金沟岭林场落叶松人工林天然更新动态研究

罗 梅 ，郑小贤

（北京林业大学 a.林学院；b.省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083）

金沟岭林场落叶松人工林天然更新动态研究

罗 梅a,b，郑小贤a,b

（北京林业大学 a.林学院；b.省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083）

利用金沟岭林场8块落叶松人工林固定标准地1986年、2001年、2008年的更新调查数据，研究了其天然更新的密度和分布格局动态。结果表明：林龄为中龄林（1986年）、近熟林（2001年）、成熟林（2008年）时，天然更新密度分别为1 734、1 956、2 544 株/hm2，中龄林、近熟林天然更新等级均为不良，成熟林更新等级为中等；中龄林更新较多的为云冷杉等针叶树种，随着林龄的递增，阔叶树种的更新增多；全林分在中、近、成熟林阶段分布格局均为聚集分布，聚集的程度随着林龄的增加而降低；各个树种更新分布格局也随林龄变动而发生变化，成熟林时，分布格局均为聚集分布。本研究通过分析更新密度和幼苗幼树的格局分布随林龄的动态变化，揭示落叶松人工林天然更新的发展趋势为云冷杉针阔混交林，为林分的可持续经营提供理论依据。

落叶松人工林；动态变化；更新密度；分布格局

森林天然更新是森林生态系统中资源进行再生产的一个自然的生物学过程[1]，是森林生态系统能够实现繁衍和恢复的重要手段，对森林实现可持续经营有着重要作用[2]。因此，天然更新的研究，历来是学者们关注的热点。对于天然林的天然更新，研究成果较多，主要集中在更新的数量特征、更新幼苗幼树的分布格局、影响天然更新的林分和环境条件因子、林隙更新等方面[3-14]，较少涉及天然更新的动态研究及发展趋势。针对人工林，如长白山落叶松Larix olgensis人工林的天然更新，更是鲜见报道。

本研究以吉林汪清林业局金沟岭林场落叶松人工林固定标准地多年连续监测资料，采用1986年、2001年、2008年共3期的更新数据，分析了更新密度和幼苗幼树的格局分布动态变化，旨在揭示落叶松人工林天然更新的发展趋势，为落叶松人工林的可持续经营提供依据。

1 研究区概况

研究区位于吉林省汪清县境内东北部金沟岭林场，属长白山系，其地理位置为东经129°15′～131°04′、北纬 43°05′～ 43°40′，地貌为低山丘陵，海拔360～1 477 m，坡度5°～25°，个别陡坡在35°以上。本区属季风气候，全年平均气温为3.9 ℃，≥10 ℃活动积温2 144.0 ℃；1月最低气温-15.9 ℃，7月最高气温20.6 ℃；年降水量600～700mm，且多集中在7月份；早霜始于9月中旬，晚霜延至翌年5月末，生长期为120 d，积雪平均厚达50 cm。林场经营面积共16 286 hm2。

林场主要的针叶树种有红皮云杉Picea koraiensis、鱼鳞云杉Picea jezoensis、臭冷杉Abies nephrolepis、 红 松Pinus koraiensis、 长 白落叶松；阔叶树种主要是色木Acer mono、椴树Tilia amurensis、榆树Ulmus pumila、枫桦Betula costata、 白 桦Betula platyphylla、 山 杨Populus davidiana。

2 研究方法

利用标准地调查法、定量结合定性分析的研究方法，研究了落叶松人工林天然更新的动态趋势。

2.1 调查方法

研究对象为1962—1964年在皆伐地上营造的落叶松，造林密度为1 m×1 m或2 m×2 m，皆伐林地上保留了部分冷杉、云杉、红松等林木。标准地面积分别为0.1 hm2和0.2 hm2，各4块，以后每2年进行一次每木调查及更新调查。在每块标准地内机械布置2 m×2 m更新调查小样方，调查样方中幼苗幼树的名称、株数、高度等。本研究选取1986年、2001年、2008年共3期的调查数据，分析天然更新动态趋势，3期的更新调查小样方数分别为160、124、114个。

2.2 分析方法

2.2.1 更新幼苗等级划分及评价

参考相关文献[2,6,9]，结合研究对象特点，将幼苗幼树划分成3个等级：Ⅰ级，苗高≤50 cm；Ⅱ级，50 cm＜苗高≤100 cm；Ⅲ级，苗高＞100 cm且胸径＜ 5 cm。

2.2.2 幼苗空间分布格局动态分析

幼苗幼树空间分布格局的测定采用方差/均值（V/m）法，并用t检验确定实测值与预测值的偏离程度，结合Lloyd聚块性指标（m*/m）、丛生指标（I）、负二项参数（K）和Cassie指标（CA）等[15-19]对3期空间分布格局的动态变化进行综合分析。

3 结果与分析

3.1 林分更新密度及其分布动态

表1列出了东北地区林分天然更新等级的评判标准。根据《森林资源设计调查主要技术规定》中主要树种的龄级和龄组划分可知，1986年时落叶松人工林为中龄林， 2001年为近熟林，2008年为成熟林。由表2可以得出，林龄为中龄林、近熟林、成熟林时，落叶松人工林的天然更新密度分别为1 734、1 956、2 544株/hm2（不分高度），中、近熟林的天然更新等级均为不良，成熟林更新等级为中等。随着林龄的递增，更新密度增大，更新状况有所改善。

表1 天然更新等级评判†Table 1 The grade of natural regeneration (株/hm2)

更新幼苗幼树中，针叶树的比重分别为90.09%（中龄林）、76.28%（近熟林）、57.76%（成熟林），说明针叶树更新密度在逐年递减。在中龄林，更新较多树种为云冷杉等针叶树种，随着林龄的递增，阔叶树种在增多。更新针叶树种中，以冷杉最多，云杉次之；阔叶树中，以色木、椴树、白桦稍多。

3.2 不同等级不同树种更新密度及其分布动态

图1反映了3期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级幼苗幼树的动态变化，结合表2中的数值，可以得出，Ⅰ级幼苗幼树更新数量在中、近、成熟林中呈递减趋势；Ⅱ、Ⅲ级幼苗幼树数量在中、近、成熟林中呈递增趋势。更新的幼苗幼树密度从Ⅰ级到Ⅲ级不是典型的倒“J”型分布，而是Ⅲ级密度与Ⅱ级相差不大或大于Ⅱ级的密度，异于一般结论[6,20-21]。出现此类现象，是因为幼苗幼树的等级划分偏少，Ⅲ级囊括了苗高＞ 100 cm且胸径＜ 5 cm的苗木，区间跨度大以致Ⅲ级数量稍多。

表2 更新幼苗幼树分布情况Table 2 The distributions of updated sapling

图1 不同等级幼苗幼树更新密度动态Fig.1 Dynamics of updated density of different sapling levels

从图2中可以看出不同树种的更新动态。冷杉的更新密度最大，占绝对优势，呈现上升趋势；云杉波动范围不大，红松呈现下降趋势且成熟林中未出现红松更新；落叶松只在中龄林出现更新幼苗；阔叶树种色木、榆树在各个龄级中均有更新苗，其它树种有不同程度的缺失；成熟林中阔叶树种更新种类较其它龄级多，所占比例最大（42.24%）。由此可以推测，落叶松人工林的天然更新以云冷杉及阔叶树更新为主。

图2 各树种幼苗幼树更新密度动态Fig.2 Dynamics of updated density of each species

分析更新的动态数据，从群落演替的角度可以得出落叶松人工林自然演替将形成以云冷杉为优势树种的针阔混交林。云冷杉针阔混交林为该研究区地带性顶级群落。至2008年，落叶松人工林处在成熟阶段，若主伐，由于林下天然更新幼苗幼树少，无法依靠天然更新完成林分的更替。因此，建议延长1～2个龄级后主伐，或采用近自然经营，以择伐的方式替代皆伐，有利于天然更新。

3.3 更新幼苗幼树空间分布格局动态

全林分及各个树种更新幼苗幼树的分布格局（见表3）中，全林分在中、近、成熟林阶段，分布格局均为聚集分布，聚集的程度随着林龄的增加而降低。

树种的分布格局随时间而发生变化，趋于聚集分布。针叶树更新中，红松在中龄林时的分布格局为聚集分布，近熟林为均匀分布，成熟林中没有红松的更新。近熟林中红松为均匀分布，是由更新幼苗幼树过少导致；云、冷杉在中、近、成熟林中更新密度相对较大，均为聚集分布；阔叶树更新以色木密度稍多，中、近、成熟林中的更新格局为聚集分布；白桦、椴树、枫桦等树种更新数量过少且各个龄级中各有缺失，所以分布格局没有规律，以聚集分布较多，但也有个别树种更新格局为均匀或随机分布。

就落叶松人工林整体而言，成熟林中各个树种更新格局均为聚集分布。一定程度上，聚集分布格局有利于幼苗幼树生长小环境的形成，同时还能增强种群对不利环境的抵抗力和恢复力，增强其在群落中的竞争力，维持种群稳定。

表3 全林分及各树种更新幼苗幼树空间分布格局动态†Table 3 Dynamics of the updated sapling spatial distributions of stands and each species

4 结 论

本研究以1986、2001、2008年共3期的落叶松固定标准地数据，分析其天然更新的密度和分布格局随林龄而发生的动态变化，由此得知落叶松人工林自然演替后的类型将是以云冷杉为优势树种的针阔混交林。落叶松人工林的幼苗幼树较少，更新不良，无法依靠天然更新完成林分的更替。因此，为了使天然更新能够顺利进行，在实际的营林生产中，需要采取一些人工辅助措施（如间伐、割灌、除草、修枝等）来促进天然更新。实际调查结果显示，林分的郁闭度为0.6～0.8，灌草盖度60%左右，既使幼苗期耐阴的云冷杉等针叶树的小苗得到适度荫庇，也能使较为喜光的阔叶树种小苗得到适量的光照，有利于天然更新。

影响人工林天然更新的因素众多，有林分树种组成、郁闭度、皆伐造林保留木、林地坡向、海拔、土壤状况等。影响的因素主要分为林分条件因素和环境条件因素，他们对于天然更新的影响程度既相互关联，同时也在相互制约。深入研究林分天然更新的机理和影响因素，对于林分的天然更替有着重要意义。天然更新相对于人工更新，生态效益和经济效益更为明显，能够减少对林地的扰动，且更新费用较少。本研究未对落叶松人工林天然更新长势状况展开多因素的综合分析和评价，研究结果有待进一步完善。

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Dynamic study of natural regeneration ofLarix olgensisplantation in Jingouling forest farm

LUO Meia,b, ZHENG Xiao-xiana,b
(a. College of Forestry; b. Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University,Beijing 100083, China)

Eight plots data of larch plantation in the year of 1986, 2001, 2008 were used to study the dynamic changes of natural regeneration and distribution pattern. The results showed that: when in middle-aged, near mature, and mature forest, the density were 1 734 plants/hm2, 1 956 plants/hm2, 2 544 plants/hm2respectively, the update grades of middle-aged and near mature forest were bad,the update grade of mature forest was medium. In middle-aged forest, the natural regeneration trees were main needle trees. With the increase of stands age, the numbers of broad-leaved trees were increased. In the stages of middle-aged, near mature and mature forest,the pattern of stands were aggregated distributions, and the degrees of aggregation were decreased with the increase of stands age. The patterns of all trees were mainly aggregated distributions and patterns were changed over time. When in mature forest, the patterns of all trees were aggregated distributions. This study was aimed at revealing the tendency of natural regeneration of larch plantation, in order to providing the basis for sustainable management of larch plantation.

Larix olgensisplantation; dynamic changes; regeneration density; distribution pattern

S791.22；Q948.15+4

A

1673-923X(2016)09-0007-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.09.002

2015-03-22

“十二五”国家科技支撑项目“南方集体林区生态公益林可持续经营技术研究与示范”（2012BAD22B05）

罗 梅，博士研究生

郑小贤，教授，博士生导师；E-mail：zheng8355@bjfu.edu.cn

罗 梅，郑小贤. 金沟岭林场落叶松人工林天然更新动态研究[J].中南林业科技大学学报，2016, 36(9): 7-11.

[本文编校：谢荣秀]