蒙古櫟低效林不同改造模式效果試驗(yàn)

摘 要 為給低效林改造提供實(shí)踐參考，對(duì)木蘭林場(chǎng)孟灤分場(chǎng)的蒙古櫟低效林改造過程中運(yùn)用的更新改造、補(bǔ)播改造、封育改造3種不同的改造模式進(jìn)行介紹，并通過實(shí)際效果證明，更新改造可通過選取油松、云杉等針葉耐陰樹種進(jìn)行林下栽植，使幼苗成活率提高為95%以上，上層蒙古櫟林分的胸徑生長(zhǎng)量最多可達(dá)到0.175 cm；補(bǔ)播改造宜選取東北地區(qū)優(yōu)質(zhì)種源進(jìn)行播種，種子出芽率較高，達(dá)到55%，且幼苗生長(zhǎng)健壯；封育改造需要適當(dāng)降低林分郁閉度，并采取一定的疏伐措施，給予林下更新苗一定的生長(zhǎng)空間，促進(jìn)天然更新。

關(guān)鍵詞 蒙古櫟；低效林；改造模式

中圖分類號(hào)：S756.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.18.057

蒙古櫟（Quercus mongolica）為殼斗科櫟屬落葉喬木，抗干旱、耐瘠薄，是寒帶、溫帶和暖溫帶次生闊葉林重要的建群種。蒙古櫟林是我國(guó)東北地區(qū)、華北地區(qū)分布廣泛的地帶性森林植被類型[1]。在木蘭林區(qū)，大面積的蒙古櫟次生林以萌生為主，林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，林分蓄積量偏低，森林質(zhì)量差，屬于矮林，又被稱為低效林。

低效林是林分生物產(chǎn)量、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益低于同類立地條件下相同林分平均水平的林分總和[2]。森林一旦成為低效林，防護(hù)效應(yīng)得不到體現(xiàn)，水土保持能力變差，同時(shí)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益有所下降，通常不足以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)森林資源和生態(tài)功能的需求。低效林的產(chǎn)生原因，既有自然因素的影響，又有造林、經(jīng)營(yíng)措施不當(dāng)?shù)热藶橐蛩氐挠绊?，這些因素都會(huì)引起森林效益的下降。造林時(shí)沒有遵循適地適樹原則、森林樹種結(jié)構(gòu)過于單一、良種利用不足都會(huì)導(dǎo)致低效林的產(chǎn)生[3]。

低效林的經(jīng)營(yíng)方向是人工促進(jìn)矮林向中林、喬林轉(zhuǎn)化，最終形成復(fù)層、異齡、實(shí)生的混交林[4-5]。對(duì)木蘭林區(qū)蒙古櫟低效林采取更新改造、補(bǔ)播改造、封育改造3種不同的改造模式，可改善其林分結(jié)構(gòu)，開發(fā)林地生產(chǎn)潛力，提高林分質(zhì)量和效益水平，充分發(fā)揮生態(tài)效益和防護(hù)效益。因此，對(duì)不同改造模式的效果進(jìn)行分析，可為相似林區(qū)低效林改造提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究區(qū)域位于河北省木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)孟灤分場(chǎng)，地處承德市圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣境內(nèi)，海拔1 011～1 230 m。該地區(qū)屬大陸性季風(fēng)型山地氣候，雨熱同季、冬長(zhǎng)夏短、四季分明、晝夜溫差大；無霜期67～128 d；年平均氣溫-1.4～4.7 ℃；年均降水量380～560 mm，主要集中在7—9月，占全年降水量的78%；年均蒸發(fā)量1 462.9～1 556.8 mm，平均相對(duì)濕度63%；土壤包括棕壤、褐土、風(fēng)砂土、草甸土、沼澤土、灰色森林土及黑土7個(gè)土類。林區(qū)植物類型包括落葉針葉林、常綠針葉林、針闊葉混交林、闊葉林、灌叢或灌草叢、草原與草甸、沼澤及水生群落。喬木樹種主要有華北落葉松（Larix gmelinii）、油松（Pinus tabuliformis）、云杉（Picea asperata）、白樺（Betula platyphylla）、山楊（Populus davidiana）、蒙古櫟、榆樹（Ulmus pumila）等；灌木主要有沙棘（Hippophae rhamnoides）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、土莊繡線菊（Spiraea ouensanensis）等；草本植物主要有烏蘇里薹草（Carex ussuriensis）、小花鬼針草（Bidens parviflora）、歪頭菜（Vicia unijuga）等。

1.2 樣地設(shè)置

以位于木蘭林場(chǎng)孟灤分場(chǎng)的蒙古櫟次生林為調(diào)查對(duì)象，樣地位于山地半陰坡，海拔約1 400 m，棕壤，土層厚度約19 cm，土質(zhì)疏松，林齡約50年。樣地以蒙古櫟為建群種，多干形彎曲，生長(zhǎng)不良，伴生樹種主要有黑樺（Betula dahurica）、榆樹、蒙椴（Tilia mongolica）、五角槭（Acer pictum）等闊葉樹種。共設(shè)置7塊樣地進(jìn)行蒙古櫟低效林改造模式研究，樣地規(guī)格為20 m×30 m，林分密度范圍為330～840株·hm-2，郁閉度為0.4～0.8，平均胸徑14.3～21.0 cm，平均樹高5.8～9.2 m。表1為不同改造模式地塊基本信息。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

改造措施具體如下。1）更新改造。2022年5月，對(duì)即將更新改造的3塊樣地進(jìn)行全面割灌，然后按2 m×3 m的株行距挖魚鱗坑。在林下更新栽植3個(gè)樹種，分別為油松（3年生營(yíng)養(yǎng)杯苗）、蒙古櫟（2年生營(yíng)養(yǎng)杯苗）、云杉（4年生營(yíng)養(yǎng)杯苗）。當(dāng)年秋季調(diào)查保存率，翌年春季進(jìn)行補(bǔ)植，秋季進(jìn)行成活率和生長(zhǎng)量的調(diào)查。2）補(bǔ)播改造。2020年9月，對(duì)補(bǔ)播造林的兩塊樣地進(jìn)行全面割灌，然后按照2 m×3 m的規(guī)格進(jìn)行播種造林。共播種兩個(gè)不同種源的蒙古櫟種子，分別來自當(dāng)?shù)睾蜄|北地區(qū)。提前用藥液浸泡種子，提高出芽率。2021年春季調(diào)查成活率，秋季進(jìn)行補(bǔ)播。2022年4月調(diào)查種子出芽率和幼苗生長(zhǎng)量。3）封育改造。2021年秋季，對(duì)即將實(shí)行封育改造的兩塊樣地進(jìn)行穴狀割灌，保留實(shí)生幼苗，人為干預(yù)促進(jìn)天然更新，并架設(shè)圍欄進(jìn)行保護(hù)，以免牲畜干擾。

1.4 數(shù)據(jù)調(diào)查與處理

在樣地改造前和改造后的每年生長(zhǎng)季末進(jìn)行蒙古櫟喬木每木檢尺調(diào)查，以計(jì)算其生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)率。

1.4.1 生長(zhǎng)量

一定間隔期內(nèi)樹木各種調(diào)查因子發(fā)生的變化稱為生長(zhǎng)量。生長(zhǎng)量可以作為評(píng)定立地條件和經(jīng)營(yíng)措施效果的指標(biāo)，正確地分析研究并掌握林木的生長(zhǎng)規(guī)律，采用相應(yīng)的經(jīng)營(yíng)管理措施，可以改善樹木的生長(zhǎng)狀況，提高生長(zhǎng)量，從而達(dá)到森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的目的。因此，測(cè)定樹木和林分生長(zhǎng)量，分析研究其變化規(guī)律，在林業(yè)生產(chǎn)上有重要意義[6]。

試驗(yàn)通過平均胸徑表現(xiàn)的林木生長(zhǎng)量，計(jì)算公式為

（1）

式中：D為林分平均胸徑，cm；N為林分內(nèi)林木總株數(shù)，株；di表示第i株林木的胸徑，cm。

1.4.2 生長(zhǎng)率

生長(zhǎng)率是指調(diào)查的某個(gè)因子的連年生長(zhǎng)量與其原有總量的百分比，用來說明樹木的相對(duì)生長(zhǎng)速度。本研究采用普雷斯特公式來計(jì)算胸徑生長(zhǎng)率，計(jì)算公式為

（2）

式中：P為n年間的平均生長(zhǎng)率，%；Sa和Sa-n分別為a和（a-n）年的林木胸徑的調(diào)查量，cm[7]。

此外，分別于2022年春季、2023年春季、2023年秋季對(duì)更新改造、補(bǔ)播改造后的樣地幼苗生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，記錄樣地幼苗整體生長(zhǎng)勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改造模式造林樹種的成活率和保存率

由表2可知，經(jīng)過3種不同模式的改造，當(dāng)年成活率以油松、云杉、蒙古櫟營(yíng)養(yǎng)杯苗較高，蒙古櫟種子的出芽率較低。經(jīng)過翌年春季補(bǔ)植、補(bǔ)播，到秋季，各樹種保存率仍以云杉為最高（93%），說明其對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)；油松、蒙古櫟的保存率均高于80%，也達(dá)到了《造林技術(shù)規(guī)程》（GB/T 15776—2023）規(guī)定的評(píng)價(jià)要求。蒙古櫟種子成活率較低，于翌年補(bǔ)播后均在50%以上。可以看出，東北地區(qū)種源的蒙古櫟種子出芽率明顯高于當(dāng)?shù)胤N源的蒙古櫟種子出芽率，這是由種源差異帶來的差距。封育改造樣地是天然更新，因此不考慮其成活率和保存率。

2.2 不同改造模式的樹木胸徑生長(zhǎng)量

經(jīng)過3種不同模式的改造，在2021年秋季對(duì)蒙古櫟低效林進(jìn)行一定程度的撫育間伐（其中封育改造模式的樣地不做撫育處理），并分別在2022年、2023年分別對(duì)樣地內(nèi)喬木進(jìn)行每木檢尺，得到生長(zhǎng)量及計(jì)算生長(zhǎng)率。具體結(jié)果見表3。

由表3可知，經(jīng)過更新改造和補(bǔ)播改造措施的林分胸徑年生長(zhǎng)量均明顯高于封育改造模式林分的胸徑年生長(zhǎng)量，高出0.030～0.085 cm；同樣在林分的胸徑生長(zhǎng)率變化趨勢(shì)中，均為撫育樣地高于未撫育樣地，高出0.03%～0.37%，變化較為明顯。這說明一定強(qiáng)度的撫育措施能夠明顯促進(jìn)蒙古櫟低效林的生長(zhǎng)。

同時(shí)，結(jié)合表1，對(duì)比更新改造的結(jié)果可知，在林分密度分別為810株·hm-2、825株·hm-2、525株·hm-2時(shí)，林分胸徑的年平均生長(zhǎng)量分別為0.155 cm、0.140 cm、0.175 cm，說明隨著林分密度的增加，胸徑的生長(zhǎng)速度逐漸減慢。這說明密度過大抑制了林分的生長(zhǎng)，因此需要采取一定強(qiáng)度的撫育措施。

2.3 不同改造模式的幼樹生長(zhǎng)量

分別于2022年春季、2023年春季、2023年秋季對(duì)更新改造、補(bǔ)播改造后的樣地幼苗生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，具體情況見表4。結(jié)合表2、表4可以看出，樣地內(nèi)幼苗，無論是人工栽植幼苗還是林下天然更新幼苗，均能夠正常生長(zhǎng)。更新改造模式下，以油松、云杉苗木的生長(zhǎng)表現(xiàn)最佳，幼苗健壯，成活率均在95%以上；栽植油松的樣地受到放牧干擾導(dǎo)致樣本數(shù)量較低，但不影響其栽植成活率。油松、云杉的生長(zhǎng)狀況總體優(yōu)于蒙古櫟幼苗。同時(shí)，對(duì)比補(bǔ)播改造中兩種蒙古櫟的長(zhǎng)勢(shì)及生長(zhǎng)量，東北地區(qū)種源的蒙古櫟幼苗表現(xiàn)優(yōu)秀、生長(zhǎng)健壯，株高生長(zhǎng)量高出當(dāng)?shù)胤N源蒙古櫟幼苗12.3%，具有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)封育改造樣地內(nèi)天然更新幼樹的調(diào)查結(jié)果顯示，總體上看，更新幼樹密度為266～383株·hm-2，且長(zhǎng)勢(shì)較好，可成為下一代實(shí)生林分的重要組成部分（見表5）。

3 結(jié)論與討論

對(duì)蒙古櫟低效林林分進(jìn)行了不同模式改造效果的研究。改造前對(duì)林分結(jié)構(gòu)進(jìn)行疏伐調(diào)整，雖有一定的改善通風(fēng)透光性的作用，但由于有上層林木的遮蔽和地表枯落物的存在，環(huán)境條件較為濕潤(rùn)和蔭蔽，因此與多數(shù)耐陰性較弱的闊葉樹種相比，林冠下造林更新常選擇耐陰性強(qiáng)的油松、云杉等針葉樹種[8]。同時(shí)，需要根據(jù)更新樹種的生物學(xué)特性及時(shí)疏伐和加強(qiáng)相應(yīng)的撫育管理，為二代林生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件。

現(xiàn)有木蘭圍場(chǎng)林區(qū)林分的主要組成樹種為蒙古櫟、榆樹、黑樺，但其在種源充足的狀況下更新幼樹數(shù)量較少，說明以上樹種存在明顯的更新障礙，蒙古櫟種子播種出芽率和保存率較低也證明了這一點(diǎn)。蒙古櫟雖然結(jié)實(shí)率較高，但種子富含淀粉，受到蟲害和鳥類等的危害較多，且幼苗期生長(zhǎng)脆弱，對(duì)環(huán)境條件要求較高，對(duì)其萌發(fā)和生長(zhǎng)形成障礙[9-10]。鄭金萍等對(duì)吉林省中東部地區(qū)蒙古櫟林更新狀況的調(diào)查結(jié)果表明，蒙古櫟通常在陽坡、半陽坡及半陰坡的中上部干旱環(huán)境條件下更新較好[11]。封育改造樣地雖位于半陽坡，環(huán)境條件相對(duì)濕潤(rùn)，但林分郁閉度較大，光照不足明顯成為天然更新的重要阻礙因素。且樣地內(nèi)有一定程度的放牧干擾，這都對(duì)更新產(chǎn)生了不利影響。

通過調(diào)查結(jié)果可得出以下結(jié)論。1）對(duì)郁閉度在0.5以上的蒙古櫟低效林分進(jìn)行更新改造，林冠下栽植油松、云杉、蒙古櫟3個(gè)樹種均能正常生長(zhǎng)發(fā)育，除蒙古櫟保存率為82%外，其他兩個(gè)樹種造林保存率高于95%，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的造林技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2）對(duì)郁閉度在0.4的蒙古櫟低效林分進(jìn)行補(bǔ)播改造，分別選取來自東北地區(qū)和當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)蒙古櫟種源，幼苗保存率在50%以上，且東北地區(qū)種源的蒙古櫟種子出芽率比當(dāng)?shù)胤N源蒙古櫟種子出芽率高15個(gè)百分點(diǎn)，具有一定的種源優(yōu)勢(shì)。因此，在下一步進(jìn)行蒙古櫟低效林改造時(shí)可考慮選取東北地區(qū)種源，以改善當(dāng)?shù)亓址仲|(zhì)量。

3）對(duì)郁閉度為0.8的蒙古櫟低效林分進(jìn)行封育改造，更新幼樹生長(zhǎng)狀況較好，且長(zhǎng)勢(shì)較好，可以作為二代林重要的組成樹種。但更新率明顯不足，需要進(jìn)一步降低郁閉度，采取較大強(qiáng)度疏伐措施以促進(jìn)蒙古櫟林分的天然更新。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）