蒙古櫟低效林不同改造模式效果試驗

摘 要 為給低效林改造提供實踐參考，對木蘭林場孟灤分場的蒙古櫟低效林改造過程中運用的更新改造、補播改造、封育改造3種不同的改造模式進行介紹，并通過實際效果證明，更新改造可通過選取油松、云杉等針葉耐陰樹種進行林下栽植，使幼苗成活率提高為95%以上，上層蒙古櫟林分的胸徑生長量最多可達到0.175 cm；補播改造宜選取東北地區優質種源進行播種，種子出芽率較高，達到55%，且幼苗生長健壯；封育改造需要適當降低林分郁閉度，并采取一定的疏伐措施，給予林下更新苗一定的生長空間，促進天然更新。

關鍵詞 蒙古櫟；低效林；改造模式

中圖分類號：S756.5 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.18.057

蒙古櫟（Quercus mongolica）為殼斗科櫟屬落葉喬木，抗干旱、耐瘠薄，是寒帶、溫帶和暖溫帶次生闊葉林重要的建群種。蒙古櫟林是我國東北地區、華北地區分布廣泛的地帶性森林植被類型[1]。在木蘭林區，大面積的蒙古櫟次生林以萌生為主，林分結構簡單，林分蓄積量偏低，森林質量差，屬于矮林，又被稱為低效林。

低效林是林分生物產量、生態效益和經濟效益低于同類立地條件下相同林分平均水平的林分總和[2]。森林一旦成為低效林，防護效應得不到體現，水土保持能力變差，同時生態效益和經濟效益有所下降，通常不足以滿足人們日益增長的對森林資源和生態功能的需求。低效林的產生原因，既有自然因素的影響，又有造林、經營措施不當等人為因素的影響，這些因素都會引起森林效益的下降。造林時沒有遵循適地適樹原則、森林樹種結構過于單一、良種利用不足都會導致低效林的產生[3]。

低效林的經營方向是人工促進矮林向中林、喬林轉化，最終形成復層、異齡、實生的混交林[4-5]。對木蘭林區蒙古櫟低效林采取更新改造、補播改造、封育改造3種不同的改造模式，可改善其林分結構，開發林地生產潛力，提高林分質量和效益水平，充分發揮生態效益和防護效益。因此，對不同改造模式的效果進行分析，可為相似林區低效林改造提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究區域位于河北省木蘭圍場國有林場孟灤分場，地處承德市圍場滿族蒙古族自治縣境內，海拔1 011～1 230 m。該地區屬大陸性季風型山地氣候，雨熱同季、冬長夏短、四季分明、晝夜溫差大；無霜期67～128 d；年平均氣溫-1.4～4.7 ℃；年均降水量380～560 mm，主要集中在7—9月，占全年降水量的78%；年均蒸發量1 462.9～1 556.8 mm，平均相對濕度63%；土壤包括棕壤、褐土、風砂土、草甸土、沼澤土、灰色森林土及黑土7個土類。林區植物類型包括落葉針葉林、常綠針葉林、針闊葉混交林、闊葉林、灌叢或灌草叢、草原與草甸、沼澤及水生群落。喬木樹種主要有華北落葉松（Larix gmelinii）、油松（Pinus tabuliformis）、云杉（Picea asperata）、白樺（Betula platyphylla）、山楊（Populus davidiana）、蒙古櫟、榆樹（Ulmus pumila）等；灌木主要有沙棘（Hippophae rhamnoides）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、土莊繡線菊（Spiraea ouensanensis）等；草本植物主要有烏蘇里薹草（Carex ussuriensis）、小花鬼針草（Bidens parviflora）、歪頭菜（Vicia unijuga）等。

1.2 樣地設置

以位于木蘭林場孟灤分場的蒙古櫟次生林為調查對象，樣地位于山地半陰坡，海拔約1 400 m，棕壤，土層厚度約19 cm，土質疏松，林齡約50年。樣地以蒙古櫟為建群種，多干形彎曲，生長不良，伴生樹種主要有黑樺（Betula dahurica）、榆樹、蒙椴（Tilia mongolica）、五角槭（Acer pictum）等闊葉樹種。共設置7塊樣地進行蒙古櫟低效林改造模式研究，樣地規格為20 m×30 m，林分密度范圍為330～840株·hm-2，郁閉度為0.4～0.8，平均胸徑14.3～21.0 cm，平均樹高5.8～9.2 m。表1為不同改造模式地塊基本信息。

1.3 試驗設計

改造措施具體如下。1）更新改造。2022年5月，對即將更新改造的3塊樣地進行全面割灌，然后按2 m×3 m的株行距挖魚鱗坑。在林下更新栽植3個樹種，分別為油松（3年生營養杯苗）、蒙古櫟（2年生營養杯苗）、云杉（4年生營養杯苗）。當年秋季調查保存率，翌年春季進行補植，秋季進行成活率和生長量的調查。2）補播改造。2020年9月，對補播造林的兩塊樣地進行全面割灌，然后按照2 m×3 m的規格進行播種造林。共播種兩個不同種源的蒙古櫟種子，分別來自當地和東北地區。提前用藥液浸泡種子，提高出芽率。2021年春季調查成活率，秋季進行補播。2022年4月調查種子出芽率和幼苗生長量。3）封育改造。2021年秋季，對即將實行封育改造的兩塊樣地進行穴狀割灌，保留實生幼苗，人為干預促進天然更新，并架設圍欄進行保護，以免牲畜干擾。

1.4 數據調查與處理

在樣地改造前和改造后的每年生長季末進行蒙古櫟喬木每木檢尺調查，以計算其生長量和生長率。

1.4.1 生長量

一定間隔期內樹木各種調查因子發生的變化稱為生長量。生長量可以作為評定立地條件和經營措施效果的指標，正確地分析研究并掌握林木的生長規律，采用相應的經營管理措施，可以改善樹木的生長狀況，提高生長量，從而達到森林可持續經營的目的。因此，測定樹木和林分生長量，分析研究其變化規律，在林業生產上有重要意義[6]。

試驗通過平均胸徑表現的林木生長量，計算公式為

（1）

式中：D為林分平均胸徑，cm；N為林分內林木總株數，株；di表示第i株林木的胸徑，cm。

1.4.2 生長率

生長率是指調查的某個因子的連年生長量與其原有總量的百分比，用來說明樹木的相對生長速度。本研究采用普雷斯特公式來計算胸徑生長率，計算公式為

（2）

式中：P為n年間的平均生長率，%；Sa和Sa-n分別為a和（a-n）年的林木胸徑的調查量，cm[7]。

此外，分別于2022年春季、2023年春季、2023年秋季對更新改造、補播改造后的樣地幼苗生長情況進行調查，記錄樣地幼苗整體生長勢。

2 結果與分析

2.1 不同改造模式造林樹種的成活率和保存率

由表2可知，經過3種不同模式的改造，當年成活率以油松、云杉、蒙古櫟營養杯苗較高，蒙古櫟種子的出芽率較低。經過翌年春季補植、補播，到秋季，各樹種保存率仍以云杉為最高（93%），說明其對生長環境適應性較強；油松、蒙古櫟的保存率均高于80%，也達到了《造林技術規程》（GB/T 15776—2023）規定的評價要求。蒙古櫟種子成活率較低，于翌年補播后均在50%以上。可以看出，東北地區種源的蒙古櫟種子出芽率明顯高于當地種源的蒙古櫟種子出芽率，這是由種源差異帶來的差距。封育改造樣地是天然更新，因此不考慮其成活率和保存率。

2.2 不同改造模式的樹木胸徑生長量

經過3種不同模式的改造，在2021年秋季對蒙古櫟低效林進行一定程度的撫育間伐（其中封育改造模式的樣地不做撫育處理），并分別在2022年、2023年分別對樣地內喬木進行每木檢尺，得到生長量及計算生長率。具體結果見表3。

由表3可知，經過更新改造和補播改造措施的林分胸徑年生長量均明顯高于封育改造模式林分的胸徑年生長量，高出0.030～0.085 cm；同樣在林分的胸徑生長率變化趨勢中，均為撫育樣地高于未撫育樣地，高出0.03%～0.37%，變化較為明顯。這說明一定強度的撫育措施能夠明顯促進蒙古櫟低效林的生長。

同時，結合表1，對比更新改造的結果可知，在林分密度分別為810株·hm-2、825株·hm-2、525株·hm-2時，林分胸徑的年平均生長量分別為0.155 cm、0.140 cm、0.175 cm，說明隨著林分密度的增加，胸徑的生長速度逐漸減慢。這說明密度過大抑制了林分的生長，因此需要采取一定強度的撫育措施。

2.3 不同改造模式的幼樹生長量

分別于2022年春季、2023年春季、2023年秋季對更新改造、補播改造后的樣地幼苗生長情況進行調查，具體情況見表4。結合表2、表4可以看出，樣地內幼苗，無論是人工栽植幼苗還是林下天然更新幼苗，均能夠正常生長。更新改造模式下，以油松、云杉苗木的生長表現最佳，幼苗健壯，成活率均在95%以上；栽植油松的樣地受到放牧干擾導致樣本數量較低，但不影響其栽植成活率。油松、云杉的生長狀況總體優于蒙古櫟幼苗。同時，對比補播改造中兩種蒙古櫟的長勢及生長量，東北地區種源的蒙古櫟幼苗表現優秀、生長健壯，株高生長量高出當地種源蒙古櫟幼苗12.3%，具有一定的優勢。對封育改造樣地內天然更新幼樹的調查結果顯示，總體上看，更新幼樹密度為266～383株·hm-2，且長勢較好，可成為下一代實生林分的重要組成部分（見表5）。

3 結論與討論

對蒙古櫟低效林林分進行了不同模式改造效果的研究。改造前對林分結構進行疏伐調整，雖有一定的改善通風透光性的作用，但由于有上層林木的遮蔽和地表枯落物的存在，環境條件較為濕潤和蔭蔽，因此與多數耐陰性較弱的闊葉樹種相比，林冠下造林更新常選擇耐陰性強的油松、云杉等針葉樹種[8]。同時，需要根據更新樹種的生物學特性及時疏伐和加強相應的撫育管理，為二代林生長創造適宜的環境條件。

現有木蘭圍場林區林分的主要組成樹種為蒙古櫟、榆樹、黑樺，但其在種源充足的狀況下更新幼樹數量較少，說明以上樹種存在明顯的更新障礙，蒙古櫟種子播種出芽率和保存率較低也證明了這一點。蒙古櫟雖然結實率較高，但種子富含淀粉，受到蟲害和鳥類等的危害較多，且幼苗期生長脆弱，對環境條件要求較高，對其萌發和生長形成障礙[9-10]。鄭金萍等對吉林省中東部地區蒙古櫟林更新狀況的調查結果表明，蒙古櫟通常在陽坡、半陽坡及半陰坡的中上部干旱環境條件下更新較好[11]。封育改造樣地雖位于半陽坡，環境條件相對濕潤，但林分郁閉度較大，光照不足明顯成為天然更新的重要阻礙因素。且樣地內有一定程度的放牧干擾，這都對更新產生了不利影響。

通過調查結果可得出以下結論。1）對郁閉度在0.5以上的蒙古櫟低效林分進行更新改造，林冠下栽植油松、云杉、蒙古櫟3個樹種均能正常生長發育，除蒙古櫟保存率為82%外，其他兩個樹種造林保存率高于95%，達到國家規定的造林技術標準。

2）對郁閉度在0.4的蒙古櫟低效林分進行補播改造，分別選取來自東北地區和當地的優質蒙古櫟種源，幼苗保存率在50%以上，且東北地區種源的蒙古櫟種子出芽率比當地種源蒙古櫟種子出芽率高15個百分點，具有一定的種源優勢。因此，在下一步進行蒙古櫟低效林改造時可考慮選取東北地區種源，以改善當地林分質量。

3）對郁閉度為0.8的蒙古櫟低效林分進行封育改造，更新幼樹生長狀況較好，且長勢較好，可以作為二代林重要的組成樹種。但更新率明顯不足，需要進一步降低郁閉度，采取較大強度疏伐措施以促進蒙古櫟林分的天然更新。

參考文獻：

[1] 國家林業局.低效林改造技術規程（LY/T 1690—2017）[S].北京：中國標準出版社，2007.

[2] 王磊，張勁峰，馬建忠，等.低效林分類研究進展[J].西部林業科學，2019，48（2）：1-7.

[3] 孫云霞.北京市延慶區低質低效林現狀及改造技術[J].現代農業科技，2019（7）：129-131.

[4] 楊子云.馬尾松低效林成因及改造效果分析[D].南昌：江西農業大學， 2021.

[5] 徐國巧，張艷君，張冬梅，等.撫育間伐對冀北山地落樺混交林生長的影響[J].防護林科技，2020（7）：10-11.

[6] 劉相兵，劉亞茜，李兵兵，等.生態疏伐對林分密度及直徑結構的影響[J].西北林學院學報，2012，27（3）：145-149.

[7] 孟憲宇.測樹學[M].3版.北京：中國林業出版社，2006.

[8] 于軍，曹艷.吉林省林冠下造林存在的問題及對策[J].吉林林業科技， 2019，48（3）：8-9.

[9] 王娜，郝清玉.森林天然更新影響因子研究進展[J].廣東農業科學，2012，39（6）：67-70.

[10] 張晶虹，劉丙萬.嚙齒類動物捕食和搬運蒙古櫟種子對種群更新的影響[J].生態學報，2014，34（5）：1205-1211.

[11] 鄭金萍，楊學東，郭忠玲，等.蒙古櫟林天然更新狀況及影響因素研究[J].北華大學學報（自然科學版），2015，16（5）：652-657.

（責任編輯：劉寧寧）