徐州石灰?guī)r山地側柏純林自然更新演替調查分析

葛秉玨，翟愛進，葛成立，朱朝芹，辛 紅，業(yè)雪琴，林 琴

（1.徐州市林業(yè)站，江蘇 徐州 221009，2.徐州市林場，江蘇 徐州 221009；3.徐州市農業(yè)老科技工作者協(xié)會，江蘇 徐州 221003）

徐州石灰?guī)r山地側柏純林自然更新演替調查分析

葛秉玨1，翟愛進2，葛成立3*，朱朝芹1，辛 紅2，業(yè)雪琴2，林 琴1

（1.徐州市林業(yè)站，江蘇 徐州 221009，2.徐州市林場，江蘇 徐州 221009；3.徐州市農業(yè)老科技工作者協(xié)會，江蘇 徐州 221003）

通過對側柏純林林隙和林中空地自然更新的調查，闡述自然更新演替的階段性，影響自然更新演替的主要因素，提出側柏純林更新演替方向，認為側柏純林自然更新演替是人工促進側柏純林演替的一個部份，自然更新演替具有隨機性和局限性，母巖種類不同，更新樹種不一，改善光照林間條件，保障幼苗生長，封山育林，提高土壤肥力，保護鳥類、保護母樹，可促進側柏純林自然更新演替。

側柏林；石灰?guī)r山地；自然更新演替；徐州

森林的自然更新演替是森林生態(tài)學和森林演替的一個重要議題，它涉及到動物學、生態(tài)學、林學等學科內容［1－3］。徐州石灰?guī)r山地側柏純林是建國后綠化荒山的重要成果，進入中齡后正在發(fā)生衰退，為此本文對徐州石灰?guī)r山地側柏純林自然演替狀況作了調查分析，為人工促進進展演替提出科技依據(jù)。

1 徐州石灰?guī)r山地自然概況［4－5］

1.1 石灰?guī)r山地地理位置

徐州位于江蘇西北部，跨東經116°22＇～118°40＇，北緯33°43＇～34°58＇，處于蘇魯豫皖4省交界處，石灰?guī)r山地集中于徐州市郊，銅山縣及其于邳州市、睢寧縣連接的山地。

1.2 氣候特征

本地處于暖溫帶南緣，氣候具有暖溫帶向北亞熱帶過渡的特征，日照充足、熱量豐富、雨熱同季、溫差較大、季風顯著、四季分明，石灰?guī)r山地屬于半溫潤季風氣候，年平均氣溫14.1℃，年≥10℃的活動積溫4 610.7℃，7月最高平均氣溫26.8～27.0℃，1月最冷平均氣溫－0.7～－1.2℃，年平均降水量874.3 mm，春季占18%，夏季占58%，全年日照2 441 h，年日照百分率為55%。

1.3 石灰?guī)r山地土壤

徐州石灰?guī)r山地土壤成土母巖均屬沉積巖，巖石種類有砂石巖、石灰?guī)r和頁巖。由于巖石種類不同，其土壤化學成分有差異，影響樹種分布種類。由于石灰?guī)r山地原生森林植被已破壞千年，水土大量流失，徐州石灰?guī)r山地巖石裸露，土壤貧瘠，無大片連接的土壤，殘留土壤大部保存在巖隙、巖窩中或受巖石阻隔成片狀分布，土層厚度一般5～20 cm，緩坡及峽谷2側土層較厚在30 cm以上，局部80 cm以上，土壤pH值7～7.5左右，質地粘重，碎石與土壤混雜。

2 側柏純林歷史與現(xiàn)狀及自然更新演替方向

2.1 側柏林歷史與現(xiàn)狀

建國前，徐州石灰?guī)r山地呈現(xiàn)荒山禿嶺，巖石祼露狀況，建國后即從1948年始，把石山造林列入政府議事日程，經過幾年實踐至1952年，最終選擇以側柏作為造林先鋒樹種，開始大規(guī)模群眾性的植樹造林活動，至1964年荒山綠化造林已近20 000 hm2，其中側柏林13 333.333 hm2以上，生態(tài)環(huán)境開始恢復，側柏林幼齡期有些樹種自然傳播進入林中，如野山楂、柘樹、胡枝子、棠梨等，但隨著側柏林長大，步入中齡林（林齡約40 a）側柏純林林分密度仍保持每667 m2300～400株，平均胸徑7～8 cm，樹高7～8 m，郁閉度0.9～0.95，林分的郁閉，生態(tài)開始退化，一些林下灌木逐步消失，地被光禿，枯枝增多，林木老化，病弱樹增多，一個以陽性樹種側柏作為造林先鋒樹種的使命即將完成，此時側柏純林生態(tài)演替也提到日程，人工促進側柏純林演替勢在必行。

2.2 側柏純林自然更新演替的方向

依據(jù)徐州石灰?guī)r山地地處位置，本地森林植被類型應該是暖溫帶落葉闊葉林（即由落葉喬木灌木樹種組成，冬季落葉，林下草本冬季全部枯死）。但從徐州石灰?guī)r山地生態(tài)系統(tǒng)恢復角度考慮，徐州石灰?guī)r山地的森林植被應該恢復至石灰?guī)r山地原生森林植被（即荒山禿嶺前的森林植被），但這種山地原生森林植被也在千年前被破壞，其樹種種類和樹種結構已無從考證，從現(xiàn)保存的古樹、大樹和古生物地質分析，可以推斷本地千年前可能存在的樹木種類，并以此作為演替目標參考，其代表樹種應該是榆科、豆科、槭樹科、漆樹科、薔薇科等科樹種。讓失去的森林生態(tài)系統(tǒng)，在人為措施下得到恢復，這就是人工促進側柏純林演替的方向和目標，也是自然更新演替的方向。

3 徐州石灰?guī)r山地側柏純林的自然演替情況

3.1 中齡側柏林的土壤狀況

中齡側柏純林林下土壤明顯改善，石灰?guī)r山地側柏純林隨著林齡增長和林木的生長發(fā)育，森林的殘落物也隨之增加，它的分解和積累，改善了立地狀況，特別側柏林步入中齡林后，這時林分郁閉，枯枝落葉大量增加，森林土壤有了明顯的變化，根據(jù)調查與側柏幼齡期比較，土壤表層已有1～2 cm腐殖質層。在土層厚度20 cm處，全氮含量由0.116 g/kg增至0.81 g/kg，全磷含量由0.033 g/kg增至0.096 g/kg，全鉀含量由6.9 g/kg增至16.99 g/kg，pH值由8.0轉化成7.07，土壤養(yǎng)分增加促進森林植物生長，有機物增加改善了土壤團粒結構，提高了土壤含水量，為側柏純林更新演替提供了物質基礎。

3.2 側柏純林內的自然更新狀況

側柏林進入中齡后，隨著生態(tài)退化和營林活動的各種干擾，林分內出現(xiàn)了30～300 m2各種林隙和林內空地。經表1調查表明，更新演替樹種種源經過傳播，在適合條件的林下發(fā)芽生長，隨之出現(xiàn)了自然更新演替的現(xiàn)象。

3.3 石灰?guī)r山地側柏純林自然更新演替的階段

現(xiàn)階段森林自然更新演替，需要相當長時間才能完成，可分為如下階段。

3.3.1 自然演替封閉階段 林齡30～50 a林分郁閉，郁閉度0.9以上，單層林內無光照，林下無植被，林內鳥類和其他動物稀少，森林生物多樣性降低，林分內無自然更新演替現(xiàn)象。

3.3.2 自然更新演替的開啟階段 進入中齡側柏純林，隨著人類活動增多，打破了側柏純林狀況，林內開始出現(xiàn)自然更新演替樹種，其原因是，側柏林產生了各種類型的干擾，如開山采石停止后出現(xiàn)的林中空地，林內修墓地產生的大林隙，林內土建工程產生的隙地，林內樹木死亡產生的空地等，這些林隙或空地在林內小氣候的作用下，促進了一些樹種傳播進入林內，如鳥類的傳播，風力傳播和結果母樹的種子自身彈射傳播等。種子進入林內發(fā)芽長成大樹，開啟了側柏林自然更新演替，這階段自然更新演替特點是局部呈點片狀，面積在30～10 000 m2，大多分布在林緣，也為下階段自然更新演替培育新母樹種源。

3.3.3 自然演替的擴展階段 進入中林齡后期，人類營林活動的強度加大，側柏純林內開林窗，定期撫育間伐，使林隙數(shù)量增加，林內光照增多，自然更新演替樹木迅速生長，同時鳥類生存環(huán)境得到改善，鳥類傳播種源的力度增強，此時林下出現(xiàn)了大批2～5年生幼苗，高度約1.2～1.5 m，密度0.2～0.4株/m2，生長量中等，樹種3～5種，如構、桑、苦楝、臭椿等。先期3～5 a進入林中的闊葉樹其胸徑和側柏林平均胸徑相近，標志自然更新演替進入擴展階段，該階段的特點，側柏林先期自然更新演替的林木部分成材結果，母樹種源增多，自然更新演替大面積增加，可連片百余畝，林下幼苗增多，每667 m2為50～150株，部分側柏樹被擠壓逐年衰退，林冠逐年破碎，林內通風透光率加大，側柏的密度僅保存每667 m250～80株，鳥類飛往自如，林下植物開始豐富，除落葉喬木苦楝、構樹等幼樹幼苗外，也出現(xiàn)灌木如小葉女貞、野薔薇等。

3.3.4 演替樹種成材成林階段 通過調查認為，有可能自然更新成林、成材。首先出現(xiàn)在立地條件較好，土壤疏松，母樹多，種源豐富且集中的地段，一旦條件適宜，自然更新演替樹種可形成片林。如趙疃林場小尖山廢棄的石塘上方，地勢平坦，已有約1 000 m2的自然更新演替麻櫟林，平均胸徑20 cm，林齡約30 a，內伴有棠梨、烏桕等樹種，石塘中下方下側也有多種自然更新樹種如棗、君遷子、小葉樸、棠梨等，5～10 a內胸徑也可達10 cm左右，這些自然更新樹種可在原更新的片林基礎上，再向外擴展成林。

總之，自然更新演替階段劃分是一種自然規(guī)律，無明顯時空界限，演替更新成林率和演替速度受多種因素制約，自然更新演替是漸行的，逐步向林內縱深發(fā)展，有隨波逐流，向周邊輻射之勢。

表1 徐州石灰?guī)r山地側柏純林自然更新演替樣地情況調查

4 影響側柏純林自然更新演替的幾個主導因素

4.1 自然更新演替的前提

林分干擾是自然更新演替的前提。林分干擾形成林隙，林中空地，林窗其主要形式是（1）人工開設林窗；（2）林分撫育間伐，產生林隙；（3）開山采石殘留的石塘；（4）開山修路林緣形成的林隙；（5）病蟲災、火災、風災等自然災害形成林木死亡產生空地；（6）林分人為破壞包括開墾林地、盜伐、偷盜林木，修埋墳墓等形成林中空地或林隙。這些干擾的形式，不同程度開啟了林內通風透光條件，讓自然傳播內的樹種有了生長空間。

4.2 自然更新演替的基礎

種源是自然演替的基礎，種源多樣化、樹種的地代性可以保證自然演替質量，確保自然演替的進展演替方向。種源來源包括側柏林周邊村莊的四旁樹木，農田防護林的樹木，林內殘存一些闊葉大樹以及人工種植一些大樹。如果母樹貼近側柏林且母樹種源多，則自然更新演替容易實現(xiàn)。

4.3 自然更新演替的橋梁

種子傳播是自然更新演替的橋梁。不同樹木種類傳播方式不同，種子傳播媒介多樣。最常見的為鳥類傳播。以漿果、核果等為食物的鳥類，采食后種子隨糞便排出或嘔出，鳥類種子傳播量大，而距離較遠，可達數(shù)千米，本地最常見的鳥類如喜鵲、灰喜鵲、斑鳩等，常見的鳥類傳播種子的樹種是構樹、棠樹、桑樹、苦楝、烏桕、棠梨、君遷子、小葉女貞等。其次是風力傳播種子。依靠風力傳播種子的距離，受種子大小，風力大小等因子決定。一般在母樹樹冠投影向外延伸10～20 m，本地最常見有臭椿、五角楓、三角楓、楓楊等翅果類樹種。三是依靠種子重力傳播或彈射傳播。一般為大粒較重的種子，傳播的種子一般集中于母樹樹冠周圍5～15 m范圍內，如麻櫟等。若種源傳播不暢通，則自然更新演替就難以實現(xiàn)。

4.4 自然更新演替的主要生態(tài)條件

保持林內土壤濕潤疏松是保證自然更新演替樹種的種子發(fā)芽的關鍵。不同樹種發(fā)芽的環(huán)境各有差異，如構樹、楝樹的果實經過鳥類食用后最宜在土壤中發(fā)芽成苗，而麻櫟種子落入林中后，需有秋冬枯枝落葉覆蓋，種子方可萌芽。此外，必須保護土壤表層1～3 cm腐殖質層，才能保證土壤疏松、濕潤、保水，有利演替樹種種子發(fā)芽。

林內適當?shù)墓庹找彩亲匀桓卵萏娴闹饕鷳B(tài)條件。在更新初期階段，幼苗生長期決定自然更新演替成敗。通常地帶性鄉(xiāng)土樹種定向培育的母樹提供種源，其后代多能適應自己所需生境，形成適應當?shù)亓⒌貤l件的地帶性森林。

5 小結

綜上調研分析，筆者認為，石灰?guī)r山地側柏純林自然更新演替是人工促進側柏純林演替的一個部分，單純依靠自然力很難完成建立一個多樹種、多功能的和諧森林植物群落或建立地帶性闊葉樹種為主體森林植物群落，達到演替目的，必須采取人工措施加以調控，促進生態(tài)演替順利進行。

側柏純林自然更新演替具隨機性和局限性，自然更新演替進入地帶性的和諧森林植物群落需一個極其漫長的歲月，甚至數(shù)百年以上也較難實現(xiàn)。為此，需要根據(jù)山地立地條件，采取封山育林措施，為自然更新演替創(chuàng)造良好生態(tài)環(huán)境，帶動更新演替各項措施實施，為自然更新樹種、植物生長發(fā)育奠定有力的基礎。并根據(jù)不同基巖立地類型，選配更新演替樹種及植物群落，分階段調整森林群落植物種群間的生態(tài)關系，使之處于和諧共處、穩(wěn)定的健康狀況。

［1］ 東北林業(yè)大學.森林生態(tài)學［M］.北京：中國林業(yè)出版社，1982.

［2］ 蘇智先，王仁卿.生態(tài)學概要［M］.北京：高等教育出版社，1989.

［3］ 黃寶龍.江蘇森林［M］.南京：江蘇科學技術出版社，1998.

［4］ 朱紹輝，蘇振武，李同立.銅山縣石灰?guī)r山地不同造林樹種生長狀況的比較［J］.江蘇林業(yè)科技，2010，37（1）：25-27.

［5］ 徐州市農業(yè)區(qū)劃辦公室.徐州市農業(yè)資源與綜合區(qū)劃［M］.南京：江蘇科學技術出版社，1991.

S791.38

A

10.3969/j.issn.1001－7380.2015.01.008

1001－7380（2015）01－0036－04

2014-11-05；

2014-11-20

徐州市科技發(fā)展項目“徐州石灰?guī)r山地側柏純林生態(tài)演替技術的研究”（徐科技［2010］137號）

葛秉玨（1981－），女，江蘇徐州人，助理工程師，大學本科畢業(yè)，主要從事林業(yè)及野生動物保護工作。

*通信作者：葛成立（1940－），男，江蘇泰州人，高級工程師，主要從事造林與森林經營等工作。