凌源市油松林火燒跡地的植被更新與生態(tài)應(yīng)用

[摘 要] 凌源市地處遼寧省最西部，年平均降雨量550 mm，凌源市人工油松林總面積7萬(wàn)hm2，占當(dāng)?shù)赜辛值孛娣e的40%左右。根據(jù)凌源市現(xiàn)有油松林現(xiàn)狀，林業(yè)技術(shù)人員通過對(duì)部分油松林火燒跡地的更新調(diào)查，總結(jié)油松林火燒跡地天然更新的必要條件，并對(duì)更新跡地的生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，提出油松純林進(jìn)行天然更新或人工輔助天然更新的具體生態(tài)應(yīng)用措施，為改善凌源市乃至遼西大面積油松人工林的生態(tài)環(huán)境、提高更新林地的生態(tài)與社會(huì)效益提供技術(shù)保障和支持。

[關(guān)鍵詞] 油松林;火燒跡地;植被特征;生態(tài)應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] S754 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2019）24-85-2

1 自然氣候及油松分布概況

凌源市地處遼寧省最西部，境內(nèi)以低山丘陵為主，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降水量550.0 mm，日照充足，年均蒸發(fā)量1 974.3 mm，接近降雨量的4倍，年平均氣溫8.0 ℃，是以濕潤(rùn)為主的氣候類型向以干燥為主的氣候類型過渡地帶，無(wú)霜期150 d。凌源市全域有林地18.7萬(wàn)hm2，包括油松（Pinus tabuliformis Carrière）人工林總面積近7.0萬(wàn)hm2，并且油松林大多已經(jīng)進(jìn)入成過熟林階段，大面積的油松純林易出現(xiàn)松毛蟲（Dendrolimus）大發(fā)生等危害。油松純林生態(tài)功能相對(duì)脆弱，對(duì)其進(jìn)行更新改造，可有效提升原油松林地的生態(tài)效益與社會(huì)效益。

2 油松人工林火燒跡地調(diào)查分析

2.1 調(diào)查方法

2018年6月，林業(yè)技術(shù)人員對(duì)坐落在凌源市劉杖子鄉(xiāng)本村大南溝的油松人工林火燒跡地進(jìn)行了植被更新調(diào)查。首先，調(diào)查記錄小班立地條件;其次，選取有代表性的地段量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)地，調(diào)查記錄標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的植被更新狀況，詳細(xì)記錄更新灌木的品種、數(shù)量、高度等;最后，對(duì)過火前的油松林密度、品種進(jìn)行必要的調(diào)查記錄。

2.2 調(diào)查結(jié)果

經(jīng)核查相關(guān)林業(yè)檔案和實(shí)地調(diào)查，調(diào)查更新地塊為1林班67小班，當(dāng)?shù)胤Q劉杖子大南溝，小班面積為6.4 hm2，跡地更新后量測(cè)樣地面積為25 m×20 m。標(biāo)準(zhǔn)地海拔高454 m，坡向?yàn)楸逼珫|24°，全坡位，坡度36°，土層厚度9～16 cm。喬木林屬人工林，優(yōu)勢(shì)種為油松，林齡44 a，林分密度1 050株/hm2。過火前林下有部分山杏[Armeniaca sibirica（L.）Lam]樹種，密度450株/hm2，地徑2～4 cm。2012年12月，該油松林地發(fā)生火災(zāi)，過火后油松、山杏等喬木地上部分均干枯死亡。2013年7月，人工撫育火燒跡地，全部伐除死亡的油松、山杏等立木。2018年進(jìn)行植被更新調(diào)查，天然更新灌木為山杏和荊條（Vitex negundo var. heterophylla），更新后灌叢郁閉度為0.95，優(yōu)勢(shì)種為山杏，平均樹高為2.4 m，山杏以萌生為主，也有部分實(shí)生;荊條全部為萌生。灌木林分調(diào)查項(xiàng)目整理結(jié)果詳見表1。

3 油松人工林火燒跡地更新后的生態(tài)價(jià)值評(píng)析

3.1 油松人工林火燒跡地天然更新的條件

原有油松人工林，以油松為優(yōu)勢(shì)樹種，山杏、荊條等為伴生樹種，因山杏具有喜光、耐陰及耐干旱等特性，山杏在油松林內(nèi)因光照、養(yǎng)分吸收等所受影響較大而不能正常生長(zhǎng)。油松群落過火后，群落內(nèi)喬灌木地上部分枯死，使原林地光照充足，地下油松根系雖在，因其不具備萌蘗的特性，致使優(yōu)勢(shì)種油松根系大面積死亡，而原有山杏、荊條等根系在春季可萌生大量不定芽，借助山杏、荊條原有完整的根系，迅速吸收養(yǎng)分、水分，萌發(fā)后很快達(dá)到郁閉。此外，經(jīng)人工對(duì)跡地進(jìn)行清理采伐，部分以前成熟散落的山杏種子，借助雨水、動(dòng)物采食等貯存?zhèn)鞑?，條件適宜時(shí)種子發(fā)育為幼樹。因此，調(diào)查地塊以自然更新為主，幾年后形成山杏群落，生態(tài)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

3.2 油松人工林火燒跡地天然更新的生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)

火災(zāi)發(fā)生前，林分優(yōu)勢(shì)種為油松，其冠幅為2.5～3.0 m，伴生樹種為山杏，原林分山杏種群密度為450株/hm2，山杏因光照不足、根系生長(zhǎng)受限等影響屬于“受壓木”?；馂?zāi)發(fā)生后，因光照、根系吸收養(yǎng)分和水分等條件有利于山杏、荊條等萌生，并且山杏生長(zhǎng)較快，條件較好地塊新枝生長(zhǎng)量為0.5～1.5 m/a，山杏快速萌發(fā)生長(zhǎng)，使其成為天然更新群落的優(yōu)勢(shì)種，山杏萌生與實(shí)生苗種群數(shù)量足夠大，達(dá)3 300株/hm2，群落的生態(tài)功能與生態(tài)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。山杏耐干旱、結(jié)果早，果核木質(zhì)，堅(jiān)固，根系及種子繁殖能力強(qiáng)，因此，山杏生長(zhǎng)結(jié)實(shí)后，通過動(dòng)物采食、自然流水、根系萌芽等的影響，可加速山杏生長(zhǎng)面積的擴(kuò)大。從山杏生長(zhǎng)的灌叢結(jié)構(gòu)來看，郁閉度已達(dá)到0.95，自然群落的水土保持等生態(tài)效益處于較高水平。同時(shí)，林冠下蔭蔽的環(huán)境特點(diǎn)，為本地一些耐陰草本植物的自然生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件，形成了單位面積內(nèi)最高的植物種群。山杏果實(shí)種仁富含油脂，營(yíng)養(yǎng)豐富，果核堅(jiān)硬，使幾年內(nèi)種子仍然具有萌發(fā)生長(zhǎng)的能力，更有利于山杏進(jìn)行種子繁殖。隨著山杏種群內(nèi)植物品種與數(shù)量的增加，大批適宜的昆蟲、鳥類、鼠類等嚙齒動(dòng)物在此生活，保證了動(dòng)物生長(zhǎng)的多樣性。山杏更新群落中形成了相對(duì)完整的動(dòng)植物生物鏈，恢復(fù)和保存了群落內(nèi)動(dòng)植物多樣的種質(zhì)基因，生態(tài)類型完整的山杏灌叢植被體現(xiàn)出群落的穩(wěn)定性和生物多樣性特征。

4 油松純林現(xiàn)狀與生態(tài)應(yīng)用

4.1 油松純林現(xiàn)狀

凌源市現(xiàn)有油松純林總面積7萬(wàn)hm2，均為20世紀(jì)60年代左右栽植的人工純林，林齡為41～60 a，大多接近近熟林齡級(jí)。近年來，受氣溫增高、全球氣候變暖、人類自然活動(dòng)影響加劇等多種原因的影響，自然界極端天氣頻繁出現(xiàn)，包括極端高溫、干旱、低溫、雨澇等，受此影響，油松純林的病蟲害如松毛蟲、紅脂大小蠹等屢禁不止，甚至造成油松大面積死亡。從油松林經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀及病蟲害防治現(xiàn)狀來看，其純林改造尚無(wú)成熟的經(jīng)營(yíng)更新技術(shù)方法，根據(jù)油松優(yōu)勢(shì)種在成林中發(fā)生的主導(dǎo)作用，適時(shí)在油松林下培育耐陰的闊葉喬灌木樹種，逐漸調(diào)整樹種結(jié)構(gòu)，形成針闊混交林，可有效提高更新后林分的水源涵養(yǎng)及水土保持等生態(tài)效益，具有較高的科研價(jià)值。

4.2 天然更新

凌源市現(xiàn)有的油松林，權(quán)屬民營(yíng)類或國(guó)有林中地處偏遠(yuǎn)、立地條件差、交通不便的油松林，在中齡林階段修枝撫育經(jīng)營(yíng)質(zhì)量低，部分林分雖修枝撫育基本合理，但間伐撫育不及時(shí)，密度較大，林木分級(jí)明顯，受壓木比例較高，保留木總株數(shù)達(dá)1 300株/hm2，油松側(cè)枝不能有效伸展，林分高度郁閉，到近熟林階段，樹木徑級(jí)分化加劇，Ⅰ、Ⅱ級(jí)油松樹霸王樹，基本特性即高生長(zhǎng)減緩，樹冠側(cè)枝橫向生長(zhǎng)，林分郁閉度增加，許多弱小受壓木因接收不到足夠的光照而死亡，更不能實(shí)現(xiàn)有效的天然更新。對(duì)此，應(yīng)人工調(diào)整油松林保留株數(shù)，便于林下生長(zhǎng)更新其他闊葉樹種。具體方法是經(jīng)人工撫育采伐，保留冠型發(fā)育較好的油松，保留油松母樹株數(shù)在650株/hm2以下，并分布相對(duì)均勻，保證油松穩(wěn)定的天然種源，油松母樹林是天然更新的基本條件。近年來，全社會(huì)實(shí)施封山禁牧，促進(jìn)了密度較低的油松林內(nèi)林下灌叢的生長(zhǎng)，一些本地原生樹種如大果榆（Ulmus macrocarpa Hance）、榆樹（Ulmus pumila L.）、山杏、荊條、鼠李（Rhamnus davurica Pall.）、大花溲疏（Deutzia grandiflora Bunge.）等喬灌木樹種，在低郁閉度油松林內(nèi)單株或片狀自然生長(zhǎng);在一些保留株數(shù)較少的油松林內(nèi)，油松幼樹種群密度較高，但其他闊葉樹種的株數(shù)比例較低，因此，可通過人工撫育經(jīng)營(yíng)，降低油松幼樹的株數(shù)比例，促使油松林天然更新后形成理想的復(fù)層異齡針闊葉混交林。

4.3 人工輔助天然更新

油松純林經(jīng)高強(qiáng)度撫育后，使保留木稀疏，株距接近4 m，為人工引進(jìn)栽植的其他樹種提供了光照、水肥吸收等適宜條件。因此，在撫育調(diào)整后的油松林內(nèi)人工栽植或直播闊葉樹種，可使引進(jìn)栽植的樹種在最初幾年內(nèi)快速達(dá)到郁閉，形成包括新引進(jìn)的闊葉樹種、原油松母樹天然更新生長(zhǎng)的幼樹以及原油松林下荊條、花木蘭等原生灌叢的多種喬灌木自然生長(zhǎng)組合的結(jié)構(gòu)合理的針闊混交林。更新混栽闊葉樹樹種，品種應(yīng)選擇凌源市的原生鄉(xiāng)土樹種，如山杏、黃櫨（Cotinus coggygria Scop.）、蒙古櫟（Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb）、刺槐（Robinia pseudoacacia L.）、麻櫟（Quercus acutissima Carruth.）、紫穗槐（Amorpha fruticosa Linn.）、榆樹和臭椿（Ailanthus altissima）等，補(bǔ)植密度以栽植800～1 600株/hm2為宜。林分更新后，結(jié)合幼林撫育，一般保留樹木株距2～3 m，針闊混交適度;如引進(jìn)樹種為直播造林，一般通過種子催芽處理，保證集中時(shí)間段統(tǒng)一發(fā)芽出苗，進(jìn)一步提高幼苗成活率;在本地區(qū)全年生長(zhǎng)季節(jié)，總降雨量的近70%集中在7—9月，新栽植或直播的樹種在新植后兩三年內(nèi)幼樹根系發(fā)育尚不完整，不能抵御過長(zhǎng)時(shí)間的自然干旱，需要采取用塑料薄膜覆蓋地表根部土壤等保水措施，減緩自然蒸發(fā)速度;結(jié)合自然降雨?duì)顩r，在5—6月或9—10月，對(duì)新植幼樹人工補(bǔ)水一兩次，連續(xù)補(bǔ)水2 a后，新生長(zhǎng)的根系基本適應(yīng)環(huán)境條件，可抵御一般干旱等極端氣候，幼樹在保存率80%以上。