楊樺中幼天然次生林的長期經(jīng)營效果

魏 彪 周冬躍 戴 福 陸 瑩 王慶斌 付 靜 祝旭加

(牡丹江林業(yè)科學研究所，牡丹江，157009) (黑龍江省穆棱林業(yè)局) (牡丹江林業(yè)科學研究所)

楊樺中幼天然次生林的長期經(jīng)營效果

魏 彪 周冬躍 戴 福 陸 瑩 王慶斌 付 靜 祝旭加

(牡丹江林業(yè)科學研究所，牡丹江，157009) (黑龍江省穆棱林業(yè)局) (牡丹江林業(yè)科學研究所)

采取固定標準地和臨時標準地相結合的調查方法，調查了試驗地林分樹種組成、樹高、胸徑、徑階分布、空間結構狀況，分析了林冠下引進紅松促進楊樺天然次生林更新的試驗效果。結果證明：林冠下引進紅松促進楊樺天然次生林更新技術，不但改變了林分樹種組成，而且改善了林木分布，提高了林木生長速度，增加了林分蓄積。林冠下引進紅松幼苗，在未顯著改變次生林林木混交度的情況下，27 a試驗林分林木分布，從團狀改善為隨機分布；紅松優(yōu)勢度得到提高，從處于中庸和劣勢之間，提高到介于中庸和亞優(yōu)勢之間；試驗樣地蓄積得到提高，和對照相比蓄積提高72%。

楊樺混交林；天然次生林更新；紅松

Poplar-birch mixed forest; Secondary natural forest; Korean pine

天然次生林經(jīng)營技術，一直以來是森林經(jīng)營者和相關研究人員關注的問題，上個世紀50年代以來，很多學者對我國天然次生林經(jīng)營技術進行了研究，從最初的天然次生林的定義、分類、現(xiàn)狀研究，逐漸細化到不同地區(qū)、不同類型天然次生林結構特點、組成、演替規(guī)律的研究。隨著新的經(jīng)營理念及理論的提出，天然次生林的經(jīng)營理論和技術也不斷的進步。已經(jīng)由只重視木材收獲作為唯一經(jīng)營目標，發(fā)展到重視并追求次生林的經(jīng)濟、社會、生態(tài)價值的多目標實現(xiàn)。但是，針對東北地區(qū)楊樺次生林的研究，多集中于林分結構特點、實際經(jīng)營工作經(jīng)驗總結等方面的研究[1-3]；針對一種結構特點的楊樺次生林分的特定經(jīng)營技術長期研究工作較少，而且針對楊樺次生林的經(jīng)營效果的研究多偏重于林分蓄積變化等方面[2-3]，對其空間結構變化研究較少。針對以上問題，在前期研究基礎上(前期研究主要是確定了最佳間伐強度和栽植密度等技術措施)，從1986年開始對楊樺中幼天然次生林經(jīng)營技術進行了長期研究。本文闡述了在林冠下引進紅松幼苗，促進楊樺中幼天然次生林，向以紅松占優(yōu)勢的針闊混交林演替的效果，旨在為本地區(qū)的次生林經(jīng)營提供參考。

1 研究地區(qū)概況

穆棱林業(yè)局代馬溝經(jīng)營所地理中心位置：東經(jīng)130°4′，北緯44°27′，海拔548～817 m。年均氣溫1.6 ℃；年平均降水量480 mm；土壤多屬花崗巖及玄武巖坡積母質上發(fā)育的山地暗棕壤，黑土層厚度10～30 cm。原生群落為以紅松占優(yōu)勢的針闊混交林，由于20世紀50年代初的一次火災，后派生出以楊樺為主的次生林，及殘存少量原生闊葉紅松林的群落特征。經(jīng)營面積1.500 8×104hm2，其中：林地面積1.347 8×104hm2，森林覆蓋率79.56%，活立木總蓄積1.423 6×106m3；中幼齡林面積8 662 hm2，蓄積6.89×105m3，分別占有林地面積和蓄積的72.54%、49.33%；成熟林占有林地面積和蓄積的1.5%、1.9%；經(jīng)營區(qū)內無過熟林。大量的中幼齡林為次生林，其中：楊樺次生林占有林地總面積的88%(含人工混交林)，占立木蓄積的86%(含混交及少量伴生樹種)。

2 研究方法

采取固定標準地和臨時標準地相結合的調查方法。1985年，于代馬溝經(jīng)營所51林班第4、5、6小班各設置15塊固定樣地(其中1個為對照)，固定樣地面積0.1 hm2?；旖欢?、大小比、角尺度調查，設置5 m×5 m臨時標準地，每塊固定樣地中設置4塊臨時小標準地，混交度、大小比、角尺度測量[4-5]、計算時參照樹選為目標樹最近4株相鄰木。對小班資源狀況(見表1)調查后，于1985年秋進行強度為50%(蓄積計算)強度間伐，全部保留林分內的紅松幼樹，保留一定數(shù)量白樺、山楊；在固定樣地內栽植4年生紅松幼苗，栽植密度為2 000株/hm2。1986—1990年，對標準地進行了連續(xù)調查，1994年對紅松幼苗生長情況進行了調查，最近一次于2013年9月對固定樣地進行了調查；利用調查數(shù)據(jù)，對27 a試驗林分的變化進行分析，對比經(jīng)營效果。

3 結果與分析

3.1 林分樹種組成及樹高、胸徑平均值變化

1985年秋，對21林班4、5、6小班資源狀況進行了調查，并于當年秋天調查后間伐50%蓄積，間伐前后對比數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果見表1。

表1 1985年間伐前后代馬溝21林班4、5、6小班資源狀況統(tǒng)計

間伐前，標準地的樹種組成為4樺2楊2椴1色+水紅榆黃，為穆棱代馬溝林場典型的楊樺次生林。在間伐50%的蓄積后，樹種組成改變?yōu)?樺2楊2椴1色+紅榆黃。間伐前，林分密度為1 923株/hm2，林分郁閉度為0.7，林分生長不良；間伐后，林分密度降到847株/hm2，郁閉度為0.4。從蓄積看，標準地間伐前，蓄積為99.08 m3/hm2，山楊、白樺占到總蓄積76%以上。間伐后，蓄積為47.58 m3/hm2，山楊、白樺所占比例略有提高，達到77%以上。間伐后林分平均樹高和平均胸徑都有所提高。

標準地間伐50%蓄積后，林冠下引進4年生紅松幼苗，并于引進紅松幼苗后前2 a進行了割灌處理，以降低紅松幼苗競爭強度，此后，25 a間沒有進行任何人為經(jīng)營措施。1986—1990年調查顯示，標準地樹種組成，結構變化不大，主要是蓄積增長率發(fā)生變化(見表2)。

表2 標準地最初5 a蓄積變化

由表2可見，引進紅松后，前5 a，試驗標準地蓄積增長率都大于對照樣地蓄積增長率，主要是由于50%的高強度間伐，降低了林木之間的競爭，使單株林木生長得到釋放。特別是從實驗第3年開始，試驗標準地蓄積增長率遠遠高于對照樣地，1989、1990年前者增長率是后者的3.4倍多。從蓄積增長量看，前3 a，試驗樣地蓄積增長量小于對照樣地，但是得益于較高的增長率；到第4、5年，試驗樣地蓄積增長量已經(jīng)高于對照樣地，試驗樣地在蓄積增長上逐漸顯現(xiàn)優(yōu)勢。

1994年，對紅松幼苗生長情況進行了調查，結果顯示：經(jīng)過7 a的生長，紅松幼苗的平均保存率達到90%以上、平均高達到166.7 cm、平均地徑2.8 cm；第7年，高生長達到22.14 cm，幼苗生長良好。2013年，對標準地進行了每木檢尺，調查數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表3。

表3 代馬溝21林班4、5、6小班25 a后林分狀況

25 a后，試驗林分樹種組成為2色木2山楊2榆1樺1紅1椴+水曲柳，白樺所占比例下降30%，山楊比例未變，色木比例提高10%，紅松比例顯著提高，達到10%。按公頃株數(shù)計算，紅松所占比例為38%，為標準地內最多樹種。25 a后，林分平均高提高2.8 m；平均胸徑下降2.6 cm，這種胸徑的下降，主要是由于林冠下引進紅松幼樹和期間自然萌生形成的色木、山楊引起的。紅松平均樹高和平均胸徑分別為12.5 m、13.92 cm，分別比試驗間伐前提高135.8%、167.7%；27 a內，平均樹高生長為0.29 m/a，平均胸徑生長為0.35 cm/a。27 a后，紅松蓄積比例，從實驗開始時不到0.8%，提高到13%。考慮到紅松尚處于中齡階段，株數(shù)比例、樹高比、蓄積比例更能說明實驗效果。從平均樹高看，人工更新的紅松已經(jīng)開始進入主林層，林內山楊、白樺、色木等樹種更新幼樹幾乎不可見；可以預見，紅松將逐漸完全進入主林層，建立有闊葉紅松林景觀特征的林分，為次生林向本地森林生態(tài)系統(tǒng)演替頂級提供了條件，縮短了演替時間，加速了演替速度。

27 a后，試驗林分和對照樣地的對比，更能說明問題，對照樣地狀況如表4所示。對照樣地仍是典型的次生楊樺林，蓄積只有103.81 m3/hm2，人工林冠下更新林分蓄積比其提高70.2%。對照林分只有極少數(shù)云杉處于更新層，林冠下空間仍然被山楊、白樺、糠椴、春榆等樹種占據(jù)，未見闊葉紅松林的建立痕跡。

表4 對照標準地調查統(tǒng)計

3.2 林分徑階分布變化

林分不同徑階株數(shù)分布的變化，可以直觀反映出經(jīng)營效果，27 a后各試驗標準地不同徑階林木株數(shù)分布如表5。從表5可見：在進行人工更新前，無論是間伐前還是間伐后，林分徑階分布都是典型的反J型分布，隨著徑階的增加林木株數(shù)逐漸減少。27 a后，經(jīng)過人工促進紅松更新的試驗林分，徑階分布雖然在整體上仍然是近似于反J型，但是，4 cm到14 cm徑階的林木株數(shù)相差不大，說明大量的林木處于此徑階范圍，這個范圍恰是人工更新的紅松現(xiàn)在所處的徑階范圍，紅松逐漸進入主林層的同時也顯著改變了試驗林分的徑階分布。對比對照樣地27 a后的徑階分布，仍然是典型的反J型。

表5 林分徑階分布

3.3 試驗林分當前空間結構狀況

3.3.1 各樹種混交度及其頻率分布

混交度是衡量林分混交程度的重要指標，本試驗在每個固定樣地內設置了4個5 m×5 m的臨時樣地，對樣地內的4 cm徑階以上的林木進行每木檢尺，并記錄每株林木相對位置，計算試驗樣地和對照樣地的混交度、大小比和角尺度(見表6～表8)。

表6 試驗樣地和對照樣地的混交度頻率及平均混交度比較

注：平均混交度=∑混交度取值×混交度頻率。

從表6可以看出：試驗樣地和對照樣地各個樹種混交度變化不大，方差分析顯示差異不顯著，都處于中度以上混交狀態(tài)。除對照樣地中的山楊處于弱度混交外，兩種樣地中所有樹種混交度都大于0.5，都處于中度混交以上狀態(tài)，色木、紅松、春榆、糠椴都處于強度混交，色木為極強度混交[5]。紅松在兩種樣地中，雖然都處于強度混交，但是試驗樣地中的紅松混交度略小于對照樣地中的紅松的混交度，主要是由于林冠下引進紅松所致。

3.3.2 各樹種大小比對比

對照樣地和試驗樣地各個樹種胸徑大小比相差顯著(P=0.001<0.05)。從表7可見：試驗地和對照樣地相比，試驗樣地中色木、白樺、山楊優(yōu)勢度有所下降；色木從近似中庸下降到介于劣勢和絕對劣勢之間，下降幅度最大；白樺、山楊只是略有下降，其仍處于試驗樣地的亞優(yōu)勢和絕對優(yōu)勢之間[1，3，6]；紅松、春榆、糠椴、山槐的優(yōu)勢度，試驗樣地比對照樣地有所提高，紅松提高幅度最大，這和人工更新紅松已經(jīng)進入主林層狀態(tài)相一致。

表7 各樹種胸徑大小比頻率及其平均大小比比較

注：平均大小比=∑大小比取值×大小比頻率。

3.2.3 樣地林木角尺度頻率分布

角尺度是衡量林木水平空間分布的重要指標，表8給出了試驗樣地和對照樣地林木，角尺度在不同取值間的頻率分布。由表8可見：對照樣地中，處于較低取值的林木相對較少，頻率較低，其平均角尺度為0.550，大于0.517(平均角尺度大于0.517，林分為團狀分布)，這說明對照樣地林分為團狀分布[6-7]。試驗樣地中，處于較低和較高取值的林木較少，頻率分布近似正態(tài)分布，平均角尺度為0.480，處于0.475～0.517之間(平均角尺度介于此區(qū)間，林分為隨機分布)，說明試驗樣地林分為隨機分布[6-7]。對比看，50%間伐強度下，林冠下引進紅松改變了林木分布，從團狀變?yōu)殡S機，改善了林木空間結構。

表8 樣地林木角尺度頻率及其平均角尺度分布

注：平均角尺度=∑角尺度取值×角尺度頻率。

4 結論

50%高強度間伐，陰坡山坡中下腹楊樺中幼天然次生林，引進紅松幼苗經(jīng)營效果顯著。不但改變了林分樹種組成，而且改善了林木分布，提高了林木生長速度，增加了林分蓄積。

通過引進紅松幼苗，在未顯著改變次生林林木混交度的情況下，試驗林分林木分布從團狀改善為隨機分布。

紅松優(yōu)勢度得到提高，從處于中庸和劣勢之間，提高到介于中庸和亞優(yōu)勢之間。

試驗樣地蓄積得到提高，和對照相比，蓄積提高72%。

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[3] 邵芳麗，余新曉，宋思銘，等.天然楊-樺次生林空間結構特征[J].應用生態(tài)學報，2011，22(11)：2792-2798.

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魏彪，男，1984年1月生，牡丹江林業(yè)科學研究所，工程師。E-mail：737228349@qq.com。

2013年10月17日。

S754

Long-term Management Effect of of Poplar-birch Secondary Forest/Wei Biao, Zhou Dongyue(Mudanjiang Forest Research Institute); Dai Fu(Muling Forestry Bureau); Lu Ying, Wang Qingbin, Fu Jing, Zhu Xujia(Mudanjiang Forest Research Institute)//Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(4).-38～41

責任編輯：張 玉。

An experiment was conducted to study the long-term effect of planting Korean pine on accelerating the succession of poplar-birch secondary forest including tree composition, height, diameter at breast height, diameter class and distribution by establishing fixed and temporary sample plots. This technique not only changed the composition of tree species, but also improved the tree distribution between different diameter class, and the growth and the volume were accelerated. In the past 27 years, the distribution changed from reunion to random under the condition that the mingling index unchanged remarkable. The dominance of Korean pine was improved and the stock of the stand was improved 72% than the CK stand.