秦嶺北坡板栗退耕次生林林分結(jié)構(gòu)研究

韓東鋒，王永平，尹玉蓉

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省林業(yè)廳教育培訓(xùn)站，西安 710000；3.寶雞市馬頭灘林業(yè)局，陜西 寶雞 721000)

研究林分空間結(jié)構(gòu)的目的是為了查明當(dāng)前林分樹種組成、混交程度、林木大小、健康情況和林分分布規(guī)律，從而知道當(dāng)前林分穩(wěn)定性、發(fā)展的可能性和經(jīng)營空間大小，為今后制定森林經(jīng)營技術(shù)措施提供一定的理論依據(jù)[1-2]。秦嶺地區(qū)由于其特殊的地理位置和立地條件的復(fù)雜，使得其在不同坡向、不同海拔高度森林結(jié)構(gòu)不同，林木生長速度各異。王連賀[3]以秦嶺南坡銳齒櫟、紅樺兩種典型林分為研究對(duì)象，研究了銳齒櫟林、紅樺林的樹種組成、樹種混交程度、空間布局及其樹木大小程度等。王慶等[4]、康永鋒等[5]分別利用大樣地(1 hm2)研究了黃龍山林區(qū)天然油松針闊混交林和遼東櫟林空間結(jié)構(gòu)。陜西周至金絲猴自然保護(hù)區(qū)位于秦嶺北坡，其林地狀況和林分結(jié)構(gòu)具有一定的代表性，但是截至目前尚未有經(jīng)濟(jì)林演替成混交林后的林分結(jié)構(gòu)研究報(bào)道。為了給該保護(hù)區(qū)及其它類似林區(qū)林分經(jīng)營管理提供科學(xué)依據(jù)和參考，我們對(duì)陜西周至金絲猴自然保護(hù)區(qū)經(jīng)濟(jì)林演替成混交林后林分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查研究。

1 材料與方法

1.1 自然條件

調(diào)查在陜西周至國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行，該保護(hù)區(qū)地理位置為107°39′～108°19′，北緯33°41′～33°57′，海拔1 000～2 500 m，以棕壤性石渣土為主。暖溫帶濕潤山地氣候，年均氣溫6.4～8.4 ℃，極端最高氣溫29.7 ℃，極端最低氣溫-19.0 ℃，年降水量約600～1 100 mm，年均日照2 002 h，年均風(fēng)速2.8 m·s-1，無霜期150 d左右。樣地所在地坡度25°～50°，東北坡向。

調(diào)查對(duì)象為板栗經(jīng)濟(jì)林退耕后演替發(fā)展成的次生林，該林地1968年前后營建為經(jīng)濟(jì)林，至1984年劃歸自然保護(hù)區(qū)前一直按經(jīng)濟(jì)林管護(hù)經(jīng)營，劃歸保護(hù)區(qū)后退耕封育，不再進(jìn)行管理，隨之逐步自然演替為次生林。

1.2 調(diào)查方法

在林地中布設(shè)面積為100 m×100 m固定大樣地，對(duì)樣地內(nèi)直徑大于 5 cm喬木逐個(gè)編號(hào)、掛牌、調(diào)查測(cè)定、記錄，項(xiàng)目有郁閉度、種名、胸徑、樹高、冠幅、生長狀況，樹木生長情況按照克拉夫特林木分級(jí)法，將林木分作五個(gè)等級(jí)；在大樣地四周及中心各設(shè)置1個(gè)5 m×5 m灌木(喬木幼樹)樣方，共設(shè)置灌木樣方5個(gè)，調(diào)查記錄喬木幼樹、灌木和藤本植物的種類、樹高、株數(shù)、頻度、冠幅等；在每個(gè)灌木樣方四角及中心各設(shè)1個(gè)1 m×1 m草本樣方，共設(shè)置草本樣方25個(gè)，調(diào)查記錄植物種類、高度、多度、頻度、蓋度等。

1.3 指標(biāo)選擇與計(jì)算

以重要值確定林分不同層次建群種、優(yōu)勢(shì)種或次優(yōu)勢(shì)種的植物種類，不同植物重要值按常規(guī)方法計(jì)算[6]。利用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析。

2 結(jié)果分析

2.1 次生林外貌與結(jié)構(gòu)

周至國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)林分外貌層次結(jié)構(gòu)完整、明晰，喬木層總體生長良好，Ⅰ、Ⅱ級(jí)木占62.44%。但也有枯死和瀕臨枯死木(Ⅴ級(jí)木)(11株，占5.16%)，部分Ⅲ、Ⅳ級(jí)林木有枯枝和病蟲害，郁閉度0.85，密度213株·hm-2， 平均樹高12.88 m，平均直徑24.59 cm，蓄積103.109 6 m3·hm-2；灌木層生長良好，個(gè)別灌木有枯枝，灌木層蓋度35%，平均高度2.75 m，密度4 480株·hm-2；草本層林分生長良好，蓋度54%，平均高度0.21 m。

2.2 林分植物種類組成

經(jīng)調(diào)查，樣地共有植物56科91屬101種，其中種子植物有50科85屬94種，分別占該保護(hù)區(qū)種子植物科、屬、種總數(shù)量(121科515屬1079種)的41.3%、16.5%、0.09%，植物種類較多的前6科是薔薇科(6屬6種)、山茱萸科(5屬5種)、禾本科(5屬5種)、菊科(3屬5種)、豆科(4屬4種)、傘形科(4屬4種)植物。胡桃科、紫金牛科等26科為單屬單種。

2.3 林分優(yōu)勢(shì)植物

2.3.1 喬木層 由表1可知，樣地中喬木層共有植物25種，高度最高的樹木多為銳齒櫟，處在林地最高層，高度較小是八角楓和旱柳等，處在喬木層最低處；板栗由于株數(shù)最多、樹齡長、胸徑大，重要值最高(75.15)，為該林分喬木層優(yōu)勢(shì)種。另外，銳齒櫟、大果榆、野核桃重要值也較大，為次優(yōu)勢(shì)種，太白楊、油松等重要值也較高，在喬木層的位置和作用較重要。

樣地中喬木層優(yōu)勢(shì)樹種板栗徑階跨度較大，有25個(gè)徑階。最小為6 cm，最大為140 cm，中間26 cm、34 cm、46 cm、48 cm、52 cm、54 cm、62～68 cm、72～90 cm、92～138 cm徑階缺失，各有92 cm和140 cm徑階林木1株。說明該林分最早是板栗林，受人為破壞和干擾(采伐)，后來影響減輕或消失，由板栗經(jīng)濟(jì)林逐漸演替為闊葉混交生態(tài)林。

另外，林分中幼樹有14科17屬19種，5個(gè)樣方平均株數(shù)0.92株，平均地徑0.7 cm，平均高度0.86 m。林分中幼樹數(shù)量(每個(gè)樣方平均)較多的是山定子(2.4)、大果榆(1)、紅樺(1)、青麩楊(0.8)、千金榆(0.6)、野核桃(0.4)等樹種，生長勢(shì)很好。說明將來林分更新演替的潛在優(yōu)勢(shì)種或次優(yōu)勢(shì)種可能是山定子、大果榆、紅樺等。從幼樹在林分中分布看，幼樹主要集聚在林中喬、灌木生長較為稀疏地段，林木樹木生長茂密、郁閉度大地段幼樹較少。從幼樹地徑看，都較小，大多數(shù)在0.2～0.5 cm之間，個(gè)別幼樹地徑較大，如紅樺5.0 cm。

表1 周至自然保護(hù)區(qū)次生林樣地喬木層樹種生長狀況及重要值

圖1 板栗徑階-株數(shù)分布圖

2.3.2 灌木層 經(jīng)調(diào)查，樣地中灌木、藤本植物共有24種(表2)，隸屬17科22屬。忍冬重要值(45.10)最大，是灌木層優(yōu)勢(shì)種。冰川茶藨子(27.29)、山茱萸(24.08)、山莓(18.54)等重要值也較高，在灌木層中也處在較高位置，對(duì)灌木層環(huán)境和其他種類產(chǎn)生較大影響；另外忍冬、冰川茶藨子、山莓、貓兒屎等相對(duì)頻次較高，分布比較均勻，表明它們對(duì)環(huán)境有較高的適應(yīng)性，不像重要值較高的山茱萸相對(duì)頻次較低、分布地域集中，對(duì)環(huán)境條件要求較為苛刻或者競(jìng)爭(zhēng)能力較弱；從喬木層優(yōu)勢(shì)種為板栗，林地由人工經(jīng)濟(jì)林演替而來推斷，山茱萸可能也為人工經(jīng)濟(jì)林所遺留。

2.3.3 草本層 樣地中共有草本層植物49種，隸屬24科45屬。牛尾蒿重要值(50.84)最大，為優(yōu)勢(shì)種，路邊青(29.33)、白透骨消(22.60)、木賊麻黃(18.72)、從毛羊胡子草(16.21)等重要值也較高，屬于在草本層起較為重要作用的植物。草本植物一般生長在小河旁、溝底、石頭較多溝道旁且樹木相對(duì)稀少、光照條件較好地段，喬灌木濃密地段草本植物分布少、生長差。

表3 周至自然保護(hù)區(qū)次生林草本層植物組成及其重要值

續(xù)表3

3 結(jié)論與討論

(1)經(jīng)調(diào)查，板栗經(jīng)濟(jì)林經(jīng)30多年演替后的次生林為闊葉混交林，喬木層林分密度為213株· hm2，平均胸徑24.6 cm、樹高12.88 m，蓄積量103.11 m3·hm-2；共有植物56科91屬101種，其中種子植物50科85屬94種，薔薇科、山茱萸科、禾本科、菊科、豆科和傘形科的屬數(shù)和種數(shù)較多；喬木層共有樹種25個(gè)，其中板栗重要值依然最大，其次為銳齒櫟，大果榆、野核桃的重要值也較高；灌木、藤本植物有24種，隸屬17科22屬，其中忍冬重要值最大，是灌木層優(yōu)勢(shì)種，冰川茶藨子、山茱萸、山莓等重要值也較高，為次優(yōu)勢(shì)種；草本層植物49種，隸屬24科45屬，其中牛尾蒿重要值最大、為優(yōu)勢(shì)種，路邊青、白透骨消、木賊麻黃等重要值也較高，作用也加大。

(2)銳齒櫟林是秦嶺山地的主要森林類型，也是地帶性森林群落[7]，具有很好的水源涵養(yǎng)和理水功能以及改良土壤作用[8-11]。銳齒櫟生態(tài)位寬度大，對(duì)環(huán)境的利用能力和作用能力強(qiáng)，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯[12]，在一些農(nóng)田退耕后能逐步自然恢復(fù)生長成林[7]。本研究對(duì)象在除喬木層原有經(jīng)濟(jì)林樹種板栗外，喬木層、灌木層樹種組成及其在群落中的相對(duì)重要值與天然銳齒櫟林相似[8]，加之銳齒櫟是本林地中除板栗外重要值最大者，因此可以推測(cè)往后隨著時(shí)間的推進(jìn)和群落的自然演替，該林地極有可能演替為銳齒櫟林；為了加速演替應(yīng)對(duì)林分中的枯死木、部分Ⅲ及Ⅳ級(jí)林木中枯枝、病蟲害嚴(yán)重林木等進(jìn)行衛(wèi)生伐，改善林分衛(wèi)生狀況。