章古臺(tái)沙地赤松人工林土壤種子庫(kù)及天然更新特征

劉淑玲,宋鴿,劉敏,陳江燕,肖巍

(遼寧省固沙造林研究所,遼寧 阜新123000)

赤松(Pinus densiflora Sieb et Zucc)林天然分布于中國(guó)山東半島、遼東半島、江蘇云臺(tái)山及日本、朝鮮,是重要的水源涵養(yǎng)林和用材林樹種。章古臺(tái)赤松人工林,大部分是20世紀(jì)60—70年代營(yíng)造的林分,林齡達(dá)38～50 a,鑒于部分已進(jìn)入更新階段,本文對(duì)章古臺(tái)赤松土壤種子庫(kù)及天然更新特征進(jìn)行研究,解析赤松人工林天然更新過(guò)程,從而為正確認(rèn)識(shí)赤松在植被中的地位,科學(xué)論證和評(píng)價(jià)其在氣候惡劣的章古臺(tái)地區(qū)植被恢復(fù)與重建中的作用與前景提供依據(jù),對(duì)于沙地赤松人工林能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地發(fā)展也具有實(shí)際意義。

1　研究地概況

1.1　研究區(qū)地理位置與氣候概況

研究地位于遼寧省彰武縣章古臺(tái)鎮(zhèn)(122°25′33.05″— 122°37′33.72″E,42°39′04.19″—42°45′42.09″N),地處科爾沁沙地東南緣,素有“塞外沙荒”之稱,屬于亞濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。海拔226.5 m,土壤為生草沙土和流動(dòng)風(fēng)沙土,是森林與草原的交錯(cuò)區(qū),也是一個(gè)典型的半農(nóng)半牧區(qū)。年均氣溫6.3℃,年均相對(duì)濕度62%,年均降水量475.5 mm,降水變率60%～70%,降水多集中在6—8月,年均蒸發(fā)量1 300～1 880 mm,平均風(fēng)速4.2 m s-1,年平均無(wú)霜期155 d。標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)在1965年栽植的經(jīng)過(guò)間伐的人工林內(nèi),立地屬于平緩沙地。

1.2　土壤與植被情況

土壤以風(fēng)沙土為主,物理性沙粒(＞0.01 mm)含量較高,物理性黏粒含量相對(duì)較低,沙層厚度達(dá)126 m。植被以沙生植被為主,主要代表植物有色木槭(Acer mono)、山里紅(Crataegus pinnatifida var.major)、榆樹(Ulmus pumila)、大果榆(Ulmus macrocarpa)、山杏(Prunus sibirica)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)、中華隱子草(Cleistogenes chinensis)等。

2　研究方法

在對(duì)章古臺(tái)赤松人工林進(jìn)行普遍踏查的基礎(chǔ)上,選擇1965年栽植、郁閉度為0.6、有天然更新的赤松人工林為試驗(yàn)地,調(diào)查試驗(yàn)地枯枝落葉層厚度、新積沙層厚度、腐殖質(zhì)厚度(A1層)、植被蓋度及母樹的樹高、胸徑等,進(jìn)行土壤種子庫(kù)、林下、林隙與林緣天然更新調(diào)查,觀測(cè)其分布特點(diǎn)及更新規(guī)律。赤松天然更新條件因子調(diào)查結(jié)果見表1。

表1　赤松天然更新條件因子調(diào)查表

2.1　沙地赤松人工林土壤種子庫(kù)特征研究

以赤松人工林的西南角為原點(diǎn)(0,0),自南向北為x軸,自西向東為y軸,采用相鄰網(wǎng)格法將樣地劃分為n個(gè)1 m×1 m的網(wǎng)格,并按照網(wǎng)格的順序,對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行坐標(biāo)矢量化;隨機(jī)選取m個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行土壤種子庫(kù)抽樣調(diào)查,在所選定的網(wǎng)格內(nèi)按照順序取0.1 m×0.1 m大小面積的土壤,并分為枯枝落葉層和0～5 cm土層進(jìn)行取樣,樣品分裝帶回處理,確保取樣網(wǎng)格的比例占所有網(wǎng)格總數(shù)的10%以上。采用網(wǎng)篩分選法將土壤樣品過(guò)不同目的土壤篩,分離土壤種子庫(kù)中的種子,并按照種子總數(shù)、完整種子數(shù)、腐爛種子數(shù)和空粒種子數(shù)進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

2.2　沙地赤松人工林天然更新特征研究

2.2.1沙地赤松人工林林下更新特征研究 本研究主要采用野外調(diào)查的方法,在赤松人工林內(nèi)選擇天然更新較好的不同單株赤松個(gè)體8株,確定林冠投影面積,調(diào)查林冠投影內(nèi)的更新幼樹株數(shù)及分布規(guī)律。

2.2.2沙地赤松人工林林隙更新特征研究 根據(jù)林隙面積、赤松更新狀況和生境類型,選擇有代表性的更新樣地8塊進(jìn)行林隙內(nèi)更新規(guī)律調(diào)查。主要調(diào)查內(nèi)容：記錄樣地的位置、林隙的長(zhǎng)(a)、寬(b)、面積、形狀、植被蓋度等,統(tǒng)計(jì)赤松更新幼樹的株數(shù)和齡級(jí)。

2.2.3沙地赤松人工林林緣更新特征研究 根據(jù)赤松人工林林緣更新選擇不同類型設(shè)置樣地,選擇有代表性的更新樣地5塊進(jìn)行林緣更新規(guī)律調(diào)查。主要調(diào)查內(nèi)容：用羅盤記錄樣地的位置、母樹樹高、胸徑,測(cè)量更新面積大小、形狀,坡度、坡向、植被蓋度、更新幼樹離母樹最遠(yuǎn)距離等。調(diào)查更新幼樹的株數(shù)和齡級(jí)。

3　結(jié)果與分析

3.1　沙地赤松人工林土壤種子庫(kù)特征

沙地赤松人工林土壤各層中種子分布情況如表2所示。從表2中可以看出：在赤松人工林土壤種子庫(kù)中,47.47%的種子分布在枯枝落葉層中,種子平均密度可達(dá)253粒m-2;52.53%的種子分布在0～5 cm深的土層中,種子平均密度為280粒m-2。從種子品質(zhì)來(lái)看,空粒種子所占的比例較大,占種子總數(shù)的40.90%,腐爛種子所占比例為39.96%,完整種子所占比例較小,為19.14%。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：沙地赤松人工林林下由于年年被摟柴,累積的枯枝落葉層較薄,因此,0～5 cm土層中的種子相對(duì)多于枯枝落葉層中的種子。

表2　沙地赤松人工林林下土壤種子庫(kù)組成

3.2　章古臺(tái)沙地赤松天然更新特征

赤松天然更新主要為林下更新,更新幼樹呈不規(guī)則分布,密度為20 348～71 798株hm-2(表3)。其次為林隙更新,更新幼樹以群團(tuán)狀分布為主,帶狀分布為輔,密度為7 659～14 836株hm-2(表4)。赤松林緣更新的主要條件有林緣擴(kuò)展帶,林緣更新密度為856～10 810株hm-2(表5)。赤松林下更新密度好于林隙更新,更新密度是林隙更新的2.65～4.84倍;林隙更新密度要好于林緣的,更新密度是林緣更新的1.37～8.95倍。林緣更新離母樹最遠(yuǎn)距離主要與母樹的樹高有關(guān),更新的距離為樹高+1 m的范圍內(nèi)。調(diào)查發(fā)現(xiàn),相鄰的樟子松林內(nèi)和田野里有一簇簇天然更新的赤松,這是動(dòng)物搬運(yùn)的結(jié)果。

表3　赤松人工林林下更新特征調(diào)查表

表4　赤松人工林林隙更新特征調(diào)查表

表5　赤松人工林林緣更新特征調(diào)查表

4　結(jié)論

4.1在章古臺(tái)沙地赤松人工林土壤種子庫(kù)中,47.47%的種子分布在枯枝落葉層中,種子平均密度可達(dá)253粒m-2;52.53%的種子分布在0～5 cm深的土層中,種子平均密度為280粒 m-2。從種子品質(zhì)來(lái)看,空粒種子所占的比例較大,占種子總數(shù)的40.90%,腐爛種子所占比例為39.96%,完整種子所占比例較小,為19.14%。

4.2章古臺(tái)沙地赤松人工林天然更新有林下更新、林隙更新和林緣更新3種方式。林下更新幼樹呈不規(guī)則分布,密度為20 348～71 798株hm-2;林隙更新幼樹以群團(tuán)狀分布為主,帶狀分布為輔,密度為7 659～14 836株hm-2;林緣更新的主要條件有林緣擴(kuò)展帶,林緣更新密度為856～10 810株hm-2。赤松林下更新密度是林隙更新的2.65～4.84倍;林隙更新密度是林緣更新的1.37～8.95倍。林緣更新離母樹最遠(yuǎn)距離主要與母樹的樹高有關(guān),更新的距離為樹高+1 m的范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾德慧,尤文忠,范志平,等.樟子松人工固沙林天然更新障礙因子分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13(3)：257-261

[2]肖治術(shù),張知彬,王玉山.以種子為繁殖體的植物更新模型研究[J].生態(tài)學(xué)雜志,2003,22(4)：70-75

[3]Nathan R,Muller-Landau H C.Spatial patterns of seed dispersal,their determinants and consequences for recruitment[J].Tree,2000,15(7)：278-285

[4]王仁卿,張淑萍,張治國(guó),等.昆崳山天然赤松種群的數(shù)量特征及更新動(dòng)態(tài)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2000,19(3)：61-65

[5]李萬(wàn)石,申光日,王成,等.天然赤松母樹林的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及其更新的初步探討[J].延邊農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),1994,16(4)：244-249

[6]林全業(yè).赤松次生林天然更新主成分分析與因子分析[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996,27(4)：445-450

[7]劉淑玲,李玉航,袁春良,等.章古臺(tái)沙地樟子松的天然更新[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,39(9)：11-13

[8]姜鳳岐,曾德慧.防護(hù)林衰退原因的恢復(fù)生態(tài)學(xué)辨析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2006,17(2)：2229-2235

[9]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].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13(1)：1-5

[10]劉淑玲,李玉航,袁春良,等.章古臺(tái)沙地赤松天然更新的初步研究[J].防護(hù)林科技,2010,98(5)：53-55

[11]閆德仁,杜敏,王玉華,等.沙地樟子松天然林自然落種和土壤種子庫(kù)的特征[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,37(11)：11-12,16

[12]金永煥,周莉,代力民,等.延邊地區(qū)天然赤松林幼樹分枝特性研究[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,34(4)：263-266