長白山區(qū)采伐林隙更新及其微生境研究.pdf

1、林隙是一種經(jīng)常發(fā)生的小規(guī)模干擾，在森林的結構、動態(tài)和多樣性維持中起著重要作用，已成為當前森林生態(tài)學研究的最活躍領域之一。間伐作為最重要的營林技術之一，對森林的可持續(xù)經(jīng)營是必不可少的。間伐產(chǎn)生的林隙一般是小尺度和短暫的，但對森林結構的發(fā)展、對林地狀況如光照、土壤養(yǎng)分含量、凋落物分解等起到了關鍵性作用。因此，有必要對間伐林隙內(nèi)的更新狀況開展深入研究，這對于加快森林更新，促進森林可持續(xù)經(jīng)營具有重要的現(xiàn)實意義。長白山林區(qū)是我國東北天然林區(qū)的典型

2、代表，多年的開發(fā)利用已導致原始天然林資源銳減，森林生態(tài)系統(tǒng)趨于退化。因此探討采伐林隙干擾對森林更新的影響，對于長白山林區(qū)乃至東北國有林區(qū)的森林更新及森林可持續(xù)經(jīng)營都具有積極的推動作用。 本文從采伐林隙內(nèi)生態(tài)因子的作用規(guī)律及林隙內(nèi)幼苗的更新響應兩個方面對長白山林區(qū)較具代表性且為經(jīng)營主體的次生楊樺林、次生闊葉林和闊葉紅松林等3類林型內(nèi)的采伐林隙進行了研究。研究結果表明： 長白山區(qū)次生楊樺林采伐形成的林隙面積多數(shù)在50～200

3、 m<'2>之間，一般由7～10株山楊、白樺或山槐被伐后形成。地上光照是林隙內(nèi)氣候因子中的主導性因子，對幼苗的高生長和葉生長有較大的阻礙作用，空氣濕度和地面濕度則分別對幼苗的個體密度產(chǎn)生有利和不利的影響。100～150 m<'2>大小的林隙內(nèi)PAR最高，氣溫和地溫隨林隙面積的增大而增加，相對濕度的高低與林隙面積大小無明顯關系。林隙內(nèi)的PAR、氣溫和地溫均大于非林隙林分，地上PAR大于地表，但氣溫和空氣相對濕度均低于地表。林隙北部的PAR

4、最大，其次是西部和東部，南部最低；中心及南部的氣溫和地溫最高，東部最低；西部的濕度最高，中心和南部最低。凋落物對幼苗的徑生長有顯著的促進作用，TK含量對幼苗種密度的積極促進作用隨時間的推移而減弱，對幼苗高生長和徑生長的不利作用逐漸顯現(xiàn)。土壤PH值的提高對幼苗的存活和生長均有顯著的促進作用。林隙內(nèi)外的凋落物量和TN、TP、TK和SOM含量及PH值基本無差異，但隨林隙面積、年齡的不同而顯著不同，林隙內(nèi)不同部位間的凋落物量差異顯著，南緣和西部

5、的凋落物量最大，中心最少。不同部位間的TN、TP、TK含量和PH值基本無差異，但SOM含量差異較大，林隙南部最高，北部和東部最低； 次生楊樺林不同大小、年齡林隙內(nèi)的種子庫儲量差異顯著。50～100 m<'2>林隙內(nèi)種子庫儲量最大，且隨林隙形成時間的延長而減少。林隙內(nèi)不同部位間的種子庫儲量變化較大，種子的種密度和個體密度變化不一致。種子庫中水曲柳、紫椴、山槐、色木槭占優(yōu)勢，這4個樹種的種子數(shù)量占種子總量的74.3％以上。地表凋落物

6、層對種子掉落進入土壤有明顯的阻滯作用。在林隙形成初期，種子庫主要由O層種子庫決定，但隨時間的推移L層種子庫對整個種子庫的貢獻越來越大。林隙內(nèi)種子庫的多樣性樣高于非林隙林分。更新幼苗的密度和生長狀況同土壤種子庫無顯著相關關系。 在次生楊樺林林隙形成初期，灌木幼苗在更新中占絕對優(yōu)勢，隨著時間的推移，喬木幼苗的優(yōu)勢逐漸增強。林隙內(nèi)每年萌發(fā)幼苗的數(shù)量逐年減少，同土壤種子庫中的種子儲量隨時間而減少的趨勢相一致。更新幼苗中色木槭、椴木、水曲

7、柳、山荊和山槐等陽性樹種占優(yōu)勢，同種子庫中這些樹種占優(yōu)勢相對應。林隙內(nèi)更新幼苗的生長狀況顯著優(yōu)于非林隙林分，100～200 m<'2>大小的林隙內(nèi)幼苗的種類和數(shù)量最多，生長最好，物種多樣性也較高，優(yōu)勢度突出。在次生楊樺林的經(jīng)營改造過程中，應以輕度擇伐為主，以期形成100～200 m<'2>大小的采伐林隙，既有利于幼苗的更新生長，物種多樣性也能維持在較高水平，從而加快次生楊樺林向闊葉混交林的演變進程。 以椴樹、色木槭和蒙古櫟為主的

8、次生闊葉林采伐林隙的面積較小，多數(shù)在60m<'2>以下。一般由3～4株鍛樹、蒙古櫟和山槐被伐后形成。地上光照在林隙內(nèi)各氣候因子中占主導地位，對幼苗種密度有較大的不利影響，地面溫度對幼苗的高生長有顯著的阻滯作用。<20 m<'2>大小的林隙內(nèi)PAR最高，大林隙內(nèi)的氣溫和地溫低于小林隙。林隙內(nèi)的PAR、氣溫和地溫均大于非林隙林分，地上PAR大于地表，但氣溫和空氣相對濕度均低于地表。林隙南部、北部及中心的溫度最高，東部的溫度最低。東緣的濕度最

9、高，中心及西緣的濕度最低。土壤TN含量對幼苗的種密度有顯著的決定性作用，TP含量對幼苗的徑生長有較大的促進作用，TK含量對幼苗的高生長有很強的促進作用。隨著時間的推移，幼苗受土壤養(yǎng)分的影響越來越小。林隙內(nèi)外的凋落物量和TN、TP、TK和SOM含量及PH值基本無差異，但隨林隙面積、年齡的不同而顯著不同。林隙內(nèi)不同部位間的凋落物量差異顯著，西緣最多，北緣最低。不同部位間的TN、TP、TK含量和PH值基本無差異，但SOM含量差異較大，林隙南部

10、最高，北部和東部最低。 次生闊葉林20～40 m<'2>林隙內(nèi)土壤種子庫的儲量最大，且隨時間延長而減少。林隙內(nèi)不同部位間的種子庫儲量變化較大，種子的種密度和個體密度變化不一致。種子庫中紫椴、糠椴、擰筋槭和青楷槭占優(yōu)勢。林隙內(nèi)種子庫的多樣性樣低于非林隙林分。更新幼苗的密度和生長狀況同土壤種子庫無顯著相關關系。次生闊葉林采伐林隙形成后10年到14年這段時間內(nèi)，物種多樣性總體上呈下降趨勢，優(yōu)勢種漸趨突出，多度分布也趨于均勻。隨著林隙面

11、積的增大，多樣性下降，優(yōu)勢種愈加突出。林隙內(nèi)幼苗的多樣性顯著高于非林隙林分。更新幼苗中紅松、色木槭、山槐、椴木和假色槭等陽性樹種占優(yōu)勢，同種子庫中的優(yōu)勢樹種有較大差異。20～40 m<'2>大小的林隙內(nèi)幼苗的生長狀況最好，紅松幼苗在40～60 m<'2>林隙中的優(yōu)勢最顯著，表明20～60 m<'2>大小的林隙較適于幼苗特別是紅松幼苗的更新。因此，在次生闊葉林的經(jīng)營過程中，采伐強度應控制在15％以下，盡量形成20～60 m<'2>大小的林

12、隙，以促進幼苗的更新生長尤其是紅松幼苗的更新。 長白山區(qū)闊葉紅松林采伐林隙面積較大，多數(shù)在100～500 m<'2>之間，一般由5～12株云杉、紅松、蒙古櫟、假色槭或千金榆被伐后形成。氣候因子間的相互作用不強，主導性因子不突出。地面光照對幼苗種密度尤其是個體密度的消極影響則隨時間的延長而增強，地面溫度對幼苗高生長的阻礙作用隨時間的推移而減弱。林隙內(nèi)的PAR隨林隙面積的增大而增加。大林隙內(nèi)的溫度低于小林隙，林隙內(nèi)的PAR、氣溫和地

13、溫均大于非林隙林分，地上PAR大于地表，但氣溫和空氣相對濕度均低于地表。林隙東部的氣溫和地溫最高，其余部位間無顯著差異。林隙西部的濕度最高，東緣的濕度最低。凋落物對幼苗生長的促進作用隨時間推移而逐漸顯現(xiàn)。土壤PH值的升高對幼苗徑生長有顯著的促進作用，但對不同種類幼苗的萌發(fā)尤其是存活有較強的抑制作用。林隙內(nèi)外的凋落物量和TN、TP、TK和SOM含量及PH值基本無差異，但隨林隙面積、年齡的不同而顯著不同。林隙東緣、西緣和南部的凋落物量較高，

14、中西部的凋落物量最低。不同部位間的TN、TP、TK含量和PH值基本無差異，但SOM含量差異較大，中西部最高，中北部、中南部和中東部較低。 闊葉紅松林種子庫中種子的個體密度對幼苗的種密度或個體密度的提高有積極的促進作用，但種子的種密度對幼苗的種密度或個體密度甚至高生長和徑生長有不利的影響。200～500 m<'2>林隙內(nèi)的種子庫儲量最大，且隨時間延長而增加。林隙內(nèi)不同部位間的種子庫儲量變化較大，種子的種密度和個體密度變化不一致。地

15、表枯落物層對種子掉落進入土壤有明顯的阻滯作用。在林隙形成初期，種子庫主要由O層種子庫決定，但隨時間的推移L層種子庫對整個種子庫的貢獻越來越大。種子庫中色木槭、紅松、紫椴和蒙古櫟占優(yōu)勢。林隙內(nèi)外種子庫的多樣性樣無明顯差異。 林隙形成初期，更新幼苗的種類組成較豐富，紅松、云杉和青楷槭等樹種占優(yōu)勢地位。隨著林隙年齡的增加，物種多樣性逐漸下降，假色槭、色木槭和椴木等在更新中逐步占據(jù)優(yōu)勢。300～500 m<'2>林隙內(nèi)更新幼苗的高生長和