林分郁閉度對(duì)林下天然構(gòu)樹(shù)生長(zhǎng)的制約性

孔慧 徐慶 張洪生 屈峰 孔祥娟 趙冬 孔令雷

摘要：? 通過(guò)對(duì)魯西南砂石山構(gòu)樹(shù)脅迫防護(hù)林生長(zhǎng)的調(diào)查研究，平茬2 a后構(gòu)樹(shù)灌木平均株數(shù)、分枝數(shù)分別比對(duì)照株增加了132.95%、-24.50%，證明構(gòu)樹(shù)灌木平茬能夠刺激伐樁萌蘗，短期內(nèi)會(huì)加劇對(duì)目標(biāo)林分的生長(zhǎng)脅迫。林分郁閉度≥0.75時(shí)，林下構(gòu)樹(shù)覆蓋度≤5%，林下構(gòu)樹(shù)種籽或平茬構(gòu)樹(shù)失去必須的生存環(huán)境；林分郁閉度≤0.3時(shí)，林下構(gòu)樹(shù)覆蓋度≥95%，會(huì)對(duì)目標(biāo)林分造成嚴(yán)重的生長(zhǎng)脅迫。研究表明，郁閉度低于臨界值（郁閉度≤0.3）的目標(biāo)林分或存在林中空地的林分，有目的選擇原生灌木枝條進(jìn)行人工促進(jìn)天然更新或補(bǔ)植造林的方式提高林分郁閉度能夠使低質(zhì)低效林達(dá)到快速林相改造的目的。

關(guān)鍵詞：? 防護(hù)林；? 林分郁閉度；? 構(gòu)樹(shù)；? 生長(zhǎng)；? 制約性

中圖分類號(hào)：? ?S 715. 3? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：１００1 － 9499（２０24）02 － 0011 － 04

構(gòu)樹(shù)（Broussonetia papyrifera）屬于桑科構(gòu)樹(shù)屬落葉喬木，具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐干旱、貧瘠、鹽堿等特性[ 1 ]，廣泛分布于我國(guó)西南、西北、華東、中南、華北等地區(qū)，常野生或栽于村莊附近的荒地、田園及溝旁。構(gòu)樹(shù)資源具有極大的開(kāi)發(fā)潛力和廣闊的利用前景，有著較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)能夠緩解飼料資源嚴(yán)重短缺問(wèn)題，能夠廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、制漿造紙、城鄉(xiāng)綠化等各個(gè)領(lǐng)域[ 2 ]。構(gòu)樹(shù)繁殖方式之一是通過(guò)飛鳥傳播種子，加之其具有極強(qiáng)繁殖力生物學(xué)特性，對(duì)生存立地條件要求極低，任何空閑隙地都可以快速生長(zhǎng)，擠占原生植被生存空間，導(dǎo)致美國(guó)、加拿大、日本、英國(guó)、德國(guó)等許多國(guó)家把構(gòu)樹(shù)定為外來(lái)入侵物種。構(gòu)樹(shù)是魯西南砂石山防護(hù)林林下普遍生長(zhǎng)的灌木之一，隨著灌木覆蓋度的提高會(huì)對(duì)目標(biāo)樹(shù)種造成生長(zhǎng)脅迫，導(dǎo)致林分質(zhì)量下降，清除難度極大。本文通過(guò)研究林分不同郁閉度制約林下構(gòu)樹(shù)灌木生長(zhǎng)的規(guī)律，總結(jié)形成一套通過(guò)森林撫育方式抑制林下天然構(gòu)樹(shù)灌木生長(zhǎng)的配套技術(shù)體系，旨在達(dá)到保護(hù)并促進(jìn)目標(biāo)林分健康生長(zhǎng)的目的。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于曲阜市國(guó)有石門寺林場(chǎng)，屬暖溫帶季風(fēng)性氣候區(qū)，年平均氣溫13.6 ℃，極端最高氣溫40.3 ℃，極端最低氣溫-18.1 ℃。全年平均總降水量691.4 mm，多集中于6、7、8三個(gè)月，占全年總降水量的60%以上，冬季和春季降水量較少，僅占總降水量的25%左右，給林業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)很大困難。植物生長(zhǎng)期7～8個(gè)月，生長(zhǎng)期內(nèi)的降水量為600 mm左右，分布不均勻，在生長(zhǎng)初期和生長(zhǎng)后期常出現(xiàn)干旱現(xiàn)象。夏季多東南風(fēng)，一般2～3級(jí)，冬季多西北風(fēng)，一般4級(jí)以上。天氣相對(duì)溫度68%左右，有效積溫5 035.2 ℃。林場(chǎng)經(jīng)營(yíng)面積258.78 hm2，活立木蓄積量1.74萬(wàn)m3，森林覆蓋率98.33%。林場(chǎng)共劃分3個(gè)林班，28個(gè)小班，有林地面積254.45 hm2，其中麻櫟（Quercus acutissima）125.14 hm2，刺槐（Robinia pseucloacacia）58.38 hm2，赤松（Pinus densiflora）52.98 hm2，側(cè)柏（Platycladus orientalis）1.98 hm2，其他樹(shù)種15.97 hm2，全部為國(guó)家重點(diǎn)公益林。選擇研究的林分造林時(shí)間為1968～1976年，主要樹(shù)種麻櫟、赤松、側(cè)柏已到達(dá)成熟林階段，刺槐為過(guò)熟林階段。麻櫟、側(cè)柏林生長(zhǎng)旺盛，林分質(zhì)量較好；刺槐林已呈灌木狀矮化，并形成多代萌生林，處于逆向演替階段，林分屬重度退化次生林。赤松林部分林分質(zhì)量差，樹(shù)體衰弱，處于競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)或質(zhì)量選擇階段，保存率≤25%。有林地灌木和下木95%為構(gòu)樹(shù)，其次為黃荊（Vitex negundo）、扁擔(dān)木（Grewia biloba）、臭椿（Ailanthus altissima）、苦楝（Melia azedarach）等（表1）。

2 研究方法

2. 1 研究對(duì)象

研究的目標(biāo)樹(shù)種為赤松、麻櫟、刺槐、側(cè)柏，以及林下構(gòu)樹(shù)灌木，主要調(diào)查因子為目標(biāo)林分的郁閉度，林下原生構(gòu)樹(shù)灌木、構(gòu)樹(shù)灌木平茬2 a后萌蘗樹(shù)高、冠幅、分枝數(shù)以及灌木覆蓋度等因子。

2. 2 調(diào)查方法

2. 2. 1 林分郁閉度調(diào)查

當(dāng)郁閉度較大時(shí)，采用對(duì)角線截距抽樣調(diào)查方法，林分郁閉度=喬木樹(shù)冠垂直投影覆蓋面積/樣地面積的比值。當(dāng)郁閉度較小時(shí)，采用平均冠幅測(cè)定調(diào)查方法，小班林分郁閉度=樣地內(nèi)林木平均冠幅面積×林木株數(shù)/樣地面積，郁閉度記載到小數(shù)點(diǎn)后2位。調(diào)查數(shù)據(jù)測(cè)定均重復(fù)三次。

每個(gè)小班隨機(jī)設(shè)置4個(gè)樣地，樣地四角埋設(shè)木樁（或在裸巖上噴漆作記號(hào)）進(jìn)行固定，規(guī)格為25.82 m×25.82 m方形樣地，面積666.67 m2。樣地編號(hào)以小班為單位進(jìn)行統(tǒng)編號(hào)：林班-小班-樣地（圖1）。

2. 2. 2 灌木因子調(diào)查

灌木覆蓋度采用對(duì)角線截距抽樣調(diào)查方法，灌木覆蓋度=樣地內(nèi)灌木樹(shù)冠垂直投影覆蓋面積/樣地面積的比值，按百分比記載，精確到5％。使用測(cè)量花桿、卷尺實(shí)測(cè)灌木平均高度、冠幅，即樣方內(nèi)灌木層的平均高度、冠幅，冠幅測(cè)量東西、南北兩個(gè)方向數(shù)值的平均值（cm），數(shù)值取整數(shù)。以地上部分枝條長(zhǎng)度≥30 cm的分枝數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，分枝數(shù)=樣方內(nèi)每株灌木分枝數(shù)之和/灌木株數(shù)的平均值，數(shù)值取整數(shù)。調(diào)查數(shù)據(jù)測(cè)定均重復(fù)三次。調(diào)查2021年11月平茬后留茬高度3～5 cm的構(gòu)樹(shù)灌木樣方布設(shè)在樣地西南角向西2 m處，調(diào)查原生構(gòu)樹(shù)灌木樣方布設(shè)在樣地西北角向北2 m處，規(guī)格4 m×4 m，面積16 m2，樣方四角埋設(shè)木樁（或在裸巖上噴漆作記號(hào)）進(jìn)行固定。依托每個(gè)構(gòu)樹(shù)灌木樣地分調(diào)查類型布設(shè)2個(gè)樣方，樣方編號(hào)根據(jù)樣地布設(shè)調(diào)查類型進(jìn)行統(tǒng)編號(hào)：林班-小班-樣地-樣方（圖1）。

2. 3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013軟件對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、制圖，使用SPSS 19.0軟件分析不同林分郁閉度影響林下構(gòu)樹(shù)灌木生長(zhǎng)因子之間的差異化。

3 結(jié)果與分析

3. 1 林分郁閉度對(duì)構(gòu)樹(shù)灌木平茬后伐樁萌蘗的影響

研究表明，構(gòu)樹(shù)灌木平茬2 a后，林分郁閉度與構(gòu)樹(shù)平茬伐樁萌蘗力呈反相關(guān)關(guān)系，具有顯著性差異（p<0.05）。構(gòu)樹(shù)灌木平均株數(shù)、分枝數(shù)與對(duì)照株（未平茬前）分別增加了132.95%、-24.50%，構(gòu)樹(shù)灌木平茬能夠刺激伐樁萌蘗，短期內(nèi)會(huì)加劇對(duì)目標(biāo)林分的生長(zhǎng)脅迫。林分郁閉度≥0.65時(shí)，平茬構(gòu)樹(shù)伐樁分蘗力較強(qiáng)，但能制約構(gòu)樹(shù)樹(shù)高、冠幅生長(zhǎng)，對(duì)目標(biāo)林分生長(zhǎng)脅迫性較小；林分郁閉度≤0.43時(shí)，平茬構(gòu)樹(shù)伐樁分蘗力較小，但能促進(jìn)樹(shù)高、冠幅生長(zhǎng)，對(duì)目標(biāo)林分脅迫性較大。通過(guò)人工森林撫育措施對(duì)構(gòu)樹(shù)伐樁萌蘗條在生長(zhǎng)季進(jìn)行多次刈除，或通過(guò)在新生長(zhǎng)的萌蘗條上定期噴施草甘·三氯吡（草甘膦+三氯吡氧乙酸）等化學(xué)藥劑進(jìn)行清除，能有效遏制平茬構(gòu)樹(shù)再次對(duì)目標(biāo)林分造成生物危害（表2、表3）。

3. 2 林分郁閉度對(duì)構(gòu)樹(shù)灌木生長(zhǎng)的制約規(guī)律

調(diào)查數(shù)據(jù)表明，通過(guò)對(duì)石門寺林場(chǎng)三個(gè)林班、7個(gè)小班、28個(gè)樣地林分郁閉度和構(gòu)樹(shù)灌木覆蓋度的調(diào)查，林分郁閉度和構(gòu)樹(shù)灌木覆蓋度之間表現(xiàn)為反相關(guān)關(guān)系，呈現(xiàn)顯著性差異（p<0.05）（表4）。

根據(jù)孔令雷等[ 3 ]調(diào)查研究，構(gòu)樹(shù)通過(guò)鳥類自然傳播方式，在林分中天然下種形成林下灌木林（灌木覆蓋度≥35%）需要的時(shí)間較長(zhǎng)，且目標(biāo)林分要滿足郁閉≦0.85；同等立地條件下，因樹(shù)種生物學(xué)特性的差別，側(cè)柏、麻櫟比刺槐、赤松種群結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，林分質(zhì)量更高，側(cè)柏、麻櫟受構(gòu)樹(shù)生物入侵程度較小，這也是側(cè)柏、麻櫟林下天然構(gòu)樹(shù)灌木覆蓋度低的原因之一。本次調(diào)查數(shù)據(jù)證明，林分在無(wú)林窗的情況下，林分郁閉度0.75是兩個(gè)因子相互影響的“拐點(diǎn)”值，隨著林分郁閉度的升高，林下構(gòu)樹(shù)灌木覆蓋度呈快速下降趨勢(shì)，當(dāng)林分郁閉度≥0.75時(shí)，則構(gòu)樹(shù)灌木覆蓋度≤5%，構(gòu)樹(shù)生長(zhǎng)受到全面抑制，構(gòu)樹(shù)灌木不會(huì)對(duì)目標(biāo)林分生長(zhǎng)造成脅迫，目標(biāo)林分能夠健康生長(zhǎng)；林分郁閉度0.30也是兩個(gè)因子相互影響的“拐點(diǎn)”值，隨著林分郁閉度的降低，林下灌木覆蓋度呈快速上升趨勢(shì)，當(dāng)林分郁閉度≤0.30時(shí)，則灌木覆蓋度≥95%，構(gòu)樹(shù)處于野蠻生長(zhǎng)狀態(tài)，構(gòu)樹(shù)灌木對(duì)目標(biāo)林分生長(zhǎng)造成嚴(yán)重的生長(zhǎng)脅迫。因此，通過(guò)林中空地造林補(bǔ)植或利用原生灌木枝條人工促進(jìn)天然更新措施使目標(biāo)林分郁閉度控制0.75以下，能有效遏制構(gòu)樹(shù)在林下自然傳播。用于人工促進(jìn)天然更新的灌木目標(biāo)樹(shù)種，要有目的的選擇，目標(biāo)樹(shù)樹(shù)種主要以當(dāng)?shù)貙?shí)生鄉(xiāng)土樹(shù)種為主，一般選擇木材價(jià)值高、干性通直、冠形豐滿、可以長(zhǎng)成大中徑級(jí)、生長(zhǎng)狀態(tài)良好、無(wú)損傷的樹(shù)種[ 4 ]。在林分內(nèi)主要擇優(yōu)選擇原生苦楝、臭椿、構(gòu)樹(shù)等灌木枝條或下木做為人工促進(jìn)天然更新的目標(biāo)樹(shù)進(jìn)行培養(yǎng)（圖2）。

4 結(jié)論與討論

野生構(gòu)樹(shù)對(duì)陽(yáng)光依賴性強(qiáng)，對(duì)陰蔽不耐受，在樹(shù)冠下生長(zhǎng)速度明顯減弱[ 5 ]，因此通過(guò)森林撫育措施，對(duì)容易產(chǎn)生構(gòu)樹(shù)物種侵害目標(biāo)林分的郁閉度控制在一個(gè)特定臨界值以上，能夠有效或完全控制構(gòu)樹(shù)在林分內(nèi)自然傳播；林下已大量生長(zhǎng)構(gòu)樹(shù)灌木的林分，對(duì)構(gòu)樹(shù)平茬后通過(guò)多次刈除或化學(xué)防治方法遏制其伐樁萌蘗；同等立地條件下，選擇適應(yīng)性、抗旱性更強(qiáng)、種群結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定的側(cè)柏、麻櫟作為目標(biāo)造林樹(shù)種更能有效抑制天然構(gòu)樹(shù)的物種入侵。選擇林分密度過(guò)小或林中空地的原生灌木枝條、下木進(jìn)行人工促進(jìn)天然更新使其培植為喬木林，提高林分郁閉度，嚴(yán)格控制林窗的出現(xiàn)，使林下通過(guò)鳥類自然傳播的構(gòu)樹(shù)種籽或平茬構(gòu)樹(shù)伐樁萌芽失去必須的生存環(huán)境，達(dá)到有效降低構(gòu)樹(shù)對(duì)目標(biāo)林分的生長(zhǎng)脅迫。實(shí)踐證明，采取闊葉樹(shù)人工促進(jìn)天然更新，只要措施得當(dāng)，方法準(zhǔn)確，完全可以達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目的[ 6 ]。這種方法投資低、見(jiàn)效快，可以作為林相改造的一種捷徑，能夠快速提升森林質(zhì)量，促進(jìn)森林健康生長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

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