天然林更新過程中適生樹種選擇與定植密度優化

摘 要：通過對不同區域天然林更新現狀的調研，結合生態學、林學及土壤學等多學科理論，探討天然林更新過程中適生樹種選擇的原則與方法，分析其定植密度對天然林更新的影響及優化策略，以提升森林生態系統的恢復力與生物多樣性。研究結果顯示，合理的適生樹種選擇與定植密度配置能夠顯著提高天然林更新的成功率和生態效益。研究結果可為天然林資源的可持續發展提供理論依據與實踐指導。

關鍵詞：天然林更新；適生樹種；定植密度；生態效益；可持續發展

中圖分類號：S718.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）18-107-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.18.025

0 引言

天然林作為地球重要的生態系統，不僅提供了豐富的生物棲息地，還在維持碳循環、調節氣候、保持水土、保護生物多樣性等方面發揮著不可替代的作用。然而，由于人類活動的干擾，如非法砍伐、森林火災、侵占林地等，全球范圍內天然林面積不斷減少，生態系統服務功能受損嚴重。因此，天然林的恢復與重建成為當前生態學研究的重要課題。天然林更新作為森林恢復的重要手段，對維護森林生態系統穩定性至關重要。適生樹種的選擇與定植密度的優化是天然林更新過程中的兩個關鍵環節，直接關系到林木的生長、林分結構穩定性及整個生態系統的結構與功能。

1 天然林更新概述

天然林更新主要分為種子更新、萌芽更新和植苗更新3種類型。種子更新是指樹木通過自然結實，將種子散播到適宜的生長環境中，進而形成新的幼苗和幼樹。這種方式依賴于樹木的繁殖能力和環境條件。萌芽更新是利用樹木根樁或枝干上的休眠芽，在適宜的條件下萌發形成新的植株。這種方式適用于具有強大萌芽能力的樹種，如松樹、楊樹等。植苗更新是通過人工種植或自然散布的幼苗，在適宜的條件下生長成為新的森林［1］。

在天然林更新的模式中，自然更新模式強調森林的自我恢復能力，通過自然選擇和競爭，形成適應環境條件的森林群落。人工促進更新模式是在自然更新的基礎上，通過人工干預，如割灌除草、整地施肥、病蟲害防治等措施，提高天然林更新效果和質量。

2 適生樹種選擇的原則與方法

2.1 基于生態適應性的選擇原則

基于生態適應性的適生樹種選擇原則，要求綜合考量樹種對當地生態環境各要素的契合與耐受程度。在氣候方面，一是要考慮溫度，樹種須適應特定區域的溫度變化，包括冬季低溫和夏季高溫的極值，以及年平均溫度和季節變化規律；二是要考慮降水量，降水量大小及其季節分配模式也至關重要，耐旱樹種適種于降水稀少地區，而耐澇樹種則可在水分充沛甚至易積水區域生長；三是要考慮光照，光照強度和時長同樣影響樹種選擇，喜光樹種在陽光充足環境中生長良好，耐陰樹種則能在林冠遮蔽下存活。在土壤特性方面，土壤質地和土壤肥力要滿足樹種需求，土壤酸堿度要適宜樹種正常生長，如一些松樹能在酸性土壤中生長、檉柳能在鹽堿土壤中正常生長［2］。

2.2 考慮經濟與社會效益的樹種篩選

篩選樹種時，經濟價值是重要衡量標準。優質木材樹種，如紅木類樹種，木質堅硬、紋理美觀，在高端家具制造和工藝品加工行業具有極高價值。速生豐產樹種，如桉樹、楊樹等，生長周期短、木材產量高，能滿足造紙、建筑等行業對木材原料的大量需求，可帶來可觀的經濟效益。同時，樹種的社會效益也不容忽視。具有觀賞價值的樹種，如櫻花、銀杏等，可用于城市綠化、園林景觀營造，提升居民生活環境品質，促進生態旅游發展。一些果樹類樹種，如板栗、核桃等，不僅能提供果實產品，還可開展采摘體驗等活動，增加就業機會和農民收入。

2.3 綜合多因素的樹種評價方法

綜合多因素的樹種評價方法常采用層次分析法（AHP）等工具。首先，確定評價指標體系，包括生態適應性指標，如對氣候、土壤、立地條件的適應程度；經濟價值指標，如木材質量、產量、市場價格等；社會效益指標，如觀賞價值、文化價值、就業帶動力等；抗逆性指標，如抗病蟲害、抗風、抗旱等能力。其次，通過專家打分、實地調查、數據收集等方式確定各指標的相對重要性權重，依據候選樹種在各項指標上的表現進行量化評分。最后，將各指標得分與權重相乘并累加，得出樹種的綜合評價分值。分值越高的樹種，在適生樹種選擇中越具有優勢。此方法可為天然林更新提供科學的樹種選擇依據。

3 定植密度對天然林更新的影響

3.1 定植密度與林木生長發育的關系

定植密度與林木生長發育關系密切。定植密度低時，林木擁有充足的資源，根系得以充分伸展，樹冠得以充分擴展，促進樹干加粗與樹體長高，有利于產出優質木材。當定植密度增加后，資源競爭加劇，使林木生長減速，樹高、胸徑生長量下滑，甚至停滯或死亡，且高密度種植易導致林木形態畸變，如樹干彎曲、樹冠窄小等，降低木材品質與經濟價值。

3.2 定植密度對森林生態系統結構和功能的作用

3.2.1 對森林生態系統結構的作用。

適宜的定植密度有助于構建良好垂直結構，不同林木搭配能有效利用空間，減少對林下植被光照的影響，促進灌草層發育，豐富生物多樣性。適宜的定植密度在水平結構中影響著林木分布格局與種間關系。

3.2.2 對森林生態系統功能的作用。

合理的定植密度能強化森林生態服務功能，在水源涵養方面，可有效截留降水、減少地表徑流、增加土壤入滲；在土壤保持方面，可以讓林木根系穩固土壤結構；在生物多樣性保護方面，能為生物提供豐富的食物條件和棲息空間，有利于生態平衡。

3.3 不同更新方式下的定植密度要求

天然林的自然更新由自然過程主導，種子傳播、萌發與幼苗定居具有隨機性和不確定性，初期密度低，隨幼苗競爭生長逐漸穩定。人工促進天然更新是在尊重自然規律基礎上適度干預，如在種子傳播受限區域進行補播或補植，定植密度根據天然林現狀與期望效果確定，要兼顧補植苗木空間與植被協調性，推動群落正向演替［3］。

4 適生樹種與定植密度的優化配置策略

4.1 基于生態適應性的適生樹種優化

在天然林更新過程中，適生樹種的選擇對于森林的恢復效果、群落結構的穩定性和生物多樣性保護至關重要。基于生態適應性的適生樹種優化策略，強調根據特定區域的土壤特性、氣候特征及潛在生態威脅等因素，科學選擇最適宜生長的樹種進行種植。這一策略強調樹種與環境的匹配度，確保所選樹種能夠在特定區域內健康生長，并發揮最佳的生態功能。一是需要對目標區域進行詳細的生態調查，包括土壤分析、水文狀況評估、植被類型識別等，以了解該區域的生態背景和限制因素；二是要根據調查結果篩選出具有強適應性、抗逆性且能提升生態系統服務功能的樹種［4］。

4.2 基于林分結構的定植密度優化

林分結構是森林生態系統結構和功能的基礎，定植密度的合理調整是優化林分結構的重要方法。基于林分結構的定植密度優化策略，強調通過調整樹木間的空間分布和數量，以實現林分內部光照、水分、養分等資源的高效利用，促進林木健康生長，提高森林生產力和穩定性。這一策略的實施需要綜合考慮樹種特性、立地條件、經營目標及長期生態效應。對于生長速度快、樹冠較大的樹種，可適當降低定植密度，以減少樹木間的競爭，保證樹木獲得充足的生長空間；對于生長緩慢、樹冠緊湊的樹種，可以適當提高定植密度，充分利用土地資源，提高單位面積的產量。同時，還應考慮林分的年齡結構、垂直結構和水平結構，通過合理配置不同年齡層和不同高度的樹木，形成多層次、多功能的復合林分結構，增強森林生態系統的穩定性和生物多樣性［5］。

4.3 基于土壤養分循環調控的定植密度優化

土壤養分循環是森林生態系統物質循環的重要組成部分，對林木生長和森林生產力具有決定性影響。基于土壤養分循環調控的定植密度優化策略，強調通過調整定植密度，改善土壤環境，促進土壤養分的有效循環和合理利用，為林木生長提供充足的養分支持。這一策略的實施需要深入了解土壤養分含量、分布及轉化規律，以及不同樹種對土壤養分的吸收利用特性。在定植密度設計上，應充分考慮土壤養分的承載能力，避免高密度定植導致土壤養分被過度消耗甚至土壤退化。對于養分貧瘠的土壤，可適當降低定植密度，以減少養分競爭，同時采取施肥、改良土壤等措施提高土壤肥力。對于養分充足的土壤，可以適當提高定植密度，以充分利用土壤養分資源。

5 案例應用與分析

5.1 案例背景與研究方法

甘肅省東南部的黃土高原與秦巴山區交匯處氣候溫和、雨量適中，是天然林更新的重要區域。由于長期的人類活動和自然因素的影響，該地區的天然林遭受一定程度的破壞。為了恢復和保護森林生態系統，林業部門啟動了天然林更新項目，重點研究適生樹種選擇與定植密度優化。

研究采用實地調查、試驗探索和數據分析相結合的方法。首先，通過GIS技術對研究區域的地形、土壤和氣候條件等進行詳細分析，篩選出該地區的適生樹種。其次，選取3個典型樣地，設置不同的定植密度，分別為1 000株/hm2、1 500株/hm2、2 000株/hm2，進行為期3 a的跟蹤監測，監測指標包括林木的胸徑、樹高、冠幅、生物量和土壤理化性質等。

5.2 實踐應用與結果分析

選擇油松、側柏和刺槐3種樹種作為研究對象，這3種樹木在研究區具有較好的生態適應性和經濟價值。在研究過程中，對不同定植密度下的油松、側柏和刺槐的生長指標進行了監測，監測情況見表1。

表1顯示，隨著定植密度的增加，這3種樹木的平均胸徑、樹高和冠幅均呈下降趨勢，但生物量的變化相對較小。在1 000株/hm2定植密度下，林下植被覆蓋度較高，生物多樣性豐富；在2 000株/hm2定植密度下，林下植被受到抑制，生物多樣性下降。當定植密度為1 000株/hm2時，林分在調節微氣候、保持水土等方面表現出更強的能力。研究表明，合理的定植密度可以提高林分的整體生物量，但過高的定植密度會導致林木生長受限并影響整體生物量。

6 結束語

研究探討了天然林更新過程中適生樹種的選擇與定植密度的確定，分析了這兩個關鍵因素在天然林更新過程中的重要作用。研究表明，合理的適生樹種選擇與定植密度配置能夠顯著提高天然林更新的成功率和生態效益，促進森林生態系統的恢復與重建。未來，應進一步加強天然林更新的基礎研究和技術創新，推動研究成果的轉化與應用，為天然林的可持續經營和生態保護提供有力支持。

參考文獻：

［1］李洪偉，張成文，龐賽楠.天然林皆伐跡地更新不同針葉樹種保存率對比實驗［J］.農民致富之友，2013（21）：143.

［2］張長慶.黃土高原丘陵溝壑區刺槐人工林和狼牙刺天然林生殖與更新研究［D］.咸陽：西北農林科技大學，2008.

［3］惠剛盈，趙中華，張弓喬.基于林分狀態的天然林經營措施優先性研究［J］.北京林業大學學報，2016，38（1）：1-10.

［4］李蓉.間伐強度對溫帶次生林主要樹種早期天然更新的影響［D］.北京：中國科學院大學，2022.

［5］莫丹.川西亞高山森林兩種建群種結實、萌發與定植機制研究［D］.北京：中國科學院大學，2021.

作者簡介：顧曉云（1988—），女，本科，研究方向：林業保護、森林經營。