遼東林區(qū)典型經(jīng)營(yíng)條件下長(zhǎng)白落葉松人工林結(jié)構(gòu)特征

遼東林區(qū)典型經(jīng)營(yíng)條件下長(zhǎng)白落葉松人工林結(jié)構(gòu)特征

如何加強(qiáng)現(xiàn)有林區(qū)的管理，提高林區(qū)生產(chǎn)力，是當(dāng)前國(guó)際森林學(xué)術(shù)界的研究重點(diǎn)。德國(guó)提出了“近自然林業(yè)”的經(jīng)營(yíng)思想,美國(guó)提出了“新林業(yè)或生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)”的思想,核心是協(xié)調(diào)木材生產(chǎn)與生物多樣性保護(hù)以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)力的長(zhǎng)期維持。我國(guó)科學(xué)家為恢復(fù)紅松(Pinuskoraiensis)闊葉林頂級(jí)群落提出了“栽針保闊”的經(jīng)營(yíng)思想,為東北現(xiàn)有森林經(jīng)營(yíng)指明了方向。目前,遼東山區(qū)現(xiàn)有森林以次生林和人工林為主體,原始地帶性頂極森林群落所剩無(wú)幾,植被退化嚴(yán)重,林分生產(chǎn)力低下,生態(tài)功能大為下降,森林難以發(fā)揮其促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的雙重作用。如何經(jīng)營(yíng)好現(xiàn)有森林,關(guān)系到遼寧省經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。本研究以遼東林區(qū)典型經(jīng)營(yíng)條件下生長(zhǎng)的長(zhǎng)白落葉松(LarixolgensisHenrg)人工林為對(duì)象,采用重要值方法,研究遼東山區(qū)典型經(jīng)營(yíng)條件下長(zhǎng)白落葉松人工林群落樹(shù)種的組成結(jié)構(gòu);采用徑級(jí)株數(shù)比例方法,研究其徑級(jí)結(jié)構(gòu);并通過(guò)對(duì)比分析坡下部、坡中部和坡上部林分的結(jié)構(gòu)特征,揭示長(zhǎng)白落葉松人工林結(jié)構(gòu)與立地條件的相關(guān)關(guān)系。以便為科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理遼東林區(qū)落葉松人工林提供依據(jù)。1研究區(qū)土壤條件研究區(qū)設(shè)在遼寧東部林區(qū)長(zhǎng)白山脈龍崗支脈的遼寧省實(shí)驗(yàn)林場(chǎng),地處東經(jīng)124°59'~125°18',北緯41°51'~42°00',海拔455.5~1001.2m。該區(qū)氣候?yàn)榕瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,其特點(diǎn)是冬季漫長(zhǎng)而寒冷,夏季炎熱而多雨,年平均溫度為4.2°C,無(wú)霜期為120~125d,年降雨量為714.2~1025.3mm,生長(zhǎng)季的降雨量為全年降雨量的80%以上,年蒸發(fā)量925.0~1284.1mm。研究區(qū)土壤以暗棕壤為主,局部分布有草甸土和沼澤土;研究區(qū)地帶性植被為紅松闊葉林,由于人為采伐干擾破壞,目前多為天然次生林和人工林。次生林具有地段性和鑲嵌性,坡地以色木槭(Acermono)占優(yōu)勢(shì),溝谷以水曲柳(Fraxinusmandshurica)、春榆(Ulmusdavidiana)占優(yōu)勢(shì),山腹以椴樹(shù)(Tiliaamurensis)或花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)占優(yōu)勢(shì)。人工林以長(zhǎng)白落葉松人工林和紅松人工林為主。本研究選擇49年生長(zhǎng)白落葉松人工林為對(duì)象,該人工林是1957年荒山全坡位造林所形成的,林地面積25hm2學(xué)習(xí)方法2.1坡位對(duì)落葉松生長(zhǎng)的影響1)樣帶和標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置方法。首先在落葉松人工林中沿坡面環(huán)境梯度設(shè)置2條平行樣帶,并將每條樣帶按200m間隔劃分為坡下部、坡中部和坡上部3個(gè)立地類(lèi)型;然后在各坡位上設(shè)置2塊長(zhǎng)30m(與坡面平行)、寬20m(與坡面垂直)的標(biāo)準(zhǔn)地,共設(shè)置6塊標(biāo)準(zhǔn)地,以便在不同坡位落葉松人工林群落之間進(jìn)行對(duì)比分析。2)群落調(diào)查方法。將各標(biāo)準(zhǔn)地劃分為24個(gè)5m×5m的小樣地,在每個(gè)小樣地中進(jìn)行每木調(diào)查,測(cè)定主林層樹(shù)種組成、林分密度、分布頻度、胸徑生長(zhǎng)、樹(shù)高生長(zhǎng),研究林分結(jié)構(gòu)特征2.2樹(shù)種更新組成1)樹(shù)種更新組成分析方法:計(jì)算更新喬木樹(shù)種的重要值,分析樹(shù)種更新組成。2)重要值公式:(相對(duì)密度+相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度)/300。3結(jié)果與分析3.1坡中部坡上組成由表1、2可知,研究對(duì)象樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)與立地條件密切相關(guān)。分布于不同坡位的長(zhǎng)白落葉松人工林群落樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)存在著明顯的差異性。坡下部長(zhǎng)白落葉松人工林群落由長(zhǎng)白落葉松、水曲柳、花楷槭、黃菠蘿、花曲柳、春榆、胡桃楸、蒙古櫟、白扭槭、紫椴、擰勁槭、紅松、稠李、懷槐等14個(gè)樹(shù)種組成,其重要值排序(由大到小)為:長(zhǎng)白落葉松(0.495)、水曲柳(0.204)、花楷槭(0.064)、黃菠蘿(0.047)、花曲柳(0.041)、春榆(0.039)、胡桃楸(0.034)、蒙古櫟(0.015)、白扭槭(0.015)、紫椴(0.014)、擰勁槭(0.011)、紅松(0.008)、稠李(0.008)和懷槐(0.007)。由此可見(jiàn),這些樹(shù)種在群落中的地位和作用不同,形成了長(zhǎng)白落葉松和以水曲柳占優(yōu)勢(shì)的硬闊葉樹(shù)種的混交林。坡中部長(zhǎng)白落葉松人工林群落由長(zhǎng)白落葉松、花曲柳、水曲柳、懷槐、黃菠蘿、春榆、蒙古櫟和紅松8個(gè)樹(shù)種組成,其重要值排序:長(zhǎng)白落葉松(0.635)、花曲柳(0.134)、水曲柳(0.117)、懷槐(0.049)、黃菠蘿(0.020)、春榆(0.016)、蒙古櫟(0.015)和紅松(0.014)。由此可見(jiàn),該林分以長(zhǎng)白落葉松、花曲柳和水曲柳占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位,并形成了長(zhǎng)白落葉松和花曲柳、水曲柳占優(yōu)勢(shì)的硬闊葉樹(shù)種的混交林。坡上部長(zhǎng)白落葉松人工林群落由長(zhǎng)白落葉松、花曲柳和水曲柳3個(gè)樹(shù)種組成,其重要值排序?yàn)?長(zhǎng)白落葉松(0.685)、花曲柳(0.220)、水曲柳(0.095)。其中,長(zhǎng)白落葉松和花曲柳占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位,并形成了長(zhǎng)白落葉松和花曲柳占優(yōu)勢(shì)的硬闊葉樹(shù)種的混交林。從整體坡面上分析,長(zhǎng)白落葉松人工林群落的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種沿著坡下部、坡中部和坡上部環(huán)境梯度呈現(xiàn)出有規(guī)律性的變化。沿著該環(huán)境梯度,長(zhǎng)白落葉松和花曲柳在群落中重要性呈現(xiàn)逐漸增加的變化趨勢(shì),而水曲柳在群落中重要性卻呈現(xiàn)出逐漸減少的變化趨勢(shì)。3.2坡位對(duì)立地條件的響應(yīng)由圖1可知,長(zhǎng)白落葉松人工林群落徑級(jí)分布呈現(xiàn)出明顯的雙峰型分布規(guī)律,并與立地條件存在密切相關(guān)性。首先,在徑級(jí)分布幅度上,生長(zhǎng)在坡下部、坡中部和坡上部的長(zhǎng)白落葉松人工林群落徑級(jí)分布幅度依次為2~36cm,2~34cm和2~30cm,呈現(xiàn)出隨著立地條件變差,群落徑級(jí)分布幅度逐漸變窄的趨勢(shì)。其次,長(zhǎng)白落葉松人工林群落徑級(jí)分布呈現(xiàn)出明顯的雙峰型分布規(guī)律(分別在較小徑級(jí)區(qū)域與較大徑級(jí)區(qū)域出現(xiàn)株數(shù)分布高峰),但其分布峰值隨立地條件變化而變化。生長(zhǎng)在坡下部、坡中部和坡上部的長(zhǎng)白落葉松人工林群落徑級(jí)分布格局依次為2~6cm:70.3%、49.1%、35.8%;8~16cm:2.7%、6.6%、7.5%;18~36cm/34/30:27.0%、44.3%、56.7%。由此可見(jiàn),沿著自坡下到坡上的環(huán)境梯度變化,在較小徑級(jí)區(qū)域株數(shù)分布比例呈現(xiàn)逐漸減少的變化趨勢(shì),而在較大徑級(jí)區(qū)域株數(shù)分布比例卻呈現(xiàn)出逐漸增加的變化趨勢(shì)。由圖2可知,研究對(duì)象群落優(yōu)勢(shì)樹(shù)種長(zhǎng)白落葉松徑級(jí)分布與立地條件存在密切相關(guān)性,分布于不同坡位的長(zhǎng)白落葉松人工林在徑級(jí)分布上存在明顯的差異性。首先,在徑級(jí)分布幅度上,生長(zhǎng)在坡下部、坡中部和坡上部的長(zhǎng)白落葉松人工林的徑級(jí)分布幅度依次為20~36、16~34cm和14~30cm,呈現(xiàn)出隨著立地條件變差,徑級(jí)分布幅度向較小徑級(jí)的方向平移。其次,在材種分布方面有所不同,生長(zhǎng)在坡下部、坡中部和坡上部的長(zhǎng)白落葉松人工林的大徑材(胸徑≥26cm)分布比例依次為60.0%、58.6%和33.3%,中徑材(24cm≥胸徑≥12cm)分布比例依次為40.0%、41.4%和66.7%。由此可見(jiàn),立地條件對(duì)長(zhǎng)白落葉松人工林材種分布有較大影響,生長(zhǎng)在坡下部和坡中部的長(zhǎng)白落葉松人工林中大徑材的比重較大,而生長(zhǎng)在坡上部的長(zhǎng)白落葉松人工林則以中徑材比重較大。由圖3可知,研究對(duì)象群落更新樹(shù)種徑級(jí)分布與立地條件存在密切相關(guān)性,分布于不同坡位的長(zhǎng)白落葉松人工林中更新樹(shù)種在徑級(jí)分布方面存在著差異性。首先,在徑級(jí)分布幅度上,生長(zhǎng)在坡下部、坡中部和坡上部的長(zhǎng)白落葉松人工林中更新樹(shù)種徑級(jí)分布幅度依次為2~14、2~10cm和2~10cm,呈現(xiàn)出隨著立地條件變差,徑級(jí)分布幅度變窄的趨勢(shì)。其次,分布峰值出現(xiàn)區(qū)域有所不同,生長(zhǎng)在坡下部的長(zhǎng)白落葉松人工林更新樹(shù)種徑級(jí)分布峰值出現(xiàn)在2~4cm徑級(jí),占總更新株數(shù)的85.2%;坡中部更新樹(shù)種徑級(jí)分布峰值出現(xiàn)在4cm徑級(jí),占更新總數(shù)量的59.4%;坡上部更新樹(shù)種徑級(jí)分布峰值出現(xiàn)在6cm徑級(jí),占總更新株數(shù)的46.3%。再者,各立地型更新樹(shù)種徑級(jí)分布雖主要集中在2~6cm徑級(jí),但分布比例略有差異,坡下部2~6cm徑級(jí)分布數(shù)量占更新總數(shù)量的96.3%;坡中部占更新總數(shù)量的93.8%;坡上部占更新總數(shù)量的85.6%。由此可見(jiàn),長(zhǎng)白落葉松人工林中更新樹(shù)種的徑級(jí)分布主要集中在6cm以下的較小徑級(jí)區(qū)域,尚處于群落形成初期階段。4坡位對(duì)價(jià)值分布的影響沿坡位自下而上的環(huán)境梯度,水曲柳的重要性逐漸減小,而長(zhǎng)白落葉松和花曲柳的重要性逐漸增加。坡下部長(zhǎng)白落葉松人工林群落由長(zhǎng)白落葉松、水曲柳、花楷槭、黃菠蘿、花曲柳等14個(gè)樹(shù)種組成,形成了以長(zhǎng)白落葉松和水曲柳占優(yōu)勢(shì)的針闊混交林;坡中部長(zhǎng)白落葉松人工林群落由長(zhǎng)白落葉松、花曲柳、水曲柳等8個(gè)樹(shù)種組成,形成了以長(zhǎng)白落葉松、花曲柳和水曲柳占優(yōu)勢(shì)的針闊混交林;坡上部長(zhǎng)白落葉松人工林群落由長(zhǎng)白落葉松、花曲柳和水曲柳3個(gè)樹(shù)種組成,形成了以長(zhǎng)白落葉松和花曲柳占優(yōu)勢(shì)的針闊混交林。分析其產(chǎn)生的原因主要是由于各樹(shù)種的生態(tài)學(xué)特性存在差異性,樹(shù)種本身的適應(yīng)力、競(jìng)爭(zhēng)力及其所要求的最適生態(tài)位有所不同。水曲柳比較耐水濕,在坡下部占居優(yōu)勢(shì)地位,花曲柳比較耐旱,在坡上部占居優(yōu)勢(shì)地位,而在坡中部立地條件較好,適宜多樹(shù)種共存,結(jié)果勢(shì)必導(dǎo)致群落組成樹(shù)種沿坡位環(huán)境梯度的變化現(xiàn)象。遼東林區(qū)落葉松人工林群落徑級(jí)分布呈現(xiàn)出明顯的雙峰型分布規(guī)律,分別在較小徑級(jí)區(qū)(2~6cm)與較大徑級(jí)區(qū)(18~36cm/34/30)出現(xiàn)株數(shù)分布高峰,且沿著自下而上的環(huán)境梯度,較小徑級(jí)區(qū)(2~6cm)峰值呈現(xiàn)逐漸減少的變化趨勢(shì),而較大徑級(jí)區(qū)(18~36cm/34/30)峰值卻呈現(xiàn)出逐漸增加的變化趨勢(shì)。沿自下而上的環(huán)境梯度,群落優(yōu)勢(shì)樹(shù)種長(zhǎng)白落葉松大徑材(胸徑≥26cm)分布比例依次為60.0%、58.6%和33.3%,中徑材(24cm≥胸徑≥12cm)分布比例依次為40.0%、41.4%和66.7%。坡中、下部多出大徑材,坡上部多出中徑材。長(zhǎng)白落葉松人工林中更新樹(shù)種的徑級(jí)分布主要集中在6cm以下的較小徑級(jí)區(qū)域,坡下部2~6cm徑級(jí)分布數(shù)量占更新總數(shù)量的96.3%;坡中部占更新總數(shù)量的93.8%;坡上部占更新總數(shù)量的85.6%。長(zhǎng)白落葉松人工林中更新群落為形成初期階段。由于長(zhǎng)白落葉松人工林群落經(jīng)過(guò)49年的發(fā)育,發(fā)生了明顯的自然演替過(guò)程,形成了天然更新幼樹(shù)層片,并與原有的人工林形成混交林,但由于兩者年齡與生長(zhǎng)上的差異,導(dǎo)致了整個(gè)群落徑級(jí)曾呈雙峰型分布格局。同時(shí),由于不同坡位人工林的自然演替進(jìn)程與天然更新樹(shù)種及其更新數(shù)量存在差異性,可能是導(dǎo)致不同群落徑級(jí)株數(shù)分布峰值隨立地變化的主要原因。在森林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,應(yīng)采用近自然林業(yè)模式,近自然林業(yè)是一種模仿自然、接近自然的森林經(jīng)營(yíng)模式,同時(shí)還是