沙地樟子松人工林的天然更新特征

宋鸽 殷有 刘淑玲 白雪峰 陈江燕 曹宇 曹怡立

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.13.033[HT9.]

摘要：采用生态学方法，对樟子松人工林天然更新特征进行调查和分析，结果表明，樟子松人工林天然更新主要为林隙更新，密度为428～6 167株/hm2，其次为单株更新、林缘更新；樟子松单株更新的可更新区域为北偏东、距母树有一定距离的扇形区域内，也是母树12：00后的树冠投影运行轨迹，大致范围为50°～120°；樟子松林缘更新的主要条件是有林缘扩展带，林缘更新密度为400～767株/hm2；樟子松单株、林隙、林缘更新与母树树冠投影的运行轨迹关联较大，母树树冠投影为樟子松天然更新幼苗提供了庇护场所，坡向以东坡、东北坡、西北坡为最好，上腹、中腹更新幼树较多，这主要受温度、湿度、光照、积沙层厚度等环境因素的影响。

关键词：沙地；樟子松；更新特征；人工林；单株更新；林缘更新；林隙更新

中图分类号： S754.1；S791.253.05文献标志码： A[HK]

文章编号：1002-1302（2017）13-0120-03[HS）][HT9.SS]

[HJ1.4mm]

收稿日期：2016-11-07

基金项目：辽宁省科学技术计划重大项目（编号：20112017002-04）。

作者简介：[JP3]宋鸽（1988—），女，辽宁朝阳人，硕士，工程师，从事森林[JP2]经营管理研究。Tel：（0418）6511266；E-mail：yb062songge@163.com。[JP]

通信作者：殷有，博士，副教授，从事森林经营管理教学与科研工作。E-mail：yyzyb@163.com。[HJ]

[ZK）]

20世纪80年代以来，中欧各国提出“接近自然的林业”理论，并付诸于实践[1]，国际林联前主席Mlinsek呼吁，接近自然的林业应该成为全球林业更新的一个方法和全社会的共识[2]。1985年，美国著名林学家Franklin又提出“新林业”理论[3]。“接近自然的林业”和“新林业”理论都主张实行森林的天然更新，发展异龄林。近年来，我国专家学者提出我国森林经营应走可持续发展之路，而林分天然更新一直是群落动态学中的研究热点之一。

樟子松是天然更新能力非常强的树种，目前，国内对樟子松天然更新的研究多集中在原产地大兴安岭、内蒙古呼伦贝尔及高纬度、高海拔引种区，直至辽宁省昌图傅家地带。王妍等对呼伦贝尔沙地樟子松更新幼苗的分布特征进行了研究[4-5]，韩广等对影响沙地樟子松天然更新的主要生态气候因子作了定量分析[6]。而大多数引种区的樟子松天然更新比较困难，其更新障碍是缺乏适合幼苗成活的环境条件等[7-9]。刘淑玲等研究辽宁省章古台樟子松人工林的天然更新认为，樟子松天然更新是可能的[10]。研究林分中更新苗的分布格局及其与环境因子的相互关系，不仅可以揭示植物种群中更新苗的特征，而且可根据更新苗对环境因子随机性的偏离及其与环境因子的相互关系，进一步探索更新苗种群分布的控制因子[11]。本试验研究辽宁省章古台开展樟子松人工林的天然更新特征，以期为樟子松林的天然更新及人工促进其天然更新提供参考，为樟子松人工林的天然更新和科学经营奠定基础。

1材料与方法

[HTK]1.1研究地概况[HT]

研究地位于辽宁省彰武县章古台镇（122°25′33.05″～122°37′33.72″E、 42°39′04.19″～42°45′42.09″N，海拔 226.5 m），内蒙古科尔沁沙地东南缘，属亚湿润大陆性季风气候，年均气温6.7 ℃，年均相对湿度62%，年均降水量 433 mm，年均蒸发量1 570 mm，平均风速4.2 m/s，年平均无霜期154 d。土壤为生草沙土和流动风沙土，物理性沙粒（>0.01 mm）含量较高，物理性黏粒含量相对较低，沙层厚度达126 m，是森林与草原的交错区，为典型的半农半牧区，植被以沙生植被为主，主要代表植物有色木槭（Acer mono）、山里红（Crataegus pinnatifida var. major）、榆树（Ulmus pumila）、大果榆（Ulmus macrocarpa）、山杏（Armeniaca sibirica）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、差巴嘎蒿（Artemisia halodendron）、中华隐子草（Cleistogenes chinensis）等[11]。樟子松人工林1962年栽植，经多次间伐、更新，1982年围封，天然更新特征调查时试验地枯枝落叶层厚度为0.5～0.7 cm，腐殖质厚度（A1层）为6.0～7.0 cm，植被盖度为75%，母树树高、胸径分别为 12.05 m、21.17 cm。

1.2沙地樟子松更新特征研究

1.2.1单株更新选择不受其他母树干扰、有天然更新的樟子松母树单株3株，调查母树胸径、树高、冠幅等；以单株母树为原点建立直角坐标系，将母树及母树下的全部更新苗包括在内，用林业罗盘仪测量母树下更新的幼树范围；5—10月中旬，每月选择1 d，分别于8：00、10：00、12：00、14：00、16：00用罗盘仪测量母树树干的投影方位角，用地表温度计测量树冠投影的内外温度。

1.2.2林隙更新根据林隙面积、樟子松更新状况、生境类型，选择有代表性的更新样地11块，编号X1～X11，调查测量样地的位置、母树的树高与胸径、林隙的长（a）与宽（b）、形狀、植被盖度等，统计樟子松更新苗的株数、龄级。

1.2.3林缘更新根据樟子松人工林林缘更新情况，选择有代表性的更新样地3块，编号Y1、Y2、Y3，调查测量母树树高、胸径、林地更新面积大小、形状、植被盖度等，统计樟子松更新苗的株数、龄级。endprint

1.2.4人工林不同坡向、坡位的更新2014年10月，在围封区内选择有更新的不同坡向、坡位樟子松林样地14块，分别测量调查样地的位置、母树树高与胸径、林地更新面積大小、形状、坡向坡位、植被盖度及土壤的含水率等，统计樟子松更新苗的株数、龄级。土壤含水率测定方法为：分别选择东、西、南、北坡上腹、中腹、下腹的地块，用土钻分别钻取深度为0～10、0～50 cm的土壤，迅速装入铝盒内，带回实验室立即称质量；将铝盒盖打开，105 ℃恒温箱中烘12 h；取出，盖好盖，移入干燥器内冷却至室温（约0.5 h），用万分之一天秤称质量，重复2次；统计土壤含水率，计算公式为：

[JZ]土壤含水率=（m1-m2）/（m1-m0）×100%。

式中：m0为烘干的空铝盒质量，g；m1为烘干前铝盒及土壤的质量，g；m2为烘干后铝盒及土壤的质量，g。

2结果与分析

2.1沙地樟子松单株更新规律

多年调查结果表明，降水量大的年份，6—8月在单株母树周围可见1年生天然更新的幼苗，但到11月份母树东北方向的幼苗能够存活，其他幼苗大多不能存活，即使当年存活，越冬后也会死亡。由表1、表2、图1、图2可见，樟子松单株母树下的更新幼苗集中分布在距母树2.40～5.60 m、北偏东的1个扇形区域内，这也是樟子松母树12：00后的树冠投影运行轨迹范围，可更新的大致范围为50°～120°；母树树冠投影外的地表温度明显高于投影内的，这可能是樟子松幼苗得以存活的原因之一，母树树冠对幼苗起到一定的保护作用，林下荫庇的环境为幼苗提供了适宜的温度和水分。[FL）]

2.2沙地樟子松林隙更新规律

调查结果表明，林隙更新的樟子松幼树在空间上以群团状分布为主，带状分布为辅，更新幼树年龄是不连续的，主要集中在年降水量大的年份[10]；有母树树冠投影的地方就有更新，大的林隙无母树树冠投影的地方很少见到更新幼树，这与单株母树天然更新规律基本吻合；林隙更新密度为428～6 167株/hm2（表3）。

2.3沙地樟子松林缘更新规律

调查结果表明，樟子松林缘更新的主要条件有林缘扩展带，林缘更新在空间上以群团状分布为主，带状分布为辅，更新幼树年龄是不连续的，林缘更新密度为400～767株/hm2（表4），林缘更新相对较少。这一方面是由于林缘扩展带大多为耕作田，林缘地带相对较少，另一方面是打草、放牧、耧柴、挖土等人为活动严重破坏了樟子松的天然更新。2011、2012年对围封区内外样地进行对比，由表5可见，围封区内除个别试验地遭到破坏外，樟子松幼树基本都能保存下来，而围封区外所有试验地的幼苗都没有存活下来。

2.4沙地樟子松不同坡向、坡位更新特征

调查结果表明，东坡、东北坡的樟子松更新相对较多，南坡、西坡的更新相对较少；东北坡、东坡、西北坡的樟子松幼树密度相对较大；有更新的地方都是有母树树冠投影的地方，东坡、东北坡、西北坡无树冠投影处也可天然更新，可能与树冠投影的地方日照时间相对较短、更新坡土壤含水率相对较高（表6）有关，这为天然更新提供了有利条件；更新坡的上腹、中腹樟子松更新幼树较多，这可能与上腹、中腹新积沙层较厚有关，调查地风沙较大，上腹、中腹的新积沙随风移动，覆盖樟子松种子，利于樟子松种子出苗生长，也为1年生幼苗越冬提供庇护场所（表7）。

3结论与讨论

6 167株/hm2，其次为林缘更新和单株更新；樟子松林缘更新的主要条件是有林缘扩展带，更新密度为400～767株/hm2；樟子松单株可更新区域为北偏东距母树有一定距离的扇形区域内，也是母树树冠投影12：00后的树冠投影运行轨迹，大致范围为50°～120°。樟子松单株、林隙、林缘更新与母树树冠投影的运行轨迹关联较大，母树树冠投影对樟子松天然更新幼苗的遮蔽为樟子松种子萌发、幼树成活提供了庇护场所，因此，更新幼苗呈群团状分布较多。东坡、东北坡的樟子松更新相对较多，东北坡、东坡、西北坡的樟子松幼树密度相对较大，上腹、中腹的更新幼树相对较多，这是由于水分条件相对较好、日照时长短为樟子松天然更新提供了有利条件，新积沙层厚为1年生幼苗安全越冬提供了庇护场所。

沙地樟子松天然更新受单株形态结构、环境因素、生物间的相互作用和干扰，樟子松单株母树的龄级、生活力、冠幅、树高和所处的林分状况、种子活力等也会影响樟子松的更新。值得一提的是，樟子松天然更新与光照度具有较大关联性，更新幼苗在荫蔽的环境下才能存活下来，母树的遮蔽作用决定了其更新苗的萌发、存活和分布。

[HS2]参考文献：

[1][ZK（#]Bauer F. Zeitgema be waldwirtschaft[J]. AFZ，1990（28/29）：719-720.

[2]Mlinsek D. From clear cutting to a close to nature silvicultural system[J]. IUFRO News，1996，25（4）：6-8.

[3]Franklin J F，Spies T，Perry D，et al. Modifying douglas-fir management regimes for nontimber objectives[C]//Oliver C D，Hanley D P，Johnson J A. Proceedings of a symposium modifying douglas-fir management regimes for nontimber objectives，seattle，WA，18-20 June，1985. Seattle，WA，USA，1986：373-379.

[4]王妍，卢琦，吴波，等. 呼伦贝尔沙地樟子松更新苗分布特征研究[J]. 水土保持研究，2010，17（5）：86-91.

[5]王妍，卢琦，吴波，等. 呼伦贝尔沙地樟子松种群更新潜力[J]. 浙江农林大学学报，2011，28（2）：248-253.

[6]韩广，张桂芳，杨文斌.影响沙地樟子松天然更新的主要生态气候因子的定量分析[J]. 林业科学，1999，35（5）：22-27.

[7]姜凤岐，曾德慧.防护林衰退原因的恢复生态学辨析[J]. 应用生态学报，2006，17（2）：2229-2235.

[8]曾德慧，尤文忠，范志平，等. 樟子松人工固沙林天然更新特征[J]. 应用生态学报，2002，13（1）：1-5.

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[10][ZK（#]刘淑玲，李玉航，袁春良，等. 章古台沙地樟子松的天然更新[J]. 东北林业大学学报，2011，39（9）：11-13.

[11]刘淑玲，宋鸽，刘敏，等. 章古台沙地赤松人工林土壤种子库及天然更新特征[J]. 防护林科技，2014（9）：4-6.endprint