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：采用生態學方法，對樟子松人工林天然更新特征進行調查和分析，結果表明，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域為北偏東、距母樹有一定距離的扇形區域內，也是母樹12：00后的樹冠投影運行軌跡，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行軌跡關聯較大，母樹樹冠投影為樟子松天然更新幼苗提供了庇護場所，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、積沙層厚度等環境因素的影響。

關鍵詞：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： S754.1；S791.253.05文獻標志碼： A[HK]

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

[HJ1.4mm]

收稿日期：2016-11-07

基金項目：遼寧省科學技術計劃重大項目（編號：20112017002-04）。

作者簡介：[JP3]宋鴿（1988—），女，遼寧朝陽人，碩士，工程師，從事森林[JP2]經營管理研究。Tel：（0418）6511266；E-mail：yb062songge@163.com。[JP]

通信作者：殷有，博士，副教授，從事森林經營管理教學與科研工作。E-mail：yyzyb@163.com。[HJ]

[ZK）]

20世紀80年代以來，中歐各國提出“接近自然的林業”理論，并付諸于實踐[1]，國際林聯前主席Mlinsek呼吁，接近自然的林業應該成為全球林業更新的一個方法和全社會的共識[2]。1985年，美國著名林學家Franklin又提出“新林業”理論[3]。“接近自然的林業”和“新林業”理論都主張實行森林的天然更新，發展異齡林。近年來，我國專家學者提出我國森林經營應走可持續發展之路，而林分天然更新一直是群落動態學中的研究熱點之一。

樟子松是天然更新能力非常強的樹種，目前，國內對樟子松天然更新的研究多集中在原產地大興安嶺、內蒙古呼倫貝爾及高緯度、高海拔引種區，直至遼寧省昌圖傅家地帶。王妍等對呼倫貝爾沙地樟子松更新幼苗的分布特征進行了研究[4-5]，韓廣等對影響沙地樟子松天然更新的主要生態氣候因子作了定量分析[6]。而大多數引種區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境條件等[7-9]。劉淑玲等研究遼寧省章古臺樟子松人工林的天然更新認為，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境因子的相互關系，不僅可以揭示植物種群中更新苗的特征，而且可根據更新苗對環境因子隨機性的偏離及其與環境因子的相互關系，進一步探索更新苗種群分布的控制因子[11]。本試驗研究遼寧省章古臺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其天然更新提供參考，為樟子松人工林的天然更新和科學經營奠定基礎。

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鎮（122°25′33.05″～122°37′33.72″E、 42°39′04.19″～42°45′42.09″N，海拔 226.5 m），內蒙古科爾沁沙地東南緣，屬亞濕潤大陸性季風氣候，年均氣溫6.7 ℃，年均相對濕度62%，年均降水量 433 mm，年均蒸發量1 570 mm，平均風速4.2 m/s，年平均無霜期154 d。土壤為生草沙土和流動風沙土，物理性沙粒（>0.01 mm）含量較高，物理性黏粒含量相對較低，沙層厚度達126 m，是森林與草原的交錯區，為典型的半農半牧區，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，經多次間伐、更新，1982年圍封，天然更新特征調查時試驗地枯枝落葉層厚度為0.5～0.7 cm，腐殖質厚度（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，調查母樹胸徑、樹高、冠幅等；以單株母樹為原點建立直角坐標系，將母樹及母樹下的全部更新苗包括在內，用林業羅盤儀測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用羅盤儀測量母樹樹干的投影方位角，用地表溫度計測量樹冠投影的內外溫度。

1.2.2林隙更新根據林隙面積、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X1～X11，調查測量樣地的位置、母樹的樹高與胸徑、林隙的長（a）與寬（b）、形狀、植被蓋度等，統計樟子松更新苗的株數、齡級。

1.2.3林緣更新根據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Y1、Y2、Y3，調查測量母樹樹高、胸徑、林地更新面積大小、形狀、植被蓋度等，統計樟子松更新苗的株數、齡級。endprint

1.2.4人工林不同坡向、坡位的更新2014年10月，在圍封區內選擇有更新的不同坡向、坡位樟子松林樣地14塊，分別測量調查樣地的位置、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，統計樟子松更新苗的株數、齡級。土壤含水率測定方法為：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，帶回實驗室立即稱質量；將鋁盒蓋打開，105 ℃恒溫箱中烘12 h；取出，蓋好蓋，移入干燥器內冷卻至室溫（約0.5 h），用萬分之一天秤稱質量，重復2次；統計土壤含水率，計算公式為：

[JZ]土壤含水率=（m1-m2）/（m1-m0）×100%。

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

2結果與分析

2.1沙地樟子松單株更新規律

多年調查結果表明，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，即使當年存活，越冬后也會死亡。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個扇形區域內，這也是樟子松母樹12：00后的樹冠投影運行軌跡范圍，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的，這可能是樟子松幼苗得以存活的原因之一，母樹樹冠對幼苗起到一定的保護作用，林下蔭庇的環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律

調查結果表明，林隙更新的樟子松幼樹在空間上以群團狀分布為主，帶狀分布為輔，更新幼樹年齡是不連續的，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律

調查結果表明，樟子松林緣更新的主要條件有林緣擴展帶，林緣更新在空間上以群團狀分布為主，帶狀分布為輔，更新幼樹年齡是不連續的，林緣更新密度為400～767株/hm2（表4），林緣更新相對較少。這一方面是由于林緣擴展帶大多為耕作田，林緣地帶相對較少，另一方面是打草、放牧、耬柴、挖土等人為活動嚴重破壞了樟子松的天然更新。2011、2012年對圍封區內外樣地進行對比，由表5可見，圍封區內除個別試驗地遭到破壞外，樟子松幼樹基本都能保存下來，而圍封區外所有試驗地的幼苗都沒有存活下來。

2.4沙地樟子松不同坡向、坡位更新特征

調查結果表明，東坡、東北坡的樟子松更新相對較多，南坡、西坡的更新相對較少；東北坡、東坡、西北坡的樟子松幼樹密度相對較大；有更新的地方都是有母樹樹冠投影的地方，東坡、東北坡、西北坡無樹冠投影處也可天然更新，可能與樹冠投影的地方日照時間相對較短、更新坡土壤含水率相對較高（表6）有關，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，調查地風沙較大，上腹、中腹的新積沙隨風移動，覆蓋樟子松種子，利于樟子松種子出苗生長，也為1年生幼苗越冬提供庇護場所（表7）。

3結論與討論

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展帶，更新密度為400～767株/hm2；樟子松單株可更新區域為北偏東距母樹有一定距離的扇形區域內，也是母樹樹冠投影12：00后的樹冠投影運行軌跡，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行軌跡關聯較大，母樹樹冠投影對樟子松天然更新幼苗的遮蔽為樟子松種子萌發、幼樹成活提供了庇護場所，因此，更新幼苗呈群團狀分布較多。東坡、東北坡的樟子松更新相對較多，東北坡、東坡、西北坡的樟子松幼樹密度相對較大，上腹、中腹的更新幼樹相對較多，這是由于水分條件相對較好、日照時長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場所。

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

[HS2]參考文獻：

[1][ZK（#]Bauer F. Zeitgema be waldwirtschaft[J]. AFZ，1990（28/29）：719-720.

[2]Mlinsek D. From clear cutting to a close to nature silvicultural system[J]. IUFRO News，1996，25（4）：6-8.

[3]Franklin J F，Spies T，Perry D，et al. Modifying douglas-fir management regimes for nontimber objectives[C]//Oliver C D，Hanley D P，Johnson J A. Proceedings of a symposium modifying douglas-fir management regimes for nontimber objectives，seattle，WA，18-20 June，1985. Seattle，WA，USA，1986：373-379.

[4]王妍，盧琦，吳波，等. 呼倫貝爾沙地樟子松更新苗分布特征研究[J]. 水土保持研究，2010，17（5）：86-91.

[5]王妍，盧琦，吳波，等. 呼倫貝爾沙地樟子松種群更新潛力[J]. 浙江農林大學學報，2011，28（2）：248-253.

[6]韓廣，張桂芳，楊文斌.影響沙地樟子松天然更新的主要生態氣候因子的定量分析[J]. 林業科學，1999，35（5）：22-27.

[7]姜鳳岐，曾德慧.防護林衰退原因的恢復生態學辨析[J]. 應用生態學報，2006，17（2）：2229-2235.

[8]曾德慧，尤文忠，范志平，等. 樟子松人工固沙林天然更新特征[J]. 應用生態學報，2002，13（1）：1-5.

[9]曾德慧，尤文忠，范志平，等. 樟子松人工固沙林天然更新障礙因子分析[J]. 應用生態學報，2002，13（3）：257-261.[ZK）]

[10][ZK（#]劉淑玲，李玉航，袁春良，等. 章古臺沙地樟子松的天然更新[J]. 東北林業大學學報，2011，39（9）：11-13.

[11]劉淑玲，宋鴿，劉敏，等. 章古臺沙地赤松人工林土壤種子庫及天然更新特征[J]. 防護林科技，2014（9）：4-6.endprint