1、东折棱河森林经营所红松混交林的天然更新第 37 卷第 9 期20o9 年 9 月东北林业大学JOURNAL0FN0RTHEASTFORESTRYUNIVERSITYV01.37No.9Sep.2o09东折棱河森林经营所红松混交林的天然更新刘晓东张彦雷(教育部森林培育与保护重点实验室(北京林业大学),北京,1Ooo83)摘要基于野外标准地调查数据,对东折棱河森林经营所云冷杉红松林,枫桦红松林,柞木红松林和椴树红松林的天然更新进行了研究.采用灰色分析的方法,对影响更新的主要生态因子进行了定性和定量分析.结果表明:红松混交林天然更新受林型,郁闭度,海拔,坡度,光照等因素的影响 .随着海拔高度的上升,
2、更新数量呈减少趋势;在一定程度上,郁闭度越大,更新越好.影响其天然更新的重要因子排序为 :林木株数针叶树株数透光度郁闭度海拔坡度;4 种林型林下更新能力强弱的顺序为:枫桦红松林云冷杉红松林椴树红松林柞木红松林.关键词东折棱河;红松;天然更新;生态因子;灰色分析分类号 s791.247.02NaturaJRegeneratjonofKoreanPineM.xedForestsinD0ngZhelenglleForestStati0n,xiaoxingaIlM0uIItaiI“u)(iaodong,zhangYan1ei(KeyLaboratoryf0rSilvicI1ltureandConsen
3、,ati0n,Ministry0fEducafi0n(BeijingF0restryu-niversity),Beijing1O0o83,P.R.China)/Joumal0fNortheastForestryUniverSity.一20o9,37(9).一 8l1Astudywasconductedtoinvestigatethenatura1regenerationoff0urKoreanpinernjxedf0restsinD0ngZhe1engheNa.tureResenrebasedonthefieldsamplepl0tdata.Thee 珏cts0fmajorecological
4、factorsontheregenerationwereanalyzedbyusingthegrevaJ1alysismethod.Resultssh0wedthatthenaturalregenemtionKoreanpinemixedf0restswasrectedbythefactorssuchasf0resttypes,canopyc0ver,elevation,slope,andlightavailability.Thenumber0fnaturayregener.atedseedlingsexhibitedadecIasingtendencythincr_easin 只elevat
5、ion.Toacenainextent,thegr_eaterthedegI_eeofcan.opyclosurewas.thebettertherenerationwas.Thequantitativeanalvsisindicatedthattheorderofecologicalfactorsac.cordingtothejressentialitiestofl0rcstregenerationwasstemspersquarehectaIconifernllTnberlighttransmittancealtitudede=ree0fcanopyclosureslope:theorde
6、r0funderstoryregenerationinthe.0urfl0resttypeswasco5 口口一一E 幻 rnenf0restP加 e,一 A6es,p,l0ZepandJr 口 nf0rest口 o,“,尸幻rnf0restQrc,lg0Z一 P.幻 m 瑚 f0rest.KeywordsDongzhelinghe;PnDm 船;Naturalregeneration;Ecolocalfactors;Greyanalysis森林更新是森林生态系统中资源再生的一个自然生物学过程“J.研究森林天然更新机制,无论对于了解森林生态系统的动态规律,还是采取合理的经营措施都是非常必要的
7、J.红松(n 幻 r.e)作为重要的针叶树种 ,主要分布在我国东北的小兴安岭等地区,分布总面积约为 5O0o 万hm.红松混交林是我国东北林区的重要森林类型之一 ,是欧亚大陆北温带生物多样性较高的森林生态系统.东折棱河森林经营所是以保护天然红松林和原麝为主的保护区,其红松林的更新与可持续经营关系到森林经营所的建设和发展,关系到当地的经济发展和人民生活水平的提高.目前关于红松林天然更新的研究,主要集中于林分天然更新与森林类型,地形条件,林分密度等因子的关系-5.刘长海等从不同林型的红松混交林角度出发,研究了林下的更新情况,指出斜缓坡灌木红松林和以杨桦为主的红松针阔混交林,其冠下的红松幼树更新状况
8、好于其它林分_6J.何文利等人总结了前人对阔叶红松林更新规律的研究,指出红松的更新主要靠林隙的产生,林隙是红松更新和生长的最佳生境,林隙不仅有利于红松幼苗的成活和生长,而且可以促进幼树高,径生长和构筑良好干形,防止病虫害发生 j.这些研究大都是针对林1)国家 “十一五“科技支撑项目 (2oo6BADo3Ao4)及(2Oo6BADo4BO5).第一作者简介:刘晓东,男,1969 年 1 月生,教育部森林培育与保护重点实验室(北京林业大学),副教授.收稿日期:2oo8 年 12 月 3O 日.责任编辑:李金荣.型,林隙等某一方面进行的,而缺少对不同生态因子及其综合影响方面的研究.文中通过对东折棱河
9、森林经营所云冷杉红松林,枫桦红松林,柞木红松林,椴树红松林的天然更新状况及其影响因子的调查,对林分更新产生影响的主要生态因子(林木株树,针叶树株树,透光度,海拔,郁闭度,坡度)进行了研究,旨在为该地区红松林可持续经营提供科学依据.1 研究地区概况研究地点设在东折棱河森林经营所,位于小兴安岭朗乡林业局,地理坐标为 128.3O129.24E,46.29 一 47.06N,属于北温带大陆性湿润季风气候.年平均气温在 O.36,年积温 2250,无霜期 80d 左右,霜冻严重.年降水量约 610mm.主要以低山缓坡为主,最高海拔 1180m,经营所总面积7039hIn2.林分主要由红松(P 南 D
10、砒,),云杉(Pfc扭.),冷杉(6,rDf),桦树(鼢 usP.),椴树( 叩.)等为主的针阔混交林组成,约占施业区总面积的四分之一.主要灌木为东北溲疏(脏如,zDm),刺五加(A0 础 s 饥一彻),毛榛 (瑚础 o),山梅花(fp 淞蛔 v),曲萼绣线菊(,0) 等;主要草本为酢浆草 (cor_n“0),白花碎米荠 (rd 伽 fe0m),人字果(Do.co 啪出),华北蹄盖蕨(而 p0c6),小叶芹(昭叩 Hm.姚) 等.土壤为暗棕壤.2 研究方法调查方法:2oo8 年 7 月,在研究地区选取以红松为主要第 9 期刘晓东等:东折棱河森林经营所红松混交林的天然更新 9建群种的植物群落,根
11、据林分组成及生境的不同选取 6 个 30mx30m 的典型标准地(样地 1 为云冷杉红松林,样地 2 和样地 3 为枫桦红松林,样地 4 和样地 5 为柞木红松林,样地 6 为椴树红松林),并采用相邻格子法进行群落组成和林下更新情况调查.每个样地分为 25 个 6m6m 小样方,调查乔木的种类及数量,对于胸径在 4cm 以上的进行每木检尺,测量胸径,树高,冠幅,死枝下高和活枝下高,并记录其生长状况等;同时实测每个小样方内出现的 1.5m 以下的乔木树种的幼苗或幼树的数量,盖度,高度及生长状况,并对所有乔木树种进行定位.在每个 6m6m 小样方内,又随机选取 1 个 2m2m 的小样方作为灌木样
12、方,1 个 1m1m 的小样方作为草本样方,按物种记录株数,盖度和高度.此外,记录内容还包括样方地理位置,海拔,坡向,坡度等.在林内和林外同时使用照度计(ST 一 85)进行透光度观测.数据处理:乔木树种的重要值=( 相对密度+ 相对频度+相对显着度)/3,灌木或草本的重要值 =(相对密度+相对频度+相对盖度)/3J.更新密度=稃要蔷 1000o;更新频度=亘堑 %.灰色关联分析:(1) 对更新株数 (每公顷株数,), 坡度(置),海拔高度 (),郁闭度(),每公顷林木株数(),每公顷针叶树株数(恐) 和透光度() 等数据进行统计.(2)对各因素数据进行初始化处理,将不同小区间的绝对差异转化为
13、相对差异,同时消除量纲影响,在数量上归一.初始化处理公式为:=(3)差值计算:c=Iy0Jl;(4)关联系数计算,关联系数=(+慧罡煞)/(cc),其中_.c 为两级最小差 .max 为两级最大差;P 为分辨系数,区间是0,1,通常取 P=IO60.5.关联度置=二/n,其中:=1,2,3,6;=1,2,3,6;H=6 为标准地数量 .3 结果与分析3.1 不同样地的更新密度和更新频度本研究调查设置的 6 块样地涉及 4 种林型,分别乔木层,灌木层和草本层计算各林型中各植物种的重要值,取各林型重要值排在前 5 位的物种作为各林型相应层次的优势种,结果见表 1.主要乔木树种的更新密度及频度统计结
14、果见表 2.表 l 不同林型各层次的优势种概况东折棱河林区红松混交林内的主要阔叶树种有枫桦,栓皮栎,紫椴等,主要针叶树种有臭冷杉,红皮云杉和鱼鳞云杉.调查结果表明,上述林型垂直结构和水平结构分布明显.群落的垂直结构指群落在垂直方向的配置状态,即群落的成层现象,能够保证植物在单位空间中更充分地利用自然环境条件;群落的水平结构指群落的水平配置状况或水平格局 .所研究林分乔木层以红松为主,高度在 823m,灌木层高度为 0.53.Om,草本层高度为 365cm.此外,乔木层郁闭度为 O.30 一 O.6O,作为优势树种的红松为均匀分布,而非优势树种接近随机分布;灌木层大部分为聚集分布,有少数为随机分
15、布,如山梅花等;草本层大部分为聚集分布.由表 2 可知:五角枫(Ac 盯 emuz 啪)的更新能力最强 ,出现在所有样地中;而臭冷杉(A 如 snr0 卸)则是在低海拔处更新良好.此外,花楷槭(Acer“唧瑚 e),青楷槭(A 一f 舭m),裂叶榆 (mc), 水曲柳(n 似,加,池 uo),红皮云杉(Pe0 幻 m 如)的更新也较好.蒙古栎(Querc 啪 of)在阳坡的更新要优于阴坡 .林下还有少量的黄波罗(e22o,Mfr00mume),山杨(Pop“2 如.dn0),山槐 (脑 r),稠李(尸缸 d 淞,n)等的更新幼苗,反应了红松次生混交林物种的多样性.1O 东北林业大学第 37 卷
16、表 2 红松混交林林下各样地主要乔木树种的更新密度及频度不同林型天然更新是不同的,这种差异是多种因子共同作用的结果.不同的群落类型其树种组成和结构不同,所处的立地条件,受干扰和恢复程度不同,更新树种对环境做出不同的反应,进而表现出不同的更新状况-.调查结果显示,枫桦红松林的林下更新情况最好,其次是云冷杉红松林,而柞木红松林和椴树红松林林下更新能力较弱.枫桦红松林平均每公顷更新株数为 1883 株,更新良好;其次是云冷杉红松林,平均每公顷更新株数为 511 株,更新中等;柞木红松林和椴树红松林更新较差,平均每公顷更新株数分别为 272 株和 278 株.从地理位置上看,枫桦红松林和云冷杉红松林所
17、处海拔中等,较强的光照和较好的通透性环境较适应种子的生长发育,所以它们更新比较好,而另外两种林型所处的立地类型相对来讲较不适于种子萌发和幼苗生长,所以更新较差.3.2 灰色关联分析红松混交林天然更新与林木株树,透光度,海拔,郁闭度,坡度等因子有关,为了进一步比较各因子的重要性,进行了灰色分析,灰色分析的过程及计算结果见表 3 和表 4.表 3 各因素数据表样地号6注:更新株数(),坡度(), 海拔高度(),郁闭度(),每公顷林木株数(),每公顷针叶树株数(), 透光度().计算关联度 R 的结果为:=n570,=0.689,兄=n721,R4=0.756,5=0.751,6=0.726.由灰色
18、分析计算结果可知,所选取的 6 个因子的关联度从高到低的排列顺序是:吃尺.,即林木株数针叶树株数透光度郁闭度海拔坡度.其中林木株树,针叶树株树,透光度,郁闭度为可控制因素,可为人工更新提供参考依据;不可控制因素包括海拔和坡度, 对于特定的林分来说,具体的经营措施很难对这些因素产生显着影响.表 4 关联系数表样地号l,2f3,5,1l11l1l2O.378O.362O.355O.3620.333O.3613O.547O.5O4O.4790.464O.424O.4914O.424O.789O.83OO.872O.933O.8775O.4290.7350.792O.8970.9560.7936O.6
19、44O.742O.870O.94OO.861O.8323.2.1 林木(针叶树) 株树与更新的关系由关联度数值可见,每公顷林木株数与林木更新的关系最为密切.在同一林型内,林木株数越多,其林下更新越好;排在第二位的是针叶树株数,即保持一定比例的针叶树种有利于更新.森林经理上常采用“栽针保阔“ 的方法来促进更新和演替,效果很好.南方较为成功的案例是“栽杉保阔“,而东北则是“栽红保阔“.3.2.2 透光度与更新的关系透光度是光照条件的一个直接的反应.光照是天然林更新中最重要的环境因素,是决定森林树种生长,发育和完成正常更新过程的关键,光照条件的变化可直接影响林下植物的光合作用及有效养分的利用效率,从
20、而影响天然林更新的格局和过程.适宜的光照条件是种子萌发和幼苗定居的关键,光照的变化能引起林地微环境湿度,温度的变化,凡影响光照条件的因子都会影响种子萌发和幼苗生长.在很多情况下,幼苗的更新与森林光环境异质性,特别与光照强度间具有较强的关联性,这是因为不同种类的幼苗不仅对光的需求不同,对于光环境变化的反应以及适应能力也不一样,如森林中顶极群落中优势树种的幼苗可以忍耐较荫蔽的环境,而先锋树种幼苗则需要较强的光照.幼苗对森林光环境异质性的适应能力在某种程度上决定了其萌发,存活,分布和丰度.韩有志等研究表明,林分光照环境在水曲柳更新中发挥着十分关键作用,林分光照的空间异质性对更新格局起决定性作用.,一
21、堪一% 吼一 nn 吼 n鱼弼抛川 m一叭招一叭一加nnn 吼 n研埘,一 O5OOOO 墨一町一钙一第 9 期刘晓东等:东折棱河森林经营所红松混交林的天然更新3.2.3 海拔与更新的关系海拔是重要的环境因子,海拔的变化改变了植物的生长条件,影响天然林植被的垂直分布,使得不同生物学特性的树种具有不同的更新状况,从而对森林更新产生影响.本研究中,样地 1 一样地 6 的海拔为由高到低,不同样地的更新频度见表 2.由表 2 可见,在海拔较低的地方,更新数量较海拔高的地方多.海拔不同,林下更新幼苗的种类也有所差别.低海拔主要是红松,臭冷杉,红皮云杉和鱼鳞云杉等针叶树更新幼苗,随着海拔的升高,逐渐出现
22、了蒙古栎,紫椴等树种的更新幼苗.另外,大多数树种更新频度较大的点也比较集中于海拔相对较低的地方,不同海拔点各树种更新频度差异较大.3.2.4 郁闭度与更新的关系郁闭度在很大程度上受林冠的影响.通过对乔木树种及其幼苗,幼树的定位及冠幅测定结果可知,不论是针叶树还是阔叶树,其幼苗,幼树大部分均出现在林木周围及林冠下.林冠的存在对于耐荫树种的幼苗更新是有正面作用的.这是因为上层林冠郁闭度大,抑制了林下植被的发生,可减少幼苗之间的竞争,对耐荫树种的天然更新有利.但是,一旦这些树种的幼苗生长超越了草本层,浓密的林冠就会对其幼树生长产生负面影响,此时林窗的出现,无疑就成为其幼树生长的必要条件.JoniKu
23、jansuu 等曾研究指出,在类似于皆伐迹地的环境下进行紫椴造林是不合适的,应更多地于林冠下和林隙中进行人工更新“.可见林冠对于更新的重要性 .林分的郁闭度影响着林内光照,温湿度及地被物的生长,这些因素的好坏直接制约天然更新的高低.同一林型而言,随着郁闭度的下降,更新株数也逐渐减少.但郁闭度也不可过高或过低,高度郁闭林下的光照不足和光质的改变会使很多树种的幼苗更新不良;过低郁闭的林分过于稀疏,光照太强,蒸发量过大,湿度降低,这种环境不利于种子的萌发,致使更新不良.所以郁闭度与光照度必须保持合理的比例才能很好地促进林下植被的更新.4 结论与建议.东折棱河森林经营所红松混交林天然更新受林型,郁闭度
24、,海拔,坡度,坡向,光照等因素的影响,4 种林型林下更新能力由强到弱的顺序是枫桦红松林云冷杉红松林 椴树红松林柞木红松林.灰色分析结果显示,影响红松混交林天.然更新的因素其重要性顺序是林木株数针叶树株数 透光度郁闭度海拔坡度.建议今后在红松混交林的经营管理中充分考虑上述影响因子,以促进林分更好地更新,从而维持森林资源的可持续利用.参考文献1韩有志,王政权 .森林更新与空间异质性J.应用生态,2oo2,l3(5):615619.2徐振邦,代力民 ,陈吉泉.长白山红松阔叶混交林森林天然更新条件的研究J.生态,2oo1,21(9):14l3 一 l420.3马建路,庄丽文 ,陈动,等.红松林的地理分布J.东北林业大学,1992,2O(5):4047.4黄新峰,亢新刚 ,林田苗,等.云冷杉针阔混交林天然更新的灰色分析J.林业资源管理,2Oo4(4):283O.
