沙地樟子松人工林的天然更新特征

宋鴿 殷有 劉淑玲 白雪峰 陳江燕 曹宇 曹怡立

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.13.033[HT9.]

摘要：采用生態(tài)學(xué)方法，對(duì)樟子松人工林天然更新特征進(jìn)行調(diào)查和分析，結(jié)果表明，樟子松人工林天然更新主要為林隙更新，密度為428～6 167株/hm2，其次為單株更新、林緣更新；樟子松單株更新的可更新區(qū)域?yàn)楸逼珫|、距母樹有一定距離的扇形區(qū)域內(nèi)，也是母樹12：00后的樹冠投影運(yùn)行軌跡，大致范圍為50°～120°；樟子松林緣更新的主要條件是有林緣擴(kuò)展帶，林緣更新密度為400～767株/hm2；樟子松單株、林隙、林緣更新與母樹樹冠投影的運(yùn)行軌跡關(guān)聯(lián)較大，母樹樹冠投影為樟子松天然更新幼苗提供了庇護(hù)場(chǎng)所，坡向以東坡、東北坡、西北坡為最好，上腹、中腹更新幼樹較多，這主要受溫度、濕度、光照、積沙層厚度等環(huán)境因素的影響。

關(guān)鍵詞：沙地；樟子松；更新特征；人工林；單株更新；林緣更新；林隙更新

中圖分類號(hào)： S754.1；S791.253.05文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A[HK]

文章編號(hào)：1002-1302（2017）13-0120-03[HS）][HT9.SS]

[HJ1.4mm]

收稿日期：2016-11-07

基金項(xiàng)目：遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃重大項(xiàng)目（編號(hào)：20112017002-04）。

作者簡(jiǎn)介：[JP3]宋鴿（1988—），女，遼寧朝陽(yáng)人，碩士，工程師，從事森林[JP2]經(jīng)營(yíng)管理研究。Tel：（0418）6511266；E-mail：yb062songge@163.com。[JP]

通信作者：殷有，博士，副教授，從事森林經(jīng)營(yíng)管理教學(xué)與科研工作。E-mail：yyzyb@163.com。[HJ]

[ZK）]

20世紀(jì)80年代以來(lái)，中歐各國(guó)提出“接近自然的林業(yè)”理論，并付諸于實(shí)踐[1]，國(guó)際林聯(lián)前主席Mlinsek呼吁，接近自然的林業(yè)應(yīng)該成為全球林業(yè)更新的一個(gè)方法和全社會(huì)的共識(shí)[2]。1985年，美國(guó)著名林學(xué)家Franklin又提出“新林業(yè)”理論[3]。“接近自然的林業(yè)”和“新林業(yè)”理論都主張實(shí)行森林的天然更新，發(fā)展異齡林。近年來(lái)，我國(guó)專家學(xué)者提出我國(guó)森林經(jīng)營(yíng)應(yīng)走可持續(xù)發(fā)展之路，而林分天然更新一直是群落動(dòng)態(tài)學(xué)中的研究熱點(diǎn)之一。

樟子松是天然更新能力非常強(qiáng)的樹種，目前，國(guó)內(nèi)對(duì)樟子松天然更新的研究多集中在原產(chǎn)地大興安嶺、內(nèi)蒙古呼倫貝爾及高緯度、高海拔引種區(qū)，直至遼寧省昌圖傅家地帶。王妍等對(duì)呼倫貝爾沙地樟子松更新幼苗的分布特征進(jìn)行了研究[4-5]，韓廣等對(duì)影響沙地樟子松天然更新的主要生態(tài)氣候因子作了定量分析[6]。而大多數(shù)引種區(qū)的樟子松天然更新比較困難，其更新障礙是缺乏適合幼苗成活的環(huán)境條件等[7-9]。劉淑玲等研究遼寧省章古臺(tái)樟子松人工林的天然更新認(rèn)為，樟子松天然更新是可能的[10]。研究林分中更新苗的分布格局及其與環(huán)境因子的相互關(guān)系，不僅可以揭示植物種群中更新苗的特征，而且可根據(jù)更新苗對(duì)環(huán)境因子隨機(jī)性的偏離及其與環(huán)境因子的相互關(guān)系，進(jìn)一步探索更新苗種群分布的控制因子[11]。本試驗(yàn)研究遼寧省章古臺(tái)開展樟子松人工林的天然更新特征，以期為樟子松林的天然更新及人工促進(jìn)其天然更新提供參考，為樟子松人工林的天然更新和科學(xué)經(jīng)營(yíng)奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

[HTK]1.1研究地概況[HT]

研究地位于遼寧省彰武縣章古臺(tái)鎮(zhèn)（122°25′33.05″～122°37′33.72″E、 42°39′04.19″～42°45′42.09″N，海拔 226.5 m），內(nèi)蒙古科爾沁沙地東南緣，屬亞濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫6.7 ℃，年均相對(duì)濕度62%，年均降水量 433 mm，年均蒸發(fā)量1 570 mm，平均風(fēng)速4.2 m/s，年平均無(wú)霜期154 d。土壤為生草沙土和流動(dòng)風(fēng)沙土，物理性沙粒（>0.01 mm）含量較高，物理性黏粒含量相對(duì)較低，沙層厚度達(dá)126 m，是森林與草原的交錯(cuò)區(qū)，為典型的半農(nóng)半牧區(qū)，植被以沙生植被為主，主要代表植物有色木槭（Acer mono）、山里紅（Crataegus pinnatifida var. major）、榆樹（Ulmus pumila）、大果榆（Ulmus macrocarpa）、山杏（Armeniaca sibirica）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、差巴嘎蒿（Artemisia halodendron）、中華隱子草（Cleistogenes chinensis）等[11]。樟子松人工林1962年栽植，經(jīng)多次間伐、更新，1982年圍封，天然更新特征調(diào)查時(shí)試驗(yàn)地枯枝落葉層厚度為0.5～0.7 cm，腐殖質(zhì)厚度（A1層）為6.0～7.0 cm，植被蓋度為75%，母樹樹高、胸徑分別為 12.05 m、21.17 cm。

1.2沙地樟子松更新特征研究

1.2.1單株更新選擇不受其他母樹干擾、有天然更新的樟子松母樹單株3株，調(diào)查母樹胸徑、樹高、冠幅等；以單株母樹為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，將母樹及母樹下的全部更新苗包括在內(nèi)，用林業(yè)羅盤儀測(cè)量母樹下更新的幼樹范圍；5—10月中旬，每月選擇1 d，分別于8：00、10：00、12：00、14：00、16：00用羅盤儀測(cè)量母樹樹干的投影方位角，用地表溫度計(jì)測(cè)量樹冠投影的內(nèi)外溫度。

1.2.2林隙更新根據(jù)林隙面積、樟子松更新狀況、生境類型，選擇有代表性的更新樣地11塊，編號(hào)X1～X11，調(diào)查測(cè)量樣地的位置、母樹的樹高與胸徑、林隙的長(zhǎng)（a）與寬（b）、形狀、植被蓋度等，統(tǒng)計(jì)樟子松更新苗的株數(shù)、齡級(jí)。

1.2.3林緣更新根據(jù)樟子松人工林林緣更新情況，選擇有代表性的更新樣地3塊，編號(hào)Y1、Y2、Y3，調(diào)查測(cè)量母樹樹高、胸徑、林地更新面積大小、形狀、植被蓋度等，統(tǒng)計(jì)樟子松更新苗的株數(shù)、齡級(jí)。endprint

1.2.4人工林不同坡向、坡位的更新2014年10月，在圍封區(qū)內(nèi)選擇有更新的不同坡向、坡位樟子松林樣地14塊，分別測(cè)量調(diào)查樣地的位置、母樹樹高與胸徑、林地更新面積大小、形狀、坡向坡位、植被蓋度及土壤的含水率等，統(tǒng)計(jì)樟子松更新苗的株數(shù)、齡級(jí)。土壤含水率測(cè)定方法為：分別選擇東、西、南、北坡上腹、中腹、下腹的地塊，用土鉆分別鉆取深度為0～10、0～50 cm的土壤，迅速裝入鋁盒內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室立即稱質(zhì)量；將鋁盒蓋打開，105 ℃恒溫箱中烘12 h；取出，蓋好蓋，移入干燥器內(nèi)冷卻至室溫（約0.5 h），用萬(wàn)分之一天秤稱質(zhì)量，重復(fù)2次；統(tǒng)計(jì)土壤含水率，計(jì)算公式為：

[JZ]土壤含水率=（m1-m2）/（m1-m0）×100%。

式中：m0為烘干的空鋁盒質(zhì)量，g；m1為烘干前鋁盒及土壤的質(zhì)量，g；m2為烘干后鋁盒及土壤的質(zhì)量，g。

2結(jié)果與分析

2.1沙地樟子松單株更新規(guī)律

多年調(diào)查結(jié)果表明，降水量大的年份，6—8月在單株母樹周圍可見1年生天然更新的幼苗，但到11月份母樹東北方向的幼苗能夠存活，其他幼苗大多不能存活，即使當(dāng)年存活，越冬后也會(huì)死亡。由表1、表2、圖1、圖2可見，樟子松單株母樹下的更新幼苗集中分布在距母樹2.40～5.60 m、北偏東的1個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)，這也是樟子松母樹12：00后的樹冠投影運(yùn)行軌跡范圍，可更新的大致范圍為50°～120°；母樹樹冠投影外的地表溫度明顯高于投影內(nèi)的，這可能是樟子松幼苗得以存活的原因之一，母樹樹冠對(duì)幼苗起到一定的保護(hù)作用，林下蔭庇的環(huán)境為幼苗提供了適宜的溫度和水分。[FL）]

2.2沙地樟子松林隙更新規(guī)律

調(diào)查結(jié)果表明，林隙更新的樟子松幼樹在空間上以群團(tuán)狀分布為主，帶狀分布為輔，更新幼樹年齡是不連續(xù)的，主要集中在年降水量大的年份[10]；有母樹樹冠投影的地方就有更新，大的林隙無(wú)母樹樹冠投影的地方很少見到更新幼樹，這與單株母樹天然更新規(guī)律基本吻合；林隙更新密度為428～6 167株/hm2（表3）。

2.3沙地樟子松林緣更新規(guī)律

調(diào)查結(jié)果表明，樟子松林緣更新的主要條件有林緣擴(kuò)展帶，林緣更新在空間上以群團(tuán)狀分布為主，帶狀分布為輔，更新幼樹年齡是不連續(xù)的，林緣更新密度為400～767株/hm2（表4），林緣更新相對(duì)較少。這一方面是由于林緣擴(kuò)展帶大多為耕作田，林緣地帶相對(duì)較少，另一方面是打草、放牧、耬柴、挖土等人為活動(dòng)嚴(yán)重破壞了樟子松的天然更新。2011、2012年對(duì)圍封區(qū)內(nèi)外樣地進(jìn)行對(duì)比，由表5可見，圍封區(qū)內(nèi)除個(gè)別試驗(yàn)地遭到破壞外，樟子松幼樹基本都能保存下來(lái)，而圍封區(qū)外所有試驗(yàn)地的幼苗都沒有存活下來(lái)。

2.4沙地樟子松不同坡向、坡位更新特征

調(diào)查結(jié)果表明，東坡、東北坡的樟子松更新相對(duì)較多，南坡、西坡的更新相對(duì)較少；東北坡、東坡、西北坡的樟子松幼樹密度相對(duì)較大；有更新的地方都是有母樹樹冠投影的地方，東坡、東北坡、西北坡無(wú)樹冠投影處也可天然更新，可能與樹冠投影的地方日照時(shí)間相對(duì)較短、更新坡土壤含水率相對(duì)較高（表6）有關(guān)，這為天然更新提供了有利條件；更新坡的上腹、中腹樟子松更新幼樹較多，這可能與上腹、中腹新積沙層較厚有關(guān)，調(diào)查地風(fēng)沙較大，上腹、中腹的新積沙隨風(fēng)移動(dòng)，覆蓋樟子松種子，利于樟子松種子出苗生長(zhǎng)，也為1年生幼苗越冬提供庇護(hù)場(chǎng)所（表7）。

3結(jié)論與討論

6 167株/hm2，其次為林緣更新和單株更新；樟子松林緣更新的主要條件是有林緣擴(kuò)展帶，更新密度為400～767株/hm2；樟子松單株可更新區(qū)域?yàn)楸逼珫|距母樹有一定距離的扇形區(qū)域內(nèi)，也是母樹樹冠投影12：00后的樹冠投影運(yùn)行軌跡，大致范圍為50°～120°。樟子松單株、林隙、林緣更新與母樹樹冠投影的運(yùn)行軌跡關(guān)聯(lián)較大，母樹樹冠投影對(duì)樟子松天然更新幼苗的遮蔽為樟子松種子萌發(fā)、幼樹成活提供了庇護(hù)場(chǎng)所，因此，更新幼苗呈群團(tuán)狀分布較多。東坡、東北坡的樟子松更新相對(duì)較多，東北坡、東坡、西北坡的樟子松幼樹密度相對(duì)較大，上腹、中腹的更新幼樹相對(duì)較多，這是由于水分條件相對(duì)較好、日照時(shí)長(zhǎng)短為樟子松天然更新提供了有利條件，新積沙層厚為1年生幼苗安全越冬提供了庇護(hù)場(chǎng)所。

沙地樟子松天然更新受單株形態(tài)結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素、生物間的相互作用和干擾，樟子松單株母樹的齡級(jí)、生活力、冠幅、樹高和所處的林分狀況、種子活力等也會(huì)影響樟子松的更新。值得一提的是，樟子松天然更新與光照度具有較大關(guān)聯(lián)性，更新幼苗在蔭蔽的環(huán)境下才能存活下來(lái)，母樹的遮蔽作用決定了其更新苗的萌發(fā)、存活和分布。

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