抚育对黑河地区典型天然次生林群落结构的影响

梁立东，李明文

(黑河市林业科学院，黑龙江 黑河 164300)

黑河市是黑龙江省三大重点林区之一，位于大兴安岭和伊春两大国有林区的过渡地带，幅员面积6.87万hm2，森林覆盖率48.2%，林相以天然次生林为主，伴有原始森林17.1万hm2和少量人工林[1]。黑河市森林资源由于长期开发利用遭到严重破坏，加之高纬度寒冷地区林木生长缓慢，导致森林资源质量整体下降，可采资源枯竭，整个森林资源呈现出蓄积量低、缺乏目的树种、林分结构不合理、林下更新不良等状态。如何在保证森林生态效益的前提下，提高黑河市森林资源质量是个重要的问题。目前，对黑河市天然次生林经营技术措施、管理管护、碳汇效益补偿等问题已有相关报道[2～6]，而抚育对黑河市天然次生林群落结构影响的报道较少。因此，本文开展了抚育对黑河市典型天然次生林群落结构影响的研究，探索抚育对黑河市典型天然次生林树种组成结构、群落径级结构和群落树高级结构的影响，旨在为黑河市开展典型天然次生林抚育经营提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于黑河市林业和草原局的古东河林场(126°23′01″—126°48′59″ E，48°48′01″—48°58′59″ N)、干岔子林场(127°48′26″—128°19′07″ E，49°20′07″—49°35′12″ N)和西岗子实验林场(126°59′05″—127°30′50″ E，49°39′55″—49°54′03″ N)。本区属于温带大陆性季风气候。春季风大干旱，夏季温湿多雨，秋季多风干燥，冬季寒冷漫长。年平均气温为-1.3 ℃，年最低气温为-23.8 ℃，年最高气温为21.3 ℃。全年≥10 ℃的活动有效积温为1 950～2 300 ℃。无霜期90～120 d。年降水量在400～650 mm，降水集中分布于6—8月，约占全年降水量的60%。本区海拔多在300～800 m，为中山、低山和丘陵地貌。地带性土壤为暗棕壤，土层厚的可达40～70 cm，土壤肥力较高。本区原有顶级群落针阔混交林经过多年人为破坏已不复存在，目前退化演替阶段森林群落有针阔混交林(兴安落叶松白桦天然混交林)、白桦林、蒙古栎林、杂木林。研究区上述各林型的林分密度依次为1 001～1 515、1 162～1 664、725～1 109、1 368～1 736株·hm-2；林分平均胸径依次为13.8、8.3、9.6、7.3 cm；林分公顷蓄积依次为91.3、59.8、71.5、60.4 m3·hm-2。

2 研究方法

2.1 样地设置

标准地于2011年设立，在研究区域内选择典型天然次生中幼林阶段的针阔混交林、白桦林、蒙古栎林和杂木林，在每个林型中设置未采用抚育措施对照区和按照一般抚育方式进行常规抚育区。常规抚育间伐强度15%～20%(株数比例)或10%～20%(蓄积比例)，间伐木为较大径级林木的固定标准地，标准地面积为100 m×100 m，各处理均为3次重复，共计24块标准地。

2.2 调查方法

在2011—2019年期间，每年秋季树木生长停止后，对所建立的各类型固定标准地进行每木调查，调查乔木层所有林木的树种种类、个体数量、胸径、树高等，并调查固定标准的地形、地势、坡度、坡向、坡位、海拔等因子。

2.3 数据处理和统计分析

森林群落树种组成结构分析采用重要值方法，按照重要值大于0.40为优势种、重要值大于0.10为主要伴生树种和重要值小于0.10为次要伴生树种；森林群落树种径级结构采用径级分布方法，胸径大于20 cm为大径级、胸径大于10 cm为中径级和胸径小于10 cm为小径级；森林群落树种的树高结构采用树高级分布方法，树高10 m以下按照1 m划分树高级，树高10 m以上按照2 m划分树高级，树高大于16 m为主林层、树高大于2m为演替层和树高小于2 m为更新层。应用Excel2013软件进行数据处理，应用Sigma Plot 12.5软件对数据进行作图，应用SPSS 22.0进行数据相关分析。

3 结果与分析

3.1 抚育对森林群落树种组成结构的影响

黑河市典型天然次生中幼林阶段的针阔混交林、白桦林、蒙古栎林和杂木林群落一般均由兴安落叶松(Larixgmelinii)、白桦(Betulaplatyphylla)、蒙古栎(Quercusmongolica)、黑桦(Betuladahurica)、山杨(Populusdavidiana)、紫椴(Tiliaamurensis)、大黄柳(Salixraddeana)7个树种中3～5个树种所组成，抚育经营改变了这些树种在群落中的地位。

表1 抚育对黑河市典型天然次生中

由表1可知，针阔混交林以兴安落叶松和白桦为共优种，黑桦为主要伴生树种，抚育后兴安落叶松仍然为优势树种，白桦由优势树种成为主要伴生树种，黑桦仍然为主要伴生树种，但是兴安落叶松树种在群落中地位得到明显提升(28.26%)，白桦和黑桦在群落中地位明显下降(-27.50%和-14.29%)；白桦林以白桦为优势种，大黄柳为次要伴生树种，抚育后白桦仍然为优势种，蒙古栎成为次要伴生树种，黑桦由次要伴生树种成为主要伴生树种，山杨成为次要伴生树种，蒙古栎、黑桦和山杨地位明显上升(100.00%、100.00%和100.00%)，白桦和大黄柳地位明显下降(-7.79%、-100.00%)；蒙古栎林以蒙古栎为优势种，白桦和黑桦为主要伴生树种，抚育后蒙古栎仍然为优势种，白桦和黑桦仍然为主要伴生树种，紫椴成为次要伴生树种，黑桦和紫椴地位明显上升(120.00%、100.00%)，白桦和蒙古栎地位明显下降(-15.38%、-22.73%)；杂木林以白桦、蒙古栎、黑桦和山杨为主要伴生树种，抚育后山杨由主要伴生树种成为优势种，白桦、蒙古栎和黑桦仍然为主要伴生树种，紫椴成为次要伴生树种，山杨和紫椴地位明显上升(104.00%和100.00%)，白桦、蒙古栎和黑桦地位明显下降(-46.43%、-31.82%和-4.76%)。可见，抚育后没有改变群落中原有优势树种的地位，增加了群落中主要伴生和次要伴生树种地位，不仅提高了森林价值，而且促进天然次生林向更加稳定的群落恢复奠定了群落结构基础。

3.2 抚育对森林群落径级结构的影响

抚育经营对黑河市典型天然次生中幼林阶段的针阔混交林、白桦林、蒙古栎林和杂木林群落径级结构具有影响。

a为针阔混交林；b为白桦林；c为蒙古栎林；d为杂木林

由图1可知，针阔混交林群落径级分布幅度为6～32 cm，大、中和小径级林木所占比例分别为9.85%、56.06%和34.09%，抚育后群落径级分布幅度变小为8～26 cm，大、中径级林木所占比例分别增加了3.02%、4.34%，小径级林木所占比例减少了7.36%；白桦林群落径级分布幅度为6～18 cm，中、小径级林木所占比例分别为31.73%、68.27%，抚育后群落径级分布幅度变大为6～26 cm，大、中径级林木所占比例分别增加了3.68%、22.68%，小径级林木所占比例分别减少了26.36%；蒙古栎林群落径级分布幅度为6～24 cm，大、中和小径级林木所占比例分别为0.64%、15.38%和83.97%，抚育后群落径级分布幅度仍然为6～24 cm，大、中径级林木所占比例分别增加了0.28%、4.34%，小径级林木所占比例分别减少了4.61%；杂木林群落径级分布幅度为6～10 cm，小径级林木所占比例为100%，抚育后群落径级分布幅度变大为6～12 cm，中径级林木所占比例增加了2.21%，小径级林木所占比例减少了2.21%。可见，抚育后改变了原有群落径级结构，提高了大、中径级林木所占比例，降低了小径级林木所占比例，不仅提高了森林经营价值，而且使天然次生林群落径级结构分布更加合理。

3.3 抚育对森林群落树高级结构的影响

抚育经营对黑河市典型天然次生中幼林阶段的针阔混交林、白桦林、蒙古栎林和杂木林群落树高级结构具有影响。由图2可知，针阔混交林群落树高级分布幅度为7～16 m，主林层、演替层林木所占比例分别为2.27%、97.73%，抚育后群落树高级分布幅度变小为8～14 m，主林层林木所占比例减少了2.27%%，演替层林木所占比例增加了2.27%；白桦林群落树高级分布幅度为6～12 m，演替层林木所占比例为100.00%，抚育后群落树高级分布幅度变大为7～14 m，演替层林木所占比例仍然为100.00%；蒙古栎林群落树高级分布幅度为6～14 m，演替层林木所占比例为100.00%，抚育后群落树高级分布幅度仍然为6～14 m，演替层林木所占比例也仍然为100.00%；杂木林群落树高级分布幅度为7～9 m，演替层林木所占比例为100.00%，抚育后群落树高级分布幅度变大为6～10 m，演替层林木所占比例仍然为100.00%。可见，抚育后改变了原有群落树高级结构，提高了演替层林木所占比例，降低主林层林木所占比例，不仅改变森林演替趋势，而且加速了天然次生林群落向地带性顶级森林群落恢复进程。

a为针阔混交林；b为白桦林；c为蒙古栎林；d为杂木林

4 结果与讨论

4.1 抚育对森林群落树种组成结构的影响研究结果表明，针阔混交林抚育后仍然以兴安落叶松为优势树种，白桦和黑桦为主要伴生树种，兴安落叶松地位得到明显提升(28.26%)，白桦和黑桦地位明显下降(-27.50%和-14.29%)；白桦林抚育后白桦仍然为优势种，黑桦为主要伴生树种，蒙古栎和山杨为次要伴生树种，蒙古栎、黑桦和山杨地位明显上升(100.00%、100.00%和100.00%)，白桦和大黄柳地位明显下降(-7.79%、-100.00%)；蒙古栎林抚育后蒙古栎仍然为优势种，白桦和黑桦仍然为主要伴生树种，紫椴为次要伴生树种，黑桦和紫椴地位明显上升(120.00%、100.00%)，白桦和蒙古栎地位明显下降(-15.38%、-22.73%)；杂木林抚育后以山杨为优势种，白桦、蒙古栎和黑桦仍然为主要伴生树种，紫椴为次要伴生树种，山杨和紫椴地位明显上升(104.00%和100.00%)，白桦、蒙古栎和黑桦地位明显下降(-46.43%、-31.82%和-4.76%)。抚育能够优化黑河市典型天然次生中幼林阶段的针阔混交林、软阔混交林、白桦林和蒙古栎林群落树种组成结构，增加主要树种成分，提高森林经营效果。

4.2 抚育对森林群落径级结构的影响研究结果表明，针阔混交林抚育后径级分布幅度变窄(8～26 cm)，大、中径级林木所占比例明显提高(3.02%、4.34%)，小径级林木所占比例大幅度减少(-7.36%)；白桦林抚育后径级分布幅度变宽(6～26 cm)，大、中径级林木所占比例大幅度提高(3.68%、22.68%)，小径级林木所占比例大幅度减少(-26.36%)；蒙古栎林抚育后径级分布幅度没有变化(6～24 cm)，大、中径级林木所占比例明显提高(0.28%、4.34%)，小径级林木所占比例明显减少(-4.61%)；杂木林抚育后径级分布幅度变宽(6～12 cm)，中径级林木所占比例明显提高(2.21%)，小径级林木所占比例明显减少(-2.21%)。抚育能够提高黑河地区典型天然次生中幼林阶段的针阔混交林、软阔混交林、白桦林和蒙古栎林的大、中径级林木所占比例，降低小径级林木所占比例，优化森林群落径级结构，充分发挥森林的生产潜力。

4.3 抚育对森林群落树高级结构的影响研究结果表明，针阔混交抚育后树高级分布幅度变窄(7～12 m)，主林层林木所占比例明显下降(-2.27%)，演替层林木所占比例明显提高(2.27%)；白桦林抚育后树高级分布幅度变宽(6～14 m)，演替层林木所占比例没有明显变化(100.00%)；蒙古栎林抚育后树高级分布幅度没有变化(6～10 m)，演替层林木所占比例没有明显变化(100.00%)；杂木林抚育后树高级分布幅度变窄(6～12 m)，演替层林木所占比例没有明显变化(100.00%)。抚育能够提高黑河地区典型天然次生中幼林阶段的针阔混交林、软阔混交林、白桦林和蒙古栎林的演替层林木所占比例，降低主林层林木所占比例，改变森林演替趋势，加速其向地带性顶级森林群落的恢复进程。