小興安嶺闊葉紅松林林分結(jié)構(gòu)與修復(fù)

郭樹平

(黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱 150081)

紅松(Pinuskoraiensis)要求溫和涼爽的氣候，國外僅分布在日本、朝鮮和俄羅斯的部分區(qū)域，在我國只分布在東北的長白山到小興安嶺一帶。世界紅松森林面積約50萬km2，中國最多，約占總面積的60%，朝鮮半島最少，只有總面積的10%左右[1]。小興安嶺的自然條件最適合紅松生長。

闊葉紅松林是中國東北東部山區(qū)的地帶性森林植被，典型的溫帶針闊混交林，具有建群種獨特、物種多樣性豐富、含有較多的亞熱帶成分等特點。在闊葉紅松林中，針葉樹代表種主要是紅松，闊葉樹主要有紫椴(Tiliaamurensis)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、水曲柳(Fraxinusmandschurica)、春榆(Ulmusjaponica)、裂葉榆(Ulmuslaciniata)、大青楊(Populusussuriensis)及槭屬的色木槭(Acermono)、擰勁槭(Acertriflorum)、白樺(Betulaplatyphylla)等。其中紅松、水曲柳、春榆和白樺等屬于第三紀孑遺種，山葡萄(Vitisamurensis)和狗棗獼猴桃(Actinidiakolomikta)屬于南北植物種的滲入。

經(jīng)過近一個世紀的破壞和開發(fā)，黑龍江省的大面積紅松原始林資源已接近枯竭，現(xiàn)存的僅限于科研教學(xué)單位實驗林場和種子園，而生態(tài)系統(tǒng)較完整的僅為豐林保護區(qū)闊葉紅松林，面積18 400 hm2、涼水自然保護區(qū)闊葉紅松林，面積6 394 hm2、小北湖自然保護區(qū)闊葉紅松林，面積4 721 hm2，此外，還有一些經(jīng)過衛(wèi)生伐和疏伐的母樹林，主要包括伊春(28 047 hm2)、鶴北(11 000 hm2)和東方紅(5 000 hm2)。伊春林區(qū)在20世紀50年代紅松林面積和蓄積分別占53.8%和74.3%，60年代為29.9%和45.3%，80年代為8.4%和11.7%，90年代為5.8%和6.9%，到2004年伊春林區(qū)全面停止采伐紅松為止，已經(jīng)下降到4.51%和4.5%[2-3]。

1 研究區(qū)自然地理概況

黑龍江豐林國家級自然保護區(qū)地處小興安嶺南坡中段北緣，地理坐標為E128°58′～129°15′、N 48°02′～48°12′，坡度多在10°～25°，個別達到35°，年均溫度-0.5℃，無霜期120 d左右，年降水量為650 mm，總面積18 400 hm2。地帶性植被為溫帶針闊葉混交林，主要森林類型有紅松林、云冷杉林和落葉松林，其中紅松林所占比例最大。植被類型以紅松和蒙古櫟為優(yōu)勢樹種，并與沙冷杉(Abeshollophlla)、臭冷杉(Abiesnephrolopis)、紅皮云杉(Piceakoraiensis)及魚鱗云杉(Piceajezoensisvar.microsperma)相混交的針闊葉混交林。林內(nèi)闊葉樹種較豐富，主要有蒙古櫟、水曲柳、紫椴、黃檗(Phellodendronamurese)、春榆、核桃楸(Juglansmandshurica)、色木槭等，下木毛榛子(Corylusmandshurica)、刺五加(AcanthopanaxSenticosus)和暴馬丁香(Syingareticulatavar.mandshurica)等。

2 林分類型和分布景觀格局

2.1 闊葉紅松林的主要林分類型

闊葉紅松林的水平分布區(qū)內(nèi)林型表現(xiàn)比較明顯，包括位于黑龍江省的東寧一帶(44°20′N為北界)混交有沙冷杉的南部紅松林，位于小興安嶺南坡混有楓樺和紫鍛等多種闊葉樹的中部紅松林(典型紅松林)，和位于小興安嶺的對面山(48°20′N為南界)混有紅皮云杉、臭冷杉的北部紅松林[1]。

2.2 小興安嶺闊葉紅松林斑塊特征

豐林自然保護區(qū)原始林景觀占保護區(qū)總面積的88.52%，三個地帶性頂極群落林分類型占森林總面積的50.7%，其中，椴樹紅松林12個斑塊、面積513 hm2；楓樺紅松林51個斑塊、面積3 581 hm2；云冷杉紅松林斑塊數(shù)量達88塊、面積5 104 hm2。其它林分類型包括冷杉林斑塊數(shù)和面積分別為8個、336 hm2，落葉松林為4個、103 hm2，云冷杉混交林46個、1 700 hm2，針葉混交林66個、3 364 hm2，針闊葉混交林27個、1 460 hm2，闊葉混交林1個、28 hm2，白樺林5個、63 hm2，山楊林1個、21 hm2，蒙古櫟林3個、97 hm2[3]。整個林分類型中，云冷杉紅松林斑塊數(shù)量最多，占斑塊總數(shù)的24.38%；楓樺紅松林的平均面積最大，分布集中成片。

2.3 小興安嶺闊葉紅松林年齡特征

豐林保護區(qū)的森林是以成過熟林為主要組成部分，面積占74.9%[4]。三個地帶性頂極群落林分類型中，椴樹紅松林成熟齡、過熟齡林分所占比例分別為89.67%、10.33%，楓樺紅松林中齡、成熟齡、過熟齡林所占比例分別為0.36%、52.72%、46.90%，云冷杉紅松林中齡、近熟齡、成熟齡、過熟齡所占比例分別為0.69%、2.04%、40.81%、56.47%。

其它林分類型中：冷杉林近熟齡、成熟齡林所占比例分別為94.35%、5.65%；落葉松林中齡、成熟齡林所占比例分別為27.18%、72.82%；云冷杉混交林、針葉混交林、針闊葉混交林中齡、近熟齡、成熟齡、過熟齡林所占比例分別為12.05%、54.89%、29.37%、3.69%，5.05%、26.49%、44.05%、24.41%，4.85%、33.97%、40.51%、20.66%；闊葉混交林中齡、近熟齡、成熟齡林所占比例分別為63.92%、25.32%、10.76%；白樺林中齡、近熟齡林所占比例分別為93.65%、6.34%；山楊林均為近熟齡林；柞樹林幼齡、中齡所林占比例分別為76.29%、23.71%。

原始紅松林己進入老齡過熟的階段。山楊林只有近熟林，白樺林以中齡為主，柞木林以幼、中齡林為主。除柞木林外，所有次生化林分都沒有幼齡林，說明在近二、三十年內(nèi)沒有受到強烈的外界干擾而發(fā)生次生化演替，而次生化演替較強烈的時期大約在1950～1970年，在50年代發(fā)生森林火災(zāi)形成次生林后的二、三十年內(nèi)。柞木林主要是從反復(fù)破壞的次生演替的結(jié)果。

2.4 小興安嶺闊葉紅松林林分類型垂直分布特征

豐林自然保護區(qū)總海拔在260～690 m，300～400 m居多。椴樹紅松林多分布在300～500 m，45%以上分布在300～400 m處，海拔600 m以上沒有分布；楓樺紅松林主要分布在300～600 m，40%以上分布在400～500 m處，300 m以下和600 m以上僅零星分布；云冷杉紅松林主要分布于300～500 m，45%以上分布在300～400 m處，其他段少量分布。

冷杉林、落葉松林、云冷杉混交林75%以上分布在300～400 m；白樺林和山楊林90%以上分布在300～400 m；闊葉混交林80%以上分布在400m以下[4]。

3 影響紅松天然更新和生長的主要因素

闊葉紅松林上層樹冠由紅松占優(yōu)勢的地方大部分十分濃密，光照較弱，幼苗很難在這樣的郁閉條件下達成熟階段，只有林冠由其它樹種占優(yōu)勢或林木稀疏成林中空地才有較強的光照，利于紅松幼苗幼樹的生長[5]。小興安嶺地區(qū)在地面20～50 cm范圍內(nèi)，紅松林只是白樺林透光度的1/4～1/3左右[6]。紅松在幼年期比較耐蔭，補償點低，但達到一定年齡(10～20 a)后，就需要更多光照。林分過密大部分幼樹就要死亡。紅松在過分郁閉條件下均生長不良，很難超過幼樹階段，就逐漸被淘汰。因此紅松林內(nèi)其個體的出現(xiàn)頻率不是進一步聚集，而是趨于均勻化[5]。

3.1 郁閉度對紅松群落數(shù)量的影響

據(jù)李文華研究表明，郁閉度0.8的闊葉紅松林林分群落組成結(jié)構(gòu)為4椴3紅1柞1榆1楊+槐、色、白；郁閉度0.6的林分群落組成結(jié)構(gòu)為3椴3紅3柞1其它(槐、楊、榆等)；郁閉度0.4的林分群落組成結(jié)構(gòu)約5紅2鍛2柞1其它(榆、槐、山等)；郁閉度0.2的林地群落組成結(jié)構(gòu)為7紅1榆1椴1柞+花、山；郁閉度0.0的林地群落組成結(jié)構(gòu)為7紅2榆1其它(椴、胡)[6]?？梢?，透光撫育強度對林下紅松的恢復(fù)進程具有較大影響，較大的采伐強度也為紅松提供了良好的生長空間。見表1。

表1 郁閉度對群落數(shù)量的影響

3.2 郁閉度對紅松幼林生長群落的影響

據(jù)屈紅軍研究表明，郁閉度0.8的林地紅松徑級分布為2～10 cm，平均3.6 cm；0.6的林地紅松徑級分布為2～12 cm，平均5.4 cm；0.4的林地紅松徑級分布為2～18 cm，平均7.7 cm；0.2的林地紅松徑級分布為2～24 cm，平均10.5 cm；0.0的林地紅松徑級分布為2～28 cm，平均14.4 cm。郁閉度0.6的林地紅松樹高分布為130～250 cm，平均95.7 cm；0.4的林地紅松樹高分布為130～250 cm，平均樹高137.0 cm；0.2的林地紅松樹高分布為130～350 cm，平均178.2 cm；0.0的林地紅松樹高分布為130～450 cm，平均214.3 cm[7]。

綜上可見，透光撫育強度對群落中的紅松幼樹地徑和樹高均有較大影響。見表2。

表2 郁閉度對紅松幼林生長的影響

3.3 小興安嶺闊葉紅松林不同林分類型對紅松天然更新的影響

小興安嶺闊葉紅松林下紅松天然更新數(shù)量是因森林類型而異，在柞樹紅松林中最多，椴樹紅松林中次之、楓樺紅松林和云冷杉紅松林中最少。闊葉紅松林中紅松天然更新的數(shù)量隨年齡的增加而急劇下降，82%(柞樹紅松林中為96%)以上的苗木集中在1～5 a生，而1 a生的幼苗又為其總更新數(shù)量的81%(柞樹紅松林中為89%)。在鍛樹紅松林和云冷杉紅松林內(nèi)最大年齡的紅松幼樹為30 a，柞樹紅松林中最大年齡為20 a[8]，具體數(shù)據(jù)見表3。

4 撫育經(jīng)營闊葉紅松林內(nèi)紅松的作用

4.1 上層林冠撫育對紅松幼樹的影響

吉林省黃泥河林業(yè)局對次生林的林下人工更新10 a的紅松(造林10 a后進行上層撫育間伐，撫育株數(shù)強度25%，蓄積強度18%)進行調(diào)查研究，結(jié)果證明：撫育林分紅松幼樹枯死率為0，平均保存株數(shù)為317株/hm2，未撫育林分的枯死率為15.0%，平均保存株數(shù)為283株/hm2。撫育林分保存株數(shù)增加了12.0%，紅松幼樹的高、地徑生長分別增加了40%和50.0%，冠幅增長量增加了15.5%[9]。這說明上層撫育對林冠下人工更新的紅松幼樹的樹高生長和地徑生長、保存率有顯著影響。見表4和表5。

表3 不同類型下紅松天然更新的數(shù)量 株·hm-2

表4 林分生長狀況

表5 不同處理對紅松幼樹的影響

4.2 上層林冠撫育強度對紅松生長的影響

吉林省敦化市林業(yè)局對次生林(上層林木以蒙古櫟為主，比重占60～90%，其它為椴樹、白樺、楊樹等，平均林齡56 a，平均胸徑14～16 cm，株數(shù)1 300～1 800株/hm2，蓄積111 m3/hm2，林分郁閉度0.8；林下人工更新24a的紅松，造林1 600株/hm2，現(xiàn)保存株數(shù)平均1 100株/hm2，樹高3～5 m，胸徑3～6 cm)撫育2 a后，郁閉度控制在0.60、0.65、0.70時，樹高年生長量分別為0.43、0.33、0.19 m，胸徑年生長量分別為0.68、0.37、0.21 cm，蓄積年生長量分別為2.80、1.04、0.43 m3/hm2[10]，這說明采伐撫育強度越大，林分的年生長量越高。見表6和表7。

表6 林分生長狀況

表7 不同撫育強度對紅松生長的影響

5 小興安嶺闊葉紅松林生態(tài)修復(fù)的策略

5.1 適宜修復(fù)的林型

根據(jù)小興安嶺林下紅松天然更新數(shù)量分布，在柞樹紅松林和椴樹紅松林中進行林下紅松造林促進恢復(fù)最適宜。

5.2 林隙造林促進恢復(fù)

林隙是樹木更新的重要場所，由于林隙內(nèi)樹種的動態(tài)變化，其小環(huán)境(光照、溫度、濕度、土壤等)特征也不斷發(fā)生改變，更新苗木的不同發(fā)育時期對光、溫和水等資源需求也體現(xiàn)動態(tài)需求。在<100 m2的林隙對物種多樣性保護更加有利[11]，林隙大小在100 m2左右對≦20 cm的幼苗生存更加有利、300 m2左右最適合幼樹和小徑木生長[12]。紅松在林隙內(nèi)更新較好的集中在201-400 m2和401～600 m2的林隙內(nèi)，是更新密度發(fā)生變化的敏感區(qū)域。在闊葉紅松林內(nèi)，幼苗的多樣性指數(shù)峰值在201～4 00m2的林隙內(nèi)，幼樹Ⅰ(H>1 m，DBH<2 cm)、幼樹Ⅱ(2 cm

5.3 透光撫育促進恢復(fù)

自然條件下，幼苗發(fā)育過程中，在樹種本身特性和林隙小環(huán)境特征的綜合作用下，一些種類和個體被淘汰，只有部分樹種進入演替層。采取人為干擾措施，進行透光撫育，可以使小環(huán)境向有利于紅松生長方向變化，進一步促進闊葉紅松林的恢復(fù)，撫育時間可選擇紅松林齡10～20 a之間，撫育強度以林分保留郁閉度0.6為宜。

6 小 結(jié)

闊葉紅松林是東北東部山區(qū)的地帶性森林植被，但由于過度利用與破壞，目前已退化為次生林和人工林。本文綜合闡述了小興安嶺闊葉紅松林的林分結(jié)構(gòu)、林型以及垂直分布特征，分析影響紅松天然更新和生長的主要因素，研究撫育經(jīng)營措施對紅松生長的影響，最終提出了小興安嶺闊葉紅松林生態(tài)修復(fù)的最佳策略。

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