蒙古櫟林間伐撫育齡級(jí)及種群變化規(guī)律的研究

孫德權(quán)

(鳳城市寶山林場(chǎng),遼寧丹東118123)

蒙古櫟林間伐撫育齡級(jí)及種群變化規(guī)律的研究

孫德權(quán)

(鳳城市寶山林場(chǎng),遼寧丹東118123)

從蒙古櫟林的徑階結(jié)構(gòu)、林齡和分布株數(shù)出發(fā),研究了不同間伐強(qiáng)度對(duì)種群密度、蓄積量、灌草生物量的影響。結(jié)果表明:受保留植株的限制,與對(duì)照相比,弱度間伐蓄積量有所提高,中度間伐蓄積量提高最為顯著,重度間伐出現(xiàn)總蓄積量顯著降低,但灌木和草本生物量相對(duì)較高。不同試驗(yàn)處理中,中度間伐撫育強(qiáng)度大,徑級(jí)株數(shù)最多,對(duì)蒙古櫟種群齡級(jí)株數(shù)的影響顯著。因此,推薦中度間伐撫育技術(shù)措施,兼顧蓄積量、立木材質(zhì)及林下灌草生物量,以提高蒙古櫟林的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

蒙古櫟;間伐撫育;齡級(jí);種群變化規(guī)律

齡級(jí)結(jié)構(gòu)是植物種群的重要屬性和特征,它指示了林齡群體在空間和時(shí)間上的發(fā)展趨勢(shì),關(guān)系到一個(gè)優(yōu)勢(shì)種群個(gè)體在水平空間和垂直空間分布狀態(tài)和相互作用關(guān)系。研究蒙古櫟林的齡級(jí)結(jié)構(gòu)和空間變化規(guī)律有助于分析種群演替動(dòng)態(tài)規(guī)律,掌握群落內(nèi)優(yōu)勢(shì)種群與環(huán)境因子之間的相互關(guān)聯(lián),繼而對(duì)了解種群演替規(guī)律具有重要的意義[1,2]。

蒙古櫟(Quercus mongolica)是長(zhǎng)白植物區(qū)系和蒙古植物區(qū)系的重要建群種,是遼東山區(qū)典型的地帶性?xún)?yōu)勢(shì)樹(shù)種。研究蒙古櫟林間伐撫育及種群變化規(guī)律將對(duì)遼東地區(qū)森林生態(tài)、水源涵養(yǎng)、防止水土流失、維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡,提高林地經(jīng)濟(jì)發(fā)揮著重要作用。在遼東,蒙古櫟林以萌生、自然下種繁殖方式成為次生林優(yōu)勢(shì)種群。蒙古櫟這種繁衍方式不但能最大限度的承載生物多樣性,而且還能提升整體林分的生態(tài)功能[3,4]。本研究以遼東山區(qū)蒙古櫟15齡次生林間伐撫育為對(duì)象,從齡級(jí)結(jié)構(gòu)、存活曲線和種群空間分布格局方面進(jìn)行研究,目的是探索不同間伐強(qiáng)度對(duì)遼東蒙古櫟的林齡結(jié)構(gòu)和種群變化的影響。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在遼東丘陵鳳城邊溝林場(chǎng),地理位置為124°04′—123°40′E,40°17′—40°26′N(xiāo),海拔275 m,年降水量900～920 mm,年蒸發(fā)量1 000～1 100 mm,年均氣溫6.5℃,無(wú)霜期128 d。研究區(qū)域的植被屬長(zhǎng)白兼有蒙古植物區(qū)系。典型的土壤類(lèi)型是山地棕壤,土層較薄,石質(zhì)含量較高,土壤p H為6.4～6.9。

區(qū)域植被為蒙古櫟(Quercus mongolica)、花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)、色木槭(Acer mono)、紫椴(Tilia amurensis)、山楊(Populus davidiana)、白樺(Betula platyphylla)、風(fēng)樺(Betula costata)、懷槐(Maackia amurensis)、忍冬(Lonicera japonica)、雞樹(shù)條莢蒾(Viburnum sargentii)、野花椒(Zanthoxylum simulans)、衛(wèi)矛(Euonymus alatus)等[5,6]。

表1 蒙古櫟間伐撫育樣地基本情況

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)樣地布置與調(diào)查方法

于2011年3月,在12年生蒙古櫟林內(nèi)設(shè)9個(gè)20 m×20 m樣地和對(duì)照試驗(yàn)區(qū)固定標(biāo)準(zhǔn)地,在參照“森林經(jīng)營(yíng)技術(shù)規(guī)程”(DB21/T 706-2013)基礎(chǔ)上,強(qiáng)度間伐區(qū)向上減少15%、中度間伐為在標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上向上增加5%、弱度間伐區(qū)向下增加15%。樣地基本情況見(jiàn)表1。在已設(shè)計(jì)的20 m×20 m固定標(biāo)準(zhǔn)地中,設(shè)計(jì)5 m×5 m灌木樣方5個(gè),2 m×2 m草本樣方5個(gè),用皮尺和米尺拉成橫軸為x,豎軸為y,坐標(biāo)點(diǎn)為(x,y),進(jìn)行每木檢尺,測(cè)定樹(shù)高和胸徑。

2.2 分析及設(shè)定方法

用樹(shù)高(含幼樹(shù))及胸徑(徑級(jí))替代樹(shù)齡結(jié)構(gòu)分析種群齡級(jí)變化動(dòng)態(tài)。根據(jù)樹(shù)高將喬木劃分為成樹(shù)(H≥5.0 m)和幼樹(shù)(H≤5.0 m)2檔,齡級(jí)分為4個(gè)生長(zhǎng)階段:Ⅰ級(jí)幼苗、Ⅱ～Ⅲ級(jí)幼樹(shù)和Ⅳ～Ⅶ級(jí)小樹(shù)和Ⅷ～Ⅹ級(jí)大樹(shù)。幼苗和幼樹(shù)齡級(jí)可分為3個(gè)等級(jí),Ⅰ級(jí)(高度H≤50 cm)、Ⅱ級(jí)(50 cm＜H≤100 cm)、Ⅲ級(jí)(H＞100 cm,DBH＜4 cm);依據(jù)樹(shù)木胸高直徑,以4 cm為基礎(chǔ),胸高直徑每增加4 cm為一個(gè)徑級(jí),即分為Ⅳ～Ⅹ個(gè)級(jí)別,Ⅳ級(jí)(4 cm≤DBH＜8 cm)、Ⅴ級(jí)(8 cm≤DBH＜12 cm)、Ⅵ級(jí)(12 cm≤DBH＜16 cm)、Ⅶ級(jí)(16 cm≤DBH＜20 cm)、Ⅷ級(jí)(20 cm≤DBH＜24 cm)、Ⅸ級(jí)(24 cm≤DBH＜28 cm)和Ⅹ級(jí)(DBH≥28 cm)。按齡級(jí)從小到大進(jìn)行順序,可看作是與時(shí)間相關(guān)的齡級(jí)關(guān)系,由此數(shù)據(jù)可得到蒙古櫟不同間伐撫育強(qiáng)度齡級(jí)存活數(shù)量分布曲線。

3 結(jié)果與分析

3.1 樣地的本底情況分析

由表1調(diào)查結(jié)果看出,在設(shè)定的對(duì)照、弱度、中度和強(qiáng)度間伐試驗(yàn)中,蒙古櫟的樹(shù)高、胸徑和郁閉度等生長(zhǎng)參數(shù)基本相同,沒(méi)有明顯差異,可以滿(mǎn)足試驗(yàn)的代表性。

3.2 不同間伐撫育強(qiáng)度齡級(jí)存活數(shù)量分布

圖1 不同間伐撫育強(qiáng)度蒙古櫟不同齡級(jí)分布曲線

由圖1看出,間伐撫育強(qiáng)度影響齡級(jí)分布株數(shù),總體趨勢(shì)是在低齡級(jí)階段分布的株數(shù)較多,隨著齡級(jí)的增大,單位面積分布的株數(shù)變小,這符合生物增長(zhǎng)曲線的變化規(guī)律。隨著齡級(jí)的變大,樹(shù)體占有的營(yíng)養(yǎng)面積增大,單位面積內(nèi)的活立木株數(shù)降低。從不同間伐撫育強(qiáng)度齡級(jí)存活數(shù)量分布曲線中還可看出,強(qiáng)度間伐在幼齡階段分布的株數(shù)最多,隨著齡級(jí)的變大,存活的株數(shù)與其他處理降至同一個(gè)水平。中度間伐撫育齡級(jí)存活數(shù)量分布處在一個(gè)中間水平階段,即在幼齡至成齡樹(shù)階段,分布的株數(shù)較之弱度和對(duì)照較高,在成齡樹(shù)階段較之強(qiáng)度采伐高,說(shuō)明無(wú)論從胸徑徑階分布還是從自然更新的種子庫(kù)和萌發(fā)強(qiáng)度上均表現(xiàn)出較高水平。間伐強(qiáng)度的大小影響了單位面積的不同齡級(jí)的活立木的株數(shù),間伐強(qiáng)度變大,林地透光條件得到改善,林地內(nèi)的光照利用率得到提高,利用萌生和土壤中的種子庫(kù)會(huì)提高單位面積內(nèi)的幼齡樹(shù)更新株數(shù)。從圖1可看出強(qiáng)度間伐撫育林地內(nèi)的株數(shù)大于弱度間伐,而弱度間伐又大于試驗(yàn)對(duì)照。因此,對(duì)于老齡枯萎殘次林,適宜進(jìn)行間伐撫育,提高林地樹(shù)種的更新能力,可利用萌生和土壤種子庫(kù)更新改變老齡林的生產(chǎn)力較低的狀況。

3.3 不同間伐強(qiáng)度對(duì)蒙古櫟種群的更新密度的影響

由表2看出試驗(yàn)所設(shè)的對(duì)照、弱度和強(qiáng)度間伐撫育種群的更新變化情況,總的變化趨勢(shì)是間伐撫育強(qiáng)度越大,保留株數(shù)越少,不同試驗(yàn)處理在幼樹(shù)和成樹(shù)株數(shù)水平上達(dá)到了極顯著水平。

表2 不同間伐強(qiáng)度蒙古櫟林種群更新密度效果

3.4 不同間伐撫育強(qiáng)度蒙古櫟林蓄積、灌和草生物量

表3 不同伐撫育強(qiáng)度蒙古櫟林植被蓄積和生物量的變化

從表3看出,不同間伐撫育強(qiáng)度下立木蓄積和生物量呈顯著的變化,試驗(yàn)結(jié)果顯示,不同試驗(yàn)處理間差異達(dá)到了極顯著水平,其中,對(duì)照呈單獨(dú)一個(gè)顯著水平,與其他試驗(yàn)處理構(gòu)成了極顯著差異,說(shuō)明不間伐的試驗(yàn)對(duì)照由于單位面積株數(shù)太多,降低了立木蓄積,弱度間伐和強(qiáng)度間伐在立木蓄積量上同屬于一顯著水平,差異不顯著,說(shuō)明弱度間伐由于保留株相對(duì)較多,強(qiáng)度間伐保留株數(shù)太少,均影響了立木蓄積量。從不同試驗(yàn)處理的立木蓄積高低排序上看,中度間伐強(qiáng)度＞弱度間伐強(qiáng)度＞強(qiáng)度間伐強(qiáng)度＞對(duì)照。中度間伐強(qiáng)度立木蓄積量最高,說(shuō)明適度間伐有利于提高立木蓄積量,從保留株數(shù)數(shù)量上看,中度間伐強(qiáng)度為937±56株,折合保留870～990株hm-2,從提高立木角度上看,中度間伐是遼東山區(qū)蒙古櫟林撫育間伐較為合理的保留株數(shù)。弱度間伐和對(duì)照立木蓄積量差異不顯著,說(shuō)明保留株數(shù)太多,立木蓄積量較低,應(yīng)進(jìn)一步加大間伐撫育量。從灌木生物量上看,對(duì)照和強(qiáng)度間伐分別各自屬于不同顯著水平,弱度和中度間伐同屬一個(gè)顯著水平?？梢钥闯?對(duì)照保留株數(shù)太多,密度大,上層冠層截留了大部分的陽(yáng)光,下層灌木得不到陽(yáng)光,灌木生物量最低,與其他試驗(yàn)處理均構(gòu)成了顯著的差異。從中還可看出,強(qiáng)度間伐的灌木和雜草生物量最高,由于保留株數(shù)少,上部冠層透射到下層的陽(yáng)光較多,灌草生物量最高。上述研究結(jié)果表明,適度間伐撫育能夠引起立木蓄積的顯著變化,其中,中度間伐立木蓄積量最高,強(qiáng)度間伐灌草生物量最高。從公益林和水源涵養(yǎng)林角度上考慮,應(yīng)兼顧立木蓄積與復(fù)層林灌草的生物量,在固持水土、水源涵養(yǎng)、生物多樣性及森林多功能利用等諸多關(guān)切的問(wèn)題找到平衡點(diǎn),從這一點(diǎn)出發(fā)中度間伐撫育是值得應(yīng)用的。

4 試驗(yàn)結(jié)論

4.1 在沒(méi)有人為干擾的情形下,同一個(gè)立地條件下的樹(shù)種成齡階段的樹(shù)高、密度、胸徑和郁閉度是相近的,這是由于群體競(jìng)爭(zhēng),在齡級(jí)由初級(jí)到高級(jí)階段數(shù)量上變化總是由多至少,最后趨向于較為穩(wěn)定的一個(gè)基數(shù),這是立地條件制約林地所受的承載量所致,能量的載入和支出總會(huì)趨向于一個(gè)平衡。

4.2 在試驗(yàn)區(qū),不同間伐撫育強(qiáng)度與齡級(jí)分布水平總是受數(shù)量的波動(dòng)影響,強(qiáng)度間伐撫育受目的樹(shù)種保留植株的控制,與中度、弱度和對(duì)照相比總蓄積量降低,但灌木和草本生物量相對(duì)最高,這是能量平衡的反映,增加的生物量以補(bǔ)充間伐帶走的生物量,并且以種群數(shù)量增加的特征得以充分體現(xiàn)。

4.3 間伐撫育強(qiáng)度對(duì)蒙古櫟種群齡級(jí)存活數(shù)量是極其顯著的,即間伐強(qiáng)度越大,林地接受陽(yáng)光的能量越多,引起蒙古櫟林的新生株數(shù)越多。從中得到的啟示是老齡林的更新應(yīng)加大間伐撫育強(qiáng)度,利用根樁萌生更新和土壤中種子庫(kù)復(fù)壯老齡林。推薦中度間伐撫育技術(shù),兼顧蓄積量及林下灌、草生物量,使其提高蒙古櫟林在遼東山區(qū)發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。

[1]蘇芳莉,劉明國(guó),譚學(xué)仁,等.遼東山區(qū)天然次生林間伐強(qiáng)度研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2007,22(4):106-109

[2]周建云,李榮,張文輝,等.不同間伐強(qiáng)度下遼東櫟種群結(jié)構(gòu)特征與空間分布格局[J].林業(yè)科學(xué),2012,48(4):149-155

[3]黃丹,惠曉萍,韓玉潔,等.不同強(qiáng)度間伐對(duì)奉賢區(qū)水源涵養(yǎng)林及其林下植物多樣性的影響[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)科學(xué)版, 2012,30(6):41-46

[4]鄧?yán)?張文輝,何景峰,等.不同采伐強(qiáng)度對(duì)遼東櫟林幼苗更新的影響[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2011,26(2):160-166

[5]王書(shū)凱,王忠彬,雷慶鋒.落葉樹(shù)木實(shí)用圖鑒[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2014

[6]李延生.遼寧樹(shù)木志[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1990

Variation Regularity of Population and Age Class of Tending Thinning in Quercus mongolica Plantation

Sun Dequan
(Baoshan Forest Farm,Fengcheng City,Dandong 118123,China)

From the diameter class structure,stand age and distribution of the number of trees for Quercus mongolica,effects of different thinning intensities on the population density,the stock volume,shrub and grass biomass were discussed.Result shows that the strength thinning was restricted by reserved number of trees;compared with the CK,stock volume increased by adopting weak thinning;stock volume increased significantly by adopting moderate thinning;severe thinning showed significant decrease.Shrubs and herb have higher biomass.Among different experiments,moderate thinning have great tending strength,number of diameter class are the maximum;it is significant for tending thinning to numbers in age class of the populations for Quercus mongolica.Taking into account the stock volume,material of live tree&biomass understory shrub and grass,so as to improve the economic and ecological benefits of Quercus mongolica forests.

Quercus mongolica;tending thinning;age class;variation regularity of population

S792.186

:A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.11.018

1005-5215(2015)11-0048-03

2015-06-18

孫德權(quán)(1970-),男,遼寧鳳城人,大學(xué),工程師,從事林業(yè)管理工作.