羅 梅 ，鄭小賢

（北京林業(yè)大學(xué) a.林學(xué)院；b.省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083）

金溝嶺林場落葉松人工林天然更新動態(tài)研究

羅 梅a,b，鄭小賢a,b

（北京林業(yè)大學(xué) a.林學(xué)院；b.省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083）

利用金溝嶺林場8塊落葉松人工林固定標(biāo)準(zhǔn)地1986年、2001年、2008年的更新調(diào)查數(shù)據(jù)，研究了其天然更新的密度和分布格局動態(tài)。結(jié)果表明：林齡為中齡林（1986年）、近熟林（2001年）、成熟林（2008年）時，天然更新密度分別為1 734、1 956、2 544 株/hm2，中齡林、近熟林天然更新等級均為不良，成熟林更新等級為中等；中齡林更新較多的為云冷杉等針葉樹種，隨著林齡的遞增，闊葉樹種的更新增多；全林分在中、近、成熟林階段分布格局均為聚集分布，聚集的程度隨著林齡的增加而降低；各個樹種更新分布格局也隨林齡變動而發(fā)生變化，成熟林時，分布格局均為聚集分布。本研究通過分析更新密度和幼苗幼樹的格局分布隨林齡的動態(tài)變化，揭示落葉松人工林天然更新的發(fā)展趨勢為云冷杉針闊混交林，為林分的可持續(xù)經(jīng)營提供理論依據(jù)。

落葉松人工林；動態(tài)變化；更新密度；分布格局

森林天然更新是森林生態(tài)系統(tǒng)中資源進行再生產(chǎn)的一個自然的生物學(xué)過程[1]，是森林生態(tài)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)繁衍和恢復(fù)的重要手段，對森林實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營有著重要作用[2]。因此，天然更新的研究，歷來是學(xué)者們關(guān)注的熱點。對于天然林的天然更新，研究成果較多，主要集中在更新的數(shù)量特征、更新幼苗幼樹的分布格局、影響天然更新的林分和環(huán)境條件因子、林隙更新等方面[3-14]，較少涉及天然更新的動態(tài)研究及發(fā)展趨勢。針對人工林，如長白山落葉松Larix olgensis人工林的天然更新，更是鮮見報道。

本研究以吉林汪清林業(yè)局金溝嶺林場落葉松人工林固定標(biāo)準(zhǔn)地多年連續(xù)監(jiān)測資料，采用1986年、2001年、2008年共3期的更新數(shù)據(jù)，分析了更新密度和幼苗幼樹的格局分布動態(tài)變化，旨在揭示落葉松人工林天然更新的發(fā)展趨勢，為落葉松人工林的可持續(xù)經(jīng)營提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于吉林省汪清縣境內(nèi)東北部金溝嶺林場，屬長白山系，其地理位置為東經(jīng)129°15′～131°04′、北緯 43°05′～ 43°40′，地貌為低山丘陵，海拔360～1 477 m，坡度5°～25°，個別陡坡在35°以上。本區(qū)屬季風(fēng)氣候，全年平均氣溫為3.9 ℃，≥10 ℃活動積溫2 144.0 ℃；1月最低氣溫-15.9 ℃，7月最高氣溫20.6 ℃；年降水量600～700mm，且多集中在7月份；早霜始于9月中旬，晚霜延至翌年5月末，生長期為120 d，積雪平均厚達(dá)50 cm。林場經(jīng)營面積共16 286 hm2。

林場主要的針葉樹種有紅皮云杉Picea koraiensis、魚鱗云杉Picea jezoensis、臭冷杉Abies nephrolepis、 紅 松Pinus koraiensis、 長 白落葉松；闊葉樹種主要是色木Acer mono、椴樹Tilia amurensis、榆樹Ulmus pumila、楓樺Betula costata、 白 樺Betula platyphylla、 山 楊Populus davidiana。

2 研究方法

利用標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法、定量結(jié)合定性分析的研究方法，研究了落葉松人工林天然更新的動態(tài)趨勢。

2.1 調(diào)查方法

研究對象為1962—1964年在皆伐地上營造的落葉松，造林密度為1 m×1 m或2 m×2 m，皆伐林地上保留了部分冷杉、云杉、紅松等林木。標(biāo)準(zhǔn)地面積分別為0.1 hm2和0.2 hm2，各4塊，以后每2年進行一次每木調(diào)查及更新調(diào)查。在每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)機械布置2 m×2 m更新調(diào)查小樣方，調(diào)查樣方中幼苗幼樹的名稱、株數(shù)、高度等。本研究選取1986年、2001年、2008年共3期的調(diào)查數(shù)據(jù)，分析天然更新動態(tài)趨勢，3期的更新調(diào)查小樣方數(shù)分別為160、124、114個。

2.2 分析方法

2.2.1 更新幼苗等級劃分及評價

參考相關(guān)文獻[2,6,9]，結(jié)合研究對象特點，將幼苗幼樹劃分成3個等級：Ⅰ級，苗高≤50 cm；Ⅱ級，50 cm＜苗高≤100 cm；Ⅲ級，苗高＞100 cm且胸徑＜ 5 cm。

2.2.2 幼苗空間分布格局動態(tài)分析

幼苗幼樹空間分布格局的測定采用方差/均值（V/m）法，并用t檢驗確定實測值與預(yù)測值的偏離程度，結(jié)合Lloyd聚塊性指標(biāo)（m*/m）、叢生指標(biāo)（I）、負(fù)二項參數(shù)（K）和Cassie指標(biāo)（CA）等[15-19]對3期空間分布格局的動態(tài)變化進行綜合分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分更新密度及其分布動態(tài)

表1列出了東北地區(qū)林分天然更新等級的評判標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《森林資源設(shè)計調(diào)查主要技術(shù)規(guī)定》中主要樹種的齡級和齡組劃分可知，1986年時落葉松人工林為中齡林， 2001年為近熟林，2008年為成熟林。由表2可以得出，林齡為中齡林、近熟林、成熟林時，落葉松人工林的天然更新密度分別為1 734、1 956、2 544株/hm2（不分高度），中、近熟林的天然更新等級均為不良，成熟林更新等級為中等。隨著林齡的遞增，更新密度增大，更新狀況有所改善。

表1 天然更新等級評判?Table 1 The grade of natural regeneration (株/hm2)

更新幼苗幼樹中，針葉樹的比重分別為90.09%（中齡林）、76.28%（近熟林）、57.76%（成熟林），說明針葉樹更新密度在逐年遞減。在中齡林，更新較多樹種為云冷杉等針葉樹種，隨著林齡的遞增，闊葉樹種在增多。更新針葉樹種中，以冷杉最多，云杉次之；闊葉樹中，以色木、椴樹、白樺稍多。

3.2 不同等級不同樹種更新密度及其分布動態(tài)

圖1反映了3期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級幼苗幼樹的動態(tài)變化，結(jié)合表2中的數(shù)值，可以得出，Ⅰ級幼苗幼樹更新數(shù)量在中、近、成熟林中呈遞減趨勢；Ⅱ、Ⅲ級幼苗幼樹數(shù)量在中、近、成熟林中呈遞增趨勢。更新的幼苗幼樹密度從Ⅰ級到Ⅲ級不是典型的倒“J”型分布，而是Ⅲ級密度與Ⅱ級相差不大或大于Ⅱ級的密度，異于一般結(jié)論[6,20-21]。出現(xiàn)此類現(xiàn)象，是因為幼苗幼樹的等級劃分偏少，Ⅲ級囊括了苗高＞ 100 cm且胸徑＜ 5 cm的苗木，區(qū)間跨度大以致Ⅲ級數(shù)量稍多。

表2 更新幼苗幼樹分布情況Table 2 The distributions of updated sapling

圖1 不同等級幼苗幼樹更新密度動態(tài)Fig.1 Dynamics of updated density of different sapling levels

從圖2中可以看出不同樹種的更新動態(tài)。冷杉的更新密度最大，占絕對優(yōu)勢，呈現(xiàn)上升趨勢；云杉波動范圍不大，紅松呈現(xiàn)下降趨勢且成熟林中未出現(xiàn)紅松更新；落葉松只在中齡林出現(xiàn)更新幼苗；闊葉樹種色木、榆樹在各個齡級中均有更新苗，其它樹種有不同程度的缺失；成熟林中闊葉樹種更新種類較其它齡級多，所占比例最大（42.24%）。由此可以推測，落葉松人工林的天然更新以云冷杉及闊葉樹更新為主。

圖2 各樹種幼苗幼樹更新密度動態(tài)Fig.2 Dynamics of updated density of each species

分析更新的動態(tài)數(shù)據(jù)，從群落演替的角度可以得出落葉松人工林自然演替將形成以云冷杉為優(yōu)勢樹種的針闊混交林。云冷杉針闊混交林為該研究區(qū)地帶性頂級群落。至2008年，落葉松人工林處在成熟階段，若主伐，由于林下天然更新幼苗幼樹少，無法依靠天然更新完成林分的更替。因此，建議延長1～2個齡級后主伐，或采用近自然經(jīng)營，以擇伐的方式替代皆伐，有利于天然更新。

3.3 更新幼苗幼樹空間分布格局動態(tài)

全林分及各個樹種更新幼苗幼樹的分布格局（見表3）中，全林分在中、近、成熟林階段，分布格局均為聚集分布，聚集的程度隨著林齡的增加而降低。

樹種的分布格局隨時間而發(fā)生變化，趨于聚集分布。針葉樹更新中，紅松在中齡林時的分布格局為聚集分布，近熟林為均勻分布，成熟林中沒有紅松的更新。近熟林中紅松為均勻分布，是由更新幼苗幼樹過少導(dǎo)致；云、冷杉在中、近、成熟林中更新密度相對較大，均為聚集分布；闊葉樹更新以色木密度稍多，中、近、成熟林中的更新格局為聚集分布；白樺、椴樹、楓樺等樹種更新數(shù)量過少且各個齡級中各有缺失，所以分布格局沒有規(guī)律，以聚集分布較多，但也有個別樹種更新格局為均勻或隨機分布。

就落葉松人工林整體而言，成熟林中各個樹種更新格局均為聚集分布。一定程度上，聚集分布格局有利于幼苗幼樹生長小環(huán)境的形成，同時還能增強種群對不利環(huán)境的抵抗力和恢復(fù)力，增強其在群落中的競爭力，維持種群穩(wěn)定。

表3 全林分及各樹種更新幼苗幼樹空間分布格局動態(tài)?Table 3 Dynamics of the updated sapling spatial distributions of stands and each species

4 結(jié) 論

本研究以1986、2001、2008年共3期的落葉松固定標(biāo)準(zhǔn)地數(shù)據(jù)，分析其天然更新的密度和分布格局隨林齡而發(fā)生的動態(tài)變化，由此得知落葉松人工林自然演替后的類型將是以云冷杉為優(yōu)勢樹種的針闊混交林。落葉松人工林的幼苗幼樹較少，更新不良，無法依靠天然更新完成林分的更替。因此，為了使天然更新能夠順利進行，在實際的營林生產(chǎn)中，需要采取一些人工輔助措施（如間伐、割灌、除草、修枝等）來促進天然更新。實際調(diào)查結(jié)果顯示，林分的郁閉度為0.6～0.8，灌草蓋度60%左右，既使幼苗期耐陰的云冷杉等針葉樹的小苗得到適度蔭庇，也能使較為喜光的闊葉樹種小苗得到適量的光照，有利于天然更新。

影響人工林天然更新的因素眾多，有林分樹種組成、郁閉度、皆伐造林保留木、林地坡向、海拔、土壤狀況等。影響的因素主要分為林分條件因素和環(huán)境條件因素，他們對于天然更新的影響程度既相互關(guān)聯(lián)，同時也在相互制約。深入研究林分天然更新的機理和影響因素，對于林分的天然更替有著重要意義。天然更新相對于人工更新，生態(tài)效益和經(jīng)濟效益更為明顯，能夠減少對林地的擾動，且更新費用較少。本研究未對落葉松人工林天然更新長勢狀況展開多因素的綜合分析和評價，研究結(jié)果有待進一步完善。

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Dynamic study of natural regeneration ofLarix olgensisplantation in Jingouling forest farm

LUO Meia,b, ZHENG Xiao-xiana,b
(a. College of Forestry; b. Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University,Beijing 100083, China)

Eight plots data of larch plantation in the year of 1986, 2001, 2008 were used to study the dynamic changes of natural regeneration and distribution pattern. The results showed that: when in middle-aged, near mature, and mature forest, the density were 1 734 plants/hm2, 1 956 plants/hm2, 2 544 plants/hm2respectively, the update grades of middle-aged and near mature forest were bad,the update grade of mature forest was medium. In middle-aged forest, the natural regeneration trees were main needle trees. With the increase of stands age, the numbers of broad-leaved trees were increased. In the stages of middle-aged, near mature and mature forest,the pattern of stands were aggregated distributions, and the degrees of aggregation were decreased with the increase of stands age. The patterns of all trees were mainly aggregated distributions and patterns were changed over time. When in mature forest, the patterns of all trees were aggregated distributions. This study was aimed at revealing the tendency of natural regeneration of larch plantation, in order to providing the basis for sustainable management of larch plantation.

Larix olgensisplantation; dynamic changes; regeneration density; distribution pattern

S791.22；Q948.15+4

A

1673-923X(2016)09-0007-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.09.002

2015-03-22

“十二五”國家科技支撐項目“南方集體林區(qū)生態(tài)公益林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)研究與示范”（2012BAD22B05）

羅 梅，博士研究生

鄭小賢，教授，博士生導(dǎo)師；E-mail：zheng8355@bjfu.edu.cn

羅 梅，鄭小賢. 金溝嶺林場落葉松人工林天然更新動態(tài)研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2016, 36(9): 7-11.

[本文編校：謝榮秀]