蒙古櫟林間伐撫育齡級及種群變化規律的研究

孫德權

(鳳城市寶山林場,遼寧丹東118123)

蒙古櫟林間伐撫育齡級及種群變化規律的研究

孫德權

(鳳城市寶山林場,遼寧丹東118123)

從蒙古櫟林的徑階結構、林齡和分布株數出發,研究了不同間伐強度對種群密度、蓄積量、灌草生物量的影響。結果表明:受保留植株的限制,與對照相比,弱度間伐蓄積量有所提高,中度間伐蓄積量提高最為顯著,重度間伐出現總蓄積量顯著降低,但灌木和草本生物量相對較高。不同試驗處理中,中度間伐撫育強度大,徑級株數最多,對蒙古櫟種群齡級株數的影響顯著。因此,推薦中度間伐撫育技術措施,兼顧蓄積量、立木材質及林下灌草生物量,以提高蒙古櫟林的經濟效益和生態效益。

蒙古櫟;間伐撫育;齡級;種群變化規律

齡級結構是植物種群的重要屬性和特征,它指示了林齡群體在空間和時間上的發展趨勢,關系到一個優勢種群個體在水平空間和垂直空間分布狀態和相互作用關系。研究蒙古櫟林的齡級結構和空間變化規律有助于分析種群演替動態規律,掌握群落內優勢種群與環境因子之間的相互關聯,繼而對了解種群演替規律具有重要的意義[1,2]。

蒙古櫟(Quercus mongolica)是長白植物區系和蒙古植物區系的重要建群種,是遼東山區典型的地帶性優勢樹種。研究蒙古櫟林間伐撫育及種群變化規律將對遼東地區森林生態、水源涵養、防止水土流失、維護區域生態平衡,提高林地經濟發揮著重要作用。在遼東,蒙古櫟林以萌生、自然下種繁殖方式成為次生林優勢種群。蒙古櫟這種繁衍方式不但能最大限度的承載生物多樣性,而且還能提升整體林分的生態功能[3,4]。本研究以遼東山區蒙古櫟15齡次生林間伐撫育為對象,從齡級結構、存活曲線和種群空間分布格局方面進行研究,目的是探索不同間伐強度對遼東蒙古櫟的林齡結構和種群變化的影響。

1 研究區概況

試驗區設在遼東丘陵鳳城邊溝林場,地理位置為124°04′—123°40′E,40°17′—40°26′N,海拔275 m,年降水量900～920 mm,年蒸發量1 000～1 100 mm,年均氣溫6.5℃,無霜期128 d。研究區域的植被屬長白兼有蒙古植物區系。典型的土壤類型是山地棕壤,土層較薄,石質含量較高,土壤p H為6.4～6.9。

區域植被為蒙古櫟(Quercus mongolica)、花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)、色木槭(Acer mono)、紫椴(Tilia amurensis)、山楊(Populus davidiana)、白樺(Betula platyphylla)、風樺(Betula costata)、懷槐(Maackia amurensis)、忍冬(Lonicera japonica)、雞樹條莢蒾(Viburnum sargentii)、野花椒(Zanthoxylum simulans)、衛矛(Euonymus alatus)等[5,6]。

表1 蒙古櫟間伐撫育樣地基本情況

2 研究方法

2.1 試驗樣地布置與調查方法

于2011年3月,在12年生蒙古櫟林內設9個20 m×20 m樣地和對照試驗區固定標準地,在參照“森林經營技術規程”(DB21/T 706-2013)基礎上,強度間伐區向上減少15%、中度間伐為在標準基礎上向上增加5%、弱度間伐區向下增加15%。樣地基本情況見表1。在已設計的20 m×20 m固定標準地中,設計5 m×5 m灌木樣方5個,2 m×2 m草本樣方5個,用皮尺和米尺拉成橫軸為x,豎軸為y,坐標點為(x,y),進行每木檢尺,測定樹高和胸徑。

2.2 分析及設定方法

用樹高(含幼樹)及胸徑(徑級)替代樹齡結構分析種群齡級變化動態。根據樹高將喬木劃分為成樹(H≥5.0 m)和幼樹(H≤5.0 m)2檔,齡級分為4個生長階段:Ⅰ級幼苗、Ⅱ～Ⅲ級幼樹和Ⅳ～Ⅶ級小樹和Ⅷ～Ⅹ級大樹。幼苗和幼樹齡級可分為3個等級,Ⅰ級(高度H≤50 cm)、Ⅱ級(50 cm＜H≤100 cm)、Ⅲ級(H＞100 cm,DBH＜4 cm);依據樹木胸高直徑,以4 cm為基礎,胸高直徑每增加4 cm為一個徑級,即分為Ⅳ～Ⅹ個級別,Ⅳ級(4 cm≤DBH＜8 cm)、Ⅴ級(8 cm≤DBH＜12 cm)、Ⅵ級(12 cm≤DBH＜16 cm)、Ⅶ級(16 cm≤DBH＜20 cm)、Ⅷ級(20 cm≤DBH＜24 cm)、Ⅸ級(24 cm≤DBH＜28 cm)和Ⅹ級(DBH≥28 cm)。按齡級從小到大進行順序,可看作是與時間相關的齡級關系,由此數據可得到蒙古櫟不同間伐撫育強度齡級存活數量分布曲線。

3 結果與分析

3.1 樣地的本底情況分析

由表1調查結果看出,在設定的對照、弱度、中度和強度間伐試驗中,蒙古櫟的樹高、胸徑和郁閉度等生長參數基本相同,沒有明顯差異,可以滿足試驗的代表性。

3.2 不同間伐撫育強度齡級存活數量分布

圖1 不同間伐撫育強度蒙古櫟不同齡級分布曲線

由圖1看出,間伐撫育強度影響齡級分布株數,總體趨勢是在低齡級階段分布的株數較多,隨著齡級的增大,單位面積分布的株數變小,這符合生物增長曲線的變化規律。隨著齡級的變大,樹體占有的營養面積增大,單位面積內的活立木株數降低。從不同間伐撫育強度齡級存活數量分布曲線中還可看出,強度間伐在幼齡階段分布的株數最多,隨著齡級的變大,存活的株數與其他處理降至同一個水平。中度間伐撫育齡級存活數量分布處在一個中間水平階段,即在幼齡至成齡樹階段,分布的株數較之弱度和對照較高,在成齡樹階段較之強度采伐高,說明無論從胸徑徑階分布還是從自然更新的種子庫和萌發強度上均表現出較高水平。間伐強度的大小影響了單位面積的不同齡級的活立木的株數,間伐強度變大,林地透光條件得到改善,林地內的光照利用率得到提高,利用萌生和土壤中的種子庫會提高單位面積內的幼齡樹更新株數。從圖1可看出強度間伐撫育林地內的株數大于弱度間伐,而弱度間伐又大于試驗對照。因此,對于老齡枯萎殘次林,適宜進行間伐撫育,提高林地樹種的更新能力,可利用萌生和土壤種子庫更新改變老齡林的生產力較低的狀況。

3.3 不同間伐強度對蒙古櫟種群的更新密度的影響

由表2看出試驗所設的對照、弱度和強度間伐撫育種群的更新變化情況,總的變化趨勢是間伐撫育強度越大,保留株數越少,不同試驗處理在幼樹和成樹株數水平上達到了極顯著水平。

表2 不同間伐強度蒙古櫟林種群更新密度效果

3.4 不同間伐撫育強度蒙古櫟林蓄積、灌和草生物量

表3 不同伐撫育強度蒙古櫟林植被蓄積和生物量的變化

從表3看出,不同間伐撫育強度下立木蓄積和生物量呈顯著的變化,試驗結果顯示,不同試驗處理間差異達到了極顯著水平,其中,對照呈單獨一個顯著水平,與其他試驗處理構成了極顯著差異,說明不間伐的試驗對照由于單位面積株數太多,降低了立木蓄積,弱度間伐和強度間伐在立木蓄積量上同屬于一顯著水平,差異不顯著,說明弱度間伐由于保留株相對較多,強度間伐保留株數太少,均影響了立木蓄積量。從不同試驗處理的立木蓄積高低排序上看,中度間伐強度＞弱度間伐強度＞強度間伐強度＞對照。中度間伐強度立木蓄積量最高,說明適度間伐有利于提高立木蓄積量,從保留株數數量上看,中度間伐強度為937±56株,折合保留870～990株hm-2,從提高立木角度上看,中度間伐是遼東山區蒙古櫟林撫育間伐較為合理的保留株數。弱度間伐和對照立木蓄積量差異不顯著,說明保留株數太多,立木蓄積量較低,應進一步加大間伐撫育量。從灌木生物量上看,對照和強度間伐分別各自屬于不同顯著水平,弱度和中度間伐同屬一個顯著水平。可以看出,對照保留株數太多,密度大,上層冠層截留了大部分的陽光,下層灌木得不到陽光,灌木生物量最低,與其他試驗處理均構成了顯著的差異。從中還可看出,強度間伐的灌木和雜草生物量最高,由于保留株數少,上部冠層透射到下層的陽光較多,灌草生物量最高。上述研究結果表明,適度間伐撫育能夠引起立木蓄積的顯著變化,其中,中度間伐立木蓄積量最高,強度間伐灌草生物量最高。從公益林和水源涵養林角度上考慮,應兼顧立木蓄積與復層林灌草的生物量,在固持水土、水源涵養、生物多樣性及森林多功能利用等諸多關切的問題找到平衡點,從這一點出發中度間伐撫育是值得應用的。

4 試驗結論

4.1 在沒有人為干擾的情形下,同一個立地條件下的樹種成齡階段的樹高、密度、胸徑和郁閉度是相近的,這是由于群體競爭,在齡級由初級到高級階段數量上變化總是由多至少,最后趨向于較為穩定的一個基數,這是立地條件制約林地所受的承載量所致,能量的載入和支出總會趨向于一個平衡。

4.2 在試驗區,不同間伐撫育強度與齡級分布水平總是受數量的波動影響,強度間伐撫育受目的樹種保留植株的控制,與中度、弱度和對照相比總蓄積量降低,但灌木和草本生物量相對最高,這是能量平衡的反映,增加的生物量以補充間伐帶走的生物量,并且以種群數量增加的特征得以充分體現。

4.3 間伐撫育強度對蒙古櫟種群齡級存活數量是極其顯著的,即間伐強度越大,林地接受陽光的能量越多,引起蒙古櫟林的新生株數越多。從中得到的啟示是老齡林的更新應加大間伐撫育強度,利用根樁萌生更新和土壤中種子庫復壯老齡林。推薦中度間伐撫育技術,兼顧蓄積量及林下灌、草生物量,使其提高蒙古櫟林在遼東山區發揮更大的經濟效益、生態效益和社會效益。

[1]蘇芳莉,劉明國,譚學仁,等.遼東山區天然次生林間伐強度研究[J].西北林學院學報,2007,22(4):106-109

[2]周建云,李榮,張文輝,等.不同間伐強度下遼東櫟種群結構特征與空間分布格局[J].林業科學,2012,48(4):149-155

[3]黃丹,惠曉萍,韓玉潔,等.不同強度間伐對奉賢區水源涵養林及其林下植物多樣性的影響[J].上海交通大學學報:農業科學版, 2012,30(6):41-46

[4]鄧磊,張文輝,何景峰,等.不同采伐強度對遼東櫟林幼苗更新的影響[J].西北林學院學報,2011,26(2):160-166

[5]王書凱,王忠彬,雷慶鋒.落葉樹木實用圖鑒[M].北京:中國林業出版社,2014

[6]李延生.遼寧樹木志[M].北京:中國林業出版社,1990

Variation Regularity of Population and Age Class of Tending Thinning in Quercus mongolica Plantation

Sun Dequan
(Baoshan Forest Farm,Fengcheng City,Dandong 118123,China)

From the diameter class structure,stand age and distribution of the number of trees for Quercus mongolica,effects of different thinning intensities on the population density,the stock volume,shrub and grass biomass were discussed.Result shows that the strength thinning was restricted by reserved number of trees;compared with the CK,stock volume increased by adopting weak thinning;stock volume increased significantly by adopting moderate thinning;severe thinning showed significant decrease.Shrubs and herb have higher biomass.Among different experiments,moderate thinning have great tending strength,number of diameter class are the maximum;it is significant for tending thinning to numbers in age class of the populations for Quercus mongolica.Taking into account the stock volume,material of live tree&biomass understory shrub and grass,so as to improve the economic and ecological benefits of Quercus mongolica forests.

Quercus mongolica;tending thinning;age class;variation regularity of population

S792.186

:A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.11.018

1005-5215(2015)11-0048-03

2015-06-18

孫德權(1970-),男,遼寧鳳城人,大學,工程師,從事林業管理工作.