董伯騫，黃選瑞，徐學(xué)華，張玉珍

（1.北京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083;2. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河北 保定 071000）

退化華北落葉松人工林林隙更新特征

董伯騫1，黃選瑞2，徐學(xué)華2，張玉珍2

（1.北京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083;2. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河北 保定 071000）

通過對(duì)冀北山地退化華北落葉松人工林52個(gè)林隙的調(diào)查，研究了林分的林隙特征和實(shí)施封禁后林隙開敞度對(duì)林下更新的影響。研究區(qū)域林隙分布廣泛，且大多數(shù)林隙的開敞度較小。封禁3年后，天然更新密度顯著提高，樹種多樣性增加；但更新密度仍然很低，更新群落主要由華北落葉松和山楊組成?？傮w上，封禁后林隙內(nèi)更新密度高于林冠下，在開敞度為0.5～0.6的林隙內(nèi)更新密度最大，華北落葉松和山楊分別在開敞度0.4～0.5和0.7～0.8的林隙內(nèi)生長(zhǎng)狀況最好。人工栽植的油松和樟子松分別在開敞度0.4～0.6的林隙中央和開敞度0.6～0.8的林隙邊緣生長(zhǎng)最好。隨時(shí)間延長(zhǎng)林隙和林隙內(nèi)位置對(duì)人工更新高生長(zhǎng)的存進(jìn)作用趨于明顯。單純封禁促進(jìn)了天然更新，但作用有限，因此人工更新很有必要。

華北落葉松；退化；近自然經(jīng)營(yíng)；封禁；林隙特征；更新

華北落葉松Larix pricipis-rupprechtii是中國(guó)華北地區(qū)森林經(jīng)營(yíng)和人工造林的主要樹種之一。在河北北部有大面積的華北落葉松人工純林，由于土地貧瘠、經(jīng)營(yíng)粗放、樵采和放牧等原因，部分成為低質(zhì)低效林。如何對(duì)退化的華北落葉松林施加人工干擾，將退化林分逐步改造成復(fù)層異齡混交林，實(shí)現(xiàn)林分的近自然化經(jīng)營(yíng)是當(dāng)前亟待解決的問題。利用林隙，促進(jìn)天然更新和人工引入鄉(xiāng)土樹種是人工林近自然化改造最普遍的方式[1-2]。落葉松人工林具有明顯的自然化特征，只要種源存在落葉松人工林內(nèi)，闊葉樹就會(huì)侵入[3]。研究表明對(duì)退化森林生態(tài)系統(tǒng)封禁會(huì)增快林木生長(zhǎng)[4]，促進(jìn)林分的天然更新[5]，加速養(yǎng)分循環(huán)和能量生產(chǎn)能力恢復(fù)[6]，改善土壤結(jié)構(gòu)和水肥條件，增加樹種多樣性[7-8]。

研究顯示借助人為制造林隙可以減少植物演替時(shí)間[9-11]，基于林隙的經(jīng)營(yíng)技術(shù)能有效促森林更新[12-15]。很多研究證實(shí)了林隙內(nèi)人工栽植幼苗的可行性[16-17]，并且林隙大小和林隙內(nèi)位置對(duì)栽植幼苗成活和生長(zhǎng)具有重要影響[18-21]。目前，對(duì)林隙更新的研究主要集中在天然林和天然次生林內(nèi)林隙對(duì)更新規(guī)律的影響，尤其是林隙對(duì)更新密度、幼苗生長(zhǎng)和樹種組成的影響，涉及人工林的相關(guān)研究很少[22]。因此充分認(rèn)識(shí)實(shí)施封禁后林隙對(duì)天然與人工更新的影響，有助于加深對(duì)封禁措施與林隙耦合作用下退化華北落葉松林恢復(fù)過程的認(rèn)識(shí)，優(yōu)化經(jīng)營(yíng)措施，促進(jìn)林下更新，實(shí)現(xiàn)林分近自然經(jīng)營(yíng)與生態(tài)功能的恢復(fù)。本文研究目的是：（1）探究退化林分內(nèi)的林隙特征；（2）揭示實(shí)施封禁后林隙對(duì)天然更新樹種組成、種群密度、生長(zhǎng)狀況和數(shù)量動(dòng)態(tài)的影響；（3）研究林隙開敞度和林隙內(nèi)位置對(duì)人工更新的影響。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地區(qū)位于河北省承德市木蘭林管局，地處河北省最北部的圍場(chǎng)縣，地理位置為116°32′～118°14′N，41°35′～ 42°40′E，位于北京以北 340 km，海拔1 011～1 230 m；屬于北溫帶大陸性燕山山地季風(fēng)氣侯，年平均氣溫3℃，最熱月（7月） 平均氣溫20.7℃ ，最冷月( 1月) 平均氣溫-13.2℃，年均降水量為445 mm，多集中于7～9月。年蒸發(fā)量1 462.9～1 556.8 cm。

試驗(yàn)地選擇木蘭林管局龍頭山林場(chǎng)道壩子營(yíng)林區(qū)15林班140小班（圖1），坡度20°，坡向西北，海拔1 210 m。研究對(duì)象為1972年人工營(yíng)造的華北落葉松人工純林。封禁前林木平均高10.4 m，平均胸徑13.6 cm，郁閉度0.7，平均密度為850株/hm2。由于土層薄與人畜危害相耦合，造成林分結(jié)構(gòu)差、林下植被稀少，導(dǎo)致林分內(nèi)水土流失嚴(yán)重，侵蝕溝大量存在。到實(shí)施改造前的華北落葉松林生長(zhǎng)狀況極差，喬木落葉松由于過度樵采僅剩下最上部三分之一的枝葉。林內(nèi)優(yōu)勢(shì)草本為：烏蘇里苔草Carex ussuriensis、龍牙草Agrimonia pilosa、細(xì)裂葉蒿Artemisia tanacetifolia、草地老鸛草Geanium daharicu、早熟禾Poa pratensis、鵝絨萎陵菜Potentilla anserina和小紅菊Dendranthema chanetii等；主要灌木有柔毛繡線菊Spiraea pubescens、美麗胡枝子Lespedeza formosa。土壤為棕壤。

圖1 試驗(yàn)地位置Fig. 1 Location of the study area

1.2 經(jīng)營(yíng)措施

在2007年初對(duì)試驗(yàn)區(qū)用鐵絲網(wǎng)封禁，在現(xiàn)有的林隙中，設(shè)置3個(gè)林冠空隙開敞度等級(jí)（0.3～0.5、0.5～0.7和0.7～0.9），每個(gè)等級(jí)6個(gè)林隙，共18個(gè)林隙；每個(gè)開敞度等級(jí)的3個(gè)林隙內(nèi)人工栽植油松Pinus tabulaeformi和另3個(gè)林隙栽植樟子松Pinus sylvestrisvar.mongolica，并在林冠下栽植油松和樟子松。栽植時(shí)間為2007年5月，栽植密度都為1.5 m×1.5 m（300株/畝），2年生營(yíng)養(yǎng)杯苗，挖穴載苗，穴直徑40～50 cm，深度20 cm。

1.3 研究方法

采用樣帶調(diào)查法測(cè)算林隙特征，于2007年8月進(jìn)行。從坡下林緣向上走50 m，從起點(diǎn)沿羅盤儀所指的方向，從坡下向梁頂行進(jìn)，隨機(jī)用測(cè)繩設(shè)置兩條相隔100 m的樣帶。從樣帶起點(diǎn)開始調(diào)查每個(gè)林隙，記錄被樣帶穿過的林隙的個(gè)數(shù)和行進(jìn)距離。目前一般認(rèn)為林隙的林冠空隙（CG）面積下限為4 m2，但人工林中株行距較大與天然林中情況不同，若下限為4 m2就可以認(rèn)為人工林中幾乎沒有林下環(huán)境，將全部由林隙組成，因此根據(jù)實(shí)際情況，以大約4顆株喬木樹干間面積（≈16 m2）的兩倍30 m2設(shè)定為擴(kuò)展林隙（EG）最小面積，并結(jié)合落葉松冠幅將CG的面積下限設(shè)定為10 m2。兩條樣線在林中共穿行1 068 m，遇到52個(gè)林隙；樣帶中心線共穿過其中32個(gè)林隙。記載林隙的形狀、大小和形成原因。

應(yīng)用等角八邊形法計(jì)算林隙面積，分別計(jì)算林隙的林冠空隙面積（ASCG）和擴(kuò)展林隙面積（ASEG）。

式中l(wèi)是林窗中心到林窗邊緣的水平距離，ln+1=l1，ASCG為林隙面積 。

計(jì)算林隙開敞度和EG形狀指數(shù)。CG開敞度DCG=林隙平均直徑（dMD）/邊界木平均高（H），EG開敞度DEG=林隙平均直徑（dED）/邊界木平均高（H）。EG形狀指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中L為EG周長(zhǎng)，A為EG面積，如果I越接近1，擴(kuò)展林隙的形狀就越近似圓形。

在2007年（封禁前夕）和2010年（封禁3年后）調(diào)查天然更新的密度、樹種組成、高度和基莖。對(duì)于人工栽植的苗木，2008、2009和2010每年秋季調(diào)查其生長(zhǎng)狀況，栽植油松和樟子松的每個(gè)林隙內(nèi)從林隙中央、南部邊緣和北部邊緣各抽取5株苗木，每一樹種每個(gè)CG開敞度等級(jí)分別測(cè)量45株，林冠下抽取油松和樟子松各100株苗木，測(cè)量苗高、基莖和年高生長(zhǎng)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 林隙特征

2.1.1 林隙面積比例

林隙的線密度為29.03個(gè)/km。在1 068 m的線段上，處于EG中的線段總長(zhǎng)為247.3 m，則EG在整個(gè)林分中所占比例平均為（247.3/1068）×100%=23.16%，即理解為EG面積在林分面積中的比例。在所調(diào)查的52個(gè)林隙中，CG和EG的平均面積分別為ASCG=57.88 m2和98.31 m2。CG和EG的平均面積相對(duì)比例為ASCG/ASEG=58.88%，可得出CG在整個(gè)林分中的相對(duì)面積比例為23.16%×58.88%=13.64%。

2.1.2 林隙形狀與開敞度

由表1可知，大多數(shù)林隙的EG形狀指數(shù)變化在1.0～1.2之間。指數(shù)大于1.2的林隙占總數(shù)的36.54%，說明一部分林隙的形狀與圓形相差很遠(yuǎn)。因?yàn)樵谌斯ち种辛帜驹灾矔r(shí)基本呈均勻分布，所以當(dāng)林冠層一株或幾株林木死亡后形成的空隙往往有明顯的折角并更近似于矩形。

表1 EG形狀指數(shù)IEG分布Table 1 Distribution of shape index

CG開敞度DCG大多為0.3～0.8（表2），占所調(diào)查林隙總數(shù)的90.38%；大于1.0的很少，但面積比例高達(dá)56.59%。EG開敞度DEG大多為0.6～2.0（表3），占所調(diào)查林隙總數(shù)的82.69%；大于2.0的林隙只有2個(gè)，但面積比例高達(dá)32.29%。

表2 CG開敞度DCG分布Table 2 Distribution of CG open degree

表3 EG開敞度DEG分布Table 3 Distribution of EG open degree

2.1.3 林隙的大小結(jié)構(gòu)

CG的最小面積為10.04 m2，最大面積為671.35 m2，平均面積為57.88 m2，EG的最小面積為30.09 m2，最大面積為774.29 m2，平均面積為98.31 m2。CG的面積主要分布在10～50 m2，10～50 m2的林隙所占面積比例為37.08%；130 m2以上的林隙數(shù)量比例只有7.69%，但面積比例高達(dá)46.43%（圖2a和2c）。EG大多在30～90 m2的范圍內(nèi)，大于400 m2的林隙數(shù)量比例占7.69%，面積比例為36.05%（圖2b和2d）。

圖2 林隙數(shù)量和面積分布Fig. 2 Distribution of gaps quantitative and area

2.1.4 林隙形成原因

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，林隙主要形成方式有3種類型：人工造林的苗木死亡所形成的林隙；樹木在生長(zhǎng)過程中受風(fēng)折、雪壓、旱害、病蟲害和雷擊影響致死所形成的林隙；盜伐所形成的林隙。由于立地條件較差和缺乏經(jīng)營(yíng)，第一種原因是林隙形成的主要原因。林隙年齡最小為2年，是雷擊所致，最大的為28年，是幼齡林階段林木被盜伐后沒有補(bǔ)植形成的。

2.2 森林更新

2.2.1 天然更新樹種組成

封禁前天然更新樹種只有華北落葉松，封禁3年后天然更新群落樹種組成包括華北落葉松、山楊Populus davidiana、小葉楊Populus simoniiCarr、榆樹Ulmus pumila、白樺Betula platyphyllaSuk、山杏Armeniaca sibirica(L.) Lam和油松Pinus tabuliformis（表4）。在林隙內(nèi)華北落葉松和山楊數(shù)量比例都超過90%；林冠下只有華北落葉松和山楊，數(shù)量比例分別為20.45%和79.55%。在不同開敞度的林隙內(nèi)華北落葉松和山楊的比例變化較大。

2.2.2 天然更新密度

由表5可知封禁3年后更新密度顯著增加，所有林隙內(nèi)更新密度增幅高于林冠下（表5）。在CG開敞度為0.8～1.0的林隙內(nèi)沒有更新，其余林隙內(nèi)全部更新密度（幼苗+幼樹）、幼樹和幼苗密度、華北落葉松和山楊的幼苗和幼樹密度都大于林冠下；都在CG開敞度為0.5～0.6的林隙內(nèi)最高，且遠(yuǎn)高于其它CG開敞度的林隙內(nèi)，說明更新密度對(duì)林隙的開敞度的響應(yīng)十分敏感。在各個(gè)CG開敞度等級(jí)的林隙內(nèi)和林冠下都表現(xiàn)為華北落葉松幼苗密度大于幼樹密度，山楊幼苗密度小于幼樹密度。

表4 天然更新樹種組成Table 4 Species composition of natural recruitment %

表5 不同CG開敞度林隙內(nèi)天然更新密度（hm2）Table 5 Natural recruit density in gaps of different CG open degree (hm2)

2.2.3 天然更新的生長(zhǎng)狀況

所有林隙內(nèi)全部更新的平均高度小于林冠下，所有林隙內(nèi)華北落葉松和山楊平均高度與林冠下差異不大（表6）。全部更新、華北落葉松和山楊都表現(xiàn)為在CG開敞度0.3～0.4的林隙內(nèi)的平均高度顯著小于其余林隙內(nèi)（表6）。華北落葉松平均高度在CG開敞度0.4～0.5的林隙內(nèi)最高（62.23 cm），在CG開敞度0.4～0.5和大于1.0的林隙內(nèi)大于林冠下，在其余林隙內(nèi)小于林冠下；山楊平均高度在開敞度為0.7～0.8的林隙內(nèi)最大（112.08 cm），0.4～0.5和0.6～0.8的林隙內(nèi)大于林冠下，其余林隙內(nèi)小于林冠下（表6）。

表6 不同CG開敞度林隙內(nèi)外天然更新個(gè)體平均高度（cm）Table 6 Average height of natural recruitment in gaps of different CG open degree (cm)

所有林隙內(nèi)全部更新、華北落葉松和山楊的平均基莖都大于林冠下（表7）。全部更新的平均基莖在CG開敞度為0.3～0.4的林隙內(nèi)小于林冠下，其余開敞度林隙內(nèi)大于林冠下（表7）。華北落葉松平均基莖在CG開敞度為0.4～0.5的林隙內(nèi)最大（13.92 mm），在開敞度為0.3～0.4的林隙內(nèi)小于林冠下，其余林隙內(nèi)大于林冠下；山楊平均基莖在CG開敞度為0.7～0.8的林隙內(nèi)最大（7.64 mm），在CG敞度度為0.3～0.5的林隙內(nèi)小于林冠下；其余林隙內(nèi)大于林冠下（表7）。

表7 不同CG開敞度林隙內(nèi)天然更新個(gè)體平均基莖（mm）Table 7 Average basal diameter of natural recruitment in gaps of different CG open degree (mm)

2.2.4 人工更新的生長(zhǎng)狀況

人工栽植的油松在CG開敞度0.8～1.0的林隙內(nèi)平均高度最大，在其余林隙內(nèi)和林冠下基本相當(dāng)，油松基莖在林隙內(nèi)與林冠下差異不大；高度和基徑都為在開敞度0.4～0.6林隙內(nèi)邊緣＜中央，在開敞度0.6～0.8的林隙內(nèi)邊緣＞中央，在開敞度0.8～1.0林隙內(nèi)中央和邊緣差異不明顯。栽植后第1年，油松年高生長(zhǎng)量在開敞度0.4～0.6的林隙內(nèi)最大，其余林隙內(nèi)小于林冠下；第2年各位置差異很小；第3年各位置基本一致。隨時(shí)間延長(zhǎng)，在0.4～0.6的林隙內(nèi)油松年高生長(zhǎng)量南北緣趨于一致，中央顯著高于邊緣；在0.6～0.8林隙內(nèi)南北邊緣趨于一致，且高于中央；在開敞度0.8～1.0林隙內(nèi)南北邊緣與中央趨于一致。

表8 不同CG開敞度林隙中油松平均高度（cm）、基莖（mm）與年高生長(zhǎng)量（cm）Table 8 Average height (cm), basal diameter (mm) and current height increment (cm) of Pinus tabulaeformis in gaps of different CG open degree

栽植的樟子松高度和基徑都為在CG開敞度0.6～0.8的林隙內(nèi)最大，在其余林隙內(nèi)和林冠下差異不顯著；高度和基徑在開敞度0.4～0.6林隙內(nèi)都為邊緣＜中央，在其余林隙內(nèi)邊緣＞中央。栽植后第1年，樟子松年高生長(zhǎng)量在開敞度0.8～1.0的林隙內(nèi)最小，其余位置差異不大 ；第2年在開敞度0.4～0.6的林隙內(nèi)最小，各位置差異很小；第3年為開敞度0.6～0.8的林隙＞開敞度0.8～1.0的林隙＞林冠下＞開敞度0.4～0.6的林隙。隨時(shí)間延長(zhǎng)，在開敞度0.4～0.6的林隙內(nèi)樟子松年高生長(zhǎng)量在南緣最大；在開敞度0.6～0.8和0.8～1.0林隙內(nèi)邊緣略高于中央。

表 9 不同CG開敞度林隙中樟子松平均高度（cm）、基莖（mm）與年高生長(zhǎng)量（cm）Table 9 Average height (cm), basal diameter (mm) and current height increment (cm) of Pinus sylvestris var. mongolica in gaps of different CG open degree

3 討論與結(jié)論

相對(duì)于北京地區(qū)的人工針葉林和本地區(qū)的華北落葉松人工林，試驗(yàn)地的林隙面積分布范圍更廣，出現(xiàn)較大的林隙[23-24]，說明林分林相被嚴(yán)重破壞。森林采伐更新管理辦法規(guī)定：每公頃皆伐跡地應(yīng)當(dāng)保留健壯目的樹種幼樹不少于3 000株或者幼苗不少于6 000株。封禁3年后林隙內(nèi)和林冠下更新密度都遠(yuǎn)低于規(guī)定中的要求，同時(shí)密度也低于華北落葉松天然林內(nèi)天然更新密度，即該林分40年生時(shí)若實(shí)施采伐更新密度過低，說明在實(shí)施封禁措施的同時(shí)人工栽植幼苗很有必要[25-26]。

相比林冠下，雖然林隙內(nèi)出新了華北落葉松和山楊以外的樹種，但前兩者所占比例都高于90%。這與試驗(yàn)地周邊只分布有華北落葉松純林缺少其他樹種的種源[27]和華北落葉松本身自然更新更新能力較差有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)林隙對(duì)更新樹種多樣性的增加作用有限[28]。除開敞度為0.8～1.0的林隙沒有天然更新外，其余林隙內(nèi)更新密度都高于林冠下，其他研究表明林隙內(nèi)通常具有更高的更新幼苗密度[29-31]，因?yàn)榱窒犊梢蕴岣吖庹盏竭_(dá)林地的可利用性，促進(jìn)不耐陰種的定居與生長(zhǎng)[14]。

華北落葉松為喜光樹種，不耐陰種的萌發(fā)、存活和生長(zhǎng)常與林隙開敞度相關(guān)[32]。更新密度在CG開敞度為0.5～0.6的林隙內(nèi)最大，說明在開敞度高于0.6的林隙內(nèi)光可利用性的增加對(duì)幼苗的積極影響會(huì)被其他因素抵消，比如干旱、光合抑制作用和熱脅迫[33]。研究發(fā)現(xiàn)由于沒有足夠的時(shí)間發(fā)育出伸展范圍廣而且植根于深層土壤的根系系統(tǒng)，木本植物幼苗容易遭受干旱脅迫[34]。華北落葉松幼苗在開敞度0.3～0.4的林隙內(nèi)幼苗密度較高但無幼樹出現(xiàn)，可能是有利于幼苗萌發(fā)的生境可能會(huì)阻礙幼苗的生長(zhǎng)[35]。

華北落葉松冠層木對(duì)林隙內(nèi)更新幼苗的作用可能有兩方面：一是林隙邊界木通過減少不良?xì)夂蜃兓姆榷鴮?duì)幼苗生長(zhǎng)有利；二是林隙邊界木的遮蔽作用造成幼苗生長(zhǎng)光照不足 , 對(duì)幼苗生長(zhǎng)不利[36]。林隙內(nèi)和林冠下油松第1年高生長(zhǎng)量為8.47～13.67 cm，與太行山西側(cè)陽(yáng)坡人工栽植的油松苗基本一致，說明林冠下和林隙內(nèi)生境對(duì)幼苗的遮蔽作用可能被土壤貧瘠和草根盤結(jié)等因素抵消[37]。樟子松在第3年時(shí)年高生長(zhǎng)量高于20 cm，生長(zhǎng)速度高于同一氣候區(qū)的落葉松林皆伐跡地內(nèi)的栽植苗，說明林冠下和林隙內(nèi)生境促進(jìn)了樟子松的生長(zhǎng)[38]。第1年林冠下樟子松年生長(zhǎng)量高于開敞度0.6～1.0的林隙內(nèi)，到第2年和第3年林隙內(nèi)年生長(zhǎng)量高于林冠下，研究表明遮陰對(duì)幼苗第1年的生長(zhǎng)有利，但林隙有利于幼苗一年后的生長(zhǎng)[35]。

林隙開敞度和林隙內(nèi)位置對(duì)光環(huán)境會(huì)產(chǎn)生顯著影響[39]。從林隙中心到森林群落內(nèi)部光、熱、水等環(huán)境因素存在顯著梯度變化，使得森林內(nèi)部構(gòu)成一定的生態(tài)分異[40]。吳祥云等（2008）研究表明開敞度0.5、1.0和1.5的林隙內(nèi)南北軸上的光量子通量密度（PPFD）峰值均出現(xiàn)在中心位置[41]，并且 開敞度為0.5的林隙內(nèi)中心點(diǎn)正午的PPFD 為林冠下的10倍以上，為一些對(duì)光強(qiáng)要求適中的物種提供了生存條件[39]。

在開敞度為0.4～0.6的林隙內(nèi)，栽植在林隙中央的油松和樟子松高度和基莖最大，因?yàn)樾×窒秲?nèi)光照異質(zhì)性低，中央受邊界木的影響較小，中央可以接受更多地太陽(yáng)輻射[17,19]。油松和樟子松的高度和基莖分別在開敞度0.6～0.8和0.6～1.0林隙內(nèi)邊緣高于中央，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)區(qū)較為干旱，較大林隙內(nèi)中央位置水分不足。栽植后第1年，油松和樟子松的年高生長(zhǎng)量分別在開敞度0.6～0.8和0.6～1.0林隙內(nèi)南緣最大，因?yàn)槟暇夁m中的光照強(qiáng)度造就的較低的土溫和較高的土壤水分含量適合幼苗的生長(zhǎng)[42,17]。但隨著時(shí)間延長(zhǎng)，林隙邊緣對(duì)幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用減弱，與其他研究結(jié)果一致[13]。但在開敞度0.8～1.0林隙內(nèi)油松的高度和基徑在邊緣小于中心，因?yàn)榱窒秲?nèi)位置對(duì)林隙小氣候的影響比較復(fù)雜，不能得出簡(jiǎn)單的相關(guān)性[43]。

實(shí)施封禁后天然更新密度顯著提高，樹種多樣性增加，但密度仍然過低，人工栽植幼苗很有必要。與生長(zhǎng)良好的人工針葉林相比，林隙面積和開敞度分布范圍較大，存在面積和開敞度較大林隙。封禁凸顯了林隙對(duì)天然更新的存進(jìn)作用，開敞度0.5～0.6的林隙內(nèi)天然更新密度最大，生長(zhǎng)狀況最好。在開敞度0.4～0.6林隙中央最適合油松生長(zhǎng)，開敞度0.6～0.8林隙南北邊緣最適合樟子松生長(zhǎng)。本研究證實(shí)了在林隙內(nèi)進(jìn)行人工更新的可行性。未來可以通過伐除劣質(zhì)的、生長(zhǎng)不良的或病蟲害嚴(yán)重的林木，人為制造林隙，并栽植闊葉樹種提高樹種多樣性，在人工栽植前進(jìn)行除草和松土；實(shí)現(xiàn)林冠梯級(jí)郁閉，林內(nèi)大中小立木都能直接接受陽(yáng)光，形成復(fù)層異齡混交林，增強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)防護(hù)功能的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。

[1] 胡明芳, 袁國(guó)勝, 甘代奎. 人促天然更新恢復(fù)南方地帶性闊葉林植被的探討[J]．林業(yè)勘查設(shè)計(jì), 2002, (1): 62-67.

[2] 新 剛, 鄭焰鋒, 趙浩彥, 等. 北京市生態(tài)公益林主要經(jīng)營(yíng)類型的經(jīng)營(yíng)措施研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2011,33(4):13-21.

[3] 劉慶洪. 落葉松人工林中紅松種群發(fā)生的初步研究[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1986, 14(3): 27-33.

[4] 李貴祥, 孟廣濤, 方向京, 等. 封禁措施對(duì)云南金沙江流域主要林分的生態(tài)功能影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2007,21(1): 88-91.

[5] 于 飛, 王得祥, 史曉曉, 等.不同生態(tài)條件下松櫟混交林3種優(yōu)勢(shì)喬木種群的更新規(guī)律[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2013, 33(5):1020-1026.

[6] 謝錦升, 楊玉盛, 陳光水, 等. 封禁管理對(duì)嚴(yán)重退化群落養(yǎng)分循環(huán)與能量的影響[J]. 山地學(xué)報(bào), 2002, 20(3): 325-330.

[7] 方代有, 朱東偉, 楊富權(quán). 封禁措施對(duì)窿緣按水土保持林群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 中國(guó)水土保持科學(xué), 2005, 3(4): 119-123.

[8] 王 富, 賈志軍, 董 智, 等. 不同生態(tài)修復(fù)措施下水庫(kù)水源涵養(yǎng)區(qū)土壤粒徑分布的分形特征[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2009,23(5): 113-117.

[9] 張象君, 王慶成, 王石磊, 等.小興安嶺落葉松人工純林近自然化改造對(duì)林下植物多樣性的影響[J]. 林業(yè)科學(xué), 2011,47(1): 6-14.

[10] Dupuy J M, Robin L C. Interacting effects of canopy gap,understory vegetation and leaf litter on tree seedling recruitment and composition in tropical secondary forests[J]. Forest Ecology and Management, 2008, 255(11): 3716-3725.

[11] Wang G, Fang L. The influence of gap creation on the regeneration of Pinus tabuliformis planted forest and its role in the near-natural cultivation strategy for planted forest management[J]. Forest Ecology and Management. 2011, 262(3):413-423.

[12] 蔡道雄, 賈宏炎, 盧立華, 等. 我國(guó)南亞熱帶珍優(yōu)鄉(xiāng)土闊葉樹種大徑材人工林的培育[J].林業(yè)科學(xué)研究,2007,20(2):165-169.

[13] Gagnon J L, Jokela E J, Moser W K,et al.Dlynamics of artificial regeneration in gaps within a longleaf pine flatwoods ecosystem[J]. Forest Ecology and Management, 2003, 172(2):133-144.

[14] Romell E, G?ran H, Anders K,et al.Artif i cial canopy gaps in a Macaranga spp. dominated secondary tropical rain forest-effects on survival and above ground increment of four under-planted dipterocarp species[J]. Forest Ecology and Management, 2008,255(5): 1452-1460.

[15] Schulze M. Technical and financial analysis of enrichment planting in logging gaps as a potential component of forest management in the eastern Amazon[J]. Forest Ecology and Management, 2008, 255(3): 866-879.

[16] Lopes J C A, Jennings S B, Matni N M. Planting mahogany in canopy gaps created by commercial harvesting[J]. Forest Ecology and Management, 2008, 255(2): 300-307.

[17] Milakovsky B, Brent R F, Marks S A,et al.Influences of gap position, vegetation management and herbivore control on survival and growth of white spruce (Picea glauca (Moench)Voss) seedlings[J]. Forest Ecology and Management, 2011,261(3): 440-446.

[18] 曾思齊,黃炎俊,肖化順, 等. 木荷次生林閩楠導(dǎo)入初期生長(zhǎng)影響因素研究[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 33(8): 1-5.

[19] Coates K D. Conifer seedling response to northern temperate forest gaps[J]. Forest Ecology and Management, 2000, 127(1):249-269.

[20] York R A, Robert C H, John J B,et al.Group selection management in conifer forests: relationships between opening size and tree growth[J]. Canadian Journal of Forest Research,2004, 34(3): 630-641.

[21] Diaci J, Rok P, Andrej B. Regeneration in experimental gaps of subalpine Picea abies forest in the Slovenian Alps[J].European Journal of Forest Research, 2005, 124(1): 29-36.

[22] Nakamura A, Yukihiro M, Yasyko M. Adaptive management approach to increasing the diversity of a 30-year-old planted forest in an urban area of Japan[J]. Landscape and Urban Planning, 2005, 70(3): 291-300.

[23] 譚 笑, 孫向陽(yáng), 閻海平, 等. 北京西山地區(qū)人工針葉林林窗特征的研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 22(6): 64-66.

[24] 徐成立. 燕山山地華北落葉松人工林林隙特征及其影響[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2007.

[25] 王洪濤. 關(guān)帝山華北落葉松林隙更新調(diào)查研究[J]. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì), 2009, 19(24): 152-155.

[26] 王永安. 封山育林的生態(tài)經(jīng)濟(jì)作用[J]. 世界林業(yè)研究, 2000,13(3): 19-25.

[27] Sousa W P. Intertidal mosaics: propagule availability and spatially variable patterns of succession[J]. Ecology, 1984, 65(6): 1918- 1935.

[28] Bolton N W, Anthony W D. 2011. Regeneration responses to gap size and coarse woody debris within natural disturbance-based silvicultural systems in northeastern Minnesota, USA[J]. Forest Ecology and Management. 262(7): 1215-1222.

[29] Dale M R T, Powell R D. A new method for characterizing point patterns in plant ecology[J]. Journal of Vegetation Science, 2001,12(5): 597-608.

[30] Coates K D. Tree recruitment in gaps of various size, clearcuts and undisturbed mixed forest of interior British Columbia, Canada[J].Forest Ecology and Management, 2002, 155(1): 387-398.

[31] Wolf A. Fifty year record of change in tree spatial patterns within a mixed deciduous forest [J]. Forest Ecology and Management,2005, 215(1): 212-213.

[32] Arévalo J R, José M F. Treefall gaps and regeneration composition in the laurel forest of Anaga (Tenerife): a matter of size[J]. Plant Ecology, 2007, 188(2): 133-143.

[33] Popma J, Bongers F, Martinez-Ramos M. Pioneer species distribution in treefall gaps in neotropical rain forest: a gap def i nition and its consequences[J]. Journal of Tropical Ecology,1988, (4): 77-88.

[34] Poorter L, Yáskara H. Effects of seasonal drought on gap and understory seedlings in a Bolivian moist forest[J]. Journal of Tropical Ecology, 2000, 16(4):481-498.

[35] Collins B S, Battaglia L L. Microenvironmental heterogeneity and Quercus michauxii regeneration in experimental gaps[J].Forest Ecology and Management, 2002, 155(1): 279-290.

[36] 朱小龍, 賴志華, 黃承勇, 等. 長(zhǎng)苞鐵杉幼苗在林窗不同位置的建立[J]. 廣西植物, 2008, 28 (4): 473 - 477.

[37] 薛 曦, 劉 野, 架景仁. 華北石質(zhì)低山陽(yáng)坡油松植苗造林技術(shù)研究[J]. 林業(yè)科技通訊, 1992, (2): 10-13.

[38] 路治林. 落葉松采伐跡地更新樹種生長(zhǎng)對(duì)比試驗(yàn)初報(bào)[J]. 遼寧林業(yè)科技, 1992, (3): 16-18.

[39] 陳 梅, 朱教君, 閆巧玲, 等. 遼東山區(qū)次生林不同大小林窗光照特征比較[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 19(12): 2555 - 2560.

[40] 洪 偉, 吳承楨, 林成來, 等. 福建龍棲山森林群落林窗邊緣效應(yīng)研究[J]. 林業(yè)科學(xué), 2000, 36(2): 33-38.

[41] 吳祥云, 陳 梅, 屈雯雯, 等. 遼東地區(qū)次生林林窗生長(zhǎng)季初期的光環(huán)境特征[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 29(4):665-669。

[42] Raymond P, Alison D M, Jean-Claude R,et al.Spatial patterns of soil microclimate, light, regeneration, and growth within silvicultural gaps of mixed tolerant hardwood-white pine stands[J].Canadian journal of forest research, 2006,36(3):639-651.

[43] 馮 靜, 段文標(biāo), 陳立新. 闊葉紅松混交林林隙大小和林隙內(nèi)位置對(duì)小氣候的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2012,23(7):1758-1766.

[44] 王衛(wèi)軍, 趙嬋璞, 任 仙, 等. 華北落葉松人工林林分密度對(duì)土壤持水能力的影響[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2013,33(10): 95-98.

Recruitment characteristics of gaps in degraded Larix pricipis-rupprechtii plantation

DONG Bo-qian1, HUANG Xuan-rui2, XU Xue-hua2, ZHANG Yu-zhen2
(1.Key Lab. for Silviculture and Conservation of State Education Ministry, College of Forestry, Beijing Forestry University, Beijing,100083, China; 2. College of Forestry, Agriculture University of Hebei, Baoding 071000, Hebei, China)

Based on the investigation on 52 gaps in degradedLarix pricipis-rupprechtiiplantation in mountainous region of northern Hebei province, the gap characteristics of forest and effects of opening degree on natural recruitment after closing measures were studied. The results show that in studied area, the gaps widely distributed and most gaps had smaller opening degree; three years after the closed forest project, the recruit density and species diversity increased obviously, but the density was still low and the recruitment community was mainly composed ofL. pricipis-rupprechtiiandPopulus davidiana; in general, after closed the recruit density in the gaps were higher than that under the canopy; in the gaps of 0.5～0.6 opening degree the recruit density were the highest,L. pricipisrupprechtiiandPopulus davidianagrew best in gaps of 0.4～0.5 and 0.7～0.8 opening degree respectively; Artificial plantedPinus tabulaeformisandPinus sylvestrisvar.mongolicagrew best at the gaps center of 0.4～0.6 opening degree and gaps edge of 0.6～0.8 opening degree respectively; With the extension of closed forest time, the effects of gaps and position in gaps on artif i cial regeneration seedlings’ growth became more obviously. The closed forest project promoted the natural recruitment, but the effect was limited, so it is necessary to recruit by human.

Larix pricipis-rupprechtiiplantation degraded; close-nature management measure; closed forest project; gap characteristics;effect of artif i cial regeneration

S791.22

A

1673-923X(2014)08-0001-08

2014-03-05

國(guó)家公益專項(xiàng)“燕山山地典型森林類型健康經(jīng)營(yíng)技術(shù)”（20100400205）；科技部十二五科技支撐項(xiàng)目“華北土石山區(qū)典型森林類型可持續(xù)經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究”（2012BAD22B03）

董伯騫（1984-），男，博士，主要研究方向：森林經(jīng)營(yíng)和退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)

黃選瑞（1962-），男，博士后，教授，主要研究方向：林業(yè)可持續(xù)發(fā)展、森林資源管理；E-mail：hxr1962@163.com

[本文編校：吳 彬]