黑河地区火烧迹地天然次生林调查分析

黑河地区火烧迹地天然次生林调查分析

森林火灾后，会形成不同大小的火灾。火灾后，植被的组成和结构也受到了严重影响。若要全面了解火灾后群落物种结构的变化,必须首先了解植被随火干扰强度和频度等因素的变化规律,进而分析群落植被火后稳定性和演替趋势。国内外学者对火干扰后森林植被演替、恢复及与之相关的因素等进行了研究,主要涉及林火及其对周围环境的影响、火烧迹地某些物种动态变化的研究、林火因子(火烧强度、频度、大小等)对植被演替的影响等,而不同强度火烧对群落植被结构的影响研究很少。黑龙江省是我国森林资源大省,是森林火灾的高发区,黑河林区又是东北、内蒙古三大重点火险区之一。多次火烧使黑河地区形成了一些不同频度、不同火烧程度的火烧迹地,为研究火后植被结构提供了良好的平台。1阴山山地流程研究地区位于黑龙江省黑河市的嫩江县和爱辉区,地处48°42′～58°51′N,124°45′～127°119′E,全市有林地面积287万hm2,森林覆盖率为47.1%,树木休眠期长达6个月以上。黑河市地处寒温带北端,属中温带大陆性季风气候区,年均温-2℃,年降水量450～500mm,多集中在7—8月份,无霜期仅80～125d,春秋两季极易发生火烧。地带性土壤为暗棕壤。该地森林植被属于大兴安岭和小兴安岭-老爷岭两个植物区,现有森林植被是以蒙古栎(Quercusmongolica)、白桦(Betulaplatyphylla)、黑桦(Betuladavurica)为主的天然次生林群落。下木主要有胡枝子(Lespedezabicolor)、平榛(Corylusheterophylla)、兴安杜鹃(Rhododendrondauricum)、毛赤杨(Alnussibirica)、笃斯越桔(Vacciniumuliginosum)等,盖度10%左右。地被物主要有乌苏里苔草(Canexusswiensis)、羊胡子苔草(Carexcallitrichos)、小叶章(Deyeuxiaangustifolia)、铃兰(Convallariakeiskei)、蒿类(Artemisiaspp.)等,盖度在70%左右。2火烧迹地的确定利用黑河地区林相图、近20a火灾档案资料及调研材料,于2006年秋季,分别调查了不同强度、不同频度火烧迹地及未烧地天然次生林植被状况。样地设置时尽量保证迹地火烧前与对照样地植被类型一致,其它立地条件相近,火烧后无人为和其它灾害干扰。采用30m×30m的样地用于调查乔木(胸径>2cm)种类、数量、高度、胸径;在每块样地内设5m×5m小样方,进行灌木的种类、数量及高度调查。在灌木调查的同时记录小乔木(胸径≤2cm)的种类、数量、高度;草本的种类、数量、高度调查选用1m×1m样方。样地中所设灌木及草本样方的多少,按火烧面积的大小及随机所设样方中累计总物种数目不再增加为止(4～5个)来确定,共设样地133块。通过查数形成层至木炭层的年轮数来确定火烧年代,3次正负误差应在1a内。以火疤木的火烧年代为标准,结合样地的年龄结构和林冠层结构,综合判别每个样地的火烧次数及年代。利用火前残存树的数量、粗木质残体状况、火后更新状况,结合火疤或树木熏黑高度、成疤时的树龄,多证据综合分析确定3个级别的火烧程度,即轻度火烧、中度火烧、重度火烧。轻度火烧迹地为残存林木蓄积占对照地70%以上;中度火烧迹地为残存林木蓄积占对照地40%～70%(含40%和70%);重度火烧迹地为残存林木蓄积占对照地40%以下,迹地残存林木多有熏黑和火伤疤。依据丹麦学者C.Raunkiaer标准频度图解分析不同强度、不同频度火烧迹地植被稳定性和分布情况。植被频度即为某个物种在调查范围内出现的频率,常以包含该种个体的样方数占全部样方数的百分比来计算,即:频度=某物种出现的样方数/样方总数×100%。丹麦学者C.Raunkiaer根据8000多种植物的频度统计编制了一个标准频度图解。凡频度<20%的植物种归入A级,20%≤频度<40%者为B级,40%≤频度<60%者为C级,60%≤频度<80%者为D级,频度≥80%者为E级。据统计,频度属A级的植物种类占53%,属于B级占14%,C级占9%,D级占8%,E级占16%。按其所占比例大小,5个频度级的关系是:A>B>C>D<E,此即为C.Raunkiaer频度定律。这个定律说明:在一个种类分布比较均匀一致的群落中,属于A级频度的种类是很多的,多于B、C和D级频度的种类。这个规律符合群落中低频度种数目较高频度种的数目多的事实。E级植物是群落中的优势种和建群种,其数目也较大,因此占有较高的比例,所以E级植物出现的百分比>D级植物出现的百分比。此定律基本上适合于任何稳定性较高而种数分布比较均匀的群落,群落的均匀性与A级和E级植物出现的百分比的大小成正比,E级百分比愈高,群落的均匀性愈大。3火烧迹地特征将近20a的不同频度、不同强度火烧样地植被调查数据进行统计分析,分不同物种统计其频度,并确定各植被所属频度级别,最后求出各频度百分比(表1)。由表1可知,多次重度和1次重度火烧造成低频物种急剧增加,有些物种甚至消失,群落的优势种多为火后喜阳先锋种,乔木物种减少,且E级百分比较小,说明群落植被均匀性、稳定性较差;多次中度火烧降低了建群种的百分比,其结果与1次重度火烧作用相近;而1次中度火烧后,群落的植被结构分布基本符合C.Raunkiaer频度定律,说明1次中度火烧对群落的稳定性和均匀性影响很小;多次轻度和1次轻度火烧迹地优势种和建群种植被较标准值略小,植被分布符合C.Raunkiaer频度定律,说明多次轻度和1次轻度火烧迹地植物群落种类分布比较稳定;未受火干扰林地植被频度级A>B>C>D<E,符合C.Raunkiaer频度定律,说明植被群落结构均匀、稳定。由表2可知,不同程度的火烧迹地中乔木优势建群种差异较大:多次重度火烧后只有白桦,1次重度有白桦和黑桦,多次中度为黑桦,但白桦和蒙古栎为近似建群种;1次中度有白桦、黑桦、蒙古栎、山杨4种;多次轻度有白桦、黑桦、蒙古栎3种乔木优势建群种;1次轻度和对照也均有3种,但山杨为近似建群种。说明多次重度火烧对乔木影响最大,群落结构退化为灌木和草本占优势地位;1次重度和多次中度对乔木影响次之,1次中度、多次轻度、1次轻度与对照优势建群乔木树种数接近,影响较小。由表2中兴安落叶松树种在不同火烧迹地频度分布可知,多次重度、1次重度、多次中度火烧迹地中兴安落叶松分布明显减少,多次重度迹地由于重复干扰严重,落叶松绝迹。其原因一是落叶松只能实生,生长缓慢,多次重度火烧阳性先锋树种首先侵入,改变了林内环境,不利于其幼苗的生长;二是多次重度火烧干扰,使落叶松母树及种源消失,这就需要在多次重度火烧迹地上人为引入其种源和幼苗,否则容易造成该地区森林群落的严重逆行演替。4烧后对建群种的影响火烧迹地天然次生林植被群落中物种的均匀性、稳定性呈现出未烧对照地>1次轻度火烧迹地>1次中度火烧迹地、多次轻度火烧迹地>多次中度火烧迹地、1次重度火烧迹地>多次重度火烧迹地。近20a内高频度(多次)火烧对植被稳定性比同强度下1次火烧影响大,多次重度、多次中度及1次重度火灾对建群种危害较大,破坏了群落的稳定性,导致了火烧迹地植被的逆行演替。多次中烧和多次轻烧对火烧迹地植被群落结构稳定性有一定影响,建议林内计划火烧时频度不宜过高,应兼顾植被结构、组成、林地卫生状况和可燃物载量等,尽力做到两次火烧间隔时间能使原有的森林结构、功能得到有效的恢复。不同火烧