全 文 ： 第 vz卷 第 u期u s s t年 v 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1vz o‘²1u
¤µqou s s t
河西走廊不同土壤类型二白杨农田
防护林成熟龄和更新龄的探讨 3
周腊虎 赵克昌 李茂哉
k甘肃省林业科学技术推广总站 兰州 zvsswyl
关键词 } 土壤类型 o二白杨 o防护林 o成熟龄 o更新龄
收稿日期 }usss2sv2sv ∀
3 此论文为甘肃省 t||{科研攻关项目kŠ≥|{u p „wt p st|l内容之一 ∀
∆ΙΣΧΥΣΣΙΟΝ ΟΝ ΜΑΤΥΡΕ ΑΓΕ ΑΝ∆ ΡΕΓΕΝΕΡΑΤΙΟΝ ΑΓΕ ΟΦ
ΠΟΠΥΛΥΣ ΓΑΝΣΥΕΝΣΙΣ ΣΗΕΛΤΕΡΒΕΛΤΣ ΦΟΡ ΧΡ ΟΠΙΝ ∆ΙΦΦΕΡΕΝΤ
ΣΟΙΛ ΤΨΠΕΣ ΙΝ ΗΕΞΙ ΧΟΡΡΙ∆ΟΡ
«²∏¤«∏ «¤² Ž¨¦«¤±ª ¬¤²½¤¬
k Γανσυ Φορεστρψ Σχιενχε ανδ Τεχηνολογψ Εξτενσιον Στατιον Λανζηου zvsswyl
Αβστραχτ } …¤¶¨§²± ³¯²·¶∏µ√¨ ¼¬±ª²© ποπυλυσ γανσυενσι󶫨 ·¯¨µ¥¨ ·¯¶©²µ¦µ²³¬± w ¶²¬¯·¼³¨¶²© ‹ ¬¨¬≤²µµ¬§²µo·«¨
³¤³¨µ¶·∏§¬¨§·«¨ ¶«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯°¤·∏µ¨ ¤ª¨ o·¨¦«±²¯²ª¼ °¤·∏µ¨ ¤ª¨ ¤±§µ¨ª¨ ±¨ µ¤·¬²± ¤ª¨ ²© Πqγανσυενσι󶫨 ·¯¨µ¥¨ ¶¯
©²µ¦µ²³¬± §¬©©¨µ¨±··¼³¨¶²©¶²¬¯ ¥¼ ¶·¨° ¤±¤¯¼¶¬¶q
Κεψ ωορδσ} ≥²¬¯·¼³¨ o Ποπυλυσ γανσυενσισo≥«¨ ·¯¨µ¥¨ ·¯©²µ¨¶·o ¤·∏µ¨ ¤ª¨ o • ª¨¨ ±¨ µ¤·¬²± ¤ª¨
二白杨k Ποπυλυσ γανσυενσισ ≤ q• ¤±ª ·¨‹ qq≠¤±ªl是甘肃的乡土树种 o原产于河西的高台 !临泽 !张
掖 !金塔 !酒泉等县 o以金塔 !高台为分布中心 ∀二白杨树体高大 o干形通直 o生长迅速 o抗逆性强 o繁殖容
易k刘 榕等 ot||xl ∀自 zs年代起河西人民主要用来营造农田防护林 !防风固沙林和/四旁植树0 ∀截
止 t|{x年 o河西共营造农田防护林及/四旁0植树 tzv1wz ≅ tsw 株 o二者面积合计 w1z ≅ tsw «°u o其中二白
杨树种就占到 |s h左右 o现在的树龄在 us ∗ vs ¤左右 o已经到了过成熟和衰退时期 o防护效益逐年降
低 o亟待更新改造 ∀研究以二白杨树种为主的农田防护林配置模式和各种成熟龄 o确定准确 !合理 !科学
的更新龄 o在河西大力推进农田防护林营造和更新力度 o改善生态环境 o迎接/再造河西0和/西部大开
发0战略 ) ) ) 这一历史性机遇意义重大 ∀
经常所说的农作物成熟 o在林业上也具有同样的意义 ∀都体现着一定的经营目的 o标志着生长发育
的某一阶段或一定范围 o而且是确定最适宜于收获利用时期的主要依据 ∀当森林在生长发育过程中达
到最符合经营目的和任务状态时 o即达到了森林成熟 ∀这个时期的年龄就称为森林成熟龄k李 昕等 o
t||tl ∀但在营林活动中怎样确定林带的各种成熟或成熟龄 o并且在林带更新时期既考虑到防护效益又
考虑到其本身的经济收益 o也就是让林带的生态效益和经济收益两者达到最高 o并在开始下降时作为林
带更新的最佳时期 o这是我们调查研究的关键 ∀
1 研究区概况
河西走廊是甘肃历史悠久的灌溉农业区 o属干旱荒漠气候 ∀在诸条内陆河流域 o靠冰雪融水滋润 o
经河西人民世代辛勤耕耘 o形成今天生机勃勃的 t{块大小/绿洲0 o总计占河西走廊面积的 tz1w h ∀防
护成熟龄是树木发育阶段的一种概念 o成熟龄来的早晚除了与树木的生物学特性相关外 o与树木所处的
立地质量也关系密切 o因此 o我们在考虑到河西各研究区气候因子对树木生长量影响较相似的情况下 o
将土壤因子作为主导树木生长量大小的决定因素 ∀依据地理区划 o将河西走廊按走廊东段 !中段 !西段
划分 o选取武威绿洲 !民勤绿洲 !张掖高台绿洲 !酒泉绿洲 !金塔绿洲 !玉门绿洲 y个具有代表性的类型
区 ∀又将这 y块绿洲二白杨农田林网的土壤 o按质地结构 !形成过程分为绿洲灌耕土 !绿洲半潮灌耕土 !
绿洲潮灌耕土 !绿洲盐化灌耕土 w个类型 o这 w个土壤类型的典型地段分别选在张掖市碱滩乡永星村 !
酒泉市临水乡 !金塔县旧寺墩 !民勤县黄岭林场 o然后在 w个地段选取解析木调查研究 ∀
张掖市碱滩乡位于河西走廊中部 o祁连山东北麓 o年降水量 tvy1{ °° o蒸发量 usyv1z °° o是降雨量
的 ts倍以上 o最高气温 v{1y ε o最低气温 p v{1| ε o年平均气温 z1s ε o平均风速 u1u °Π¶o大风日数
tw1| §o沙尘暴日数 tv1t §∀酒泉市临水乡位于酒泉地区东南部 o年平均气温 z1v ε o年降水量 {x1v °° o
年蒸发量 utw{1{ °° o日照时间长 ∀干热风是主要灾害天气 o大风日数 tz1s§o最高风速达 ut °Π¶o沙尘暴
日数 tw1z §∀金塔县旧寺墩位于酒泉地区东部 o年降水量 x|1| °° o蒸发量 uxv{1y °° o年平均温度 {1s
ε o冬季寒冷 o夏季炎热 o平均风速 v1s °Π¶o最大可达 ux °Π¶o大风日数 vu §o沙尘暴日数 uz §∀民勤县位
于阿拉善高原的巴丹吉林与腾格里沙漠之间 o为甘肃省典型的沙漠绿洲县份 o气候特点是冬季长而寒
冷 o夏季短而炎热 o风沙较大 o年均降水 ttx1s °° o蒸发量 uywv1| °° o年平均温度 z1{ ε o沙尘暴日数
vz1v §o风力一般 z ∗ {级 o最大 tt级 o大风日数 uz1{ §o无霜期 tz| §∀
2 研究方法
在以上每个典型地段选取 t ∗ v株树龄较大 !树干通直圆满 !不断顶的平均木 o作为解析木 ∀按 u °
一个区分段进行树干解析 o测算树高生长量 o树高定期平均生长量 o并绘制出树干纵剖面图和有关曲线
图 o作为原始资料 o按各种成熟龄的不同特点具体分析 ∀
3 二白杨农田防护林各种成熟龄的确定
确定防护林的成熟 o不仅要以收获木材的数量和质量作为判断的指标 o更重要的还应从它的有益性
发挥程度上分析研究 o即经济效益和生态效益二者兼顾 ∀
v1t 防护成熟龄 农田防护林的主要任务是发挥生态防护效益 o保障农牧业的稳产 !高产和农区的生
活环境 ∀中国科学院沈阳应用生态研究所李昕等提出 o在网格内的所有点开始起到防护作用时的树高
称为成林高度 o并将达到这一高度时的年龄称为初始防护成熟龄 ∀当林带发挥防护效益最高时 o称这时
的年龄为防护成熟龄 o研究初始成熟龄比研究防护成熟龄更有意义 o因为防护林进入防护成熟到结束
k采伐l要经历几年 !十几年甚至几十年的时间k李 昕等 ot||tl ∀在这一相当长的时间内林带对农田的
生态环境已起着保护和调节作用 o确定更新采伐年龄必须高于防护成熟龄 o也就是防护效益开始下降时
的年龄 ∀林带间距离是根据树高 Η的倍数进行设计的 o防护距离一般为 t{ Η ∗ ux Η∀对于防护成熟龄
的确定 o应从成林高度 !带间距离和防护效益 v者统一考虑 ∀而成林高度由树种的生物学特性而定 o即
树高的平均生长量与连年生长量的相交点和树高总生长量开始下降的拐点二者结合起来考虑 o多长时
间达到这种成林高度 o即初始防护成熟龄 ∀在树种相同 o气候条件相似的情况下 o会因立地条件k主要是
土壤条件l不同 o初始防护成熟龄也不同 o下面按 w种不同的土壤类型 o分别逐一进行分析 ∀
ktl绿洲灌耕土 该类型土壤发育于自成型土壤k灰钙土 !灰漠土 !壤质灰棕漠土 !壤质棕漠土l上的
古老灌溉耕作土壤 o土层深厚 !人工堆垫层常在 t °以上 o土壤熟化程度高 o质地适中 o常有蚯蚓活动 ∀
一般所处地形部位较高k扇形地上 !中部 o干三角洲的上部的背脊部分l o无次生盐渍化的威胁 ∀典型地
段选在张掖市碱滩乡永星村 o在该地我们选择了 t株解析木 o树高 ut1| ° o胸径 v{1s¦°o树龄 t{¤∀该土
壤上生长的二白杨年生长量和平均生长量相交于 tw ¤左右k如图 tl o树高总生长量明显下降也始于 tw
¤o此时树高为 t|1y °∀带间距离若为 wss ∗ yss ° o其防护距离为 ux Η的话 otw¤生的树高也已满足这一
设计要求 ∀t|1y °高的林带也就为该土壤类型区二白杨开始进入防护成熟 o这时的年龄就为初始防护
成熟龄k因为防护林是同龄人工林 o所以单株树木的年龄和高度基本能代表其林带的年龄和高度l ∀因
此绿洲灌耕土上生长的二白杨初始防护成熟龄确定为 tw ¤o树高 t|1y °∀
swt 林 业 科 学 vz卷
图 t 绿洲灌耕土上二白杨生长量曲线
ƒ¬ªqt ׫¨ ªµ²º·« ¦∏µ√¨ ²© Ποπυλυσ γανσυενσισ ¬± ¬µµ¬ª¤·¬²±
³¯²∏ª«¶²¬¯ ²©²¤¶¬¶
) ) ) 总生长量 ײ·¤¯ ¬±¦µ¨°¨ ±·~p p 连年生长量 ≤∏µµ¨±·
¤±±∏¤¯ ¬±¦µ¨°¨ ±·~, ,平均生长量  ¤¨±¬±¦µ¨° ±¨·q
图 u 绿洲半潮灌耕土上二白杨生长量曲线
ƒ¬ªqu ׫¨ ªµ²º·«¦∏µ√¨ ²© Ποπυλυσ γανσυενσισ¬± ¶¨°¬2§¤°³¬µµ¬ª¤·¬²±
³¯²∏ª«¶²¬¯ ²©²¤¶¬¶
) ) ) 总生长量 ײ·¤¯ ¬±¦µ¨°¨ ±·~p p连年生长量 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ ¬±2
¦µ¨°¨ ±·~, ,平均生长量  ¤¨±¬±¦µ¨° ±¨·q
kul绿洲半潮灌耕土 该土壤发育于半水成型土壤k荒漠化草甸土l或水成型土壤k草甸土l o经长期
耕垦目前地下水位已下降至 w ∗ x °的灌溉耕作土壤 ∀主要分布于扇形地下部或干三角洲地形相对较
低的部位 o几乎无盐渍化威胁 ∀典型地段选在酒泉市临水乡 o在该地我们选取了 t株解析木 o树高 uu1{
° o胸径 ux1u¦° o树龄 ut ¤∀连年生长量和平均生长量发生 v次相交 o分别在 x ¤!z¤!tt¤处k如图 ul o树
高依次为 { ° !tu ° !t{1u ° ox ¤!z ¤时树高总生长仍然迅速 o无明显下降 o显然都不能作为它的初始防护
图 v 绿洲潮灌耕土上二白杨生长量曲线
ƒ¬ªqv ׫¨ ªµ²º·«¦∏µ√¨ ²© Ποπυλυσ γανσυενσισ¬± §¤°³¬µµ¬ª¤·¬²±
³¯²∏ª«¶²¬¯ ²©²¤¶¬¶
) ) ) 总生长量 ײ·¤¯ ¬±¦µ¨° ±¨·~p p连年生长量 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯
¬±¦µ¨° ±¨·~, ,平均生长量  ¤¨±¬±¦µ¨°¨ ±·q
成熟龄 o在 tu ¤处树高总生长发生明显下降 o出现拐
点 o其防护距离为 ux Η的话 o该龄时的有效防护距离
wxs °∀因此将绿洲半潮灌耕土上生长的二白杨农田防
护林初始防护成熟龄确定为 tu ¤o树高 t{1v °∀
kvl绿洲潮灌耕土 该土壤发育于水成型土壤k草
甸土l上的灌溉耕作土壤 ∀主要分布在扇形地中下部 o
但排水仍较好的地区 ∀典型地段选在金塔县旧寺墩 ∀
在该土壤类型区我们选择了 t株解析木 o树高 tz1t ° o
胸径 vv1t¦° o树龄 t| ¤∀树高连年生长量和平均生长
量在 tt ¤处出现第 t次相交 o且总生长量趋于缓和k如
图 vl o应把 tt ¤作为初始防护成熟龄 o树高 ty ° o防护
距离定为 ux Η的话 o有效防护距离为 wss °∀
kwl绿洲盐化灌耕土 该土壤发育于盐渍土壤上的
灌溉耕作土 ∀耕层盐分含量一般在 s1x h ∗ t1s h 之
间 o在河流下游 !扇缘洼地分布较多 o土壤生产力低下 ∀
典型地段选在民勤黄岭林场 ∀在该地我们选取了 t株
解析木 o测得树高 tw1z ° o胸径 uz1s¦°o树龄 uv ¤o树高
总生长量开始呈现明显下降在 ts ¤处k如图 wl o树高 tt ° o平均生长量和连年生长量出现 v次相交 o前
两次分别在 x ¤!z ¤处相交 o均不能作为它的初始防护成熟龄 o只有 ts ¤处的第 v次相交才合理 o所以我
们把 ts¤作为绿洲盐化灌耕土上二白杨的初始防护成熟龄 o树高 tt ° o如果防护距离为 ux Η的话 o其有
twt 第 u期 周腊虎等 }河西走廊不同土壤类型二白杨农田防护林成熟龄和更新龄的探讨
效防护距离为 uzx °∀
图 w 绿洲盐化灌耕土上二白杨生长量曲线图
ƒ¬ªqw ׫¨ ªµ²º·«¦∏µ√¨ ²© Ποπυλυσ γανσυενσισ¬± ¶¤¯¬±¬½¨ §¬µµ¬ª¤·¬²±
³¯²∏ª«¶²¬¯ ²©²¤¶¬¶
) ) ) 总生长量 ײ·¤¯ ¬±¦µ¨° ±¨·~p p连年生长量 ≤∏µµ¨±·¤±±∏¤¯ ¬±2
¦µ¨°¨ ±·~, ,平均生长量  ¤¨±¬±¦µ¨° ±¨·q
v1u 工艺成熟龄 工艺成熟龄是指培育目的材种的
材积最大时的年龄 o它是用材林确定伐期年龄的主要
依据 o把这一概念引入防护林十分必要 ∀目前 o河西
走廊平原农村建房等用材 o主要来源于防护林 o因此 o
农田防护林在抵御风沙改善生态环境的同时 o对缓解
平原地区农村/四料0缺乏问题也起着重要作用 ∀这
种木材主要用作建房的梁材和檩材 ∀不同地区规格
也有所不同 }梁材小头直径 t{¦°o材长 {1x ° o相应的
二白杨胸径为 uy1u ¦°o檩材的小头直径为 tw ¦° o材
长 x1x ° o相应的二白杨胸径为 t{1z ¦°k张宝春等 o
t||ul ∀当林木达到了这种长度和粗度时就为工艺成
熟 o这时的年龄就称为工艺成熟龄 ∀假如对防护林既
有防护效益的要求 o又有一定的材种要求 o这种林带
就应以工艺材种的经营为主 o只要这种林带的二白杨
达到工艺成熟就可以主伐利用 o进行林带更新 ∀这样
虽然有时对防护效益的发挥受到一定损失 o但防护林本身的经济效益却得到及时收益 o这样就补偿了一
些防护效益的损失 ∀各种工艺材要求有一定的长度 o还要有一定的小头直径 o同一树种的二白杨达到这
一要求时的年龄因土壤条件不同或迟或早 o根据绘制的不同土壤类型上二白杨解析木的剖面图 o分别测
算出它们的工艺成熟龄 o如表 t所示 ∀
表 1 不同土壤类型工艺成熟龄
Ταβ .1 Τηετεχηνολογψ µατυρε αγε οφ διφφερεντ σοιλτψπεσ
地点
²¦¤·¬²±
土壤类型
≥²¬¯·¼³¨
檩材 °∏µ¯¬±·¬°¥¨µ 梁材 …¨ ¤°·¬°¥¨µ
小头直径
¬±²µ
§¬¤°¨ ·¨µ
k¦°l
树龄
㻬
k¤l
胸高直径
⁄¬¤° ·¨¨µ¤·
¥µ¨¤¶·«¨¬ª«·
k¦°l
小头直径
¬±²µ
§¬¤° ·¨¨µ
k¦°l
树龄
㻬
k¤l
胸高直径
⁄¬¤°¨ ·¨µ¤·
¥µ¨¤¶·«¨¬ª«·
k¦°l
张掖市碱滩乡
¬¤±·¤±o«¤±ª ≠¨ ≤¬·¼
绿洲灌耕土
Œµµ¬ª¤·¬²± ³¯²∏ª«¬± ²¤¶¬¶ tw tt t|1t t{ tw uy1u
酒泉市临水乡
¬±¶«∏¬o¬∏ ±∏¤± ≤¬·¼
绿洲半潮灌耕土
≥ °¨¬2§¤°³¬µµ¬ª¤·¬²±
³¯²∏ª«¶²¬¯¬± ²¤¶¬¶
) tv t|1w ) tz ux1u
金塔县旧寺墩
¬∏¶¬§∏±o¬± פ ≤²∏±·¼
绿洲潮灌耕土
⁄¤°³¬µµ¬ª¤·¬²± ³¯²∏ª«
¬± ²¤¶¬¶
) tx t|1z ) t| uy1v
民勤黄岭林场
‹∏¤±ª¬±ªƒ²µ¨¶·
©¤µ° o ¬± ±¬±ª ≤²∏±·¼
绿洲盐化灌耕土
≥¤¯¬±¬½¨ §¬µµ¬ª¤·¬²±
³¯²∏ª«¬± ²¤¶¬¶
) t| t|1y ) uv uy1x
v1v 更新龄 防护林一般采用人工造林和根蘖的方法进行更新 ∀所以防护林的更新应从它的防护效
益和工艺成熟进行分析 ∀如前所述 o同一树种 o由于立地条件不同 o以及对防护林本身的利用目的不同 o
其更新龄就会有较大差异 ∀
ktl以防护效益为主的防护林更新龄的确定 对以防护效益为主的防护林 o就应以防护成熟龄来分
析 o初始成熟龄是达到一定设计高度时的年龄 o是防护成熟的开始 o其高度还随着林木年龄的增加而增
加 o防护效益也会随之提高 ∀因此 o当防护林的防护效益开始下降 o林木生长衰退 o并开始进入自然成
uwt 林 业 科 学 vz卷
熟 o这时就可以进行及时更新 ∀
kul兼顾防护效益和木材经济效益防护林更新龄的确定 木材的经济收益 o由于对材种要求较严
格 o所以更新龄就应以工艺成熟龄来确定 o此外二白杨农田防护林除进行人工更新外 o还可以进行根蘖
更新 o这种更新对树龄要求不严 o但年龄也不能太大 o如果树木已达到或超过自然成熟龄 o出现枯梢 !心
腐和烂根现象 o这时进行根蘖更新效果肯定不理想 o所以根蘖更新的年龄和防护成熟龄或工艺成熟龄是
一致的 ∀
4 结论与建议
二白杨防护林的初始成熟岭因立地条件尤其土壤条件不同而异 o它们的初始成熟龄及其相应的树
高分别为 }绿洲灌耕土为 tw ¤o树高 t|1w ° ~绿洲半潮灌耕土为 tu ¤o树高 t{1v ° ~绿洲潮灌耕土为 tt ¤o
树高 ty ° ~绿洲盐化灌耕土为 ts ¤o树高 tt °∀
土壤条件的好坏 o直接影响农田防护林的配置 o防护距离一般按树高 Η的 t{ ∗ ux倍进行设计 o建
议在河西走廊不同土壤类型区营建二白杨农田防护林时 o应充分考虑不同土壤类型上二白杨的初始防
护成熟龄和此时的成林高度 o因此按以上结论 o绿洲灌耕土上二白杨林带配置距离一般为 vxs ∗ xss ° o
绿洲半潮灌耕土 vus ∗ wxs ° o绿洲潮灌耕土 u{s ∗ wss ° o绿洲盐化灌耕土 uss ∗ uzs °∀
二白杨工艺成熟龄也因土壤条件不同而异 ∀各个土壤类型上二白杨檩材和梁材工艺成熟龄和对应
的胸高直径分别为 }绿洲灌耕土为 tt ¤和 tw ¤o胸径为 t|1t¦°和 uy1u¦°~绿洲半潮灌耕土为 tv ¤和 tz
¤o胸径为 t|1w¦°和 ux1u¦° ~绿洲潮灌耕土为 tx ¤和 t| ¤o胸径为 t|1z ¦°和 uy1v ¦° ~绿洲盐化灌耕土
为 t| ¤和 uv ¤o胸径为 t|1s¦°和 uy1x¦°∀
防护林成熟后要考虑它的更新 ∀林带的更新龄要依其防护效益和林带自身的经济效益而定 ∀
参 考 文 献
刘 榕 o史元增主编 q甘肃杨树 q兰州 }兰州大学出版社 ot||x }txw
李 昕 o章依平等 q东北地区农田防护林主要树种的成熟龄和更新龄的研究 q防护林研究 q第 t集 o哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||t }
v{w ov{|
张宝春 o王 辉 q农田防护林学 q兰州 }甘肃民族出版社 ot||u }vs|
vwt 第 u期 周腊虎等 }河西走廊不同土壤类型二白杨农田防护林成熟龄和更新龄的探讨