我国东南部海岸带风口地区，秋冬季盛行东北风，风速7~8级，甚至更强。海风挟带盐雾和沙粒，在海岸前沿形成流动沙地，干旱缺水，木麻黄造林成活率极低，虽经反复造林亦难成林。据调查资料，仅福建省就有沙荒风口44个，面积134 hm²，成了沿海防护林体系工程建设的难点问题(黄平江等，1995)。究其原因，主要是木麻黄(Casuarina equisetifolia)实生苗种性退化，不能适应强风口特殊困难立地的生境条件，其次是传统的造林技术不能适应强风口特殊困难生境条件的需要。“九五”期间，笔者在实施国家科技攻关研究时，于福建省惠安县等地对海岸带风口沙地木麻黄防护林造林技术进行较为系统研究，在提高造林保存率方面取得了较好效果(张水松等，2000)。20世纪80年代，梁子超等(1982)做过木麻黄抗青枯病单株选择，培育出抗病无性系，取得了重大成果。广东、福建等省也做过木麻黄速生无性系选择和造林试验，取得较好效果(吴泽鹏等，1999；林金和等，2000；张水松等，2002)。但对筛选适宜于强风口沙地造林的木麻黄无性系、造林成活机制及其造林配套技术研究方面，基本上仍属空白，急需研究突破。自2000年5月开始，我们在福建省东山县赤山林场临海强风口沙地前沿，进行7种木麻黄无性系造林试验。主要目的是筛选适应此类立地造林的木麻黄无性系、根系生长特性和抗旱成活机制及其实用造林技术等。

1 试验地自然概况

福建省东山县赤山林场是“九五”国家科技攻关试验基点，濒临乌礁湾。位于东经117°23′，北纬23°35′，方向东北，与主害风垂直。每年从10月至翌年3月东北风盛行，秋冬季8级以上大风天数100 d以上，海边旷野风速可达12.4 m·s^-1以上，海风携带流沙，形成流动沙地，被当地林业部门称之为东山岛上最大风口。

试验地为海岸线前沿向潮间带的突出部位，矩形，面积约0.35 hm²，由海沙堆积而成。地面高程距潮水线2.4 m，潮间带宽度118.4 m，因受海潮冲刷，沙地前沿时有崩塌发生。微地形，沙地前部为平坦高地，约占面积2/3，风力强劲；后半部为低洼地，约占面积1/3，风力较弱。二者之间高差1.4 m，地下水位-2.7 m。土壤为潮积沙土，沙层厚至2.7 m以下。干季，前沿高地20 cm土层质量含水量 < 10 g·kg^-1，40 cm土层质量含水量 < 20 g·kg^-1; 后沿低洼地20 cm土层质量含水量19.3 g·kg^-1, 40 cm土层质量含水量29.1 g·kg^-1。年平均降雨量94 5.3 mm，蒸发量2 056.7 mm，干旱频度大，2001年10月—2002年6月连续8个月没有降雨，属80年未遇的大旱。沙地植被稀少，常见种类有鬣刺(Sinifey littoreus)、海边月见草(Oenothera littoralis)、厚藤(Ipomaea pescuprae)等，盖度约30 %，高度3~8 cm，多为流沙复盖，生长不良。长期荒芜，完全失去防护林保护。

2 试验材料和研究方法 2.1 试验材料

在临海风口沙地，用木麻黄实生苗造林成活率很低，大多归于失败。在“九五”国家科技攻关研究期间，我们在福建省东山县赤山林场通过木麻黄引种、选择和无性繁殖等途径，先后获得东9801^#、东9802^#、东9803^#、东9804^#、惠1^#、粤701^#和抗风种源无性苗等7个无性系苗木作为参试材料。

2.2 试验内容和研究方法 2.2.1 试验内容

1) 木麻黄抗风种源无性苗混系造林; 2)东9801^#、惠1^#等6个木麻黄无性系造林筛选; 3)风口微地形木麻黄无性系造林效果；4)风口微地形林木根系生长特性与土壤水分和造林成活关系；5)不同造林方式提高木麻黄无性系造林效果。

2.2.2 研究方法

试验处理  1)木麻黄抗风种源无性苗和6个无性系造林比较试验，小区位于潮水线上方和风口前沿高地；2)木麻黄惠1^#、粤701^#无性系风口前沿高地和后沿低洼地2种微地形造林试验；3)风口木麻黄惠1^#和粤701^#无性系单株、丛状、团状和篱式造林等4种造林方式处理。

试验设计  由于供试沙地面积仅约0.35 hm²，而试验处理比较多，采用单区对比试验，共15个小区，小区面积约200 m²，周边种植2~3行保护行。

造林设计  篱式造林：开沟整地, 宽60 cm, 深50 cm, 双行栽植, 株行距30 cm, 填适量红泥土，拌少量过磷酸钙；丛状造林：挖穴整地, 穴径60 cm，深50 cm, 每穴放红泥土20 kg、拌过磷酸钙50 g、栽植3株；团状造林：大穴整地、穴径100 cm, 深60 cm，每穴放红泥土250 kg、拌过磷酸钙250 g，栽植10株。其他各种处理，均采取穴状整地，穴径50 cm，深50 cm，每穴放红泥土20 kg、拌过磷酸钙50 g，株行距1.5 m×1.5 m，三角形配置。苗木高60~70 cm, 地径0.6~0.8 cm。造林时间2000年5月，雨天用容器苗造林。

调查和分析方法  造林后3年，按小区逐株全林调查，统计保存率。林木生长量调查，于各小区随机测量30株树高、地径和冠幅，用算术平均数表示。风害干枯情况按各小区逐株调查受害程度，分为4级：Ⅰ级，无枯梢；Ⅱ级，顶部枝条轻度干枯；Ⅲ级：顶梢和侧枝1/3干枯，中度危害；Ⅳ级：2/3干枝干枯，严重危害，植株基部仍然存活，翌年春夏基部枝条仍可重新萌芽，恢复生长。根系采用开挖法调查，分别调查测量其水平分布、垂直分布、根系侧根逐条测量其长度、粗度、形态结构，统计1级侧根、2级侧根、须根数量等，在开挖过程中，按照根系分布层次，及时绘制根系水平分布和垂直分布图。土壤质量含水量采用环刀法采样，烘干测定。

3 结果与分析

试验经历2个秋冬季东北风吹袭和2个干旱季节，尤其是2001—2002年连续8个月特大干旱考验以后，于2002年8月进行全面调查。木麻黄抗风种源无性苗造林、篱式造林及部分团状造林处理小区遭风暴潮冲刷崩塌无法调查，其他各种试验小区保存均较完整。现将3 a来试验结果整理如下。

3.1 不同无性系造林效果和分析

造林后2001年3月观测，各无性系幼树30%~55%生长较正常，约50%~60%幼树枝干严重干枯，风害等级Ⅲ、Ⅳ级。在风口前沿高地干枯达70%~80%，后沿低洼地干枯约30%~40%，2001年第2个生长季后，严重干枯植株约30%~40%主干和侧枝重新萌芽，恢复生长。2002年8月中旬，对6个参试无性系造林保存率和生长量进行全面调查，结果如表 1。

由表 1可见，在参试的6个木麻黄无性系中，惠1^#、粤701^#、东9801^#等3个无性系，在风口前沿高地单株栽植，3年后保存率约为61.9%~69.5%，保存率平均比其他3个无性系提高约62.5%，生长量也较大，风害轻，取得显著效果，结束了该地多年造林不见林的历史。若造林后翌年，及时用这3个无性系苗木补植，则2年内，保存率可望在85%以上。在这种特殊困难立地一次造林能取得这样的效果，充分体现这3个无性系对临海风口严酷的生境条件有较强的适应性，当属风口木麻黄防护林造林的优良植物材料。惠1^#无性系，不仅保存率高，地径和冠幅均比粤701^#、东9801^#约大20%~30%，粗壮、复盖面积大，在临海风口沙地造林，防风固沙效果更好。

3.2 风口沙地微地形条件对无性系造林效果的影响

在风口前沿平坦高地和后沿低洼地2种微地形立地用木麻黄惠1^#、粤701^#无性系进行造林，3年后的试验结果如表 2。表 2表明，木麻黄惠1^#、粤701^#在沙地后沿低洼地造林保存率分别为74.8%和67.3%，均比前沿高地提高5%左右，树高、地径、冠幅生长量，惠1^#分别增加28.3%、30.8%、29.3%~37.2%，粤701^#分别增加9.6%、32.3%、73.0%~10 2.0%。林木主干较粗壮，枝叶浓密，冠幅生长量有明显增加，风害较轻，90%植株为Ⅰ、Ⅱ级，树冠生长旺盛对提高地面复盖、防风固沙极有帮助。沙地后沿低洼地无性系造林之所以能取得较好效果，其原因主要有2点：一是沙地后沿低洼地，地势低，前方有平坦高地阻挡，海风较弱，2001年1月上旬观测，其地面风速仅为沙地前沿高地的35%左右，在局部地点形成一个弱风区，减轻风沙吹袭，有利于林木生长；其次，由表 2可见，沙地后沿低洼地不同土层土壤质量含水量均明显高于前沿高地，木麻黄惠1^#无性系小区30、60、90 cm土层质量含水量比前沿高地分别增加70.5%、48.7%、355.8%，粤701^#小区分别增加28.8%、21.6%、355.8%, 充足的土壤水分对提高保存率、促进林木生长有明显的效果。

我国东南部海岸带临海风口沙地微地形条件差异比较普遍。在木麻黄防护林造林时，应依据海风和土壤水分变化规律，合理利用或人工创造局部有利的微地形，提高造林成效。

3.3 林木根系生长特性与土壤水分和造林成活的关系

2002年8月中旬，对前沿高地和后沿低洼地木麻黄惠1^#无性系4 a林木各1株根系，采用开挖法进行调查。调查内容主要包括：根系水平、垂直分布；根系形态、种类、粗度、数量、密集范围、分布规律；网络结构特征等，调查结果见表 3。

上表表明，在2种微地形立地，木麻黄惠1^#无性系林木均没有明显主根，但侧根发达，多生于插穗基部周边，这种发根形态同吴泽鹏等(1999)研究结果相似。但不同立地，根系分布格局：数量和形态结构等方面有很大差别。首先，根系水平分布格局：在后沿低洼立地，根系分布广，根幅达4.88 m，密集范围1.78 m；前沿高地，根幅小，仅2.10 m，密集范围0.75 m，仅为前者的43.0%和42.1%。表明在低洼立地，表土层水分充足，林木根系通过延伸扩展根幅，即可保证根系对土壤水分养分的吸收利用。其次，在根系垂直分布方面，前沿高地上林木根系侧根发达，呈胡须状向下垂直生长，分布深、纤细、密集，呈网络结构，具有明显的抗干旱植物根系特征，最大深度可达1.76 m，距潮水线仅约60 cm，密集范围大致为26~90 cm，该土层质量含水量约20~30 g·kg^-1, 水分较充足，根系迅速生长扎入土壤较深层位，达到能吸到水的土层。沙地后沿低洼地侧根分布浅，较稀疏，粗壮，最大深度仅71 cm，为前者40.3%，密集范围为14~30 cm，仅为前者的33.3%~53.8%, 30 cm土层质量含水量35.3 g·kg^-1, 由于低洼地表层土壤水分丰富，根系无须向更深土层生长即可满足其对水分养分的吸收利用。这2种立地根系的分布格局的差异显然是由于土壤中水分动态变化的差异而引起的。第三，木麻黄根茎有多层发根的生长习性，研究发现，自地表 10~14 cm根茎处便有少量侧根，大多纤细，长度一般40~60 cm，粗度 < 0.5 mm。而插穗基部周边生长的侧根长而粗壮。前沿高地和后沿低洼地，最长侧根分别为1.50 m和2.9 m，粗度为0.5 cm和0.9 cm，它们是构成根系网络的骨干根。第四，根系主要包括：1级侧根、2级侧根和须根等3部分，并形成林木根系吸收网络。由于微地形和土壤水分的差异，2种立地根系网络结构差异很大。在前沿高地，土壤干旱，根系发达，数量众多，结构密集，1级和2级侧根数量均比后沿低洼地多1倍以上，且须根特别发达，其数量比后沿低洼地多3倍左右。

表 3表明，木麻黄惠1^#无性系林木根系深度、数量、密集范围与土壤质量含水量大体呈负相关的趋势，即各层次土壤质量含水量低，根系深、数量多、密集范围也深；反之，土壤质量含水量高，则根系浅、数量少、较稀疏、密集范围浅。而根长、根幅、粗度与土壤质量含水量大体呈正相关的趋势，即土壤质量含水量高，根系长、根幅大、侧根粗；反之，则根系较短、根幅较小、侧根较纤细。在土壤质量含水量低下的风口前沿高地，林木形成根系发达，分布深、须根数量多、密集范围深以及庞大的吸收利用网络结构等生理和形态特征，增强了对土壤水分养分的吸收利用功能，有助于逃避干旱，提高其抗旱性机制效率，生存能力也相应增强。因此，风口干旱立地无性系林木根系生长特性是保证造林成活的生理和生态适应性反应。

3.4 风口沙地木麻黄无性系不同造林方式的效果

本项研究造林后3年来，在不同造林方式4种处理中，设置于临海潮水线上方的篱式和部分团状造林处理小区，由于海潮冲刷沙地崩塌无法进行调查和比较。于是，仅对保存完整的单株、丛植和部分团状造林处理小区进行调查总结，其结果列于表 4。

表 4表明，2个参试的木麻黄无性系，在沙地后沿低洼地，采用相同的造林方式，惠1^#无性系保存率、树高、地径等均比粤701^#无性系大，分别提高4%、20%、70%左右，显示其用于风口低洼地造林效果比粤701^#好。丛状或团状造林方式，3年后保存率约80%，比单株栽植提高10%左右，其效果是比较明显的。表明丛植或团状造林有利于发挥植生组群体优势和增强抗御风沙吹袭和抗旱能力。对林木生长也有一定促进作用，其中，团状造林方式树高、地径生长量比单株造林提高28.1%、58.5%，风沙危害较轻，一般为Ⅰ级，树冠发育较好，可在造林后3年之内复盖植穴周边沙地，提早发挥防风固沙功能。在临海风口特殊困难立地，采用丛状、团状等植生组造林方式进行木麻黄无性系造林有广泛应用前景。

4 结语和讨论

海岸带防护林体系生态工程建设大量成功经验表明，木麻黄是我国东南沿海防护林的主要造林树种，在基干林带造林，尤其在生境条件困难风口立地造林是不可替代的。随着沿海防护林体系生态工程建设力度的加大，基干林带断带地段和临海风口沙荒造林的扩展，有针对性地选择和培育适宜于此类立地造林的木麻黄优良无性系，阐明其造林成功的理论和关键技术已属当务之急。经3年试验，筛选出木麻黄惠1^#、粤701^#、东9801^#等3个无性系，造林保存率均在61.9%~69.5%，结束了该地常年荒芜的历史，并为此类立地木麻黄优良无性系选择取得了突破，受到当地林业部门好评。若经一次补植，保存率可达85%以上，有较高的应用价值，推广前景良好。

研究发现，临海风口前沿沙地，由于海风和海潮的共同作用，往往会形成局部的微地形差异，如沙丘地、平坦高地或低洼地等等。低洼地风力较弱，土壤水分充足，属于较好的立地，在风口特殊困难立地造林时，从策略上考虑，应首先选择这种有利的立地造林，待成功后，再向周边扩展，提高防护林造林成效。

经对临海风口前沿高地和后沿低洼地林木根系分布格局、形态特征，数量和网络结构等调查，发现木麻黄无性系林木均没有明显主根，但侧根发达，多生于插穗基部周边。木麻黄无性系林木根茎有多层发根的生长习性，较短而纤细，而插穗基部的侧根数量多，长而粗，是形成根系网络的骨干根。其形态结构主要包括：1级侧根、2级侧根和须根，并由此形成根系网络结构。2种立地根系网络结构差异很大，在风口前沿干旱沙地，根系发达、分布深、数量多、结构密集，1级、2级侧根数量比后沿低洼地多1倍以上，须根多3倍左右。揭示在风口前沿高地强风、干旱生境条件下，林木可形成庞大的根系网络，并与土壤质量含水量大体呈负相关的趋势；而根长、根幅、粗度与土壤质量含水量呈正相关的趋势。表明在风口2种微地形立地海风和土壤水分分布状况对根系的生长发育起决定性的影响。拉夏埃尔·W(1985)指出，在面临大气干旱和土壤干旱时，使植物在尽可能长时间里保持适宜含水量的一切生理和形态特征，包括延伸根系，发展起稠密的根网，使吸水得以改善，均有助于逃避干旱，并取决于其逃避干旱机制效率。在风口前沿高地，旱季海风强劲，土壤表层质量含水量低下，根系迅速向土壤下层伸展，并形成密集的根网，提高对深层土壤水分养分的吸收利用效率，反映木麻黄惠1^#无性系根系生理和形态特征有较强的逃避干旱机制效率和抗旱性。因此，笔者认为，在风口前沿特殊困难立地木麻黄无性系抗旱性和成活的机制，是由于林木根系扎得深，且稠密的网络结构，以适应风口干旱立地的生理和形态反应。

实行丛植或团状等植生组造林方式保存率较高，能在较短时间内增加地面复盖，提早发挥防风固沙作用。以前，也曾有人提出在风口沙地用木麻黄大土球苗造林，对提高保存率也有一定成效，但育苗和造林很费工(庄晨辉，1993)。为增加木麻黄防护林的遗传多样性，提高抗御自然灾害的能力和稳定性，可以采用已经筛选出来的3个木麻黄无性系进行混系造林，尽量避免因单系造林而可能产生其他不良后果。