不同撫育強(qiáng)度對人天混紅松林群落演替的影響

奚曉磊,郭洪生,趙 杰

(黑龍江省植物園,黑龍江 哈爾濱 150040)

闊葉紅松林是中國東北東部山區(qū)的地帶性頂極植被,具有林地生產(chǎn)力高、森林環(huán)境優(yōu)良、生物多樣性良好、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于半個(gè)多世紀(jì)的過度利用與破壞,原始闊葉紅松林所剩無幾,僅在自然保護(hù)區(qū)有少量分布,目前已退化為天然次生林和人工林。因此,有關(guān)闊葉紅松林的恢復(fù)是科學(xué)界普遍關(guān)注的問題。一方面在自然保護(hù)區(qū)開展原始紅松林結(jié)構(gòu)、功能、動態(tài)及經(jīng)營等方面的研究;另一方面,在次生林區(qū)開展次生林的林型分類、結(jié)構(gòu)、功能、動態(tài)及經(jīng)營等方面的研究,但對于不同經(jīng)營措施下的人天混紅松林群落的動態(tài)研究較少。筆者對不同撫育強(qiáng)度下人天混紅松林群落的演替趨勢進(jìn)行了研究,以期為現(xiàn)有林經(jīng)營及闊葉紅松林資源的恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地概況

研究地選在東北林業(yè)大學(xué)老爺嶺生態(tài)站,位于黑龍江省尚志市帽兒山鎮(zhèn)境內(nèi),東經(jīng) 127°30′～127°34′,北緯 45°20′～ 45°25′.該地區(qū)屬長白山系支脈張廣才嶺西北部小嶺的余脈,平均海拔 300m;大陸性氣候,四季較為分明;年均溫 2.8℃,年均濕度70%;年均降水量 550mm,主要集中在 6月至 8月;地帶性土壤為典型暗棕壤,土壤濕潤肥沃;地帶性植被為紅松闊葉混交林。

2 研究方法

2006年在 40年生人天混紅松林內(nèi)設(shè)置不同撫育強(qiáng)度(全透光、半透光、對照)的試驗(yàn),每個(gè)處理面積均為 1 hm2.分別設(shè)置 30 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地,3次重復(fù),共 9塊。試驗(yàn)地海拔 500m,南坡位與中坡位環(huán)境條件基本一致。采用樣帶網(wǎng)格調(diào)查法,將各標(biāo)準(zhǔn)地均勻劃分為 24個(gè) 5m×5 m的小樣方,調(diào)查組成群落各喬木樹種在主林層、演替層(主林層樹高 ＞演替層樹高≥2m)和更新層(樹高 ＜2m)的分布數(shù)量,根據(jù)其分布數(shù)量的比例分析其演替趨勢。

3 結(jié)果與分析

3.1 未透光群落的演替趨勢

未透光群落 40 a后呈現(xiàn)出一定程度的自然演替趨勢,見表1.

表1 未透光群落組成樹種的分層數(shù)量

由表1可知,五角槭在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 50株 /hm2,80株 /hm2和 880株 /hm2,數(shù)量百分比依次為4.95%,9.09%和 87.13%,屬于進(jìn)展種群;花曲柳在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 50株/hm2,0株 /hm2和 560株 /hm2,數(shù)量百分比依次為8.20%,0.00%和 91.80%,屬于潛在穩(wěn)定種群(缺少演替層林木);裂葉榆和假色槭僅分布在更新層或演替層中,缺少其他層次林木,種群動態(tài)趨勢尚難判定;而紅松和蒙古櫟僅分布在主林層,缺少演替層和更新層林木,屬于衰退種。但考慮到紅松為地帶性頂極樹種,且壽命較長,蒙古櫟為其主要伴生樹種之一。因此,紅松也應(yīng)屬于潛在進(jìn)展種群。由此可見,該群落總體演替趨勢將向著以紅松、五角槭和花曲柳等為主要組成樹種的紅松硬闊葉混交林階段發(fā)展。

進(jìn)一步將各群落的所有種群按照分層株數(shù)法進(jìn)行綜合分析得到,未透光群落的主林層、演替層和更新層的株數(shù)依次為 1 450株/hm2,160株/hm2,2 000株/hm2,3層數(shù)量百分比依次為 40.17%,4.43%和 55.40%,呈現(xiàn)出主林層和更新層數(shù)量較多且比較接近、演替層數(shù)量較少的凹型分布格局。因此,未透光群落能否向著紅松闊葉混交林方向演替,取決于更新層林木能否大量地進(jìn)入演替層。

3.2 半透光群落的演替趨勢

半透光群落 40 a后呈現(xiàn)出明顯的自然演替趨勢,見表2.

表2 半透光群落組成樹種的分層數(shù)量

由表2可以看出,花曲柳在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 33株/hm2,160株/hm2和160株/hm2,數(shù)量百分比依次為 9.35%,45.33%和45.33%,屬于穩(wěn)定種群;五角槭在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 0株/hm2,720株/hm2和640株/hm2,數(shù)量百分比依次為 0.00%,52.94%和47.06%,屬于潛在穩(wěn)定種群(缺少主林層林木);水曲柳在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為0株/hm2,1 440株 /hm2和 2 240株 /hm2,數(shù)量百分比依次為 0.00%,39.13%和 60.87%,屬于潛在進(jìn)展種群;假色槭在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 0株/hm2,320株 /hm2和 480株 /hm2,數(shù)量百分比依次為 0.00%,40.00%和 60.00%,屬于潛在進(jìn)展種群;而紅松和蒙古櫟僅存在于主林層,缺少完整的垂直層次,應(yīng)屬于衰退種群。但考慮到紅松為地帶性頂極樹種,且壽命較長,蒙古櫟為其主要伴生樹種之一。因此,紅松也應(yīng)屬于潛在進(jìn)展種群。由此可見,該群落將向著以紅松、水曲柳、五角槭、花曲柳等為主要組成樹種的紅松硬闊葉混交林階段發(fā)展。

進(jìn)一步將各群落中所有種群按照分層株數(shù)法進(jìn)行綜合分析得到,半透光群落的主林層、演替層和更新層株數(shù)依次為 450株/hm2,3 680株/hm2,3 520株/hm2,3層數(shù)量百分比依次為 5.88%,48.10%和 46.01%,呈現(xiàn)出更新層和演替層數(shù)量較多且比較接近、主林層數(shù)量較少的穩(wěn)定型分布格局。因此,半透光群落將向著紅松闊葉混交林方向演替。

3.3 全透光群落的演替趨勢

全透光群落 40 a后呈現(xiàn)出明顯的自然演替趨勢,見表3.

表3 全透光群落組成樹種的分層數(shù)量

由表3可以看出,五角槭在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 0株/hm2,3 520株/hm2和3 840株/hm2,數(shù)量百分比依次為 0.00%,47.83%和 52.17%,屬于潛在進(jìn)展種群(缺少主林層林木);裂葉榆在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為0株 /hm2,2 320株/hm2和 2 160株 /hm2,數(shù)量百分比依次為 0.00%,51.79%和 48.21%,屬于潛在穩(wěn)定種群;青楷槭在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 0株 /hm2,720株 /hm2和 320株 /hm2,數(shù)量百分比依次為 0.00%,69.23%和 30.77%,屬于潛在穩(wěn)定種群;花楷槭在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 0株 /hm2,160株/hm2和 160株/hm2,數(shù)量百分比依次為 0.00%,50.00%和 50.00%,屬于潛在穩(wěn)定種群;燈臺樹在主林層、演替層和更新層的數(shù)量依次為 0株 /hm2,80株 /hm2和 160株 /hm2,數(shù)量百分比依次為 0.00%,33.33%和 66.67%,屬于潛在進(jìn)展種群;而紅松種群僅存在于主林層,花曲柳種群僅存在于演替層,蒙古櫟種群僅存在于更新層,因三者均缺少完整的垂直層次,種群動態(tài)趨勢尚難判斷。但考慮到紅松為地帶性頂極樹種,蒙古櫟和花曲柳均為紅松的主要伴生樹種,且花曲柳也可在林冠下更新。因此,紅松與花曲柳也應(yīng)屬于潛在進(jìn)展種群。由此可見,該群落將演替為以紅松、五角槭、裂葉榆和青楷槭等為主要組成樹種的紅松硬闊葉混交林。

進(jìn)一步將各群落中所有種群按照分層株數(shù)法進(jìn)行綜合分析得到,全透光群落的主林層、演替層和更新層株數(shù)依次為 617株/hm2,6 880株/hm2,6 800株/hm2,3層數(shù)量百分比依次為 4.32%,48.12%和 47.56%,呈現(xiàn)出更新層和演替層數(shù)量較多且比較接近、主林層數(shù)量較少的穩(wěn)定型分布格局,全透光群落將向著紅松闊葉混交林演替。

4 結(jié)論與討論

人天混紅松林未透光群落中紅松和五角槭屬于進(jìn)展種群,花曲柳屬于潛在穩(wěn)定種群,而蒙古櫟屬于衰退種群。因此,該群落將演替為以紅松、五角槭和花曲柳等為主要組成樹種的紅松硬闊葉混交林群落,但演替趨勢不明顯;半透光群落中紅松、水曲柳和假色槭屬于潛在進(jìn)展種群,花曲柳和五角槭屬于穩(wěn)定種群,而蒙古櫟屬于衰退種群。因此,該群落將演替為以紅松、水曲柳、五角槭和花曲柳等為主要組成樹種的紅松硬闊葉混交林群落;全透光群落中紅松、花曲柳、五角槭和燈臺樹屬于潛在進(jìn)展種群,裂葉榆、青楷槭和花楷槭屬于潛在穩(wěn)定種群,而蒙古櫟屬于衰退種群。因此,該群落將演替為以紅松、五角槭、裂葉榆和青楷槭等為主要組成樹種的紅松硬闊葉混交林群落。

目前,不同撫育強(qiáng)度下的人天混紅松林,主林層樹種在組成上存在較大的差異,但通過各種群動態(tài)趨勢分析,不同林分均呈現(xiàn)出進(jìn)展演替趨勢,且都向著紅松闊葉混交林階段發(fā)展。全透光的人天混紅松林群落闊葉樹種組成較半透光和未透光群落更豐富。因此,從恢復(fù)闊葉紅松林長期考慮,應(yīng)以全透光撫育方式較為理想。

本文只對全透光、半透光和未透光方式進(jìn)行了分析,全透光撫育方式是否最優(yōu),還需做更多梯度層次的撫育強(qiáng)度系列試驗(yàn)的進(jìn)一步研究。建議在采伐跡地上營造人工紅松林,使天然闊葉樹侵入,形成人天混紅松林,及時(shí)進(jìn)行不同強(qiáng)度的透光撫育,根據(jù)不同的立地條件確定最優(yōu)的透光撫育方式,以促進(jìn)復(fù)層結(jié)構(gòu)林分的形成,加快闊葉紅松林的演替進(jìn)程,這對恢復(fù)東北東部山區(qū)的地帶性頂極植被具有重要的意義。

[1] 代力民.紅松混交林生態(tài)與經(jīng)營實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[2] 詹鴻振,徐貴林,劉傳照,等.涼水自然保護(hù)區(qū)闊葉紅松林的群落結(jié)構(gòu)初報(bào)[J].東北林學(xué)院學(xué)報(bào),1984,12(增刊):8-20.

[3] 鄭景明,羅菊春.長白山闊葉紅松林結(jié)構(gòu)多樣性的初步研究[J].生物多樣性,2003,11(4):295-302.

[4] 郝占慶,陶大立,趙士洞.長白山北坡闊葉紅松林及其次生白樺林高等植物物種多樣性比較[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),1994(1):16-23.

[5] 陳大珂,周曉峰,祝 寧,等.天然次生林——結(jié)構(gòu)·功能·動態(tài)與經(jīng)營[M].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)出版社,1994.

[6] 李新彬,王襄平,羅菊春,等.干擾對長白山北坡次生林群落結(jié)構(gòu)和樹種多樣性的影響[J].林業(yè)科學(xué),2006,42(3):105-109.

[7] 沈海龍,張 群,范少輝,等.次生林群落結(jié)構(gòu)特性對紅松幼樹生長的影響[J].林業(yè)科學(xué)研究,2004,17(5):610-615.