海岸带是一种特殊的生境, 其外界在15 m左右的水深线一带; 内界河口部分为海水入侵的上界, 海岸部分为受特大潮汛(包括风暴潮)影响的范围, 并向陆地适当延伸, 一般在距大陆岸线10 km左右的范围内(巴蓬辰, 1991)。我国大陆海岸线长18400 km, 海岸带面积3100 ×10⁴ hm², 约占全国土地总面积的3.2 %(安树青等, 1992)。但是由于该地区盐迫、台风和热带风暴等的频繁影响, 制约了当地的经济发展和生态恢复(张纪林等, 1994)。因此沿海防护林, 不但能改善沿海地区生态环境、减缓灾害的影响, 而且是实现该区域可持续发展的重要组成部分。目前, 我国沿海共营造海岸带基干防护林带1.4 ×10⁴ hm (宋兆民, 1998), 其他防护林650 ×10⁴ hm²以上。但是, 存在着树种单调、结构简单、自我维持能力差和经济效益低等问题。为了解决这些问题, 对造林树种的选择、造林技术(许基全, 1996; 林文棣, 1993)及沿海防护林体系的功能和效益已有较为深入的研究(康立新等, 1994)。但对改善海岸防护林结构、提高其自我维持能力和经济效益的工作未见报道。因此, 本项研究通过在成熟林内种植、培育牧草, 进行林下放牧实验, 旨在探索提高该防护林自我维持能力和经济效益的生态管理手段和技术措施, 以期能为我国沿海林业的发展提供可借鉴的技术体系和模式。

1 试验区概况

试验区设在黄海之滨的东台林场, 距新海堤约3 ~ 4 km。位于32°51′~ 32°54′N, 120°47′~ 120°52′E, 面积2933.3 hm²。全境地势平坦, 平均海拔4.5 m, 地下水位2.5 m。属北亚热带北缘气候, 年均温14.4 ~ 15.2 ℃, 1月平均气温1.2 ~ 1.9 ℃, 7月平均气温26.5 ~ 27.5 ℃; 全年降水在1000 ~ 1080 mm, 年蒸发量约1400 mm, 年均日照时数2200余小时。日照百分率50 %~ 55 %。日平均气温稳定≥0 ℃期间积温(80 %保证率)5000 ~ 5200 ℃; ≥10 ℃(80 %保证率)4600 ~ 4700 ℃(江苏省气象局《江苏气候》编写组, 1991)。土壤为滨海盐土, pH值8.5, 土壤有机质层较薄, 仅3 ~ 5 cm, 土壤Na⁺含量3.26 mg 100 g, K⁺含量2.29 mg 100 g。全场有林面积1790 hm², 森林覆盖率61 %; 以Ⅰ-69杨(Populus deltoides cv.“Lux”)和水杉(Metasequoia glyptostroboides)纯林为主。试验区原是8 m ×5 m的6龄Ⅰ-69杨林, 1997年实验时, 间伐形成8 m ×5 m(对照)、16 m ×5 m、24 m ×5 m、32 m ×5 m、40 m ×5 m 5个林分密度, 即从南至北依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ等5个试验小区, 各小区面积之和分别为0.22 hm²、0.26 hm²、0.26 hm²、0.35 hm²和0.44 hm²。每个小区之间留8 m宽的隔离带, 以消除相邻小区间的干扰。此时平均树高16.67m, 胸径17.92 cm, 枝下高3.66 m, 冠幅4.55 m ×4.17m。林下植物以白茅(Imperata cylindrica var.major)为优势种, 另有芦苇(Phragmites australis)和狼尾草(Pennisetum alopecuroides)等。

2 材料与方法 2.1 实验材料

引种牧草有禾本科的多花黑麦草(Lolium multiflorum)、苏丹草(Sorghum sudanense); 豆科的紫花苜蓿(Medicago sativa); 土著牧草是狗尾草(Setaria faberii)和矛叶荩草(Arthraxon pricnodes)等。

2.2 实验方法 2.2.1 试验区建立

清除地被杂物和杂草, 深耕、浅耙, 平整试验地, 择晴朗天气播种。条播, 南北走向, 使每种牧草在各小区都有分布, 播种深度2 ~ 4 cm, 行距20 cm。按常规要求确定播种量。留出部分试验区用作土著牧草的培育, 不播种。在牧草生长季初期(3 ~ 5月)、盛期(6 ~ 7月)和末期(8 ~ 10月)进行观测。

2.2.2 牧草地上部分生物量测定

采用收获法, 取样面积1 m ×1 m, 刈割时间留茬2 cm, 立即称鲜重, 105 ℃烘至恒重, 称干重, 每小区重复3次。

2.2.3 牧草的栽培技术

选多花黑麦草、紫花苜蓿和苏丹草3个品种, 依据牧草的特性, 取播种量、施肥量和播种深度3个因子, 每个因子取3个水平, 取用3水平正交表L₉(3⁴)的前3列(表 1)设计正交实验(赵仁榕等, 1979), 每试验小区面积为1 m², 3次重复。

正交表的分析中, 每个因子的贡献可以用该因子下结果的极差(R)衡量, R越大, 表示这个因子的作用越大; 反之, R越小, 表示这个因子的影响越小。

3 结果与分析 3.1 林分密度调控的影响

为了研究林分密度调控技术的影响, 将试验区分为不同林分密度的小区。因此, 小区间的差异体现了林分密度调控措施的不同及其效应的差异。

3.1.1 引种牧草地上生物量的变化

以苏丹草为例, 从Ⅰ到Ⅳ区, 随着林分密度的降低, 苏丹草的生物量逐渐增大, Ⅴ区又略有减少。Ⅳ区干重达404.8 g/m², 分别是Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅴ区的3.19、1.44、1.24和1.04倍。鲜重也是如此, Ⅳ区最大, 为1110.33 g/m², 分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ区的3.35、1.47、1.32和1.03倍(图 1, 图 2)。苏丹草叶、茎和穗的生物量(鲜重)在Ⅰ到Ⅴ区的变化不同(图 1):叶鲜重在Ⅰ区最小, 为118.87 g/m², Ⅱ区最大, 为248.2 g/m², 是Ⅰ区的2.09倍。Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区的鲜重基本持平, 分别为232.23 g/m²、237.43 g/m²和237.17 g/m², 比Ⅱ区略有下降, 但仍高于Ⅰ区; 穗的鲜重, Ⅳ区最高(53.67 g 2m), 分别比Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅴ区高206.6 %、18.29 %、12.75 %和10.43 %; 茎的鲜重从Ⅰ到Ⅳ区逐步增大, Ⅳ区为819.23 g/m², 分别是前3个区的4.42、1.77和1.47倍, Ⅴ区略有减小, 比Ⅳ区降低3.4 %。

苏丹草茎、叶和穗干重的变化与鲜重的变化不同(图 2):叶干重在Ⅰ区最小, 为59.05 g/m², Ⅱ区增至110.75 g/m², Ⅲ区略有下降后, 在Ⅳ、Ⅴ两区又增加, 至Ⅴ区最大, 为128.48 g/m², 分别是Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区的2.18、1.16、1.32和1.02倍; 穗的干重以Ⅳ区最高(53.67 g/m²), 分别是Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅴ区的3.89、1.19、1.40和1.88倍。茎干重从Ⅰ到Ⅳ区逐步增大, Ⅳ区为404.88 g/m², 分别是前3个区的3.19、1.44和1.24倍, Ⅴ区略有减小, 降低3.99 %。试验区内, 苏丹草的茎重占总生物量的比重较大, 平均为68.73 %(鲜重)和59.00 %(干重), 它的变化对苏丹草生物量变化影响较大, 因此, 表现出茎生物量在小区间的变化与总生物量变化一致的规律。Ⅳ区苏丹草生物量出现最高值, 主要是苏丹草茎重的增加所致。

3.1.2 土著牧草地上生物量的变化

狗尾草是试区内生长季中后期(6 ~ 10月)的替代性牧草, 常伴生有少量蒿类及矛叶荩草等。此时地面牧草的总生物量(鲜重)在试区内有三个层次(表 2), 最低的Ⅰ区, 为1463.99 g/m², 稍高的Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ区分别比Ⅰ区高17.15 %、11.74 %和8.63 %, Ⅴ区生物量最高, 为1833.4 g/m²。狗尾草干重的变化规律与其鲜重一致(表 2)。狗尾草穗的鲜、干重在小区间的变化规律是一致的, Ⅴ区鲜重最高, 为109.57 g/m², 分别是前4个小区的1.13、2.05、1.91和2.39倍。茎叶的变化与穗的变化一致, Ⅴ区, 1723.83 g/m², 分别是前4个小区的1.88、1.93、1.67和2.28倍。仅计狗尾草, Ⅰ至Ⅴ区生物量(鲜重)分别是:1012.93、948.6、1087.33、801.0 g/m², 和1833.4 g/m², Ⅴ区最大。在Ⅴ区内, 没有矛叶荩草及蒿类等的出现; 而Ⅰ至Ⅳ区, 或多或少伴生的矛叶荩草及蒿等其他植物, 这些伴生牧草的生物量占各区总生物量(鲜重)的比重分别为:30.81 %、44.69 %、33.56 %和49.63 %, 平均为39.05 %, 说明其它草本的贡献是不可忽视的, 尤其是在Ⅱ区和Ⅳ区。但Ⅴ区没有其它草本存在的事实, 为开发该土著牧草提供了有益的启示, 即开阔的林分环境增加了狗尾草的竞争力而使其成为占绝对优势的物种并导致较高的生物量。

矛叶荩草是试区生长季中后期(6 ~ 10月)的优势物种。在生长盛期和末期, 平均鲜重分别为690.06 ±44.52 g/m²和1743.28 ±392.37 g/m², 干重分别为159.8 ±14.29 g/m²和494.75 ±117.75 g/m²(表 3)。

矛叶荩草的鲜重最高值在Ⅳ区, 最低值在Ⅱ区。生长盛期, Ⅳ区牧草生物量鲜重为743.6 g/m², 分别是Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅴ区的1.14、1.17、1.03和1.07倍。末期, Ⅳ区鲜重分别是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ区的1.48、1.57、1.43和1.0倍。生长盛期, 矛叶荩草干重从Ⅰ区到Ⅳ区逐渐增大, Ⅳ区分别比Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区高24.85 %、16.55 %和3.02 %, Ⅴ区有所减少, 比Ⅳ区下降9.08 %。末期矛叶荩草鲜、干重在各小区间的变化同盛期一致。试验小区间矛叶荩草干、鲜重变化规律的差异是其含水量的不同造成的, 不同林分密度下生物量的差异在末期比较明显。无论在什么季节, Ⅳ区对于矛叶荩草都是最好的生长环境。比较试验区内外矛叶荩草生物量发现:无论在哪个时间, 区内生物量均比区外高。盛期, 区外草本的鲜、干重分别为:535.72 g/m²和127.84 g/m², 试验区内鲜、干重最低的区(Ⅱ区)比试验区外分别高19.09 %和10.29 %; 末期, 试验区外地面草本的生物量鲜、干重为833.48 g/m²和252.96 g/m², 同期试验区内生物量最低的区(Ⅱ区)比区外高66.59 %和47.12 %。这说明简化的耕作技术与牧草栽培措施能增加林草复合系统中单位土地面积上牧草的生物量。

3.1.3 三种牧草地上部分生物量的比较

生长季末期试区内矛叶荩草和狗尾草的生物量鲜重平均达到1743.28 g/m² ±392.37 g/m²和1647.73 g/m² ±138.04 g/m², 分别是苏丹草(822.91 g/m² ±313.41 g/m²)的2.12和1.06倍(图 3); 试区内矛叶荩草干重(494.75 ±117.75 g/m²)和狗尾草干重(639.54 ±55.08 g/m²)也分别是苏丹草(305.23 g/m² ±111.55 g/m²)的1.62和2.10倍(图 4):与苏丹草相比, 矛叶荩草和狗尾草较高的生物量反映了土著牧草在生长季中后期较强的竞争力, 是较理想的替代性土著牧草。无论是栽培品种还是土著牧草, 生物量的最大值均出现在较为开阔的Ⅴ区(狗尾草)或Ⅳ区(苏丹草、矛叶荩草)。土著牧草单位面积上鲜草产量均高于栽培品种苏丹草, 表现了土著牧草强竞争力和高产草量的优势。适当的时间配置, 可大大提高林草复合系统中单位土地面积上牧草的生产力。两种土著牧草相比, 高密度的林分中(Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区), 狗尾草平均鲜重(1604.99 g/m² ±128.38 g/m²)比矛叶荩草(1458.8 g/m² ± 66.05 g/m²)高10.0 %, 而在低密度(Ⅳ区、Ⅴ区)的林分中则相反, 矛叶荩草平均鲜重(2170.0 g/m² ± 11.31 g/m²)比狗尾草(1711.84 g/m² ±171.92 g/m²)高26.8 %; 两种土著牧草在干重方面, 除Ⅳ区矛叶荩草略高外, 其余均是狗尾草为大。

3.2 林下牧草栽培技术的影响 3.2.1 栽培措施对牧草出苗的影响

在林草复合下, 影响多花黑麦草出苗的因子由强到弱依次为:播种量(R =418.97)、播种深度(R =404.67)和施氮肥量(R =128.33)。多花黑麦草播种量4.5 g/m²时平均出苗606.61株/m², 分别是播种量1.5 g/m²和3.0 g/m²时出苗数的3.23和1.28倍。播种深度2 cm时, 多花黑麦草出苗最好, 为602.67株/m², 分别是播种深度3 cm和4 cm时出苗数的1.29和3.04倍。施肥对多花黑麦草的出苗有负影响, 施肥27.74 g/m²和42.0 g/m²时出苗平均为361.0株/m²和418.67株2m, 比不施肥时分别减少了26.23 %和14.44 %。影响紫花苜蓿出苗的因子由强到弱依次为:播种深度(R =132.66)、施磷肥量(R =94.00)和播种量(R =72.66)。播种深度2 cm时出苗最高, 为157.33株2m, 分别是播种深度3 cm和4 cm时出苗数的3.84和6.38倍。施磷肥27.74 g/m²时, 紫花苜蓿出苗较好, 为122.67株/m², 分别比不施肥和施肥42.00 g/m²时高71.16 %和327.87 %。播种量3.0 g/m²时出苗数(118.33株/m²), 分别是播种量1.5 g/m²和4.5 g/m²时的2.00和2.59倍。影响苏丹草出苗的因子由强到弱依次为:播种深度(R =33.67)、播种量(R =20.0)和施氮肥量(R =6.67)。播种深度2 cm时出苗最高, 为42.67株/m², 分别是播种深度3 cm和4 cm时出苗数的3.12和4.74倍。施氮肥42.00 g/m²时, 苏丹草出苗较好, 为25.67株/m², 分别是不施肥和施肥27.74 g/m²时出苗数的1.35和1.24倍。播种量4.5 g/m²时出苗数(33.0株/m²), 分别是播种量3.0 g/m²和1.5 g/m²时的1.71和2.54倍。对多花黑麦草的出苗, 播种量4.5 g/m²、播种深度2 cm和不施肥是最优组合; 播种量3.0 g/m²、播种深度2 cm和施磷肥27.74 g/m²是紫花苜蓿的最优组合; 苏丹草的最优组合是播种量4.5 g/m²、播种深度2 cm和施肥42.0 g 2m。

3.2.2 栽培措施对牧草生物量的影响

多花黑麦草的生物量受氮肥的施肥量影响最大(R =53.69), 其次是播种量(R =28.36)和播种深度(R =18.18)。施肥42.00 g/m²时多花黑麦草鲜重78.67 g/m², 分别是不施肥和施肥27.74 g/m²的3.15和1.40倍。播种量3.0 g/m²和4.5 g/m²时多花黑麦草的生物量相差不大, 分别为62.09 g/m²和62.98g/m², 平均值比播种量1.5 g/m²的鲜重高80.65 %。播种深度3 cm时生物量最高, 60.45 g/m², 分别比播种深度2 cm和4 cm时高43.0 %和6.26 %。播种深度(R =147.78)对紫花苜蓿生物量的影响最强, 其次为施氮肥量(R =139.22)和播种量(R =22.89)。播种深度2 cm时生物量最高, 为213.11 mg/m², 分别是播种深度3 cm和4 cm时的2.58和3.26倍。施磷肥27.74 g/m²时, 紫花苜蓿生物量为214.11 mg/m², 分别是不施肥和施肥42.00 g/m²的2.22和3.15倍。播种量1.5 g/m²时生物量(132.78 mg/m²)分别比是播种量3.0 g/m²和4.5 g/m²时高21.94 %和11.37 %。播种量(R = 1381.45)对苏丹草生物量的影响最强, 其次为播种深度(R =565.0)和施氮肥量(R =302.56)。播种量4.5 g/m²时的生物量最大, 1908.78 mg/m², 分别是播种量1.5 g/m²和3.0 g/m²的3.62和3.14倍。播种深度2 cm时鲜重为1328.11 mg/m², 分别是播种深度3 cm和4 cm的1.39和1.74倍; 施肥42.0 g/m²时为1162.89 mg/m², 分别比不施肥和施27.74 g/m²时高35.17 %和13.91 %。就生物量而言, 播种量4.5 g/m²、播种深度3 cm和施氮肥42.0 g/m²是多花黑麦草的最优组合; 播种量1.5 g/m²、播种深度2 cm和施磷肥27.74 g/m²是紫花苜蓿的最优组合; 苏丹草的最优组合是播种量4.5 g/m²、播种深度2 cm和施氮肥42.0 g/m²。

4 讨论 4.1 关于土著牧草的开发

林草复合试验中, 在生长季的中后期(6月~ 9月), 土著牧草狗尾草和矛叶荩草表现了较强的竞争力和对林草复合系统的适应性, 成为试验区内的优势种, 且具较高的产草量, 二者的鲜重分别是苏丹草的2.12和1.06倍; 干重是苏丹草的1.62和2.10倍。狗尾草属植物作为优良牧草, 在我国南方已有栽培。广东、广西、福建等地, 栽培大面积的广西畜牧所选育的卡选14号狗尾草(Setaria anceps cv.Kazungula14)(中国饲用植物志编辑委员会, 1991), 该品种叶量丰富, 产量高, 孕穗期蛋白质占干物质的12.44 %, 但仅适于在北纬30°以南, 海拔60 ~ 1800 m的丘陵、山地栽培; 在我国华南红壤山区的山谷、山坡的阴湿处或林下, 有大面积棕叶狗尾草(Stearia palmifolia), 该草适应性广, 蛋白质占干物质的18.79 %, 只是茎叶粗糙, 适口性稍差。但其根系发达, 是一种防治水土流失的优良草种(中国饲用植物志编辑委员会, 1991), 适宜在坡地种植。本试验中的狗尾草, 能够在江苏沿海或江苏以北地区良好生长, 可作为卡选14号狗尾草和棕叶狗尾草在地域上的替代性牧草。狗尾草代谢能为9.02 ×103kJ/kg(王栋, 1989), 比苏丹草(8.69 ×103kJ/kg)高3.80 %, 饲料单位为0.774 FU/kg, 比苏丹草(0.732 FU/kg)高1.64 %, 单位面积上代谢能(57686.51 ×103 kJ/hm²)是苏丹草(26524.49 ×103 kJ/hm²)的2.17倍, 单位面积上饲料单位是苏丹草(2234.28 FU/hm²)(王栋, 1989)的2.13倍。狗尾草直立生长, 叶重占总株重的比例大, 平均达53.4 %(中国饲用植物志编辑委员会, 1991), 产草量高, 颇具开发前景。性喜干, 在高岗地或雨水不足时长势好。在当地林场大面积的Ⅰ-69杨林分(8 m×5 m)内, 5年生前, 大都间作农作物。5年生以后抛荒, 林下白茅、狗尾草丛生, 利用率低。此时(或间伐后), 简单的耕作(仅需在林下深耕、浅耙或深耙)就可以使其生长, 盛期一次刈割鲜草产量在(40 m×5 m)林分密度时, 达18334.0 kg/hm², 比苏丹草高65.12 %。

矛叶荩草的代谢能为7.14 ×10³ kJ/kg, 比苏丹草低17.84 %; 饲料单位为0.631 FU/kg, 比苏丹草低13.8 %。但其产草量较高, 比苏丹草高96.16 %, 所以在单位面积上的代谢能和饲料单位均超过了苏丹草, 分别高33.18 %和39.73 %。矛叶荩草喜湿, 在低洼地或高温多雨时生长迅速, 易管理, 并且在鲜草产量有较大优势, 具开发前景。两种土著牧草相比, 狗尾草的品质优于矛叶荩草; 狗尾草代谢能比矛叶荩草高26.33 %, 饲料单位比矛叶荩草高17.91 %; 单位面积上代谢能和饲料单位分别是矛叶荩草的1.63和1.52倍。而在产草量方面, 矛叶荩草的优势大, 在各试验小区中, Ⅳ区矛叶荩鲜草产量最高, 达21780.0 kg/hm², 比狗尾草的最高产量高18.80 %。依据二者对不同环境条件的适应性, 在高岗地或气候干旱时栽培狗尾草, 在低洼地或高温多雨时栽培矛叶荩草。这样, 物种间的相互配置, 可延长林草复合系统的供草期, 提高供草量, 并使林内资源得到充分利用, 提高林草复合系统的效益。

4.2 营造稳定的林下草场

林业生产的发展, 长期以来因其周期长、效益低而受到阻碍。为寻求林业的高效、持续发展, 国内外学者都进行了广泛的探索, 尤其对农林复合生态系统(Agroforestry system)的研究, 自20世纪70年代以来, 许多卓有成效的研究在生产实践中取得了良好的效益(于宗周等, 1994; 周国模, 1998; 黄宝龙, 1991; 裘福庚, 1996; 熊文愈, 1988)。林牧复合生态系统(Silvopatoral system)作为农林复合生态系统的一个分支, 也受到了广泛的关注(王晓江, 1996; 孟庆臣等, 1994; Agnihotorl, 1993; Bezkorowajnyj, 1993; Garrison, 1992;Stoiculescu, 1991)。我国太行山区, 林草结合种植后, 比单纯造林地表径流量减少70.8 %, 侵蚀模数降低32.5 %。林草牧结合后比单纯造林载畜量增加2.8倍, 经济效益增加315元hm², 比单纯造林早受益3 ~ 5年(于宗周等, 1994)。在经济林内间作牧草的研究中, 王建江(1996)、毛凯(1995)、孟庆臣(1994)等都进行林草复合的试验, 建立了适合当地林牧发展的有效模式; 李绍密(1992)研究了柑桔和茶林内间作三叶草; 吴建军(1996)在桔园内间作黑麦草和紫云英。这些在各种立地条件下(山区、盆地、经济林内、堤坝上等)建立的复合模式, 为我们在沿海防护林内建立稳定的林草复合系统提供了可能与示范。但这些研究都集中在幼林地内建立复合系统, 随着林分的郁闭增加, 林下间作便不能再进行, 从而使系统稳定性下降。而本研究是针对海岸带成熟林(或近成熟林), 探索在其间建立林草复合系统的规律, 以实现林草复合系统的稳定和持续发展。本研究在6年生Ⅰ-69杨林下间作优势牧草, 进行林草复合试验, 已建立了稳定的林草复合系统, 并总结出适合于当地林(牧)业发展的有效途径:(1)品种选择:海岸带防护林, 有地下水位高、风速大、土壤含盐量高等特殊的环境条件, 对于牧草选择应因地制宜, 特别要注意牧草的耐盐性。本实验选用多花黑麦草、苏丹草、紫花苜蓿、碱谷、羊草、蒙古冰草、老芒麦、碱茅等优良牧草作为参试品种, 结果表明苏丹草、紫花苜蓿、多花黑麦草等能较好的适应当本地林分、土壤和气候等条件。其中紫花苜蓿、多花黑麦草宜秋播并能安全越冬, 供草期在3月~ 6月; 苏丹草应春播(4月上旬、5月初), 供草期在6月~ 9月, 这样, 在时间上与多花黑麦草和紫花苜蓿形成延续。另外, 在多花黑麦草和紫花苜蓿供草期过后, 林下空地上适宜生长土著的矛叶荩草或狗尾草(由立地及气候条件决定), 因有高产优质, 易管理等特点, 也可成为继续供草的优良品种; (2)简化栽培措施; 在密度为8 m ×5 m的Ⅰ-69杨林下, 间伐(或不间伐), 机械深耕、浅耙或仅深耙, 无需施肥, 即可播种苏丹草、黑麦草和紫花苜蓿等优良牧草。苏丹草在生长末期一次刈割鲜重可达11103.3 kg/hm²比文献报道的空旷地产量(11250 kg/hm²)(中国饲用植物志编辑委员会, 1991)仅低1.30 %。简化的栽培措施可使优良牧草迅速生长起来:试区外林下以适口性极差的狼尾草和营养期较短的白茅为主, 几乎遍布林内空地, 只在低湿的地方长有芦苇或矛叶荩草。机械的翻耕, 可使优良的狗尾草或矛叶荩草迅速生长并居于优势, 从而大大提高系统的效益。同时, 在仅有机械能输入的情况下, 实现了系统的高效、稳定与可持续发展; (3)时、空上的配置:林牧复合系统是一种多组分、多功能、多效益的人工生态系统(冯宗炜等, 1992), 要求不断地输入自然能量、人工能量、物质和信息, 因此系统必须是开放的; 在这种开放、非对称的系统中, 在时间、空间上适当安排系统的各组份, 使其结构与功能合理, 并尽量避免生态位(空间、营养)在资源轴上的重叠, 可以更大地发挥系统的效益。本试验中, 空间上乔(Ⅰ-69杨)、灌(Ⅰ-69杨幼苗)、草(牧草)结合, 充分利用空间资源, 拓展了系统的空间生态位。在水平空间上, 在低密度林分的Ⅳ和Ⅴ区培育矛叶荩草, 在高密度林分的Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区培育狗尾草, 在空间上使物种得以最佳配合; 时间上, 冬季及早春, 林内郁闭度低, 宜栽培多花黑麦草和紫花苜蓿; 夏、秋季, 苏丹草、矛叶荩草和狗尾草可以作为它们的替代, 从而使系统在全年都使光、热等资源得到充分利用, 建立起一个稳定的林下草场。以该草场为重要依托所建立的种羊场, 年收入达数万元。

4.3 林草复合对杨树的影响

在幼林地或疏林地种植牧草、特别是豆科牧草, 能显著地促进林分的生长, 提高郁闭度, 缩短郁闭时间, 提高林地的生产力(陈凯等, 1994)。火炬松人工林中栽植牧草, 使松树5年木材生长量比对照林分高5.4 m3 hm3(Clason, 1995)。川中丘陵地林草复合林分可提前1年郁闭(刘玉西, 1995)。日本柳杉(Cryptomeria japonica)—红花车轴草(Trifolium pratense)间作后林分平均生产量比对照高8.7 %(韩定启, 1989)。幼龄柑桔、茶林内间作白三叶, 柑桔和茶叶的产量分别比对照高80.57 %和59.26 %(李绍密等, 1992), 河北坝上在3年生的青杨(Populus cathayana)内间作草木樨(Melilotus suarelens), 第1年株高、胸径无明显变化, 试验组略低于对照, 第2年株高、胸径分别比对照增加21.11 %和7.69 %(孟庆臣等, 1994)。

在本试验中, 对照组在1997、1998、1999年Ⅰ-69杨平均株高分别为15.61 m、17.44 m和17.58 m, 后1年度分别比前1年度增加15.57 %和0.80 %; 试验组平均株高分别为16.67 m、18.62 m、19.09m, 增长率分别为11.70 %和2.52 %。试验组与同期对照相比, 林草复合第1年, 株高增长速度减慢3.87 %; 第2年株高增长速度超过对照1.72 %。初建试验区时, 由于间伐与机械的翻耕, 对杨树的根系伤害较大, 生长受到影响。一个生长季后, 杨树又得以迅速生长, 这说明, 在较长时间尺度上林草复合可以提高林分的增长速度, 从使林业生产在更高水平上持续稳定发展。Ⅰ-69杨胸高直径的变化与株高的变化有所不同:对照组在1997、1998、1999年时胸径分别为16.55 m、18.48 cm和20.37 cm, 后1年度分别比前1年度增加11.73 %和10.23 %, 而试区内平均胸径分别为18.29 cm、18.65 cm和20.93 cm, 分别增加6.24 %和7.71 %。试验组与对照相比, 虽然在两年内的增长速度均比对照低; 第1年低5.31 %, 第2年低3.52 %; 但对照组Ⅰ-69杨胸径的增长速度在第2年减慢1.5 %, 而试区内, 胸径在第2年增长速度加快0.92 %。这说明, 林草复合可以降低Ⅰ-69杨胸径增长速度的减慢。