松花湖區白樺-紅松模式水源涵養林植被演替效果研究

孫勇，孫雪，劉玉波，呂偉偉，高揚

(1.吉林市林業科學研究院，吉林 吉林 132013；2.吉林靈隆環境科技有限公司，吉林 吉林 132013)

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松花湖區白樺-紅松模式水源涵養林植被演替效果研究

孫勇1，孫雪2，劉玉波1，呂偉偉1，高揚1

(1.吉林市林業科學研究院，吉林 吉林 132013；2.吉林靈隆環境科技有限公司，吉林 吉林 132013)

摘要在松花湖區域構建以白樺-紅松為主的水源涵養林，形成人工促進地帶性植被區，通過調查和分析，結果表明：構建區域內喬木11種、灌木9種、草本15種；喬木中紅松數量最多，占喬木總數的56.3%；喬木基蓋度白樺最大，占總數的84.06%；喬木樹冠覆蓋面積白樺最大，占喬木總樹冠覆蓋面積的78.69%；喬木間，樹高、胸徑、冠幅差異顯著；灌木數量以毛脈衛矛、暖木條莢蒾為多；草本植物優勢種為苔草、寬葉山蒿。調查區域內白樺、紅松生態地位顯著，地帶性植被種類豐富，群落結構合理，利用白樺、紅松構建松花湖水源涵養林，模擬地帶性植被效果明顯，有利于松花湖區域水土保持。

關鍵詞松花湖；水源涵養林；地帶性植被;水土保持；生態群落

松花湖區域地帶性植被類型是以紅松(Pinuskoraiensis)為主的復層異齡針闊混交林，由于人類經營活動及歷史原因，松花湖水源涵養林區地帶性植被群落或發生演替，或逐漸消失，生物多樣性減少，影響了松花湖生態環境建設，導致局部地區水土流失嚴重。

為了改善松花湖區域水源涵養林狀況，減少水土流失，提高水源涵養功能，我們在水源涵養林區營造白樺(Betulaplatyphylla)，在白樺林冠下引進紅松，以期伴生植被朝著地帶性針闊混交林演替，逐漸恢復松花湖水源涵養林區地帶性植被，為了檢驗構建效果，我們設樣地對白樺-紅松構建區域進行調查，對調查結果進行分析。

1試驗地概況

試驗地位于吉林市林科院實驗林場，地理坐標43°40′ N，126°41′ E。構建區域，距松花湖岸1 km，坡位中上、坡向東、坡度15°。

20世紀80年代，在松花湖次生林地選設試驗地，全面清林后進行白樺造林，密度為2 m×2 m，而后在白樺林冠下引進紅松，密度為1 m×2 m，自然生長。

2試驗地調查

2.1　調查方法

樣地設置為面積20 m×20 m。調查樣地內喬木種類、樹高、胸徑、冠幅；調查樣地內灌木種類、樹高、地徑、冠幅；在樣地內4角及中心設置5個1 m×1 m樣方，在樣方內調查草本植物種類、高度、數量。

2.2　統計分析方法

統計喬木種類、樹高、胸徑、冠幅、多度、相對多度、胸高斷面積、基蓋度、相對基蓋度、樹冠覆蓋面積、相對樹冠覆蓋面積；灌木種類、多度、高度、地徑、冠幅；草本植物種類、高度、多度、相對多度、頻度、相對頻度、多度比、頻度比、綜合優勢比。

應用SAS統計軟件對喬木樹高、胸徑、冠幅進行方差分析與多重比較。

3結果與分析

3.1　喬木

3.1.1生長因子

(1)生長因子調查結果。對喬木生長因子進行統計，結果見表1。

表1　喬木生長因子

由表1知，樣地內有喬木11種，白樺、紅松數量多，分別為20株和49株，在喬木數量上占絕對優勢，為優勢樹種；樣地內喬木樹種平均樹高9.34 m，平均胸徑10.64 cm，平均冠幅3.03 m。

(2)生長因子差異性檢驗。為檢驗喬木間樹高、胸徑、冠幅差異性，通過SAS軟件對11種喬木的樹高、胸徑和冠幅進行差異顯著性分析，分析結果見表2。

表2　 差異顯著性分析結果

由表2知，樣地內的喬木間樹高、胸徑、冠幅差異極顯著，進而對11種樹種的樹高、胸徑、冠幅進行多重比較，結果見表3。

表3　多重比較結果

由表3多重比較結果可將樹高可分為3個層次，胸徑可分為2個層次，冠幅可分為2個層次；白樺的樹高、胸徑、冠幅皆處于最高層次，紅松的樹高、胸徑、冠幅皆處于最低層次，但紅松樹高與4個樹種無顯著差異、胸徑與6個樹種無顯著差異、冠幅與8個樹種無顯著差異。

3.1.2生態因子

對喬木生態因子進行統計，結果見表4。

表4　喬木生態因子

由表4知，樣地內喬木多度、相對多度紅松最大，白樺次之；胸高斷面積、基蓋度、相對基蓋度白樺最大，胡桃楸次之；樹冠覆蓋面積，相對樹冠覆蓋面積白樺最大，紅松次之。

白樺基蓋度，占喬木總基蓋度的84.06%；白樺樹冠覆蓋面積，占喬木總樹冠覆蓋面積的78.69%。

3.1.3生長因子與生態因子綜合分析

喬木生長因子、生態因子調查表明，樣地內白樺、紅松在喬木數量上占絕對優勢，為優勢樹種，其他樹種為伴生樹種。

白樺的樹高、胸徑、冠幅皆排在首位，且白樺的胸高斷面積、基蓋度、相對基蓋度、樹冠覆蓋面積、相對樹冠覆蓋面積最大，白樺在群落內生態優勢顯著，對環境起主導作用；紅松在林冠下生長雖相對緩慢，但紅松數量最多，且樹高與4個樹種、胸徑與6個樹種、冠幅與8個樹種無顯著差異，紅松在以白樺為主的林冠下生長良好，具發展成頂級群落的趨勢。

綜合分析表明，利用白樺、紅松構建的群落，白樺、紅松在其中生長優勢、建群優勢明顯。雖然試驗地內紅松尚處于幼齡期，但是從高度、胸徑以及冠幅的分析來看，紅松、白樺以及伴生樹種正在形成異齡、復層、混交的結構形態，有利于向天然林結構發展。

3.2　灌木、藤本與草本植物

3.2.1灌木及藤本生長因子、生態因子統計結果見表5。

表5　灌木及藤本統計結果

由表5知，樣地內有灌木9種，衛矛個體數量最多，暖木條莢蒾次之，相對多度分別為40.74%和25.93%；灌木高度0.3~3.675 m、地徑0.3~2.525 cm、冠幅0.3~3.6 m，藤本僅五味子一種。

3.2.2草本植物草本植物生長因子、生態因子統計結果見表6。

表6　草本植物統計結果

由表6知，5個樣方內有草本植物15種，148株，其中苔草個體數量最多，寬葉山蒿次之；寬葉山蒿出現頻率最高，苔草次之。通過綜合優勢比，確定草本植物優勢種為苔草、寬葉山蒿。

3.2.3灌木與草本植物調查結果綜合分析樣地內有灌木9種，皆為地帶性灌木，年齡層次明顯，數量以衛矛、暖木條莢蒾為多；樣地內5個樣方有草本植物15種，148株，皆為地帶性草本植物，種類豐富，密度合理，優勢種為苔草、寬葉山蒿。

地帶性灌木與草本植物，在以白樺為主的林冠下生長良好，枝繁葉茂，有效地改善土壤物理性狀，增加土壤含水量，截持降雨，調節地表徑流，蓄水保土。

通過白樺-紅松水源涵養林的模擬構建，為林下地帶性灌木與草本生長提供適宜的生存空間，形成了喬、灌、草相結合的多種類復層結構，對于提高松花湖水源涵養林區植被覆蓋率，建立持久的生態平衡具有重要作用。

4結語

4.1　通過對松花湖白樺-紅松水源涵養林植被區域調查、分析，結果表明，區域內喬木11種、灌木、藤木9種(含藤本1種)、草本植物15種；喬木數量紅松最多，占喬木總數的56.3%；喬木基蓋度白樺最大，占喬木總基蓋度的84.06%；喬木樹冠覆蓋面積白樺最大，占喬木總樹冠覆蓋面積的78.69%；喬木間，樹高、胸徑、冠幅差異顯著；灌木數量以毛脈衛矛、暖木條莢蒾為多；草本植物優勢種為苔草、寬葉山蒿。調查區域內白樺、紅松生態地位顯著，地帶性喬木、灌木、草本植物豐富，群落結構合理，用白樺、紅松模擬構建松花湖水源涵養林地帶性植被效果明顯。

4.2　人工栽植地帶性樹種白樺和紅松，恢復松花湖水源涵養林地帶性植被，營造結構合理、種類多樣和穩定性強的森林群落，是改善松花湖生態環境、提高區域生產力、實現可持續發展的關鍵。白樺、紅松是松花湖生態區地帶性樹種，白樺是先鋒樹種，紅松是頂級群落樹種，生態價值重要，白樺林冠覆蓋大部分區域，紅松在林冠下生長良好，形成穩定的森林生態群落。白樺、紅松的引入促進伴生地帶性喬、灌、草種類與數量的增加，創造的生態環境有利于自身與伴生植物生長。白樺、紅松及其伴生的喬、灌、草正朝著以紅松為主的復層異齡針闊混交林演替。

4.3　通過對松花湖區域構建的白樺-紅松植被模式進行生態調查與分析，可以看出，人工模擬松花湖地帶性植被，建議水源涵養林是可行的。

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Effect of Vegetation Succession in Water Conservation Forest with

Betulaplatyphylla-PinuskoraiensisModel in Songhuahu Region

Sun Yong1，Sun Xue2，Liu Yubo1，Lyu Weiwei1，Gao Yang1

(1.Academy of Forestry, Jilin City,Jilin 132013,China;

2.Jilin Linglong Environmental Technology Co., Ltd,Jilin 132013,China)

AbstractWater Conservation Forest mainly by Betula platyphylla-Pinus koraiensis model in Songhuahu Region were constructed. Zonal vegetation region was formed. Through investigation and analysis, result shows that there are 11 kinds of trees，9 kinds of shrubs，15 kinds of herbs；in the tree，Pinus koraiensis ,which have the largest number, constitute 56.3% of the total；the largest base coverage is Betula platyphylla which constitute 84.06% of the total;the largest canopy cover is Betula platyphylla which constitute 78.69% of the total;significant difference was found in tree height, diameter at breast height, crown breadth;the number of Euonymus alatus var. pubescens and Viburnum burejaeticum are the most in the shrub; Carex tristachya and Artemisia stolonifera are the dominant species in the herb. In survey area, the ecosystem status of Betula platyphylla and Pinus koraiensis is significant，the effect of simulation for zonal vegetation in water conservation forest of Betula platyphylla & Pinus koraiensis in Songhua Lake is significant, which is advantageous to soil and water conservation in Songhua Lake area.

Key wordsSonghua Lake;water conservation forests;zonal vegetation;soil and water conservation；ecological communities

通訊作者：劉玉波(1971-)，男，吉林蛟河人，高級工程師，主要從事林木遺傳育種研究.

作者簡介：孫勇(1982-)，男，遼寧丹東人，碩士研究生，工程師，主要從事城市林業及植物功能研究.

基金項目：吉林省林業廳科技項目(2009-02)

收稿日期：2015-11-09

中圖分類號：S792.153;S791.247

文獻標識碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.01.010

文章編號：1005-5215(2016)01-0025-04