哈爾濱紅松針闊混交林經(jīng)營模式研究

鄧淑芹,王婷玉,張莉

(1.哈爾濱市林業(yè)科學(xué)研究院,黑龍江哈爾濱150028;2.哈爾濱市第四十七中學(xué),黑龍江哈爾濱150001)

哈爾濱紅松針闊混交林經(jīng)營模式研究

鄧淑芹1,王婷玉1,張莉2

(1.哈爾濱市林業(yè)科學(xué)研究院,黑龍江哈爾濱150028;2.哈爾濱市第四十七中學(xué),黑龍江哈爾濱150001)

紅松是產(chǎn)于東北三省的珍貴樹種,具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。以哈爾濱市林業(yè)局丹青河實(shí)驗(yàn)林場的紅松針闊混交林為研究對象,運(yùn)用近自然森林經(jīng)營的理念,實(shí)行中度改造、強(qiáng)度改造、無干擾等3種經(jīng)營模式,并對3種經(jīng)營模式下的林分密度、胸高斷面積、平均樹高、平均胸徑及生物多樣性進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明:中度改造經(jīng)營模式為紅松和其輔助優(yōu)勢樹種提供了優(yōu)越的生長空間,且不影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并改善了群落和林冠結(jié)構(gòu),達(dá)到了較好的平衡生態(tài)功能,還可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

紅松針闊混交林;近自然森林經(jīng)營;生物多樣性

紅松(Pinus koraiensis)是國家寶貴的自然資源,在我國僅產(chǎn)于東北三省,對我國東北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮著重要的作用。長久以來,我國人工針葉純林的病蟲害、土壤退化、生物多樣性減少等問題愈發(fā)嚴(yán)重,引起人們的重視。20世紀(jì)90年代,整個(gè)歐洲出現(xiàn)了向近自然林業(yè)方向發(fā)展的趨勢。試驗(yàn)實(shí)踐證明,近自然森林經(jīng)營是一種能改善人工林的林分質(zhì)量、提高林分的生產(chǎn)力與生態(tài)效益的有效途徑。

闊葉紅松林是我國東北東部山地的地帶性頂極森林植被類型,但由于近百年來區(qū)域森林遭到幾次大規(guī)模的人為破壞性干擾,產(chǎn)生了逆行演替。然而,隨著分類經(jīng)營和天然林保護(hù)工程的實(shí)施,人們越來越重視對這部分森林的保護(hù)和限伐,生態(tài)和社會(huì)功能的實(shí)現(xiàn)與資源利用的矛盾將日益突出。因而如何采取積極有效的營林體系,維持和增加系統(tǒng)的生物多樣性,提高穩(wěn)定性,以促進(jìn)本區(qū)域闊葉紅松天然次生林資源的可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前亟待解決的問題。

本文是以哈爾濱市依蘭縣丹青河林場的紅松針闊混交林為研究對象,運(yùn)用近自然森林經(jīng)營理論對林場中的天然次生紅松針闊混交林進(jìn)行經(jīng)營管理,并且通過對每塊標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木調(diào)查、目標(biāo)樹及干擾樹調(diào)查、生物多樣性調(diào)查、幼樹更新調(diào)查等,對各種經(jīng)營模式進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

1 試驗(yàn)地概況

本次研究的試驗(yàn)樣地設(shè)在丹清河實(shí)驗(yàn)林場。丹清河實(shí)驗(yàn)林場位于黑龍江省依蘭縣北部,處于小興安嶺南坡,距依蘭縣城松花江北岸45 km處,為哈爾濱市林業(yè)局直屬林場,總面積14 723 hm2。屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候,降雨量集中在7—8月,年降雨量600 mm左右,年蒸發(fā)量1 250 mm,年平均氣溫2℃。最高氣溫31℃,最低氣溫-35℃。有3個(gè)土壤類型,即暗棕壤、沼澤土和草甸土,以暗棕壤為主。

2 材料與方法

2.1 調(diào)查方法

2.1.1 代表性樣地選擇 選擇3種不同培育方式的闊葉紅松天然次生林代表性樣地,每塊樣地的面積為1 hm2。在3塊樣地中調(diào)查每塊樣地所含樹木的株數(shù)。

2.1.2 樣地的設(shè)置 分別于3種經(jīng)營方式的樣地中設(shè)置8塊20 m×30 m的樣地;采用相鄰格子法以5 m×5 m為單位對喬木層進(jìn)行每木檢尺;采用中心樣帶相鄰格子法以2 m×2 m為單位進(jìn)行灌木層的樣方劃分;草本層:于灌木樣方內(nèi)隨機(jī)設(shè)置1 m ×1 m的小樣方。對樣地內(nèi)的喬木進(jìn)行每木調(diào)查,測定喬木的種類、數(shù)量、胸徑、樹高及蓋度等。

2.1.3 調(diào)查用具 皮尺,GPS定位器等。

2.2 分析方法

2.2.1 林分的結(jié)構(gòu)特征 對比3種經(jīng)營方式下樣地的林分密度、胸高斷面積、平均樹高及平均胸徑。

2.2.2 生物多樣性 物種豐富度指數(shù):R0=S。S =標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)所有物種數(shù)之和。

式中Pi為種i物種的個(gè)體數(shù)Ni占所有物種個(gè)體數(shù)(N)的比例(Ni/N)。N為所有物種個(gè)體數(shù)之和。

Simpson指數(shù):Pi。

2.2.3 經(jīng)營方式 本研究采用的經(jīng)營方式:(1)選擇紅松為目標(biāo)樹種,對紅松林冠上的闊葉樹根據(jù)“栽針留闊、栽針引闊和栽針選闊”的動(dòng)態(tài)擇伐經(jīng)營體系,幼林撫育時(shí)保留有培育前途的闊葉樹,并依據(jù)采小留大,去劣留優(yōu)的原則,進(jìn)行采育擇伐,以使林分形成一個(gè)針闊葉復(fù)層分布的林分,為中度擇伐改造樣地;(2)當(dāng)紅松生長到一定年齡后,對林冠上方的全部闊葉樹進(jìn)行砍伐,成為強(qiáng)度擇伐改造樣地;(3)將保留林分全部闊葉樹,以封護(hù)、自然生長為主,沒有采伐和撫育,主要依靠天然更新作為對照樣地。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分的結(jié)構(gòu)特征

3.1.1 林分的密度 3種經(jīng)營方式下紅松闊葉混交林的林分密度如圖1所示,林分密度的排序?yàn)?無干擾模式(1 332株hm-2)＞中度改造的林分(976株hm-2)＞強(qiáng)度改造的林分(521株hm-2),強(qiáng)度改造林分密度與中度擇伐和無干擾林分密度之間的差異顯著(P＜0.05),而中度改造林分密度與無干擾林分密度之間無顯著差異。由此可知,林分密度以無干擾型的最大,而強(qiáng)度改造林分則是最低的,并且與另兩種經(jīng)營模式之間差異顯著(P＜0.05)。

圖1 不同經(jīng)營方式對紅松葉混交林的林分密度

3.1.2 胸高斷面積 如圖2所示,為3種經(jīng)營方式對紅松闊葉混交林分胸高斷面積的影響。由圖2可以看出,3種不同經(jīng)營方式下林分的胸高斷面積的排序?yàn)?無干擾林分(52.03 m2hm-2)＞中度改造林分(40.17 m2hm-2)＞強(qiáng)度改造林分(25.61 m2hm-2)。強(qiáng)度改造林分的胸高斷面積與無干擾林分及中度改造林分的胸高斷面積之間存在顯著差異(P＜0.05),中度改造與無干擾林分間的胸高斷面積差異不顯著?？梢?無干擾模式的胸高斷面積最大,而強(qiáng)度改造模式的胸高斷面積最小,并且與另外兩種模式之間存在顯著差異(P＜0.05)。

圖2 不同經(jīng)營方式對紅松闊葉混交林的胸高斷面積

3.1.3 平均樹高 由圖3可知,3種經(jīng)營方式下的紅松闊葉混交林分平均樹高的排序?yàn)?中度改造林分(13.3 m)＞強(qiáng)度改造林分(11.3 m)＞無干擾林分(6.8 m)。其中,無干擾林分的平均樹高與強(qiáng)度改造林分及中度改造林分的平均樹高差異顯著(P＜0.05),而強(qiáng)度改造林分與中度改造林分的平均樹高無顯著差異。可見,對于紅松針闊混交林的平均樹高以中度改造模式為最大,而無干擾模式為最小,且與另兩種模式之間存在顯著差異(P＜0.05)。

圖3 不同經(jīng)營方式對紅松闊葉混交林的平均樹高

3.1.4 平均胸徑 圖4所示的是3種不同經(jīng)營模式下紅松闊葉混交林分平均胸徑的差異,由圖4可知,3種經(jīng)營方式下林分平均胸徑為:中度改造林分(15.25 cm)＞強(qiáng)度改造林分(13.28 cm)＞無干擾林分(9.53 cm)。并且3種經(jīng)營模式下的林分平均胸徑差異顯著(P＜0.05)。由此可見,紅松針闊混交林的平均胸徑以中度改造模式為最大,無干擾模式則是最小,并且與另兩種經(jīng)營模式之間差異顯著(P＜0.05)。

圖4 不同經(jīng)營方式對紅松闊葉混交林的平均胸徑

3.2 生物多樣性

由表1所示,無干擾模式的喬木層豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)都高于中度改造和強(qiáng)度改造模式,表明了由于中度擇伐改造樣地和強(qiáng)度擇伐改造樣地的干擾強(qiáng)度的增大,原有的群落結(jié)構(gòu)被改變,喬木層的優(yōu)勢樹種發(fā)生了變化,打破了多樹種混交的格局。

灌木層的物種多樣性指數(shù)的變化較喬木層的變化小,中度改造模式的豐富度指數(shù)高于強(qiáng)度改造模式和無干擾模式,而和Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)則略低于無干擾模式,強(qiáng)度改造模式的豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)均是最低的。由此可見,中度改造模式的灌木層的遭受破壞的程度較少。

中度改造模式草本層的豐富度指數(shù)為21,高于強(qiáng)度改造和無干擾模式,而Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)則略低于無干擾模式,表明中度改造的草本層遭到破壞程度較低。強(qiáng)度干擾模式的物種多樣性指數(shù)與其余兩種模式比較是最低的,這表明強(qiáng)度改造模式對草本層的破壞較重。

表1 紅松闊葉混交林不同群落的物種多樣性指數(shù)

4 結(jié)論與討論

對于3種模式的研究表明,強(qiáng)度改造模式經(jīng)營的紅松混交林分雖然大徑材較多,但是林分密度較低,群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性遭受破壞較為嚴(yán)重。無干擾模式經(jīng)營的紅松針闊混交林不施加任何撫育措施,林分內(nèi)的植物自然生長,所以具有很好的生物多樣性,但是由于林分的密度過大,小徑材樹木過多,使得林分的平均胸徑較小,并且林木之間對空間和養(yǎng)分的競爭大,不利于林木的生長。中度改造式經(jīng)營的紅松混交林分雖然在短期內(nèi)木本植物多樣性有所降低,但卻為紅松和輔助性優(yōu)勢樹種提供了充足的生長空間,并不影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并且改善了群落和林冠結(jié)構(gòu),不僅能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益,還能平衡生態(tài)功能,符合人類經(jīng)營森林的目標(biāo)。

[1]許新橋.近自然林業(yè)理論概述[J].世界林業(yè)研究,2006,19(1): 10-13

[2]國紅,陸元昌,雷相東,等.海南省白沙縣加勒比松林森林發(fā)展類型設(shè)計(jì)及虛擬實(shí)現(xiàn)[J].林業(yè)科學(xué),2006.42(增刊):164-166

[3]李國軍.森林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)[M].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)出版社,1998

[4]李景文,李俊清.森林生物多樣性保護(hù)研究[M].北京:中國林業(yè)出版社,2006

[5]宋永昌.植被生態(tài)學(xué)[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2001

[6]陸元昌.近自然森林經(jīng)營的理論技術(shù)及實(shí)施要點(diǎn)[R].北京市海淀區(qū)現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的理念與技術(shù)高級研討,2005

[7]楊學(xué)云.淺議我國人工林的近自然林經(jīng)營[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2005,24(4):7-9

Management Models of Coniferous and Broadleaved Mixed Forest of Pinus koraiensis in Harbin City

Deng Shuqin1,Wang Tingyu1,Zhang Li2
(1.Harbin Academy of Forestry,Harbin 150028,China;2.Harbin Forty-Seventh Middle School,Harbin 150000,China)

Pinus koraiensis is valuable tree species which were grown in Heilongjiang Province,Jilin Province and Liaoning Province;Pinus koraiensis plays an important ecological and economic roles.Taking Pinus koraiensis in Danqinghe Experimental Forest Farm of Harbin City as the research object,using near-natural forest management concept,three operating modes(moderate reform,intensive transformation,without interference)were executed. Stand density,basal area,average height,average diameter and biodiversity under three operating modes were analyzed.Result shows that the management model of moderate transformation provide a superior species growing space for Pinus koraiensis and complementary advantages species,and does not affect the stability of ecosystems,and improved community and canopy structure,to achieve optimal balance between ecological functions;it also obtains optimal value for money.

coniferous and broadleaved mixed forest of Pinus koraiensis;near natural forest management;biological diversity

S791.247

:A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.11.007

1005-5215(2015)11-0020-03

2015-08-17

鄧淑芹(1968-),女,黑龍江哈爾濱人,大專,工程師,現(xiàn)從事林業(yè)及濕地研究.