影响乌拉特梭梭林天然更新的主要因素.doc

影响乌拉特梭梭林天然更新的主要因素 瑙珉1，田凯2，潘瑞萍1 （1巴彦淖尔市林业科学研究所，临河015000;2巴彦淖尔市国有林场管理站，临河015000） 摘要：文章通过对内蒙占乌拉特梭梭林母树结实情况、种子数量及发芽情况的调查及定位观测研究，掌握了梭梭林的天然更新规律和封育对天然更新的影响因素，为我国相类似地区的天然林保护和恢复提供理论依据和实践指导。 关键词：梭梭林；母树林；种子；天然更新 ：S754.1 ：B ：xx-10-30 作者简介：瑙珉（1971-），女（蒙古族），内蒙古锡林郭勒盟人，林业高级工程师， 内蒙古乌拉特梭梭林蒙古野驴国家级自然保护区位于内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特中旗、乌拉特后旗的巴音杭盖苏木、包音图苏木、格日勒图敖登苏木和巴音前达门苏木境内。该国家级自然保护区具有地理位置特殊性、原始古老的自然性、东西过渡带的特殊性、生物多样性和稀有性、生态系统的脆弱性、生态环境的典型性等特点。自然保护区建立以来，对已呈明显退化的天然梭梭林基本上采用大面积封育，个别严重退化地段采用人工辅助促进天然更新的技术手段进行恢复，取得了非常显著的效果，现在保护区内的天然梭梭林已经得到了初步的恢复，天然更新的植株数量明显增加。文章就是结合内蒙古乌拉特梭梭林蒙古野驴国家级自然保护区二期工程建设，对保护区内的第一性生产者梭梭林的天然更新规律和封育对天然更新的影响因素进行了定位观测研究，为我国相类似地区的天然林保护和恢复提供理论依据及实践指导。 1研究方法 1.1样地选择 根据调查的目的和要求，在有代表性的地段选设样地，样地面积20x20（m），在样地内每木调查。 1.2母树结实量调查 采用的调查方法为标准株法。选取不同长势的母树30株，统计记录标准枝的数量，选取35个标准枝，采集种子，测出种子数量及每克种子所包含的种粒数，计算出每个标准枝的平均结实量，从而得出标准株的结实量。 1.3种子数量调查 采用分层取土样的方法，分别00.8cm、0.82cm、23cm取样，用0.1mm土壤筛过，统计各层次种子数量。 1.4梭梭种子发芽与温度和水分的关系测定 水分与种子发芽的关系测定采用了吸水法，种子进行时间不同的浸泡后，给予萌发条件，观测种子的发芽率及萌发速度。 1.5结合人工模拟降雨的人工撒播试验 为进一步探讨水量与天然更新的关系，调查清楚梭梭种子在萌发时的所需水量，在xx年、xx年分别进行了多次人工撒播结合人工模拟降雨量的试验，设立样方为lxl（m），撒播量为100粒/m2梭梭种子，分别给以5mm、lOmm等不同的降水量，每个水量为4个平行，观测种子出苗情况及保苗情况。 2结果分析 2.1梭梭林内母树和种子情况对更新的影响 2.1.1母树及母树结实情况 梭梭林中母树所占比例平均为57.4%，平均密度为349.65株/hm2，其中，密度较大的地段为平缓沙地，密度较小的地段为沙丘迎风坡。结实母树的平均高度是163.lcm，平均冠幅4.5m2，结实母树中生长良好型母树占17.36%，生长衰退型为21.53%。 梭梭母树的结实情况因长势而不同，详见表1。 表1指出，生长一般型母树平均结实量为2575.1粒，生良好型母树平均结实量为3887.5粒，生长衰退型母树平均结实量为1321.7粒，生长衰退型母树结实量少，占生长良好型母树的1/3。然而，由于生长良好型母树比例较生长一般型和生长衰退型少，以生长衰退型和生长一般型占优势，照此计算，平均每株结实量为： 3887.6x17.36%+2575.1x61.11%+1321.7x21.53%=2533.1（粒） 每公顷平均有梭梭619.5株，其中，结实母株比例为57.4%，则每公顷梭梭林可产种量： 2533.1x619.5x57.4%=900753粒，种子千粒重3.35g，则公顷产种量为3018g。每平方米种子数为60050.2666=90.1（粒m2）。 2.1.2梭梭林内03cm土层内种子实际贮量调查 于xx年4月中旬对林内地表种子的实际数量作了调查，共调查90个样方，调查结果见表2。 表2表明：梭梭种子经过冬春的风力作用后，存留于03cm层内种量仅有20.7粒m2，是结种量的23.0%。其分配情况为00.8cm沙层内种子数为16.5粒m2，占03cm调查层内种子总数的79.5%，0.82cm沙层种子数为3.06粒m2，占总数的14.8%，23cm沙层内的种子数为1.3粒m2，占总数的5.7%，3cm以下沙层种子埋藏太深，出苗困难，因此，没有进行调查。 分布于地表00.8cm沙层内的种子，当环境中有水时很快萌发，受环境条件影响较大。由于沙地表面水分保存时间短，散失很快，容易造成“闪苗”现象。表2中，00.8cm层内分布的种子总量为237粒，其中，133粒在4月13日5.5mm降水后发芽但未成苗，造成56.1%的种子“闪苗”。0.82cm沙层内分布的种子，环境条件影响相对减少，5.5mm降水后，有29.5%的种子萌发成苗，但仍有52.3%的种子“闪苗”，23cm厚度内分布的种子虽有部分种子发芽，但未能出苗。由此看来，0.82cm沙层内分布的种子发芽成苗较为适宜，但种子数量较少，仅有3.06粒/m2。 梭梭母树结实受气候条件影响较大，xx年降水量相对较大，年降水达138.7mm，母树结实量较干旱年份大，平均每平方米达到90粒以上，但是经过冬、春季的风沙侵袭，除母树周围的植物残体部位有较多种子保存外，大面积的空旷地段上种子很少甚至没有种子，种子数量仍显不足。在干旱年份，母树的结实量低，种子将会更少。然而在沙区，干旱年份的出现频率又高。因此，种子数量不足的现象较为普遍，严重影响了梭梭林的天然更新。 2.2人为因素对梭梭林天然更新的影响 2.2.1对母树生长和结实量的影响 人为因素对母树生长发育状况影响较大，由于过牧和樵采使非封育区的梭梭母树平均高度降低了108.5cm，冠幅减少了9.54m2，每株平均结实量下降到12.0%。 2.2.2对林内种子分配及贮量的影响 人为因素影响梭梭林的生长发育，影响林分内树高冠幅，使其降低，影响植被盖度，使其减少，增强了风沙活动，03cm沙层内的种贮量明显减少。通过调查，人为活动区域内平均种贮量为20.7粒m2，比封育区（57.5粒m2）减少了64%。 2.2.3对幼苗、幼树和成年树数量比例的影响 人为活动因素对梭梭林天然更新影响较大，通过封育（20a）排除了人为因素影响后，幼苗、幼树比例有所增加。幼苗密度由0增加到16.5株hm2，幼树密度也有所增加。 通过对以上调查结果的分析表明，生长发育中的梭梭母树受到人为因素的影响，结实量降低，林内种子数量减少，对梭梭林的天然更新产生不利影响。 2.3自然因子对梭梭林天然更新的影响 2.3.1温度 梭梭林内人工撒播结合人工模拟降水试验结果表明，在10mm的降水时，4月19日温度为20.0时出苗率25.5%，出苗期需要4d;5月温度为27.5时，出苗率10.3%，出苗期需要3d，出苗的时间缩短；6月中旬以后不能出苗。9mm的降水时，4月19日出苗率为18.5%，地面平均最高温度升高后，逐步降低。这有可能是受了高温抑制原因。而在11月时，平均气温低于0，种子受低温抑制也不能够萌发。 乌拉特自然保护区3月下旬至4月上旬，地面平均温度较低，不能达到适宜发芽的温度，降雨量很少，不能保证水分供应，更新可能性较小。4月中旬以后，温度渐渐上升，达到种子适宜发芽温度，到6月中旬，地面平均温度超过了30，对幼嫩胚芽有明显的灼伤作用。因此，6月中旬以后，种子由于受高温抑制不能成苗。4月中旬至5月中旬为更新的温度适宜期。 对梭梭林通过不同时期进行人工撒播结合人工模拟降水试验，室内种子发芽与温度的关系，认为4月上旬至5月中旬，为乌拉特自然保护区梭梭林天然更新的适宜时期。 2.3.2蒸发量 在降水量相同情况下，蒸发量越大，沙地表层水分保持的时间越短，越不利于种子萌发和天然更新。 表3是在雨量相近条件下的出苗情况，由于蒸发量的差异导致出苗率差异较大。 2.3.3水分 水分是种子萌发和幼苗生长的基本条件，通过几年的调查（见表4），年降水量较多的年份，更新幼苗数量也多，xx年年降水量仅有56.8mm，因而保护区内无更新幼苗。更新幼苗数量的多少，不仅与年降水量有关，同时与春季4、5月份降水明显相关。xx年年降水量为115.5mm，大于多年均值90mm，但因为春季降水量较小，所以没有更新幼苗。因此，梭梭林的天然更新和降水量的多少以及雨量的分配有较大关系。然而水分不足、热量有余是荒漠区的重要特征，乌拉特自然保护区气候干燥，降水量少，降水年变率很大。 由各月雨量分配可知，乌拉特自然保护区不但年降雨量小，且分配不均匀。降雨量多集中于69月份，占年降雨量的76.7%，其中7、8月份最多，占年降雨量的50.7%。而在种子萌发适宜期4、5月份降雨量很少，仅为年降雨量的8.7%。3月份的降雨量更是只占年降雨量的1.6%，冬季积雪少，该区又无其他水源补给，因此，雨量缺少是导致梭梭林天然更新缓慢的一个重要原因。 由此看来，即使在林内母树结实较好的年份，只有在有一定数量的年降水的同时，而且在种子萌发适宜期4、5月份的雨量达到一定分配率，才能成功更新。 2.3.4梭梭林天然更新幼苗保存与水量关系 天然降雨对梭梭种子萌发的影响。为了解种子萌发和降雨量的关系，结合4、5月份的各次降雨，进行了人工撒播，试验结果见表5。 从表5中可知，在2.1mm降水条件下，梭梭种子无论覆土与不覆土，均不能出苗。但在5.5mm的降水条件下，梭梭种子可以出苗，其出苗率因覆土厚度的不同而不同。随着降雨量的增多，出苗率增高。5月份降水18.4，4.7mm后，不覆土的种子，出苗率10.5%，覆土厚度约0.5cm的种子，出苗率约34.3%，覆土约1cm种子，出苗率达76.5%。而5月19日降水1.2mm后，不覆土种子的出苗率2.3%，覆土厚度0.5cm的种子出苗率13.8%，覆土厚度1cm的种子出苗率32.9%。 大气降水结束后，沙地表面水分很快蒸发，形成干沙层，表面种子吸水时间不足，成苗机率少。当表层干沙达一定厚度后，干沙层变化速度减缓。因此，有一定覆土的种子吸水时间较长，成苗机会较高。随着降水时问的不同，气候条件变化较大，沙层增长速度加快，因而随着降水时间的推后，出苗率降低。 5.5mm降水，虽然能够出苗，但保存时间10d左右后，全部死亡。这是因为5.5mm的降水不能浸透当时11cm厚的干沙层，浸透厚度只有6.5cm左右，成苗的幼苗根系长度超过浸润厚度，扎根于干沙层中，因而苗木大部分因缺水而死亡。只有降水量能浸透干沙层时，幼苗才会不致受旱害，而能较长期保存，见表6。 总之，据分析得出，梭梭林内一年生幼苗数量的发生多少是梭梭林天然更新的关键，主要受种子数量和出苗时(35月)的降水量的控制。乌拉特自然保护区梭梭林内天然更新每年都会发生，但每年产生的幼苗数量差异极大，只有在个别降雨量较大年份才会产生较多幼苗，对天然更新能够真正起到作用。要想产生较多的更新幼苗必须满足3个条件：一是表层土壤要有充足的种子储备；二是上年的降水量接近或超过年平均降水量；三是当年春季35月份有一次较大的降水。 3结论 一是梭梭林内母树占54.7%，雨量较多的年份平均每株结实2533.1粒。03cm表层贮种量为20.7粒m2，种子数量不足和分布不均影响了梭梭林的天然更新。 二是樵采、过度放牧等人为因素活动，严重影响了母树生长发育，使幼苗数及结实量减少，对天然更新不利。 三是梭梭林的天然更新，主要受两个因素共同作用的影响：一是受结实量的影响；二是受在春季的35月份期间一次最大降水过程的降水量的影响。恢复天然梭梭林必须增加种子数量（补播）和改善春季沙地水分状况两方面同时进行。水分是影响种子萌发成苗的主要因素，试验表明：如果大气降雨4、5月份种子出苗约需5mm，如果人工降雨则需9mm，发芽率随水量增加而提高，并受覆土影响，不覆土种子发芽率为1.0%，覆土1cm种子发芽率可达16.2%，覆土0.5cm种子发芽率为4.1%。 参考文献： 1乌拉特后旗志编纂委员会，乌拉特后旗志M呼和浩特：内蒙古人民出版社，1992. 2宋春青，张振春，地质学基础M.北京：人民教育出版社，198