受災(zāi)約20年生的油松林中。2個(gè)受災(zāi)小班12個(gè)樣地168個(gè)樣園的調(diào)查結(jié)果（表1）表明：落地存留在枯枝落葉層中的油松種子總粒數(shù)為6 090粒，單位面積加權(quán)平均粒數(shù)為18.1粒/m2，其中具有生命力的種子為6.8粒/m2。從調(diào)查結(jié)果看，如果這些具有生命力的油松種子得到適宜的萌發(fā)條件，是能夠滿足自然更新種子數(shù)量要求的[2]。

表1 地面枯枝落葉層中存留的油松種子數(shù)量和質(zhì)量調(diào)查

3.1.3 災(zāi)后存活林木數(shù)量調(diào)查

國有聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班的油松存活株數(shù)為200株/hm2；國有六家子林場(chǎng)木城子工區(qū)12林班08小班的油松存活株數(shù)為217株/hm2；從存活木生長(zhǎng)勢(shì)上看，平均胸徑在15.4 cm以下，平均樹高在3.1 cm以下（表2）。

表2 災(zāi)后存活油松林木數(shù)量及生長(zhǎng)勢(shì)調(diào)查

3.1.4 人工輔助恢復(fù)技術(shù)措施

在分析上述調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，研究人員避開了人為補(bǔ)植補(bǔ)造的恢復(fù)方法，創(chuàng)新了人工輔助近自然恢復(fù)技術(shù)措施。1995年10月下旬，清理了上述2個(gè)林場(chǎng)2個(gè)受災(zāi)嚴(yán)重小班的死亡林木，對(duì)存活木全部保留。11月上旬，對(duì)蟲災(zāi)跡地采取人工輔助恢復(fù)技術(shù)措施，首先是割除林下多年生的荊條、胡枝子、繡線菊等灌木，并運(yùn)出林地；然后采用鐵齒摟柴耙摟散枯枝落葉層，使之呈現(xiàn)松散狀態(tài)；最后在人為監(jiān)督下，在蟲災(zāi)跡地內(nèi)散放牛、羊1～2天。其目的有二，一是使枯枝落葉層中具有生命力的油松種子盡快向下方移動(dòng)，在接觸到枯枝落葉層下的土壤時(shí)，當(dāng)達(dá)到發(fā)芽所具備的水分、溫度和濕度等適宜條件后，即可發(fā)芽出苗；二是為油松種子萌發(fā)后創(chuàng)造適生的微環(huán)境條件，增強(qiáng)通風(fēng)透光強(qiáng)度，提高與其他灌木草本競(jìng)爭(zhēng)的能力，為自然更新的幼苗幼樹成長(zhǎng)創(chuàng)造良好的條件。災(zāi)后死封10年，其中，恢復(fù)初期的5年和恢復(fù)中期的前5年為死封期。在整個(gè)死封期內(nèi)，禁止開展除試驗(yàn)以外的一切人為活動(dòng)，包括撫育修枝、樵采、放牧、挖藥材等，不采取任何人為干預(yù)措施，依靠自然力量恢復(fù)和修復(fù)。

3.1.5 恢復(fù)初期試驗(yàn)效果

2000年是恢復(fù)初期的最后1年。為此，于2000年10月中旬，對(duì)上述2個(gè)林場(chǎng)2個(gè)受災(zāi)嚴(yán)重小班的恢復(fù)情況進(jìn)行了調(diào)查，共設(shè)半徑1.79 m、面積為10 m2的樣園42個(gè)。調(diào)查結(jié)果（表3）表明，聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班的油松幼苗更新株數(shù)為7 773株/hm2；六家子林場(chǎng)木城子工區(qū)12林班08小班的油松幼苗更新株數(shù)為7 850株/hm2；平均地徑和平均苗高分別達(dá)到了1.3 cm和42.4 cm?；謴?fù)初期試驗(yàn)效果表明，2個(gè)試驗(yàn)區(qū)的幼苗株數(shù)都超過了當(dāng)年的人工造林密度，也就是說近自然更新試驗(yàn)已取得階段性成果。油松幼苗株數(shù)雖然超過了營造林技術(shù)要求指標(biāo)，但是更新幼苗生長(zhǎng)勢(shì)還不夠強(qiáng)壯，到恢復(fù)中期還會(huì)有一部分生長(zhǎng)勢(shì)弱的幼苗在成長(zhǎng)為幼樹之前，因與自然灌木競(jìng)爭(zhēng)被淘汰，故稱恢復(fù)初期為關(guān)鍵期和不穩(wěn)定期。

表3 災(zāi)后恢復(fù)初期試驗(yàn)效果

3.2 恢復(fù)中期（基本穩(wěn)定期）

恢復(fù)中期，稱之為基本穩(wěn)定期，也就是災(zāi)后的第6～15年期間。2010年，也就是試驗(yàn)區(qū)達(dá)到恢復(fù)中期的最后1年時(shí)，研究人員于10月8～9日對(duì)試驗(yàn)效果進(jìn)行了調(diào)查，其結(jié)果（表4）表明：2個(gè)林場(chǎng)2個(gè)受災(zāi)嚴(yán)重的小班，截止恢復(fù)中期末，更新的油松幼樹穩(wěn)定在2 811～2 870株/hm2，平均胸徑穩(wěn)定在3.9～4.1 cm，平均樹高穩(wěn)定在2.37～2.39 cm，郁閉度達(dá)到了0.6。近自然恢復(fù)的新一代油松林已基本完成天然更新過程，林分達(dá)到了基本穩(wěn)定時(shí)期。

表4 災(zāi)后恢復(fù)中期試驗(yàn)效果

3.3 恢復(fù)后期（穩(wěn)定期）

恢復(fù)后期，稱之為穩(wěn)定期，也稱之為新的一代油松林穩(wěn)定成林期，即受災(zāi)的15年以后。2016年7月12～15日期間，兩個(gè)試驗(yàn)小班的近自然恢復(fù)形成的新一代油松人工林，進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查，各設(shè)20 m×30 m的樣方6個(gè)，調(diào)查結(jié)果顯示2個(gè)林場(chǎng)的試驗(yàn)地恢復(fù)效果基本一致，成林效果顯著?，F(xiàn)將國有聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班恢復(fù)后的林分狀況、林木數(shù)量和有關(guān)生長(zhǎng)指標(biāo)、林下灌木和草本種群分布、土壤理化性質(zhì)等調(diào)查結(jié)果分析如下：

3.3.1 災(zāi)后油松存活木生長(zhǎng)狀況

國有聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班，原為宜林荒山，沒有天然喬木和喬木根孽分布，第1代林為1972春季栽植的油松純林，1993～1995年連續(xù)遭受油松毛蟲重度危害，幸存木現(xiàn)為44年生。其中最小徑階12cm，最大徑階20cm，平均保留株數(shù)200株/hm2。加權(quán)平均高6.7 m，加權(quán)平均冠幅NS3.5 m、EW3.5 m，加權(quán)平均枝下高2.4 m（表5）。試驗(yàn)結(jié)果表明：災(zāi)后油松存活木樹冠圓滿，生長(zhǎng)狀況良好，沒有形成“霸王樹”，對(duì)自然更新的新一代油松幼樹未產(chǎn)生顯著的不良影響。

表5 災(zāi)后油松存活木生長(zhǎng)狀況

3.3.2 災(zāi)后新一代油松林生長(zhǎng)狀況

從1996年春季開始，受災(zāi)落地后且具有生命力的油松種子（也包含少量災(zāi)后油松存活木天然下種和鳥鼠傳播的種子）在適宜的土壤、水分、濕度及周邊微環(huán)境的影響下，陸續(xù)逐年萌發(fā)出苗，并成長(zhǎng)為幼苗幼樹，直至恢復(fù)成林。2016年7月12～15日調(diào)查結(jié)果（表6）表明：國有聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班的新一代油松林，最小胸徑為0.7 cm，最大胸徑為14.6 cm；最小樹高為1.6 m，最大樹高為5.4 m；2徑階株數(shù)最多，占總株數(shù)的27.7%，2～10徑階的株數(shù)合計(jì)為138株，占總株數(shù)的93.2%。林分平均郁閉度達(dá)到了0.8。調(diào)查結(jié)果表明，新一代油松恢復(fù)林的密度為2 467株/hm2，加上災(zāi)后油松存活木保留密度200株/hm2，現(xiàn)已形成密度為2 667株/hm2，樹齡跨40年、20年、10年左右不等，災(zāi)后20年間未再發(fā)生重度和中度松毛蟲災(zāi)害，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的復(fù)層異齡林。

3.3.3 災(zāi)后新一代油松林林下灌木和草本植物生長(zhǎng)狀況

災(zāi)后新一代油松林林下灌木和草本植物生長(zhǎng)狀況調(diào)查樣方各設(shè)3個(gè)，其調(diào)查結(jié)果（表7～8）是：國有聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班的新一代油松林林下的荊條和胡枝子，密度分別達(dá)到了7.92～8.44株/m2和5.76～6.04株/m2；平均地徑達(dá)到了1.2～1.3 cm和0.5～0.6 cm；平均高達(dá)到了121～126 cm和28～36 cm；平均蓋度達(dá)到了81～85%。林下羊胡子苔草、鐵桿蒿、馬蓮草等草本植物的平均密度達(dá)到了30.3株·墩/m2，平均蓋度達(dá)到了54.5/%。試驗(yàn)結(jié)果表明，災(zāi)后新一代油松林林下灌木和草本植物生長(zhǎng)狀況良好，狀態(tài)穩(wěn)定，已與新一代油松林形成了良好的共生環(huán)境。

表6 災(zāi)后新一代油松林生長(zhǎng)狀況

表7 新一代油松林林下灌木生長(zhǎng)狀況

表8 新一代油松林林下草本植物生長(zhǎng)狀況

3.3.4 新一代油松林成林后地面枯落物調(diào)查分析結(jié)果

1996～2016年，經(jīng)過20年的近自然恢復(fù)，國有聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班新一代油松林林下地面枯落物平均厚度達(dá)到2.83cm，平均枯落物儲(chǔ)量達(dá)到12.23t/hm2，平均最大持水量達(dá)到20.82t/hm2，平均最大持水率達(dá)到198.81%(表9)。

3.3.5 新一代油松林成林后的土壤理化性質(zhì)調(diào)查分析

在國有聯(lián)合林場(chǎng)聯(lián)合工區(qū)23林班17小班新一代油松林，共挖3個(gè)土壤剖面（平均土層厚度55 cm）進(jìn)行林下土壤理化性質(zhì)分析，其結(jié)果（表10）表明：在0～45 cm土層范圍內(nèi)，平均土壤含水量10.83%、容重1.24g/cm3、總孔隙度53.34%、毛管孔隙度48.15%、田間持水量40.06%?；瘜W(xué)性質(zhì)分析結(jié)果（表11）表明，表層土的平均pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全N、全P、全K含量分別為5.78、1.38%、1.33 g/kg、0.77 g/kg和16.36 g/kg；深層土的平均PH值、有機(jī)質(zhì)含量、全N、全P、全K含量分別為6.48、0.87%、1.15 g/kg、0.63 g/kg和15.56 g/kg。

表9 新一代油松林成林后地面枯落物性質(zhì)調(diào)查

表10 新一代油松林成林后的土壤物理性質(zhì)

表11 新一代油松林成林后的土壤化學(xué)性質(zhì)

4 結(jié)論

4.1 蟲災(zāi)跡地枯枝落葉層中保存的油松種子平均達(dá)到18.1粒/m2，其中具有生命力的達(dá)到6.8粒/m2，能滿足近自然恢復(fù)更新的基本條件，新一代油松林成林后，林分密度達(dá)到2 467株/hm2，可滿足油松林科學(xué)經(jīng)營的密度要求。同時(shí)災(zāi)后及時(shí)將蟲災(zāi)跡地的油松死亡木全部伐除，割除林下多年生的荊條、胡枝子等灌木，運(yùn)出林地，利用鐵齒摟柴耙摟散枯枝落葉層，人為監(jiān)督下，在蟲災(zāi)跡地內(nèi)散放牛、羊1～2天。對(duì)災(zāi)后小班死封10年，不采取任何人為干預(yù)措施（除試驗(yàn)以外），但需進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)觀察，隨時(shí)掌控近自然恢復(fù)的狀態(tài)，為科學(xué)施策提供依據(jù)。

4.2 通過對(duì)油松毛蟲重度危害跡地近自然恢復(fù)技術(shù)措施實(shí)施后，植物多樣性與生態(tài)功能得到顯著發(fā)揮。原灌木和草本植物得到有效恢復(fù)，災(zāi)后初期通風(fēng)透光良好，長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良，不僅為油松幼苗幼樹創(chuàng)造了良好的庇蔭條件，同時(shí)也增加了土壤肥力。新一代油松林成林后，林下主要灌木高度達(dá)到120 cm以上，蓋度達(dá)到80%以上；主要草本植物高度達(dá)到20 cm以上，蓋度達(dá)到50%以上；基本形成了上層為油松異齡林、中下層為灌木、下層為草本，喬灌草垂直分布，合理利用立體空間，互相促進(jìn)，互不競(jìng)爭(zhēng)的林分生態(tài)環(huán)境。

4.3 經(jīng)過20年的近自然恢復(fù)，新一代油松林林下地面枯落物平均厚度達(dá)到2.83 cm，平均枯落物儲(chǔ)量達(dá)到12.23 t/hm2，平均最大持水量達(dá)到20.82 t/hm2，平均最大持水率達(dá)到198.81%；土壤平均含水量、容重、總孔隙度、毛管孔隙度和田間持水量分別達(dá)到10.83%、1.24/g/cm3、53.34%、48.15%和40.06%；表層土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全N、全P、全K含量分別達(dá)到5.78、1.38%、1.33%、0.77%、16.36%。

4.4 通過近自然恢復(fù)技術(shù)形成的新一代油松林是復(fù)層異齡林，目的樹種沒有改變，林分結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。據(jù)調(diào)查，自1996年至2016年的20年間，上述2個(gè)林場(chǎng)的蟲災(zāi)恢復(fù)試驗(yàn)地的73.9 hm2新一代油松復(fù)層異齡林，密度合理，控災(zāi)能力顯著增強(qiáng)，再未遭受過油松毛蟲重度和中度危害，已成為有蟲不成災(zāi)的林分。

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局GB/T24882.松毛蟲防治技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［2］遼寧省質(zhì)檢局DB21/T706.森林經(jīng)營技術(shù)規(guī)程［S］.沈陽：遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2003.

第1作者簡(jiǎn)介：姚麗杰（1981-），女，遼寧朝陽人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事森林生態(tài)和半干旱地區(qū)造林等方面研究。

The Key Technology of the Near-nature Restoration of Dendrdimus tabulaeformis Severely Damaged Forest in Chaoyang

YAOLijie
（Afforestation Research Institute of Liaoning Province in Arid Zones,Chaoyang122000）

This article shows the near-nature restoration technology ofDendrdimus tabulaeformisseverely damaged forest，such as removing dead wood,cutting out shrubs completely,raking up litters and so on. Through the natural selection,the first generation pure regular pine forest has become uneven aged irregular forest,and the stand density is tending to be rational.The forest vertical growing space is fully utilized by trees,shrubs and herbs.The forest environment is harmonious and stable and the forest resistance to the pine caterpillar damage is enhanced.

Dendrdimus tabulaeformis;Severedamage;Pinetabulaeformisforest;Near-naturerestoration; Key technology

S763.42+1,S791.254

A

1001-9499（2017）02-0042-05

2016-12-01

（責(zé)任編輯：李丹）

*遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃農(nóng)業(yè)攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目（2015103024）