山西黄土丘陵区天然油松林幼苗更新等级评定及结构分析

赵育鹏，武秀娟，茹豪，奥小平(山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

森林天然更新是森林生态系统自我繁衍恢复的主要途径[1]，深刻地影响着森林生态系统的结构、发育、演替以及功能动态，也是科学进行森林经营管理的重要依据之一。近年来国内外学者针对不同森林生态系统的更新组成、动态以及影响因子等[2,3]开展了广泛研究，取得了丰硕的研究成果。

油松(PinustabulaeformisCarr.)，松科松属针叶常绿乔木，为我国特有树种，是我国北方地区重要的用材和生态树种，山西省是北方油松林的集中分布区之一，有大面积的天然油松林分布。油松具有发达的根系以及较强的抗旱、抗寒能力，它能够天然落种自然出苗，具备自然更新成林的能力[4]。本文在调查山西省黑茶山国有林管理局城庄沟林场天然油松林下更新的基础上，评定其更新等级，分析更新幼苗的年龄结构和高度结构，旨在为天然油松林更新成林提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域与研究地概况

研究地位于山西省黑茶山国有林管理局城庄沟林场内，地理坐标为111°11′—111°17′ E，37°58′—38°09′ N，行政隶属于山西省吕梁市临县，是典型的黄土丘陵沟壑区，属暖温带大陆性气候，光照充足，热量丰富，年平均气温8.8 ℃，多年平均降雨量518 mm，降雨季节差异大且时空分配极不平衡，7—9月总降水量占全年降水量的60%以上，为雨量集中期，蒸发量较大，年平均蒸发量是降水量的4倍，全年无霜期160 d左右。

1.2 标准地与样方设置

2017年7月上旬于城庄沟林场选取典型天然油松林进行标准地调查。所选样地坡度约8°，坡向315°，海拔1 600 m，油松母树约70年生，林下更新分布广。

样方设置：设置20 m×20 m标准地，每个标准地中再设置2个5 m×5 m灌木样方，在标准地4个角落和中心点设置5个2 m×2 m草本样方。

乔木层：调查记录样方内乔木的树种名、胸径(DBH)、树高(H)、冠幅及生长状况等；更新层：调查记录样方内所有木本植物更新幼苗的种类、株树、高度和盖度等；灌草层：调查记录样方内灌木、草本植物的种类、数量、高度和盖度等。

1.3 研究方法

1.3.1 更新等级评定 采用国家林业局2014年颁布的《森林资源连续清查技术规程》中天然更新等级评定标准评定天然更新能力(表1)。

表1 天然更新幼苗等级评定标准 株hm-2

表1 天然更新幼苗等级评定标准 株hm-2

等级<30cm30～50cm>50cm良好≥5000≥3000≥2500中等3000～49991000～2999500～2499不良<3000<1000<500

1.3.2 更新结构分析 更新幼苗的种群结构主要由其年龄结构和高度结构来反映[5]。以油松幼苗侧枝轮数来确定其年龄，并按照年龄进行分级，代表不同的生长阶段，分析其更新动态。在高度结构分析研究中，用更新幼苗的高度划分不同等级[6]，以代表不同的生长阶段，分析其更新动态。

Ⅰ级：苗高小于等于30 cm；

Ⅱ级：苗高大于30 cm小于等于60 cm；

Ⅲ级：苗高大于60 cm小于等于100 cm；

Ⅳ级：苗高大于100 cm小于等于200 cm；

Ⅴ级：苗高大于200 cm，胸径小于等于5 cm。

2 结果与分析

2.1 林分特征

经过野外调查，标准地中主要的乔木有油松、白桦(BetulaplatyphyllaSuk.)、辽东栎(QuercuswutaishanseaMayr)、皂柳(SalixwallichianaAnderss.)、落叶松〔Larixgmelinii(Rupr.)Kuzen.〕，郁闭度约为0.7。灌木有红瑞木(SwidaalbaOpiz)、绣线菊(SpiraeaSalicifoliaL.)、美蔷薇(RosabellaRehd.et Wils)、胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)、金银忍冬〔Loniceramaackii(Rupr.) Maxim.〕等，总盖度约为20%；草本主要有细叶苔草(Carexsp.)、南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb.)等，总盖度约为17%。

2.2 更新组成及更新等级评定

通过对样地的更新调查数据统计得出：该天然油松林样地内乔木树种有5种，分别为油松、白桦、辽东栎、皂柳、落叶松，树种更新数量平均为1 950株hm-2，其中油松数量最多，为1 600株hm-2，占所有树种更新总量的82.1%，其次为辽东栎，占更新总量的15.3%，落叶松更新占2.6%，白桦和皂柳没有发现更新幼苗(图1)。

图1 更新树种组成

依据天然更新等级评定标准对林分更新等级进行评定：该天然油松林的天然更新等级为中等(表2)。

表2 天然油松林天然更新幼苗等级评定 株hm-2

表2 天然油松林天然更新幼苗等级评定 株hm-2

<30cm30～50cm>50cm天然更新等级2002501500中等

2.3 更新幼苗结构分析

2.3.1 更新幼苗年龄结构 种群年龄结构的分析是揭示种群结构现状和更新策略的重要途径之一，是探索种群动态的有效方法[7]。本研究的对象是天然油松林下的更新幼苗，根据油松自身的特性，以油松幼苗侧枝轮数来确定其年龄，绘制更新幼苗年龄结构图(图2)。

图2 更新幼苗年龄结构

由图2可得出：油松幼苗的年龄结构有着非常明显的变化，各年龄阶段的油松幼苗个体数分布不均匀。绝大多数的幼苗都在4年生以上，占总数量的90.6%，其中又以12～14年生和4～6年生的最多，分别占总数量的25.0%和18.7%，说明这两个时期油松处于更新生长旺盛期。同时可看出，更新的4年生以下的幼龄苗数量非常少，可能是因为中龄和大龄幼苗多，增加了郁闭度，高郁闭度的林内光照条件差，减少了油松幼苗生长所需光照，不利于幼苗发育和生长，从而减少了新生幼苗的数量[8]。样地内天然更新幼苗(1～5年生)、中龄苗(6～10年生)和大龄苗(10生年以上)分别占幼苗总株数的15.6%、31.3%和53.1%。以上分析说明，样地区域内的油松天然更新幼苗年龄结构分布较广，各个年龄段幼苗个体分布较丰富，具有一定条件使其天然更新成林。

2.3.2 更新幼苗高度结构 林木的高度结构是指林分中组成树种在不同高度级内的株数分布比例[9]，根据调查数据绘制更新幼苗高度级结构图(图3)。

图3 更新幼苗高度级结构

由图3可看出，油松天然更新幼苗高度级个体数结构图呈“L”形。个体频率高峰出现在Ⅳ级和Ⅴ级两个级别上，高度在100 cm以上，这两个高度级的幼苗数量占幼苗总数的76.1%，而高度级较低的油松幼苗数量较少，这与上面幼苗年龄结构的分析结论一致。同时可以看出，样地内幼苗的高度分布较广，但低高度级的幼苗数量较少，可能是由于高度级较高的幼苗限制了低高度级幼苗的生长，幼苗间竞争激烈，导致幼苗数量较少，生长高度较低。因此，在考虑天然更新成林的前提下，可对样地区域内的更新幼苗采取适当的人为干扰措施，对幼苗进行有选择地保留，尽早淘汰掉生长质量较差的幼苗，减轻幼苗间的生存竞争，以促进该区域内油松天然更新幼苗成林。

3 小结与讨论

3.1 本次调查区域内的天然油松林更新乔木树种有5种，分别为油松、白桦、辽东栎、皂柳、落叶松，油松更新数量最多，其次为辽东栎和落叶松，数量较少，白桦和皂柳没有发现更新幼苗。综合评定：该天然油松林的天然更新等级为中等。

3.2 油松更新幼苗的年龄结构有着非常明显的变化，各年龄阶段的油松幼苗个体数分布不均匀。绝大多数的幼苗都在4年生以上，占总数量的90.6%，其中又以12～14年和4～6年生的最多，分别占总数量的25.0%和18.7%，说明这两个时期油松处于更新生长旺盛期。

3.3 油松天然更新幼苗高度级个体数结构图呈“L”形。个体频率高峰出现在高度级较高的级别上，而低高度级油松幼苗数量较少，可能是由于幼苗间的竞争激烈，导致幼苗数量较少，生长高度较低。因此，可采取适当的人为干扰措施，减轻幼苗间的生存竞争，以促进该区域内油松天然更新幼苗成林。

3.4 天然油松林下分布较大数量的幼苗，为天然更新或人工促进天然更新打下了基础，但同时也加剧了更新幼苗之间的竞争，在更新不良的林分中可采取人为干扰或辅助其他措施来控制林分郁闭度，促进林下幼苗的生长，使其尽快成林形成更加稳定的结构，发挥其生态效益。

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