撫育對(duì)黑河地區(qū)典型天然次生林群落結(jié)構(gòu)的影響

梁立東，李明文

(黑河市林業(yè)科學(xué)院，黑龍江 黑河 164300)

黑河市是黑龍江省三大重點(diǎn)林區(qū)之一，位于大興安嶺和伊春兩大國(guó)有林區(qū)的過(guò)渡地帶，幅員面積6.87萬(wàn)hm2，森林覆蓋率48.2%，林相以天然次生林為主，伴有原始森林17.1萬(wàn)hm2和少量人工林[1]。黑河市森林資源由于長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)利用遭到嚴(yán)重破壞，加之高緯度寒冷地區(qū)林木生長(zhǎng)緩慢，導(dǎo)致森林資源質(zhì)量整體下降，可采資源枯竭，整個(gè)森林資源呈現(xiàn)出蓄積量低、缺乏目的樹(shù)種、林分結(jié)構(gòu)不合理、林下更新不良等狀態(tài)。如何在保證森林生態(tài)效益的前提下，提高黑河市森林資源質(zhì)量是個(gè)重要的問(wèn)題。目前，對(duì)黑河市天然次生林經(jīng)營(yíng)技術(shù)措施、管理管護(hù)、碳匯效益補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題已有相關(guān)報(bào)道[2～6]，而撫育對(duì)黑河市天然次生林群落結(jié)構(gòu)影響的報(bào)道較少。因此，本文開(kāi)展了撫育對(duì)黑河市典型天然次生林群落結(jié)構(gòu)影響的研究，探索撫育對(duì)黑河市典型天然次生林樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)、群落徑級(jí)結(jié)構(gòu)和群落樹(shù)高級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，旨在為黑河市開(kāi)展典型天然次生林撫育經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑河市林業(yè)和草原局的古東河林場(chǎng)(126°23′01″—126°48′59″ E，48°48′01″—48°58′59″ N)、干岔子林場(chǎng)(127°48′26″—128°19′07″ E，49°20′07″—49°35′12″ N)和西崗子實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)(126°59′05″—127°30′50″ E，49°39′55″—49°54′03″ N)。本區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。春季風(fēng)大干旱，夏季溫濕多雨，秋季多風(fēng)干燥，冬季寒冷漫長(zhǎng)。年平均氣溫為-1.3 ℃，年最低氣溫為-23.8 ℃，年最高氣溫為21.3 ℃。全年≥10 ℃的活動(dòng)有效積溫為1 950～2 300 ℃。無(wú)霜期90～120 d。年降水量在400～650 mm，降水集中分布于6—8月，約占全年降水量的60%。本區(qū)海拔多在300～800 m，為中山、低山和丘陵地貌。地帶性土壤為暗棕壤，土層厚的可達(dá)40～70 cm，土壤肥力較高。本區(qū)原有頂級(jí)群落針闊混交林經(jīng)過(guò)多年人為破壞已不復(fù)存在，目前退化演替階段森林群落有針闊混交林(興安落葉松白樺天然混交林)、白樺林、蒙古櫟林、雜木林。研究區(qū)上述各林型的林分密度依次為1 001～1 515、1 162～1 664、725～1 109、1 368～1 736株·hm-2；林分平均胸徑依次為13.8、8.3、9.6、7.3 cm；林分公頃蓄積依次為91.3、59.8、71.5、60.4 m3·hm-2。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

標(biāo)準(zhǔn)地于2011年設(shè)立，在研究區(qū)域內(nèi)選擇典型天然次生中幼林階段的針闊混交林、白樺林、蒙古櫟林和雜木林，在每個(gè)林型中設(shè)置未采用撫育措施對(duì)照區(qū)和按照一般撫育方式進(jìn)行常規(guī)撫育區(qū)。常規(guī)撫育間伐強(qiáng)度15%～20%(株數(shù)比例)或10%～20%(蓄積比例)，間伐木為較大徑級(jí)林木的固定標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地面積為100 m×100 m，各處理均為3次重復(fù)，共計(jì)24塊標(biāo)準(zhǔn)地。

2.2 調(diào)查方法

在2011—2019年期間，每年秋季樹(shù)木生長(zhǎng)停止后，對(duì)所建立的各類(lèi)型固定標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木調(diào)查，調(diào)查喬木層所有林木的樹(shù)種種類(lèi)、個(gè)體數(shù)量、胸徑、樹(shù)高等，并調(diào)查固定標(biāo)準(zhǔn)的地形、地勢(shì)、坡度、坡向、坡位、海拔等因子。

2.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

森林群落樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)分析采用重要值方法，按照重要值大于0.40為優(yōu)勢(shì)種、重要值大于0.10為主要伴生樹(shù)種和重要值小于0.10為次要伴生樹(shù)種；森林群落樹(shù)種徑級(jí)結(jié)構(gòu)采用徑級(jí)分布方法，胸徑大于20 cm為大徑級(jí)、胸徑大于10 cm為中徑級(jí)和胸徑小于10 cm為小徑級(jí)；森林群落樹(shù)種的樹(shù)高結(jié)構(gòu)采用樹(shù)高級(jí)分布方法，樹(shù)高10 m以下按照1 m劃分樹(shù)高級(jí)，樹(shù)高10 m以上按照2 m劃分樹(shù)高級(jí)，樹(shù)高大于16 m為主林層、樹(shù)高大于2m為演替層和樹(shù)高小于2 m為更新層。應(yīng)用Excel2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用Sigma Plot 12.5軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖，應(yīng)用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 撫育對(duì)森林群落樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)的影響

黑河市典型天然次生中幼林階段的針闊混交林、白樺林、蒙古櫟林和雜木林群落一般均由興安落葉松(Larixgmelinii)、白樺(Betulaplatyphylla)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、黑樺(Betuladahurica)、山楊(Populusdavidiana)、紫椴(Tiliaamurensis)、大黃柳(Salixraddeana)7個(gè)樹(shù)種中3～5個(gè)樹(shù)種所組成，撫育經(jīng)營(yíng)改變了這些樹(shù)種在群落中的地位。

表1 撫育對(duì)黑河市典型天然次生中

由表1可知，針闊混交林以興安落葉松和白樺為共優(yōu)種，黑樺為主要伴生樹(shù)種，撫育后興安落葉松仍然為優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，白樺由優(yōu)勢(shì)樹(shù)種成為主要伴生樹(shù)種，黑樺仍然為主要伴生樹(shù)種，但是興安落葉松樹(shù)種在群落中地位得到明顯提升(28.26%)，白樺和黑樺在群落中地位明顯下降(-27.50%和-14.29%)；白樺林以白樺為優(yōu)勢(shì)種，大黃柳為次要伴生樹(shù)種，撫育后白樺仍然為優(yōu)勢(shì)種，蒙古櫟成為次要伴生樹(shù)種，黑樺由次要伴生樹(shù)種成為主要伴生樹(shù)種，山楊成為次要伴生樹(shù)種，蒙古櫟、黑樺和山楊地位明顯上升(100.00%、100.00%和100.00%)，白樺和大黃柳地位明顯下降(-7.79%、-100.00%)；蒙古櫟林以蒙古櫟為優(yōu)勢(shì)種，白樺和黑樺為主要伴生樹(shù)種，撫育后蒙古櫟仍然為優(yōu)勢(shì)種，白樺和黑樺仍然為主要伴生樹(shù)種，紫椴成為次要伴生樹(shù)種，黑樺和紫椴地位明顯上升(120.00%、100.00%)，白樺和蒙古櫟地位明顯下降(-15.38%、-22.73%)；雜木林以白樺、蒙古櫟、黑樺和山楊為主要伴生樹(shù)種，撫育后山楊由主要伴生樹(shù)種成為優(yōu)勢(shì)種，白樺、蒙古櫟和黑樺仍然為主要伴生樹(shù)種，紫椴成為次要伴生樹(shù)種，山楊和紫椴地位明顯上升(104.00%和100.00%)，白樺、蒙古櫟和黑樺地位明顯下降(-46.43%、-31.82%和-4.76%)?？梢?jiàn)，撫育后沒(méi)有改變?nèi)郝渲性袃?yōu)勢(shì)樹(shù)種的地位，增加了群落中主要伴生和次要伴生樹(shù)種地位，不僅提高了森林價(jià)值，而且促進(jìn)天然次生林向更加穩(wěn)定的群落恢復(fù)奠定了群落結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

3.2 撫育對(duì)森林群落徑級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

撫育經(jīng)營(yíng)對(duì)黑河市典型天然次生中幼林階段的針闊混交林、白樺林、蒙古櫟林和雜木林群落徑級(jí)結(jié)構(gòu)具有影響。

a為針闊混交林；b為白樺林；c為蒙古櫟林；d為雜木林

由圖1可知，針闊混交林群落徑級(jí)分布幅度為6～32 cm，大、中和小徑級(jí)林木所占比例分別為9.85%、56.06%和34.09%，撫育后群落徑級(jí)分布幅度變小為8～26 cm，大、中徑級(jí)林木所占比例分別增加了3.02%、4.34%，小徑級(jí)林木所占比例減少了7.36%；白樺林群落徑級(jí)分布幅度為6～18 cm，中、小徑級(jí)林木所占比例分別為31.73%、68.27%，撫育后群落徑級(jí)分布幅度變大為6～26 cm，大、中徑級(jí)林木所占比例分別增加了3.68%、22.68%，小徑級(jí)林木所占比例分別減少了26.36%；蒙古櫟林群落徑級(jí)分布幅度為6～24 cm，大、中和小徑級(jí)林木所占比例分別為0.64%、15.38%和83.97%，撫育后群落徑級(jí)分布幅度仍然為6～24 cm，大、中徑級(jí)林木所占比例分別增加了0.28%、4.34%，小徑級(jí)林木所占比例分別減少了4.61%；雜木林群落徑級(jí)分布幅度為6～10 cm，小徑級(jí)林木所占比例為100%，撫育后群落徑級(jí)分布幅度變大為6～12 cm，中徑級(jí)林木所占比例增加了2.21%，小徑級(jí)林木所占比例減少了2.21%?？梢?jiàn)，撫育后改變了原有群落徑級(jí)結(jié)構(gòu)，提高了大、中徑級(jí)林木所占比例，降低了小徑級(jí)林木所占比例，不僅提高了森林經(jīng)營(yíng)價(jià)值，而且使天然次生林群落徑級(jí)結(jié)構(gòu)分布更加合理。

3.3 撫育對(duì)森林群落樹(shù)高級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

撫育經(jīng)營(yíng)對(duì)黑河市典型天然次生中幼林階段的針闊混交林、白樺林、蒙古櫟林和雜木林群落樹(shù)高級(jí)結(jié)構(gòu)具有影響。由圖2可知，針闊混交林群落樹(shù)高級(jí)分布幅度為7～16 m，主林層、演替層林木所占比例分別為2.27%、97.73%，撫育后群落樹(shù)高級(jí)分布幅度變小為8～14 m，主林層林木所占比例減少了2.27%%，演替層林木所占比例增加了2.27%；白樺林群落樹(shù)高級(jí)分布幅度為6～12 m，演替層林木所占比例為100.00%，撫育后群落樹(shù)高級(jí)分布幅度變大為7～14 m，演替層林木所占比例仍然為100.00%；蒙古櫟林群落樹(shù)高級(jí)分布幅度為6～14 m，演替層林木所占比例為100.00%，撫育后群落樹(shù)高級(jí)分布幅度仍然為6～14 m，演替層林木所占比例也仍然為100.00%；雜木林群落樹(shù)高級(jí)分布幅度為7～9 m，演替層林木所占比例為100.00%，撫育后群落樹(shù)高級(jí)分布幅度變大為6～10 m，演替層林木所占比例仍然為100.00%。可見(jiàn)，撫育后改變了原有群落樹(shù)高級(jí)結(jié)構(gòu)，提高了演替層林木所占比例，降低主林層林木所占比例，不僅改變森林演替趨勢(shì)，而且加速了天然次生林群落向地帶性頂級(jí)森林群落恢復(fù)進(jìn)程。

a為針闊混交林；b為白樺林；c為蒙古櫟林；d為雜木林

4 結(jié)果與討論

4.1 撫育對(duì)森林群落樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)的影響研究結(jié)果表明，針闊混交林撫育后仍然以興安落葉松為優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，白樺和黑樺為主要伴生樹(shù)種，興安落葉松地位得到明顯提升(28.26%)，白樺和黑樺地位明顯下降(-27.50%和-14.29%)；白樺林撫育后白樺仍然為優(yōu)勢(shì)種，黑樺為主要伴生樹(shù)種，蒙古櫟和山楊為次要伴生樹(shù)種，蒙古櫟、黑樺和山楊地位明顯上升(100.00%、100.00%和100.00%)，白樺和大黃柳地位明顯下降(-7.79%、-100.00%)；蒙古櫟林撫育后蒙古櫟仍然為優(yōu)勢(shì)種，白樺和黑樺仍然為主要伴生樹(shù)種，紫椴為次要伴生樹(shù)種，黑樺和紫椴地位明顯上升(120.00%、100.00%)，白樺和蒙古櫟地位明顯下降(-15.38%、-22.73%)；雜木林撫育后以山楊為優(yōu)勢(shì)種，白樺、蒙古櫟和黑樺仍然為主要伴生樹(shù)種，紫椴為次要伴生樹(shù)種，山楊和紫椴地位明顯上升(104.00%和100.00%)，白樺、蒙古櫟和黑樺地位明顯下降(-46.43%、-31.82%和-4.76%)。撫育能夠優(yōu)化黑河市典型天然次生中幼林階段的針闊混交林、軟闊混交林、白樺林和蒙古櫟林群落樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)，增加主要樹(shù)種成分，提高森林經(jīng)營(yíng)效果。

4.2 撫育對(duì)森林群落徑級(jí)結(jié)構(gòu)的影響研究結(jié)果表明，針闊混交林撫育后徑級(jí)分布幅度變窄(8～26 cm)，大、中徑級(jí)林木所占比例明顯提高(3.02%、4.34%)，小徑級(jí)林木所占比例大幅度減少(-7.36%)；白樺林撫育后徑級(jí)分布幅度變寬(6～26 cm)，大、中徑級(jí)林木所占比例大幅度提高(3.68%、22.68%)，小徑級(jí)林木所占比例大幅度減少(-26.36%)；蒙古櫟林撫育后徑級(jí)分布幅度沒(méi)有變化(6～24 cm)，大、中徑級(jí)林木所占比例明顯提高(0.28%、4.34%)，小徑級(jí)林木所占比例明顯減少(-4.61%)；雜木林撫育后徑級(jí)分布幅度變寬(6～12 cm)，中徑級(jí)林木所占比例明顯提高(2.21%)，小徑級(jí)林木所占比例明顯減少(-2.21%)。撫育能夠提高黑河地區(qū)典型天然次生中幼林階段的針闊混交林、軟闊混交林、白樺林和蒙古櫟林的大、中徑級(jí)林木所占比例，降低小徑級(jí)林木所占比例，優(yōu)化森林群落徑級(jí)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮森林的生產(chǎn)潛力。

4.3 撫育對(duì)森林群落樹(shù)高級(jí)結(jié)構(gòu)的影響研究結(jié)果表明，針闊混交撫育后樹(shù)高級(jí)分布幅度變窄(7～12 m)，主林層林木所占比例明顯下降(-2.27%)，演替層林木所占比例明顯提高(2.27%)；白樺林撫育后樹(shù)高級(jí)分布幅度變寬(6～14 m)，演替層林木所占比例沒(méi)有明顯變化(100.00%)；蒙古櫟林撫育后樹(shù)高級(jí)分布幅度沒(méi)有變化(6～10 m)，演替層林木所占比例沒(méi)有明顯變化(100.00%)；雜木林撫育后樹(shù)高級(jí)分布幅度變窄(6～12 m)，演替層林木所占比例沒(méi)有明顯變化(100.00%)。撫育能夠提高黑河地區(qū)典型天然次生中幼林階段的針闊混交林、軟闊混交林、白樺林和蒙古櫟林的演替層林木所占比例，降低主林層林木所占比例，改變森林演替趨勢(shì)，加速其向地帶性頂級(jí)森林群落的恢復(fù)進(jìn)程。