凌 帥 張麗杰 黃鑫春 張 宇

(1.遼寧省實驗林場，遼寧 清原 113311；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，遼寧 沈陽 110161；3.遼陽市青山保護(hù)局，遼寧 遼陽 111000)

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

凌 帥1張麗杰2黃鑫春1張 宇3

(1.遼寧省實驗林場，遼寧 清原 113311；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，遼寧 沈陽 110161；3.遼陽市青山保護(hù)局，遼寧 遼陽 111000)

為探討長白落葉松人工林自然化過程，為經(jīng)營管理其人工林提供科學(xué)依據(jù)，研究了遼東林區(qū)典型經(jīng)營條件下49年生長白落葉松人工林的結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明,遼東林區(qū)落葉松人工林群落具有明顯的自然化現(xiàn)象，其群落由長白落葉松、水曲柳、花曲柳等3～14個樹種組成，坡下部、坡中部和坡上部依次形成了長白落葉松和水曲柳占優(yōu)勢，長白落葉松、花曲柳和水曲柳占優(yōu)勢，長白落葉松和花曲柳占優(yōu)勢的針闊混交林。群落中的較小徑級區(qū)(2～6 cm)與較大徑級區(qū)(18～36 cm/34/30)出現(xiàn)株數(shù)分布高峰的規(guī)律為，隨自下而上的坡位環(huán)境梯度變化，群落較小徑級區(qū)(2～6 cm)峰值逐漸減少，而群落較大徑級區(qū)(18～36 cm/34/30)峰值逐漸增加。在坡中、下部優(yōu)勢樹種長白落葉松大徑材(胸徑≥26 cm)比重大，為58.6%和60.0%，在坡上部中徑材(24 cm≥胸徑≥12 cm)比重大，為66.7%。林下更新樹種的徑級分布主要集中在6 cm以下的較小徑級區(qū)域，坡下部2～6 cm徑級分布數(shù)量占更新總數(shù)量的96.3%；坡中部占93.8%；坡上部占更新總數(shù)量的85.6%。更新群落形成初期階段。

長白落葉松；人工林；結(jié)構(gòu)特征；遼東林區(qū)

如何加強(qiáng)現(xiàn)有林經(jīng)營，提高林分生產(chǎn)力，是當(dāng)今國際林學(xué)界普遍關(guān)注的問題。德國提出了“近自然林業(yè)”的經(jīng)營思想，美國提出了“新林業(yè)或生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營”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)力的長期維持。我國科學(xué)家為恢復(fù)紅松(Pinuskoraiensis)闊葉林頂級群落提出了“栽針保闊”的經(jīng)營思想，為東北現(xiàn)有森林經(jīng)營指明了方向。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)營好現(xiàn)有森林，關(guān)系到遼寧省經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。

本研究以遼東林區(qū)典型經(jīng)營條件下生長的長白落葉松(LarixolgensisHenrg)人工林為對象，采用重要值方法，研究遼東山區(qū)典型經(jīng)營條件下長白落葉松人工林群落樹種的組成結(jié)構(gòu)；采用徑級株數(shù)比例方法，研究其徑級結(jié)構(gòu)；并通過對比分析坡下部、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)營管理遼東林區(qū)落葉松人工林提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在遼寧東部林區(qū)長白山脈龍崗支脈的遼寧省實驗林場，地處東經(jīng)124°59′～125°18′，北緯41°51′～42°00′，海拔455.5～1 001.2 m。該區(qū)氣候為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，其特點是冬季漫長而寒冷，夏季炎熱而多雨，年平均溫度為4.2°C，無霜期為120～125 d，年降雨量為714.2～1 025.3 mm，生長季的降雨量為全年降雨量的80%以上，年蒸發(fā)量925.0～1 284.1 mm。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，溝谷以水曲柳(Fraxinusmandshurica)、春榆(Ulmusdavidiana)占優(yōu)勢，山腹以椴樹(Tiliaamurensis)或花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)占優(yōu)勢。人工林以長白落葉松人工林和紅松人工林為主。

本研究選擇49年生長白落葉松人工林為對象，該人工林是1957年荒山全坡位造林所形成的，林地面積25 hm2，造林密度 4 444 株/hm2。 對幼林進(jìn)行過3年5次撫育，即第1年2次，第2年2次，第3年1次。而后進(jìn)入撫育間伐期，每隔3～4 a，對下層林木進(jìn)行撫育間伐。1992年林分郁閉度0.8，密度為 1 140 株/hm2，平均胸徑18.2 cm，平均樹高15.6 m，蓄積量208.5 m3/hm2。1993年為培育大徑材，采取強(qiáng)度撫育經(jīng)營措施，伐除胸徑小于平均胸徑2/3的林木，使該林分郁閉度達(dá)到0.6，密度調(diào)整為550～650株/hm2，平均胸徑20.1 cm，平均樹高19.3 m，蓄積量144 m3/hm2。并于1995年在林下栽植了紅松，苗木為4年生，造林密度為 3 333 株/hm2。紅松采取5年7次幼林撫育方式，即前2年每年2次，后3年每年1次。目前落葉松林分郁閉度為0.8，密度為500～650株/hm2，平均胸徑23.5～27.1 cm，平均樹高23.3～24.5 m，蓄積量208～288 m3/hm2。同時，林內(nèi)紅松生長良好，并出現(xiàn)了大量的闊葉樹種天然更新幼苗、幼樹及灌木和草本種類。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

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200 m間隔劃分為坡下部、坡中部和坡上部3個立地類型；然后在各坡位上設(shè)置2塊長30 m(與坡面平行)、寬20 m(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)行對比分析。

2) 群落調(diào)查方法。將各標(biāo)準(zhǔn)地劃分為24個5 m×5 m的小樣地，在每個小樣地中進(jìn)行每木調(diào)查，測定主林層樹種組成、林分密度、分布頻度、胸徑生長、樹高生長，研究林分結(jié)構(gòu)特征[1-8]。

2.2 分析方法

1)樹種更新組成分析方法：計算更新喬木樹種的重要值，分析樹種更新組成。2)重要值公式：(相對密度+相對頻度+相對蓋度)/300。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分樹種組成結(jié)構(gòu)

由表1、2可知，研究對象樹種組成結(jié)構(gòu)與立地條件密切相關(guān)。分布于不同坡位的長白落葉松人工林群落樹種組成結(jié)構(gòu)存在著明顯的差異性。

坡下部長白落葉松人工林群落由長白落葉松、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個樹種組成，其重要值排序(由大到小)為：長白落葉松(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，這些樹種在群落中的地位和作用不同，形成了長白落葉松和以水曲柳占優(yōu)勢的硬闊葉樹種的混交林。

坡中部長白落葉松人工林群落由長白落葉松、花曲柳、水曲柳、懷槐、黃菠蘿、春榆、蒙古櫟和紅松8個樹種組成，其重要值排序：長白落葉松(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，該林分以長白落葉松、花曲柳和水曲柳占絕對優(yōu)勢地位，并形成了長白落葉松和花曲柳、水曲柳占優(yōu)勢的硬闊葉樹種的混交林。

坡上部長白落葉松人工林群落由長白落葉松、花曲柳和水曲柳3個樹種組成，其重要值排序為：長白落葉松(0.685)、花曲柳(0.220)、水曲柳(0.095)。其中，長白落葉松和花曲柳占絕對優(yōu)勢地位，并形成了長白落葉松和花曲柳占優(yōu)勢的硬闊葉樹種的混交林。

從整體坡面上分析，長白落葉松人工林群落的優(yōu)勢樹種沿著坡下部、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，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。

表1 遼寧東部林區(qū)典型經(jīng)營條件下長白落葉松人工林樹種組成

表2 遼寧東部林區(qū)典型經(jīng)營條件下長白落葉松人工林樹種組成結(jié)構(gòu)(重要值)

3.2 林分徑級結(jié)構(gòu)

由圖1可知，長白落葉松人工林群落徑級分布呈現(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，在徑級分布幅度上，生長在坡下部、坡中部和坡上部的長白落葉松人工林群落徑級分布幅度依次為2～36 cm，2～34 cm和2～30 cm，呈現(xiàn)出隨著立地條件變差，群落徑級分布幅度逐漸變窄的趨勢。其次，長白落葉松人工林群落徑級分布呈現(xiàn)出明顯的雙峰型分布規(guī)律(分別在較小徑級區(qū)域與較大徑級區(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。生長在坡下部、坡中部和坡上部的長白落葉松人工林群落徑級分布格局依次為2～6 cm：70.3%、49.1%、35.8%； 8～16 cm：2.7%、6.6%、7.5%；18～36 cm/34/30：27.0%、44.3%、56.7%。由此可見，沿著自坡下到坡上的環(huán)境梯度變化，在較小徑級區(qū)域株數(shù)分布比例呈現(xiàn)逐漸減少的變化趨勢，而在較大徑級區(qū)域株數(shù)分布比例卻呈現(xiàn)出逐漸增加的變化趨勢。

由圖2可知，研究對象群落優(yōu)勢樹種長白落葉松徑級分布與立地條件存在密切相關(guān)性,分布于不同坡位的長白落葉松人工林在徑級分布上存在明顯的差異性。首先，在徑級分布幅度上，生長在坡下部、坡中部和坡上部的長白落葉松人工林的徑級分布幅度依次為20～36、16～34 cm和14～30 cm，呈現(xiàn)出隨著立地條件變差，徑級分布幅度向較小徑級的方向平移。其次，在材種分布方面有所不同，生長在坡下部、坡中部和坡上部的長白落葉松人工林的大徑材(胸徑≥26 cm)分布比例依次為60.0%、58.6%和33.3%，中徑材(24 cm≥胸徑≥12 cm)分布比例依次為40.0%、41.4%和66.7%。由此可見，立地條件對長白落葉松人工林材種分布有較大影響，生長在坡下部和坡中部的長白落葉松人工林中大徑材的比重較大，而生長在坡上部的長白落葉松人工林則以中徑材比重較大。

由圖3可知，研究對象群落更新樹種徑級分布與立地條件存在密切相關(guān)性,分布于不同坡位的長白落葉松人工林中更新樹種在徑級分布方面存在著差異性。首先，在徑級分布幅度上，生長在坡下部、坡中部和坡上部的長白落葉松人工林中更新樹種徑級分布幅度依次為2～14、2～10 cm和2～10 cm，呈現(xiàn)出隨著立地條件變差，徑級分布幅度變窄的趨勢。其次，分布峰值出現(xiàn)區(qū)域有所不同，生長在坡下部的長白落葉松人工林更新樹種徑級分布峰值出現(xiàn)在2～4 cm徑級，占總更新株數(shù)的85.2%；坡中部更新樹種徑級分布峰值出現(xiàn)在4 cm徑級，占更新總數(shù)量的59.4%；坡上部更新樹種徑級分布峰值出現(xiàn)在6 cm徑級，占總更新株數(shù)的46.3%。再者，各立地型更新樹種徑級分布雖主要集中在2～6 cm徑級，但分布比例略有差異，坡下部2～6 cm徑級分布數(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，長白落葉松人工林中更新樹種的徑級分布主要集中在6 cm以下的較小徑級區(qū)域，尚處于群落形成初期階段。

4 結(jié)論與討論

沿坡位自下而上的環(huán)境梯度，水曲柳的重要性逐漸減小，而長白落葉松和花曲柳的重要性逐漸增加。坡下部長白落葉松人工林群落由長白落葉松、水曲柳、花楷槭、黃菠蘿、花曲柳等14個樹種組成，形成了以長白落葉松和水曲柳占優(yōu)勢的針闊混交林；坡中部長白落葉松人工林群落由長白落葉松、花曲柳、水曲柳等8個樹種組成，形成了以長白落葉松、花曲柳和水曲柳占優(yōu)勢的針闊混交林；坡上部長白落葉松人工林群落由長白落葉松、花曲柳和水曲柳3個樹種組成，形成了以長白落葉松和花曲柳占優(yōu)勢的針闊混交林。

分析其產(chǎn)生的原因主要是由于各樹種的生態(tài)學(xué)特性存在差異性，樹種本身的適應(yīng)力、競爭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)勢地位，花曲柳比較耐旱，在坡上部占居優(yōu)勢地位，而在坡中部立地條件較好，適宜多樹種共存，結(jié)果勢必導(dǎo)致群落組成樹種沿坡位環(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分布呈現(xiàn)出明顯的雙峰型分布規(guī)律，分別在較小徑級區(qū)(2～6 cm)與較大徑級區(qū)(18～36 cm/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，較小徑級區(qū)(2～6 cm)峰值呈現(xiàn)逐漸減少的變化趨勢，而較大徑級區(qū)(18～36 cm/34/30)峰值卻呈現(xiàn)出逐漸增加的變化趨勢。

沿自下而上的環(huán)境梯度，群落優(yōu)勢樹種長白落葉松大徑材(胸徑≥26 cm)分布比例依次為60.0%、58.6%和33.3%，中徑材(24 cm≥胸徑≥12 cm)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。

長白落葉松人工林中更新樹種的徑級分布主要集中在6 cm以下的較小徑級區(qū)域，坡下部2～6 cm徑級分布數(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%。長白落葉松人工林中更新群落為形成初期階段。

由于長白落葉松人工林群落經(jīng)過49年的發(fā)育，發(fā)生了明顯的自然演替過程，形成了天然更新幼樹層片，并與原有的人工林形成混交林，但由于兩者年齡與生長上的差異，導(dǎo)致了整個群落徑級曾呈雙峰型分布格局。同時，由于不同坡位人工林的自然演替進(jìn)程與天然更新樹種及其更新數(shù)量存在差異性，可能是導(dǎo)致不同群落徑級株數(shù)分布峰值隨立地變化的主要原因。

在森林經(jīng)營過程中，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)營模式，同時還是一種兼容林業(yè)生產(chǎn)和森林生態(tài)保護(hù)的經(jīng)營模式。通過對森林結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，使其形成物種豐富的群落。混交異齡復(fù)層林在森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、生物多樣性等方面要優(yōu)于傳統(tǒng)的人工林，因此，用混交異齡復(fù)層林取代傳統(tǒng)的人工林，實現(xiàn)功能林生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化。

該研究表明，落葉松人工林冠下的紅松在呈現(xiàn)自然化趨勢的落葉松人工林群落中可以正常更新(人工、天然)生長，應(yīng)充分利用紅松這一潛力，對落葉松實行近自然的經(jīng)營，重視落葉松人工林下的闊葉樹和針葉樹，積極探索恢復(fù)紅松闊葉林的有效途徑。

[1] 劉志剛，馬欽彥，潘向麗．興安落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力的研究[J]．植物生態(tài)學(xué)報，1994，18(4)：328-337．

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(責(zé)任編輯 趙粉俠)

Characteristics ofLarixolgensisPlantation Under the Typical Operating Conditions of the Liaodong forest

LING Shuai1,ZHANG Li-jie2,HUANG Xin-chun1,ZHANG Yu3

(1.Experimental Forest Farm of Liaoning,Qingyuan Liaoning 113311,China; 2.College of Forestry,Shenyang Agricultural University,Shenyang Liaoning 110161,China; 3.Liaoyang Forestry Bureau,Liaoyang Liaoning 111000,China)

Structural characteristics of 49-year-old larch plantation in eastern Liaoning was researched to discuss its naturalization process and then provided guidance for the management. The results showed that larch plantation in eastern Liaoning had obvious naturalized phenomenon, which was composed of 3-14 species, includingLarixolgensis,Fraxinusmandshurica,Fraxinusrhynchophyllaand other species. In the bottom of slope, the dominant species wereLarixolgensisandFraxinusmandshurica,in the middle of slope,Larixolgensis,Fraxinusmandshurica,Fraxinusrhynchophyllawere dominant species,and in the top of slope,LarixolgensisandFraxinusrhynchophyllawere dominant species.In larch plantation community, the number of small diameter classes (2-6 cm) tree and big diameter classes(18-36 cm/34/30)tress were change of gradient of slope position. From the bottom to top, the number of diameter class of 2-6 cm tree was gradually decreased, while they were increased for the number of diameter class 18-36 cm/34/30 tree.In the middle and bottom of slope,Larixolgensiswith large-diameter(DBH≥26 cm)was dominant, accounting for 58.6% and 60.0%, respectively. In the top of slope, middle-diameter (24 cm≥DBH≥12 cm) trees were dominant, accounting for 66.7%. The diameter class of species renewal under forest mainly was composed of small size tree (DBH < 6 cm), like, in the bottom, middle and top of slope, the number of middle size tree (DBH 2cm-6cm) accounted for 96.3%, 93.8% and 85.6%, respectively. Therefore, using near natural forest management pattern and constructing stable structure forest with uneven-aged and mixed multi-storied plantation to achieve the optimization of ecological and economic benefits in the future process of forest management is strongly needed. It was early stage of regenerative community formation.

Larixolgensis;plantation;structure characteristics;Liaoning forest farm

2013-12-11

10.3969/j.issn.2095-1914.2014.05.007

S758.5

：A

：2095-1914(2014)05-0037-06

第1作者：凌帥(1976—)，男，工程師。研究方向：林業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究。Email：lingshuai00@126.com。