山西黃土丘陵區天然油松林幼苗更新等級評定及結構分析

趙育鵬，武秀娟，茹豪，奧小平(山西省林業科學研究院，山西 太原 030012)

森林天然更新是森林生態系統自我繁衍恢復的主要途徑[1]，深刻地影響著森林生態系統的結構、發育、演替以及功能動態，也是科學進行森林經營管理的重要依據之一。近年來國內外學者針對不同森林生態系統的更新組成、動態以及影響因子等[2,3]開展了廣泛研究，取得了豐碩的研究成果。

油松(PinustabulaeformisCarr.)，松科松屬針葉常綠喬木，為我國特有樹種，是我國北方地區重要的用材和生態樹種，山西省是北方油松林的集中分布區之一，有大面積的天然油松林分布。油松具有發達的根系以及較強的抗旱、抗寒能力，它能夠天然落種自然出苗，具備自然更新成林的能力[4]。本文在調查山西省黑茶山國有林管理局城莊溝林場天然油松林下更新的基礎上，評定其更新等級，分析更新幼苗的年齡結構和高度結構，旨在為天然油松林更新成林提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區域與研究地概況

研究地位于山西省黑茶山國有林管理局城莊溝林場內，地理坐標為111°11′—111°17′ E，37°58′—38°09′ N，行政隸屬于山西省呂梁市臨縣，是典型的黃土丘陵溝壑區，屬暖溫帶大陸性氣候，光照充足，熱量豐富，年平均氣溫8.8 ℃，多年平均降雨量518 mm，降雨季節差異大且時空分配極不平衡，7—9月總降水量占全年降水量的60%以上，為雨量集中期，蒸發量較大，年平均蒸發量是降水量的4倍，全年無霜期160 d左右。

1.2 標準地與樣方設置

2017年7月上旬于城莊溝林場選取典型天然油松林進行標準地調查。所選樣地坡度約8°，坡向315°，海拔1 600 m，油松母樹約70年生，林下更新分布廣。

樣方設置：設置20 m×20 m標準地，每個標準地中再設置2個5 m×5 m灌木樣方，在標準地4個角落和中心點設置5個2 m×2 m草本樣方。

喬木層：調查記錄樣方內喬木的樹種名、胸徑(DBH)、樹高(H)、冠幅及生長狀況等；更新層：調查記錄樣方內所有木本植物更新幼苗的種類、株樹、高度和蓋度等；灌草層：調查記錄樣方內灌木、草本植物的種類、數量、高度和蓋度等。

1.3 研究方法

1.3.1 更新等級評定 采用國家林業局2014年頒布的《森林資源連續清查技術規程》中天然更新等級評定標準評定天然更新能力(表1)。

表1 天然更新幼苗等級評定標準 株hm-2

表1 天然更新幼苗等級評定標準 株hm-2

等級<30cm30～50cm>50cm良好≥5000≥3000≥2500中等3000～49991000～2999500～2499不良<3000<1000<500

1.3.2 更新結構分析 更新幼苗的種群結構主要由其年齡結構和高度結構來反映[5]。以油松幼苗側枝輪數來確定其年齡，并按照年齡進行分級，代表不同的生長階段，分析其更新動態。在高度結構分析研究中，用更新幼苗的高度劃分不同等級[6]，以代表不同的生長階段，分析其更新動態。

Ⅰ級：苗高小于等于30 cm；

Ⅱ級：苗高大于30 cm小于等于60 cm；

Ⅲ級：苗高大于60 cm小于等于100 cm；

Ⅳ級：苗高大于100 cm小于等于200 cm；

Ⅴ級：苗高大于200 cm，胸徑小于等于5 cm。

2 結果與分析

2.1 林分特征

經過野外調查，標準地中主要的喬木有油松、白樺(BetulaplatyphyllaSuk.)、遼東櫟(QuercuswutaishanseaMayr)、皂柳(SalixwallichianaAnderss.)、落葉松〔Larixgmelinii(Rupr.)Kuzen.〕，郁閉度約為0.7。灌木有紅瑞木(SwidaalbaOpiz)、繡線菊(SpiraeaSalicifoliaL.)、美薔薇(RosabellaRehd.et Wils)、胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)、金銀忍冬〔Loniceramaackii(Rupr.) Maxim.〕等，總蓋度約為20%；草本主要有細葉苔草(Carexsp.)、南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb.)等，總蓋度約為17%。

2.2 更新組成及更新等級評定

通過對樣地的更新調查數據統計得出：該天然油松林樣地內喬木樹種有5種，分別為油松、白樺、遼東櫟、皂柳、落葉松，樹種更新數量平均為1 950株hm-2，其中油松數量最多，為1 600株hm-2，占所有樹種更新總量的82.1%，其次為遼東櫟，占更新總量的15.3%，落葉松更新占2.6%，白樺和皂柳沒有發現更新幼苗(圖1)。

圖1 更新樹種組成

依據天然更新等級評定標準對林分更新等級進行評定：該天然油松林的天然更新等級為中等(表2)。

表2 天然油松林天然更新幼苗等級評定 株hm-2

表2 天然油松林天然更新幼苗等級評定 株hm-2

<30cm30～50cm>50cm天然更新等級2002501500中等

2.3 更新幼苗結構分析

2.3.1 更新幼苗年齡結構 種群年齡結構的分析是揭示種群結構現狀和更新策略的重要途徑之一，是探索種群動態的有效方法[7]。本研究的對象是天然油松林下的更新幼苗，根據油松自身的特性，以油松幼苗側枝輪數來確定其年齡，繪制更新幼苗年齡結構圖(圖2)。

圖2 更新幼苗年齡結構

由圖2可得出：油松幼苗的年齡結構有著非常明顯的變化，各年齡階段的油松幼苗個體數分布不均勻。絕大多數的幼苗都在4年生以上，占總數量的90.6%，其中又以12～14年生和4～6年生的最多，分別占總數量的25.0%和18.7%，說明這兩個時期油松處于更新生長旺盛期。同時可看出，更新的4年生以下的幼齡苗數量非常少，可能是因為中齡和大齡幼苗多，增加了郁閉度，高郁閉度的林內光照條件差，減少了油松幼苗生長所需光照，不利于幼苗發育和生長，從而減少了新生幼苗的數量[8]。樣地內天然更新幼苗(1～5年生)、中齡苗(6～10年生)和大齡苗(10生年以上)分別占幼苗總株數的15.6%、31.3%和53.1%。以上分析說明，樣地區域內的油松天然更新幼苗年齡結構分布較廣，各個年齡段幼苗個體分布較豐富，具有一定條件使其天然更新成林。

2.3.2 更新幼苗高度結構 林木的高度結構是指林分中組成樹種在不同高度級內的株數分布比例[9]，根據調查數據繪制更新幼苗高度級結構圖(圖3)。

圖3 更新幼苗高度級結構

由圖3可看出，油松天然更新幼苗高度級個體數結構圖呈“L”形。個體頻率高峰出現在Ⅳ級和Ⅴ級兩個級別上，高度在100 cm以上，這兩個高度級的幼苗數量占幼苗總數的76.1%，而高度級較低的油松幼苗數量較少，這與上面幼苗年齡結構的分析結論一致。同時可以看出，樣地內幼苗的高度分布較廣，但低高度級的幼苗數量較少，可能是由于高度級較高的幼苗限制了低高度級幼苗的生長，幼苗間競爭激烈，導致幼苗數量較少，生長高度較低。因此，在考慮天然更新成林的前提下，可對樣地區域內的更新幼苗采取適當的人為干擾措施，對幼苗進行有選擇地保留，盡早淘汰掉生長質量較差的幼苗，減輕幼苗間的生存競爭，以促進該區域內油松天然更新幼苗成林。

3 小結與討論

3.1 本次調查區域內的天然油松林更新喬木樹種有5種，分別為油松、白樺、遼東櫟、皂柳、落葉松，油松更新數量最多，其次為遼東櫟和落葉松，數量較少，白樺和皂柳沒有發現更新幼苗。綜合評定：該天然油松林的天然更新等級為中等。

3.2 油松更新幼苗的年齡結構有著非常明顯的變化，各年齡階段的油松幼苗個體數分布不均勻。絕大多數的幼苗都在4年生以上，占總數量的90.6%，其中又以12～14年和4～6年生的最多，分別占總數量的25.0%和18.7%，說明這兩個時期油松處于更新生長旺盛期。

3.3 油松天然更新幼苗高度級個體數結構圖呈“L”形。個體頻率高峰出現在高度級較高的級別上，而低高度級油松幼苗數量較少，可能是由于幼苗間的競爭激烈，導致幼苗數量較少，生長高度較低。因此，可采取適當的人為干擾措施，減輕幼苗間的生存競爭，以促進該區域內油松天然更新幼苗成林。

3.4 天然油松林下分布較大數量的幼苗，為天然更新或人工促進天然更新打下了基礎，但同時也加劇了更新幼苗之間的競爭，在更新不良的林分中可采取人為干擾或輔助其他措施來控制林分郁閉度，促進林下幼苗的生長，使其盡快成林形成更加穩定的結構，發揮其生態效益。

[1] 黃尤優，劉守江，張鶴，等.唐家河自然保護區植被景觀空間格局分析[J].中南林業科技大學學報，2008，28(1)：108-112

[2] 許建偉，沈海龍，張秀亮，等.我國東北東部林區花楸樹的天然更新特征[J].應用生態學報，2010，21(1)：9-15

[3] 劉明國，殷有，孔繁軾，等.遼西半干旱地區油松人工林天然更新的影響因子研究[J].沈陽農業大學學報，2014，45(4)：418-423

[4] 王梅，張文輝.不同坡向人工油松林生長狀況與林下物種多樣性分析[J].西北植物學報，2009，29(8)：1678-1683

[5] 彭志杰，谷建才，姚凱，等.油松人工天然更新幼苗種群結構和分布格局研究[J].科技園地，2011(6)：8-10

[6] Blackman G E．Statistical and ecological studies in the distribution of species in plant communities. I. Dispersion as a factor in the study of changes in plant population[J].Annals of Botany，1942(6)：351-370

[7] 悶淑君，洪偉，吳承楨，等.武夷山天然米櫧林優勢種群結構與分布格局[J]．熱帶亞熱帶植物學報，2002，10(1)：15-21

[8] 石正軍，高曉峰，王云武.森林天然更新影響因子研究進展[J].陜西林業科技，2013(2)：96-99

[9] 康華靖，陳子林，劉鵬，等.大盤山自然保護區香果樹種群結構與分布格局[J]．生態學報，2007，27(1)：389-396