不同抚育强度对人天混红松林群落演替的影响

奚晓磊,郭洪生,赵 杰

(黑龙江省植物园,黑龙江 哈尔滨 150040)

阔叶红松林是中国东北东部山区的地带性顶极植被,具有林地生产力高、森林环境优良、生物多样性良好、稳定性强等优点。但由于半个多世纪的过度利用与破坏,原始阔叶红松林所剩无几,仅在自然保护区有少量分布,目前已退化为天然次生林和人工林。因此,有关阔叶红松林的恢复是科学界普遍关注的问题。一方面在自然保护区开展原始红松林结构、功能、动态及经营等方面的研究;另一方面,在次生林区开展次生林的林型分类、结构、功能、动态及经营等方面的研究,但对于不同经营措施下的人天混红松林群落的动态研究较少。笔者对不同抚育强度下人天混红松林群落的演替趋势进行了研究,以期为现有林经营及阔叶红松林资源的恢复提供科学依据。

1 研究地概况

研究地选在东北林业大学老爷岭生态站,位于黑龙江省尚志市帽儿山镇境内,东经 127°30′～127°34′,北纬 45°20′～ 45°25′.该地区属长白山系支脉张广才岭西北部小岭的余脉,平均海拔 300m;大陆性气候,四季较为分明;年均温 2.8℃,年均湿度70%;年均降水量 550mm,主要集中在 6月至 8月;地带性土壤为典型暗棕壤,土壤湿润肥沃;地带性植被为红松阔叶混交林。

2 研究方法

2006年在 40年生人天混红松林内设置不同抚育强度(全透光、半透光、对照)的试验,每个处理面积均为 1 hm2.分别设置 30 m×20 m的标准地,3次重复,共 9块。试验地海拔 500m,南坡位与中坡位环境条件基本一致。采用样带网格调查法,将各标准地均匀划分为 24个 5m×5 m的小样方,调查组成群落各乔木树种在主林层、演替层(主林层树高 ＞演替层树高≥2m)和更新层(树高 ＜2m)的分布数量,根据其分布数量的比例分析其演替趋势。

3 结果与分析

3.1 未透光群落的演替趋势

未透光群落 40 a后呈现出一定程度的自然演替趋势,见表1.

表1 未透光群落组成树种的分层数量

由表1可知,五角槭在主林层、演替层和更新层的数量依次为 50株 /hm2,80株 /hm2和 880株 /hm2,数量百分比依次为4.95%,9.09%和 87.13%,属于进展种群;花曲柳在主林层、演替层和更新层的数量依次为 50株/hm2,0株 /hm2和 560株 /hm2,数量百分比依次为8.20%,0.00%和 91.80%,属于潜在稳定种群(缺少演替层林木);裂叶榆和假色槭仅分布在更新层或演替层中,缺少其他层次林木,种群动态趋势尚难判定;而红松和蒙古栎仅分布在主林层,缺少演替层和更新层林木,属于衰退种。但考虑到红松为地带性顶极树种,且寿命较长,蒙古栎为其主要伴生树种之一。因此,红松也应属于潜在进展种群。由此可见,该群落总体演替趋势将向着以红松、五角槭和花曲柳等为主要组成树种的红松硬阔叶混交林阶段发展。

进一步将各群落的所有种群按照分层株数法进行综合分析得到,未透光群落的主林层、演替层和更新层的株数依次为 1 450株/hm2,160株/hm2,2 000株/hm2,3层数量百分比依次为 40.17%,4.43%和 55.40%,呈现出主林层和更新层数量较多且比较接近、演替层数量较少的凹型分布格局。因此,未透光群落能否向着红松阔叶混交林方向演替,取决于更新层林木能否大量地进入演替层。

3.2 半透光群落的演替趋势

半透光群落 40 a后呈现出明显的自然演替趋势,见表2.

表2 半透光群落组成树种的分层数量

由表2可以看出,花曲柳在主林层、演替层和更新层的数量依次为 33株/hm2,160株/hm2和160株/hm2,数量百分比依次为 9.35%,45.33%和45.33%,属于稳定种群;五角槭在主林层、演替层和更新层的数量依次为 0株/hm2,720株/hm2和640株/hm2,数量百分比依次为 0.00%,52.94%和47.06%,属于潜在稳定种群(缺少主林层林木);水曲柳在主林层、演替层和更新层的数量依次为0株/hm2,1 440株 /hm2和 2 240株 /hm2,数量百分比依次为 0.00%,39.13%和 60.87%,属于潜在进展种群;假色槭在主林层、演替层和更新层的数量依次为 0株/hm2,320株 /hm2和 480株 /hm2,数量百分比依次为 0.00%,40.00%和 60.00%,属于潜在进展种群;而红松和蒙古栎仅存在于主林层,缺少完整的垂直层次,应属于衰退种群。但考虑到红松为地带性顶极树种,且寿命较长,蒙古栎为其主要伴生树种之一。因此,红松也应属于潜在进展种群。由此可见,该群落将向着以红松、水曲柳、五角槭、花曲柳等为主要组成树种的红松硬阔叶混交林阶段发展。

进一步将各群落中所有种群按照分层株数法进行综合分析得到,半透光群落的主林层、演替层和更新层株数依次为 450株/hm2,3 680株/hm2,3 520株/hm2,3层数量百分比依次为 5.88%,48.10%和 46.01%,呈现出更新层和演替层数量较多且比较接近、主林层数量较少的稳定型分布格局。因此,半透光群落将向着红松阔叶混交林方向演替。

3.3 全透光群落的演替趋势

全透光群落 40 a后呈现出明显的自然演替趋势,见表3.

表3 全透光群落组成树种的分层数量

由表3可以看出,五角槭在主林层、演替层和更新层的数量依次为 0株/hm2,3 520株/hm2和3 840株/hm2,数量百分比依次为 0.00%,47.83%和 52.17%,属于潜在进展种群(缺少主林层林木);裂叶榆在主林层、演替层和更新层的数量依次为0株 /hm2,2 320株/hm2和 2 160株 /hm2,数量百分比依次为 0.00%,51.79%和 48.21%,属于潜在稳定种群;青楷槭在主林层、演替层和更新层的数量依次为 0株 /hm2,720株 /hm2和 320株 /hm2,数量百分比依次为 0.00%,69.23%和 30.77%,属于潜在稳定种群;花楷槭在主林层、演替层和更新层的数量依次为 0株 /hm2,160株/hm2和 160株/hm2,数量百分比依次为 0.00%,50.00%和 50.00%,属于潜在稳定种群;灯台树在主林层、演替层和更新层的数量依次为 0株 /hm2,80株 /hm2和 160株 /hm2,数量百分比依次为 0.00%,33.33%和 66.67%,属于潜在进展种群;而红松种群仅存在于主林层,花曲柳种群仅存在于演替层,蒙古栎种群仅存在于更新层,因三者均缺少完整的垂直层次,种群动态趋势尚难判断。但考虑到红松为地带性顶极树种,蒙古栎和花曲柳均为红松的主要伴生树种,且花曲柳也可在林冠下更新。因此,红松与花曲柳也应属于潜在进展种群。由此可见,该群落将演替为以红松、五角槭、裂叶榆和青楷槭等为主要组成树种的红松硬阔叶混交林。

进一步将各群落中所有种群按照分层株数法进行综合分析得到,全透光群落的主林层、演替层和更新层株数依次为 617株/hm2,6 880株/hm2,6 800株/hm2,3层数量百分比依次为 4.32%,48.12%和 47.56%,呈现出更新层和演替层数量较多且比较接近、主林层数量较少的稳定型分布格局,全透光群落将向着红松阔叶混交林演替。

4 结论与讨论

人天混红松林未透光群落中红松和五角槭属于进展种群,花曲柳属于潜在稳定种群,而蒙古栎属于衰退种群。因此,该群落将演替为以红松、五角槭和花曲柳等为主要组成树种的红松硬阔叶混交林群落,但演替趋势不明显;半透光群落中红松、水曲柳和假色槭属于潜在进展种群,花曲柳和五角槭属于稳定种群,而蒙古栎属于衰退种群。因此,该群落将演替为以红松、水曲柳、五角槭和花曲柳等为主要组成树种的红松硬阔叶混交林群落;全透光群落中红松、花曲柳、五角槭和灯台树属于潜在进展种群,裂叶榆、青楷槭和花楷槭属于潜在稳定种群,而蒙古栎属于衰退种群。因此,该群落将演替为以红松、五角槭、裂叶榆和青楷槭等为主要组成树种的红松硬阔叶混交林群落。

目前,不同抚育强度下的人天混红松林,主林层树种在组成上存在较大的差异,但通过各种群动态趋势分析,不同林分均呈现出进展演替趋势,且都向着红松阔叶混交林阶段发展。全透光的人天混红松林群落阔叶树种组成较半透光和未透光群落更丰富。因此,从恢复阔叶红松林长期考虑,应以全透光抚育方式较为理想。

本文只对全透光、半透光和未透光方式进行了分析,全透光抚育方式是否最优,还需做更多梯度层次的抚育强度系列试验的进一步研究。建议在采伐迹地上营造人工红松林,使天然阔叶树侵入,形成人天混红松林,及时进行不同强度的透光抚育,根据不同的立地条件确定最优的透光抚育方式,以促进复层结构林分的形成,加快阔叶红松林的演替进程,这对恢复东北东部山区的地带性顶极植被具有重要的意义。

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