山西黃土丘陵區(qū)天然油松林幼苗更新等級評定及結(jié)構(gòu)分析

趙育鵬，武秀娟，茹豪，奧小平(山西省林業(yè)科學研究院，山西 太原 030012)

森林天然更新是森林生態(tài)系統(tǒng)自我繁衍恢復(fù)的主要途徑[1]，深刻地影響著森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、發(fā)育、演替以及功能動態(tài)，也是科學進行森林經(jīng)營管理的重要依據(jù)之一。近年來國內(nèi)外學者針對不同森林生態(tài)系統(tǒng)的更新組成、動態(tài)以及影響因子等[2,3]開展了廣泛研究，取得了豐碩的研究成果。

油松(PinustabulaeformisCarr.)，松科松屬針葉常綠喬木，為我國特有樹種，是我國北方地區(qū)重要的用材和生態(tài)樹種，山西省是北方油松林的集中分布區(qū)之一，有大面積的天然油松林分布。油松具有發(fā)達的根系以及較強的抗旱、抗寒能力，它能夠天然落種自然出苗，具備自然更新成林的能力[4]。本文在調(diào)查山西省黑茶山國有林管理局城莊溝林場天然油松林下更新的基礎(chǔ)上，評定其更新等級，分析更新幼苗的年齡結(jié)構(gòu)和高度結(jié)構(gòu)，旨在為天然油松林更新成林提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與研究地概況

研究地位于山西省黑茶山國有林管理局城莊溝林場內(nèi)，地理坐標為111°11′—111°17′ E，37°58′—38°09′ N，行政隸屬于山西省呂梁市臨縣，是典型的黃土丘陵溝壑區(qū)，屬暖溫帶大陸性氣候，光照充足，熱量豐富，年平均氣溫8.8 ℃，多年平均降雨量518 mm，降雨季節(jié)差異大且時空分配極不平衡，7—9月總降水量占全年降水量的60%以上，為雨量集中期，蒸發(fā)量較大，年平均蒸發(fā)量是降水量的4倍，全年無霜期160 d左右。

1.2 標準地與樣方設(shè)置

2017年7月上旬于城莊溝林場選取典型天然油松林進行標準地調(diào)查。所選樣地坡度約8°，坡向315°，海拔1 600 m，油松母樹約70年生，林下更新分布廣。

樣方設(shè)置：設(shè)置20 m×20 m標準地，每個標準地中再設(shè)置2個5 m×5 m灌木樣方，在標準地4個角落和中心點設(shè)置5個2 m×2 m草本樣方。

喬木層：調(diào)查記錄樣方內(nèi)喬木的樹種名、胸徑(DBH)、樹高(H)、冠幅及生長狀況等；更新層：調(diào)查記錄樣方內(nèi)所有木本植物更新幼苗的種類、株樹、高度和蓋度等；灌草層：調(diào)查記錄樣方內(nèi)灌木、草本植物的種類、數(shù)量、高度和蓋度等。

1.3 研究方法

1.3.1 更新等級評定 采用國家林業(yè)局2014年頒布的《森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)程》中天然更新等級評定標準評定天然更新能力(表1)。

表1 天然更新幼苗等級評定標準 株hm-2

表1 天然更新幼苗等級評定標準 株hm-2

等級<30cm30～50cm>50cm良好≥5000≥3000≥2500中等3000～49991000～2999500～2499不良<3000<1000<500

1.3.2 更新結(jié)構(gòu)分析 更新幼苗的種群結(jié)構(gòu)主要由其年齡結(jié)構(gòu)和高度結(jié)構(gòu)來反映[5]。以油松幼苗側(cè)枝輪數(shù)來確定其年齡，并按照年齡進行分級，代表不同的生長階段，分析其更新動態(tài)。在高度結(jié)構(gòu)分析研究中，用更新幼苗的高度劃分不同等級[6]，以代表不同的生長階段，分析其更新動態(tài)。

Ⅰ級：苗高小于等于30 cm；

Ⅱ級：苗高大于30 cm小于等于60 cm；

Ⅲ級：苗高大于60 cm小于等于100 cm；

Ⅳ級：苗高大于100 cm小于等于200 cm；

Ⅴ級：苗高大于200 cm，胸徑小于等于5 cm。

2 結(jié)果與分析

2.1 林分特征

經(jīng)過野外調(diào)查，標準地中主要的喬木有油松、白樺(BetulaplatyphyllaSuk.)、遼東櫟(QuercuswutaishanseaMayr)、皂柳(SalixwallichianaAnderss.)、落葉松〔Larixgmelinii(Rupr.)Kuzen.〕，郁閉度約為0.7。灌木有紅瑞木(SwidaalbaOpiz)、繡線菊(SpiraeaSalicifoliaL.)、美薔薇(RosabellaRehd.et Wils)、胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)、金銀忍冬〔Loniceramaackii(Rupr.) Maxim.〕等，總蓋度約為20%；草本主要有細葉苔草(Carexsp.)、南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb.)等，總蓋度約為17%。

2.2 更新組成及更新等級評定

通過對樣地的更新調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出：該天然油松林樣地內(nèi)喬木樹種有5種，分別為油松、白樺、遼東櫟、皂柳、落葉松，樹種更新數(shù)量平均為1 950株hm-2，其中油松數(shù)量最多，為1 600株hm-2，占所有樹種更新總量的82.1%，其次為遼東櫟，占更新總量的15.3%，落葉松更新占2.6%，白樺和皂柳沒有發(fā)現(xiàn)更新幼苗(圖1)。

圖1 更新樹種組成

依據(jù)天然更新等級評定標準對林分更新等級進行評定：該天然油松林的天然更新等級為中等(表2)。

表2 天然油松林天然更新幼苗等級評定 株hm-2

表2 天然油松林天然更新幼苗等級評定 株hm-2

<30cm30～50cm>50cm天然更新等級2002501500中等

2.3 更新幼苗結(jié)構(gòu)分析

2.3.1 更新幼苗年齡結(jié)構(gòu) 種群年齡結(jié)構(gòu)的分析是揭示種群結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和更新策略的重要途徑之一，是探索種群動態(tài)的有效方法[7]。本研究的對象是天然油松林下的更新幼苗，根據(jù)油松自身的特性，以油松幼苗側(cè)枝輪數(shù)來確定其年齡，繪制更新幼苗年齡結(jié)構(gòu)圖(圖2)。

圖2 更新幼苗年齡結(jié)構(gòu)

由圖2可得出：油松幼苗的年齡結(jié)構(gòu)有著非常明顯的變化，各年齡階段的油松幼苗個體數(shù)分布不均勻。絕大多數(shù)的幼苗都在4年生以上，占總數(shù)量的90.6%，其中又以12～14年生和4～6年生的最多，分別占總數(shù)量的25.0%和18.7%，說明這兩個時期油松處于更新生長旺盛期。同時可看出，更新的4年生以下的幼齡苗數(shù)量非常少，可能是因為中齡和大齡幼苗多，增加了郁閉度，高郁閉度的林內(nèi)光照條件差，減少了油松幼苗生長所需光照，不利于幼苗發(fā)育和生長，從而減少了新生幼苗的數(shù)量[8]。樣地內(nèi)天然更新幼苗(1～5年生)、中齡苗(6～10年生)和大齡苗(10生年以上)分別占幼苗總株數(shù)的15.6%、31.3%和53.1%。以上分析說明，樣地區(qū)域內(nèi)的油松天然更新幼苗年齡結(jié)構(gòu)分布較廣，各個年齡段幼苗個體分布較豐富，具有一定條件使其天然更新成林。

2.3.2 更新幼苗高度結(jié)構(gòu) 林木的高度結(jié)構(gòu)是指林分中組成樹種在不同高度級內(nèi)的株數(shù)分布比例[9]，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)繪制更新幼苗高度級結(jié)構(gòu)圖(圖3)。

圖3 更新幼苗高度級結(jié)構(gòu)

由圖3可看出，油松天然更新幼苗高度級個體數(shù)結(jié)構(gòu)圖呈“L”形。個體頻率高峰出現(xiàn)在Ⅳ級和Ⅴ級兩個級別上，高度在100 cm以上，這兩個高度級的幼苗數(shù)量占幼苗總數(shù)的76.1%，而高度級較低的油松幼苗數(shù)量較少，這與上面幼苗年齡結(jié)構(gòu)的分析結(jié)論一致。同時可以看出，樣地內(nèi)幼苗的高度分布較廣，但低高度級的幼苗數(shù)量較少，可能是由于高度級較高的幼苗限制了低高度級幼苗的生長，幼苗間競爭激烈，導致幼苗數(shù)量較少，生長高度較低。因此，在考慮天然更新成林的前提下，可對樣地區(qū)域內(nèi)的更新幼苗采取適當?shù)娜藶楦蓴_措施，對幼苗進行有選擇地保留，盡早淘汰掉生長質(zhì)量較差的幼苗，減輕幼苗間的生存競爭，以促進該區(qū)域內(nèi)油松天然更新幼苗成林。

3 小結(jié)與討論

3.1 本次調(diào)查區(qū)域內(nèi)的天然油松林更新喬木樹種有5種，分別為油松、白樺、遼東櫟、皂柳、落葉松，油松更新數(shù)量最多，其次為遼東櫟和落葉松，數(shù)量較少，白樺和皂柳沒有發(fā)現(xiàn)更新幼苗。綜合評定：該天然油松林的天然更新等級為中等。

3.2 油松更新幼苗的年齡結(jié)構(gòu)有著非常明顯的變化，各年齡階段的油松幼苗個體數(shù)分布不均勻。絕大多數(shù)的幼苗都在4年生以上，占總數(shù)量的90.6%，其中又以12～14年和4～6年生的最多，分別占總數(shù)量的25.0%和18.7%，說明這兩個時期油松處于更新生長旺盛期。

3.3 油松天然更新幼苗高度級個體數(shù)結(jié)構(gòu)圖呈“L”形。個體頻率高峰出現(xiàn)在高度級較高的級別上，而低高度級油松幼苗數(shù)量較少，可能是由于幼苗間的競爭激烈，導致幼苗數(shù)量較少，生長高度較低。因此，可采取適當?shù)娜藶楦蓴_措施，減輕幼苗間的生存競爭，以促進該區(qū)域內(nèi)油松天然更新幼苗成林。

3.4 天然油松林下分布較大數(shù)量的幼苗，為天然更新或人工促進天然更新打下了基礎(chǔ)，但同時也加劇了更新幼苗之間的競爭，在更新不良的林分中可采取人為干擾或輔助其他措施來控制林分郁閉度，促進林下幼苗的生長，使其盡快成林形成更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，發(fā)揮其生態(tài)效益。

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