辽东林区典型经营条件下长白落叶松人工林结构特征

辽东林区典型经营条件下长白落叶松人工林结构特征

如何加强现有林区的管理，提高林区生产力，是当前国际森林学术界的研究重点。德国提出了“近自然林业”的经营思想,美国提出了“新林业或生态系统经营”的思想,核心是协调木材生产与生物多样性保护以及系统结构与生产力的长期维持。我国科学家为恢复红松(Pinuskoraiensis)阔叶林顶级群落提出了“栽针保阔”的经营思想,为东北现有森林经营指明了方向。目前,辽东山区现有森林以次生林和人工林为主体,原始地带性顶极森林群落所剩无几,植被退化严重,林分生产力低下,生态功能大为下降,森林难以发挥其促进经济发展和保护生态环境的双重作用。如何经营好现有森林,关系到辽宁省经济社会可持续发展的进程。本研究以辽东林区典型经营条件下生长的长白落叶松(LarixolgensisHenrg)人工林为对象,采用重要值方法,研究辽东山区典型经营条件下长白落叶松人工林群落树种的组成结构;采用径级株数比例方法,研究其径级结构;并通过对比分析坡下部、坡中部和坡上部林分的结构特征,揭示长白落叶松人工林结构与立地条件的相关关系。以便为科学经营管理辽东林区落叶松人工林提供依据。1研究区土壤条件研究区设在辽宁东部林区长白山脉龙岗支脉的辽宁省实验林场,地处东经124°59'~125°18',北纬41°51'~42°00',海拔455.5~1001.2m。该区气候为暖温带大陆性季风气候,其特点是冬季漫长而寒冷,夏季炎热而多雨,年平均温度为4.2°C,无霜期为120~125d,年降雨量为714.2~1025.3mm,生长季的降雨量为全年降雨量的80%以上,年蒸发量925.0~1284.1mm。研究区土壤以暗棕壤为主,局部分布有草甸土和沼泽土;研究区地带性植被为红松阔叶林,由于人为采伐干扰破坏,目前多为天然次生林和人工林。次生林具有地段性和镶嵌性,坡地以色木槭(Acermono)占优势,沟谷以水曲柳(Fraxinusmandshurica)、春榆(Ulmusdavidiana)占优势,山腹以椴树(Tiliaamurensis)或花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)占优势。人工林以长白落叶松人工林和红松人工林为主。本研究选择49年生长白落叶松人工林为对象,该人工林是1957年荒山全坡位造林所形成的,林地面积25hm2学习方法2.1坡位对落叶松生长的影响1)样带和标准地设置方法。首先在落叶松人工林中沿坡面环境梯度设置2条平行样带,并将每条样带按200m间隔划分为坡下部、坡中部和坡上部3个立地类型;然后在各坡位上设置2块长30m(与坡面平行)、宽20m(与坡面垂直)的标准地,共设置6块标准地,以便在不同坡位落叶松人工林群落之间进行对比分析。2)群落调查方法。将各标准地划分为24个5m×5m的小样地,在每个小样地中进行每木调查,测定主林层树种组成、林分密度、分布频度、胸径生长、树高生长,研究林分结构特征2.2树种更新组成1)树种更新组成分析方法:计算更新乔木树种的重要值,分析树种更新组成。2)重要值公式:(相对密度+相对频度+相对盖度)/300。3结果与分析3.1坡中部坡上组成由表1、2可知,研究对象树种组成结构与立地条件密切相关。分布于不同坡位的长白落叶松人工林群落树种组成结构存在着明显的差异性。坡下部长白落叶松人工林群落由长白落叶松、水曲柳、花楷槭、黄菠萝、花曲柳、春榆、胡桃楸、蒙古栎、白扭槭、紫椴、拧劲槭、红松、稠李、怀槐等14个树种组成,其重要值排序(由大到小)为:长白落叶松(0.495)、水曲柳(0.204)、花楷槭(0.064)、黄菠萝(0.047)、花曲柳(0.041)、春榆(0.039)、胡桃楸(0.034)、蒙古栎(0.015)、白扭槭(0.015)、紫椴(0.014)、拧劲槭(0.011)、红松(0.008)、稠李(0.008)和怀槐(0.007)。由此可见,这些树种在群落中的地位和作用不同,形成了长白落叶松和以水曲柳占优势的硬阔叶树种的混交林。坡中部长白落叶松人工林群落由长白落叶松、花曲柳、水曲柳、怀槐、黄菠萝、春榆、蒙古栎和红松8个树种组成,其重要值排序:长白落叶松(0.635)、花曲柳(0.134)、水曲柳(0.117)、怀槐(0.049)、黄菠萝(0.020)、春榆(0.016)、蒙古栎(0.015)和红松(0.014)。由此可见,该林分以长白落叶松、花曲柳和水曲柳占绝对优势地位,并形成了长白落叶松和花曲柳、水曲柳占优势的硬阔叶树种的混交林。坡上部长白落叶松人工林群落由长白落叶松、花曲柳和水曲柳3个树种组成,其重要值排序为:长白落叶松(0.685)、花曲柳(0.220)、水曲柳(0.095)。其中,长白落叶松和花曲柳占绝对优势地位,并形成了长白落叶松和花曲柳占优势的硬阔叶树种的混交林。从整体坡面上分析,长白落叶松人工林群落的优势树种沿着坡下部、坡中部和坡上部环境梯度呈现出有规律性的变化。沿着该环境梯度,长白落叶松和花曲柳在群落中重要性呈现逐渐增加的变化趋势,而水曲柳在群落中重要性却呈现出逐渐减少的变化趋势。3.2坡位对立地条件的响应由图1可知,长白落叶松人工林群落径级分布呈现出明显的双峰型分布规律,并与立地条件存在密切相关性。首先,在径级分布幅度上,生长在坡下部、坡中部和坡上部的长白落叶松人工林群落径级分布幅度依次为2~36cm,2~34cm和2~30cm,呈现出随着立地条件变差,群落径级分布幅度逐渐变窄的趋势。其次,长白落叶松人工林群落径级分布呈现出明显的双峰型分布规律(分别在较小径级区域与较大径级区域出现株数分布高峰),但其分布峰值随立地条件变化而变化。生长在坡下部、坡中部和坡上部的长白落叶松人工林群落径级分布格局依次为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%。由此可见,沿着自坡下到坡上的环境梯度变化,在较小径级区域株数分布比例呈现逐渐减少的变化趋势,而在较大径级区域株数分布比例却呈现出逐渐增加的变化趋势。由图2可知,研究对象群落优势树种长白落叶松径级分布与立地条件存在密切相关性,分布于不同坡位的长白落叶松人工林在径级分布上存在明显的差异性。首先,在径级分布幅度上,生长在坡下部、坡中部和坡上部的长白落叶松人工林的径级分布幅度依次为20~36、16~34cm和14~30cm,呈现出随着立地条件变差,径级分布幅度向较小径级的方向平移。其次,在材种分布方面有所不同,生长在坡下部、坡中部和坡上部的长白落叶松人工林的大径材(胸径≥26cm)分布比例依次为60.0%、58.6%和33.3%,中径材(24cm≥胸径≥12cm)分布比例依次为40.0%、41.4%和66.7%。由此可见,立地条件对长白落叶松人工林材种分布有较大影响,生长在坡下部和坡中部的长白落叶松人工林中大径材的比重较大,而生长在坡上部的长白落叶松人工林则以中径材比重较大。由图3可知,研究对象群落更新树种径级分布与立地条件存在密切相关性,分布于不同坡位的长白落叶松人工林中更新树种在径级分布方面存在着差异性。首先,在径级分布幅度上,生长在坡下部、坡中部和坡上部的长白落叶松人工林中更新树种径级分布幅度依次为2~14、2~10cm和2~10cm,呈现出随着立地条件变差,径级分布幅度变窄的趋势。其次,分布峰值出现区域有所不同,生长在坡下部的长白落叶松人工林更新树种径级分布峰值出现在2~4cm径级,占总更新株数的85.2%;坡中部更新树种径级分布峰值出现在4cm径级,占更新总数量的59.4%;坡上部更新树种径级分布峰值出现在6cm径级,占总更新株数的46.3%。再者,各立地型更新树种径级分布虽主要集中在2~6cm径级,但分布比例略有差异,坡下部2~6cm径级分布数量占更新总数量的96.3%;坡中部占更新总数量的93.8%;坡上部占更新总数量的85.6%。由此可见,长白落叶松人工林中更新树种的径级分布主要集中在6cm以下的较小径级区域,尚处于群落形成初期阶段。4坡位对价值分布的影响沿坡位自下而上的环境梯度,水曲柳的重要性逐渐减小,而长白落叶松和花曲柳的重要性逐渐增加。坡下部长白落叶松人工林群落由长白落叶松、水曲柳、花楷槭、黄菠萝、花曲柳等14个树种组成,形成了以长白落叶松和水曲柳占优势的针阔混交林;坡中部长白落叶松人工林群落由长白落叶松、花曲柳、水曲柳等8个树种组成,形成了以长白落叶松、花曲柳和水曲柳占优势的针阔混交林;坡上部长白落叶松人工林群落由长白落叶松、花曲柳和水曲柳3个树种组成,形成了以长白落叶松和花曲柳占优势的针阔混交林。分析其产生的原因主要是由于各树种的生态学特性存在差异性,树种本身的适应力、竞争力及其所要求的最适生态位有所不同。水曲柳比较耐水湿,在坡下部占居优势地位,花曲柳比较耐旱,在坡上部占居优势地位,而在坡中部立地条件较好,适宜多树种共存,结果势必导致群落组成树种沿坡位环境梯度的变化现象。辽东林区落叶松人工林群落径级分布呈现出明显的双峰型分布规律,分别在较小径级区(2~6cm)与较大径级区(18~36cm/34/30)出现株数分布高峰,且沿着自下而上的环境梯度,较小径级区(2~6cm)峰值呈现逐渐减少的变化趋势,而较大径级区(18~36cm/34/30)峰值却呈现出逐渐增加的变化趋势。沿自下而上的环境梯度,群落优势树种长白落叶松大径材(胸径≥26cm)分布比例依次为60.0%、58.6%和33.3%,中径材(24cm≥胸径≥12cm)分布比例依次为40.0%、41.4%和66.7%。坡中、下部多出大径材,坡上部多出中径材。长白落叶松人工林中更新树种的径级分布主要集中在6cm以下的较小径级区域,坡下部2~6cm径级分布数量占更新总数量的96.3%;坡中部占更新总数量的93.8%;坡上部占更新总数量的85.6%。长白落叶松人工林中更新群落为形成初期阶段。由于长白落叶松人工林群落经过49年的发育,发生了明显的自然演替过程,形成了天然更新幼树层片,并与原有的人工林形成混交林,但由于两者年龄与生长上的差异,导致了整个群落径级曾呈双峰型分布格局。同时,由于不同坡位人工林的自然演替进程与天然更新树种及其更新数量存在差异性,可能是导致不同群落径级株数分布峰值随立地变化的主要原因。在森林经营过程中,应采用近自然林业模式,近自然林业是一种模仿自然、接近自然的森林经营模式,同时还是