華北落葉松人工林質(zhì)量精準(zhǔn)提升中的樹(shù)種選擇研究

曳水瑛, 董 剛, 邵長(zhǎng)亮, 劉 勇

(1.山西大學(xué) 黃土高原研究所, 山西 太原 030006; 2.山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院, 山西 太原 030012;3.山西大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 山西 太原 030006; 4.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所, 北京 100081)

華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtii)是松科華北落葉松屬的落葉針葉喬木樹(shù)種，原產(chǎn)于山西、河北2省，目前在中國(guó)北方廣泛分布[1-2]。華北落葉松屬陽(yáng)性樹(shù)種，生長(zhǎng)快、材質(zhì)好、用途廣、耐腐朽[3]，有助于華北地區(qū)的水源涵養(yǎng)、水土保持、防風(fēng)固沙、固碳釋氧。因此，華北落葉松不僅是優(yōu)良的用材樹(shù)種，還是重要的生態(tài)樹(shù)種。然而，目前華北落葉松林的森林質(zhì)量不容樂(lè)觀。冀北山地的華北落葉松林分退化、森林質(zhì)量降低[4]，再加上不恰當(dāng)?shù)纳纸?jīng)營(yíng)措施，導(dǎo)致林木密度過(guò)大，作為目的樹(shù)種的華北落葉松被壓、死亡，上層的山楊、白樺生長(zhǎng)不良、林相殘破[5]。秦嶺林區(qū)的華北落葉松純林化現(xiàn)象嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，病害蟲(chóng)害日漸猖獗[3,6]。寧夏六盤(pán)山的華北落葉松林樹(shù)種組成單一、林下更新不良、林木耗水嚴(yán)重、生物多樣性低[7]。由此可見(jiàn)，華北落葉松在生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)了純林比例大、單層林?jǐn)?shù)量多、同齡林為主、生物多樣性低、森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差等多種問(wèn)題。針對(duì)華北落葉松的森林質(zhì)量和健康狀況，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者采用了不同的森林經(jīng)營(yíng)措施。以往的研究大多集中在研究不同間伐強(qiáng)度[8-9]、不同林分密度[7,10-11]或不同地形因子[12-13]對(duì)華北落葉松林生長(zhǎng)的影響。根據(jù)森林質(zhì)量精準(zhǔn)提升的要求，天然林和人工林、幼齡林和成熟林應(yīng)當(dāng)采取不同的森林經(jīng)營(yíng)策略[14]。但是，這些研究都沒(méi)有涉及不同起源的華北落葉松在不同的林齡階段應(yīng)當(dāng)采取什么樣的森林經(jīng)營(yíng)措施，目前華北落葉松林質(zhì)量提升的經(jīng)營(yíng)措施尚不精準(zhǔn)。森林質(zhì)量高的表現(xiàn)形式有很多。傳統(tǒng)的森林面積、蓄積量和生長(zhǎng)量作為體現(xiàn)森林質(zhì)量的基本指標(biāo)[15]，完全可以反映森林質(zhì)量的優(yōu)劣。隨著多功能森林經(jīng)營(yíng)理念在我國(guó)的興起，社會(huì)對(duì)森林生態(tài)服務(wù)、景觀文化、物質(zhì)供給等多種功能需求的增加[15]，培育混交、復(fù)層、異齡林成為森林經(jīng)營(yíng)的目標(biāo)之一，也成為評(píng)價(jià)森林質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)根據(jù)華北落葉松林的不同起源和齡組，在森林發(fā)育的不同階段進(jìn)行不同的樹(shù)種混交措施，旨在將質(zhì)量不高的人工華北落葉松純林培育為高質(zhì)量的混交、復(fù)層、異齡林。以林木的生長(zhǎng)量為基礎(chǔ)指標(biāo)，以培育混交、復(fù)層、異齡林為目標(biāo)，研究山西省北部人工華北落葉松純林質(zhì)量精準(zhǔn)提升中的樹(shù)種混交策略，為該地區(qū)的森林經(jīng)營(yíng)提供參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于山西省管涔山，呂梁山脈北端，東經(jīng)111°05′—112°40′，北緯38°31′—39°08′。管涔山地勢(shì)高聳、山體險(xiǎn)峻，最高處為荷葉坪，海拔2784 m，整體西南偏高，東北偏低，由西南向東北傾斜延伸。該地區(qū)屬溫帶半濕潤(rùn)區(qū)，大陸性季風(fēng)氣候，夏季涼爽多雨，冬季寒冷干燥。年平均氣溫6.2 ℃，7月溫度最高，平均20.1 ℃，1月溫度最低，平均-9.9 ℃，≥10 ℃年積溫3 200～3 600 ℃，無(wú)霜期130～170 d，年降雨量470～770 mm。巖石類(lèi)型主要有片麻巖、石灰?guī)r、砂巖、頁(yè)巖。土壤類(lèi)型呈明顯的垂直地帶性分布，海拔由低到高依次為：山地褐土—淋溶褐土—棕壤—亞高山草甸土[16]。管涔山素有“華北落葉松的故鄉(xiāng)”之美譽(yù)，擁有豐富的天然和人工華北落葉松林以及不同齡組的華北落葉松群落，為研究山西北部的華北落葉松森林經(jīng)營(yíng)提供了天然的試驗(yàn)基地。除此之外，管涔山植物資源豐富，森林覆蓋率高，主要喬木樹(shù)種有華北落葉松、青杄(Piceawilsonii)、白杄(Piceameyeri)、白樺(Betulaplatyphylla)，灌木優(yōu)勢(shì)種有土莊繡線菊(Spiraeapubescens)、虎榛子(Ostryopsisdavidiana)、金花忍冬(Lonicerachrysantha)、沙棘(Hippophaerhamnoides)等[17]。

1.2 野外調(diào)查方法

在管涔山設(shè)置26 m×26 m固定樣地15個(gè)，樣地設(shè)置選取管涔山典型華北落葉松—白杄、華北落葉松—白樺、華北落葉松—山柳混交林，樣地包括天然、人工起源，包括不同齡組，樣地設(shè)置情況詳見(jiàn)表1。分別于2010和2015年夏進(jìn)行野外調(diào)查。記錄每個(gè)樣地的經(jīng)緯度、海拔、坡度、坡向、坡位、土層厚度等環(huán)境因子，以及起源、齡組、郁閉度等生物因子。2010和2015年分別測(cè)量樣地內(nèi)所有胸徑大于等于5.0 cm的樣木的胸徑(分別記為D2010和D2015)。

表1 研究區(qū)固定樣地概況

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

計(jì)算2010—2015年的5 a間，樣地內(nèi)每株樣木的胸徑生長(zhǎng)量(ΔD)、胸高斷面積生長(zhǎng)量(ΔS)和蓄積生長(zhǎng)量(ΔV)。ΔD可以直接反映林木的生長(zhǎng)量；ΔS進(jìn)一步強(qiáng)化了不同胸徑的林木在胸徑生長(zhǎng)量相同的情況下，具有不同的胸高斷面積生長(zhǎng)量，可以多樣化地體現(xiàn)不同林齡和不同胸徑的林木生長(zhǎng)差異；ΔV在ΔS的基礎(chǔ)上，還可以反映不同樹(shù)種在胸徑生長(zhǎng)量相同的情況下，蓄積生長(zhǎng)量的差異。選擇ΔD，ΔS和ΔV這3個(gè)指標(biāo)，可以更加全面地反映不同胸徑、不同林齡、不同樹(shù)種的林木生長(zhǎng)量差異。

ΔD=D2015-D2010

(1)

式中：D——樣地內(nèi)每株樣木的單株實(shí)測(cè)胸徑。計(jì)算樣地內(nèi)每株樣木5 a間的胸徑生長(zhǎng)量ΔD。

ΔS=S2015-S2010S=π/4×D2

(2)

式中：D——樣地內(nèi)每株樣木的單株實(shí)測(cè)胸徑，計(jì)算得到S為樣地內(nèi)每株樣木的單株胸高斷面積。計(jì)算樣地內(nèi)每株樣木5 a間的胸高斷面積生長(zhǎng)量ΔS。

ΔV=V2015-V2010通過(guò)查《山西省主要樹(shù)種一元立木材積表》，獲得樣地內(nèi)每株樣木的單株蓄積。計(jì)算樣地內(nèi)每株樣木5 a間的蓄積生長(zhǎng)量ΔV。

數(shù)據(jù)先經(jīng)Excel整理、計(jì)算，然后采用SPSS 17.0進(jìn)行ANOVA、多重比較和t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混交模式下混交樹(shù)種生長(zhǎng)量

通過(guò)分析華北落葉松—白杄、華北落葉松—白樺、華北落葉松—山柳3種混交模式下混交樹(shù)種的生長(zhǎng)量，得到結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，與華北落葉松混交的3種樹(shù)種的胸徑生長(zhǎng)量差異顯著，由高到低為ΔD白樺>ΔD白杄>ΔD山柳，表明不同樹(shù)種與華北落葉松混交時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)胸徑生長(zhǎng)量不同，白樺的胸徑生長(zhǎng)最快，山柳最慢，白杄適中。圖1也反映了不同混交模式下混交樹(shù)種的胸高斷面積生長(zhǎng)量。3種混交模式下混交樹(shù)種的胸高斷面積差異顯著，ΔS白樺>ΔS白杄>ΔS山柳，表明不同混交模式下混交樹(shù)種不僅ΔD不同，ΔS也存在差異。圖1對(duì)混交樹(shù)種蓄積生長(zhǎng)量的分析可得，ΔV白杄和ΔV白樺顯著高于ΔV山柳，ΔV白杄和ΔV白樺差異不顯著，3種混交模式下山柳的蓄積生長(zhǎng)量最小。綜合分析圖1可知，在華北落葉松—白杄、華北落葉松—白樺、華北落葉松—山柳3種混交模式中，混交樹(shù)種山柳的3個(gè)生長(zhǎng)量指標(biāo)都顯著小于白杄和白樺，在與華北落葉松混交的過(guò)程中，最不利于與華北落葉松快速形成穩(wěn)定的混交林。

注：同組不同小寫(xiě)字母為p<0.05水平下差異性顯著。下同。

2.2 不同混交模式下華北落葉松生長(zhǎng)量

在華北落葉松—白杄、華北落葉松—白樺、華北落葉松—山柳3種混交模式下，華北落葉松的生長(zhǎng)量如圖2所示。由圖2可知，華北落葉松與白樺混交，其胸徑生長(zhǎng)量顯著高于與白杄混交的胸徑生長(zhǎng)量。華北落葉松與白杄和山柳混交，以及華北落葉松與白樺和山柳混交，胸徑生長(zhǎng)量差異不顯著。表明華北落葉松與白樺混交，胸徑生長(zhǎng)量最大。華北落葉松分別與白杄、白樺和山柳混交時(shí)，其胸高斷面積生長(zhǎng)量各有不同，但ANOVA與多重檢驗(yàn)分析表明3種混交模式下華北落葉松的ΔS無(wú)顯著差異，華北落葉松的胸高斷面積生長(zhǎng)量受混交樹(shù)種影響不顯著(圖2)。華北落葉松分別與白杄、白樺和山柳混交時(shí)，其蓄積生長(zhǎng)量無(wú)顯著差異，表明3種混交模式對(duì)華北落葉松的蓄積生長(zhǎng)無(wú)顯著影響。綜合分析圖2可知，華北落葉松與白樺混交時(shí)ΔD顯著高于與白杄混交，而華北落葉松的ΔS和ΔV不受混交模式影響。表明華北落葉松混交白樺可以在一定程度上促進(jìn)華北落葉松的ΔD，不同樹(shù)種混交不會(huì)影響華北落葉松的ΔS和ΔV。

圖2 不同混交模式下華北落葉松生長(zhǎng)量

2.3 不同起源、不同混交模式下混交樹(shù)種生長(zhǎng)量比較分析

在華北落葉松中幼林條件下，不同起源、不同混交模式的混交樹(shù)種生長(zhǎng)量如圖3所示。由圖3可知，華北落葉松在不同起源、不同混交模式下，混交樹(shù)種的胸徑生長(zhǎng)量存在顯著差異。天然起源下，3種混交樹(shù)種的胸徑生長(zhǎng)量均存在顯著差異，由高到低依次為：ΔD白杄>ΔD白樺>ΔD山柳；人工起源下，白杄和白樺的胸徑生長(zhǎng)量存在顯著差異，ΔD白樺>ΔD白杄，ΔD白杄與ΔD山柳，ΔD白樺與ΔD山柳之間不存在顯著差異。天然起源的華北落葉松在不同混交模式下，3種混交樹(shù)種的胸高斷面積生長(zhǎng)量均存在顯著差異，由高到低依次為：ΔS白杄>ΔS白樺>ΔS山柳；人工起源下，白杄和白樺的胸高斷面積生長(zhǎng)量存在顯著差異，ΔS白樺>ΔS白杄。圖3對(duì)混交樹(shù)種蓄積生長(zhǎng)量的分析表明，天然起源下，3種混交樹(shù)種的蓄積生長(zhǎng)量均存在顯著差異，由高到低依次為：ΔV白杄>ΔV白樺>ΔV山柳；人工起源下，白樺的蓄積生長(zhǎng)量顯著高于白杄和山柳，ΔV白樺>ΔV白杄，ΔV白樺>ΔV山柳，ΔV白杄和ΔV山柳之間沒(méi)有顯著差異。綜合分析圖3可知，在天然中幼林條件下，白杄、白樺和山柳分別與華北落葉松混交，白杄生長(zhǎng)量最大，白樺次之，山柳最小。在人工中幼林條件下，白杄、白樺和山柳分別與華北落葉松混交，白樺的生長(zhǎng)量最大。

圖3 不同起源、不同混交模式下混交樹(shù)種生長(zhǎng)量

2.4 同一混交樹(shù)種在不同起源下生長(zhǎng)量比較分析

由表2可知，在華北落葉松中幼林條件下，同一混交樹(shù)種與不同起源的華北落葉松混交，混交樹(shù)種生長(zhǎng)量存在顯著差異。

表2 混交樹(shù)種在不同起源下生長(zhǎng)量比較分析

注：ΔD，ΔS，ΔV的單位分別為(cm,cm2,m3)。

華北落葉松—白杄模式下，白杄的生長(zhǎng)量為：ΔD天然>ΔD人工，ΔS天然>ΔS人工，ΔV天然>ΔV人工，且p<0.005，說(shuō)明華北落葉松混交白杄時(shí)，白杄與天然起源華北落葉松混交的生長(zhǎng)量顯著大于白杄與人工起源華北落葉松混交的生長(zhǎng)量。華北落葉松—白樺模式下，白樺的生長(zhǎng)量為：ΔD天然<ΔD人工，ΔS天然<ΔS人工，ΔV天然<ΔV人工，p≤0.005，說(shuō)明華北落葉松混交白樺時(shí)，白樺與人工起源華北落葉松混交的生長(zhǎng)量顯著大于白樺與天然起源華北落葉松混交的生長(zhǎng)量。華北落葉松—山柳模式下，不同起源山柳的生長(zhǎng)量為：ΔD天然<ΔD人工，ΔS天然<ΔS人工，ΔV天然<ΔV人工，但p>0.1，說(shuō)明華北落葉松—山柳模式下，山柳與不同起源華北落葉松混交的生長(zhǎng)量雖有差異，但未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義下的顯著差異，山柳與不同起源華北落葉松混交的生長(zhǎng)量不存在顯著差異。

3 討 論

3.1 混交樹(shù)種選擇

近幾十年造林工程的實(shí)施使山西省的森林覆蓋率顯著提高，從1978年的5.20%提高到2015年的20.50%。然而，以往的造林工程營(yíng)造純林的比例較高，山西省北部存在較多華北落葉松人工純林。華北落葉松純林在林分空間結(jié)構(gòu)、生態(tài)價(jià)值和抗逆性方面都遠(yuǎn)低于混交林[18-19]。為了對(duì)山西省北部的華北落葉松人工純林進(jìn)行改造，營(yíng)造復(fù)層、混交、異齡林，精準(zhǔn)提升森林質(zhì)量，本試驗(yàn)在山西省北部鄉(xiāng)土樹(shù)種白杄、白樺和山柳中選擇適宜與華北落葉松混交的樹(shù)種，通過(guò)比較不同混交樹(shù)種在不同條件下的生長(zhǎng)量，分析如何促進(jìn)華北落葉松純林向復(fù)層、混交、異齡林轉(zhuǎn)化。由圖1可知，華北落葉松混交不同樹(shù)種時(shí)，混交樹(shù)種的生長(zhǎng)量存在明顯差異。山柳在ΔD,ΔS和ΔV三個(gè)指標(biāo)上均顯著小于白杄和白樺，這是由于山柳在華北落葉松林中處于伴生地位，不適于與山西北部華北落葉松大面積混交。郝曉鵬和上官鐵梁[17]在對(duì)管涔山森林群落植物物種多樣性的研究中有類(lèi)似的結(jié)論，山柳在管涔山森林群落中重要值較低，混生山柳的群落處于不穩(wěn)定狀態(tài)。孫勃和張金屯[16]在管涔山植物群落生態(tài)關(guān)系的數(shù)量分析研究中發(fā)現(xiàn)，山柳適宜生長(zhǎng)在針葉闊葉林過(guò)渡的混交帶，或喬木層破壞后作為先鋒物種入侵。因此，山柳在華北落葉松林緣或受到破壞的林中空地可作為灌木樹(shù)種與華北落葉松混交。由圖1可知，華北落葉松分別與白杄和白樺混交，ΔD白樺比ΔD白杄大55.19%；ΔS白樺>ΔS白杄，但差距較ΔD縮小，ΔS白樺比ΔS白杄大35.16%；ΔV白樺與ΔV白杄不存在顯著差異。這是由于白樺屬速生樹(shù)種，其單位時(shí)間內(nèi)的胸徑生長(zhǎng)量大于白杄。白樺胸高斷面積生長(zhǎng)量仍大于白杄，但差距已經(jīng)縮小。蓄積生長(zhǎng)量更突出了林齡和樹(shù)種不同的情況下，不同樹(shù)種間的生長(zhǎng)量差異，白杄的蓄積生長(zhǎng)量與白樺沒(méi)有顯著差異。這說(shuō)明華北落葉松分別與白杄和白樺混交，均可促進(jìn)華北落葉松快速形成混交林，對(duì)華北落葉松純林進(jìn)行改造時(shí)，可采用白杄和白樺。

圖2反映了不同混交模式下華北落葉松的生長(zhǎng)量。華北落葉松混交白樺時(shí)華北落葉松的ΔD比混交白杄時(shí)華北落葉松的ΔD大23.26%，華北落葉松混交山柳的ΔD與混交白杄和白樺差異不顯著。但是，需要注意的是，由于在天然條件下，華北落葉松與白樺的混交常見(jiàn)于中幼林。所以，ΔD的顯著差異可能是由于與白樺混交的華北落葉松處于中幼林階段導(dǎo)致的，并非是由于與白樺的混交而導(dǎo)致的。由此也可以說(shuō)明，在天然條件下，華北落葉松與白樺的混交模式不能長(zhǎng)期持續(xù)共存。根據(jù)圖2，華北落葉松的ΔS和ΔV在3種混交模式下沒(méi)有顯著差異。說(shuō)明華北落葉松混交不同的樹(shù)種不會(huì)對(duì)華北落葉松的ΔS和ΔV產(chǎn)生明顯影響，混交樹(shù)種的不同不會(huì)影響華北落葉松的生長(zhǎng)量。綜上所述，在對(duì)山西北部華北落葉松人工純林進(jìn)行改造時(shí)，選擇白杄和白樺兩個(gè)樹(shù)種。

3.2 不同起源下混交樹(shù)種生長(zhǎng)量差異

由圖3可知，在華北落葉松中幼林條件下，不同混交樹(shù)種在不同起源下的生長(zhǎng)量各不相同；在相同起源下，不同混交樹(shù)種的生長(zhǎng)量存在顯著差異。天然起源下，白杄、白樺和山柳分別與天然華北落葉松混交，ΔD白杄比ΔD白樺大55.64%，ΔD白杄比ΔD山柳大193.39%；ΔS白杄比ΔS白樺大70.03%，ΔS白杄比ΔS山柳大459.17%；ΔV白杄比ΔV白樺大115.67%，ΔV白杄比ΔV山柳大680.92%。且由ΔD到ΔS再到ΔV，白杄的生長(zhǎng)量與白樺和山柳的生長(zhǎng)量差異逐漸增大?？梢?jiàn)在與天然起源的華北落葉松混交時(shí)，白杄的生長(zhǎng)量相比白樺和山柳的生長(zhǎng)量具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，白杄更適合與天然起源下的華北落葉松混交，促進(jìn)華北落葉松純林快速形成穩(wěn)定的華北落葉松—白杄混交林。在人工起源下，白杄、白樺和山柳分別與人工華北落葉松混交，ΔD白樺比ΔD白杄大195.37%，ΔD白樺比ΔD山柳大66.64%；ΔS白樺比ΔS白杄大259.95%，ΔS白樺比ΔS山柳大193.15%；ΔV白樺比ΔV白杄大214.74%，ΔV白樺比ΔV山柳大248.11%。且由ΔD到ΔS再到ΔV，白樺的生長(zhǎng)量與白杄和山柳的生長(zhǎng)量差異逐漸增大。可見(jiàn)在人工起源下，不同樹(shù)種與華北落葉松混交時(shí)，白樺的生長(zhǎng)量相比白杄和山柳的生長(zhǎng)量具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，白樺更容易與人工起源下的華北落葉松純林混交，促進(jìn)人工華北落葉松純林快速形成華北落葉松—白樺混交林。

3.3 同一混交樹(shù)種在不同起源下的生長(zhǎng)量比較分析

由表2可知，白杄與天然起源華北落葉松混交的生長(zhǎng)量顯著高于與人工起源華北落葉松混交的生長(zhǎng)量。白杄與不同起源的華北落葉松混交時(shí)白杄的生長(zhǎng)量為：ΔD天然比ΔD人工大175.00%，ΔS天然比ΔS人工大256.31%，ΔV天然比ΔV人工大284.54%，進(jìn)一步證明了白杄更適合與天然起源的華北落葉松混交，幫助華北落葉松純林快速形成華北落葉松—白杄混交林。白樺與不同起源的華北落葉松混交時(shí)白樺的生長(zhǎng)量為：ΔD人工比ΔD天然大57.14%，ΔS人工比ΔS天然大71.77%，ΔV人工比ΔV天然大76.88%，進(jìn)一步證明了白樺更適合與人工起源的華北落葉松混交，幫助人工華北落葉松純林快速形成穩(wěn)定的華北落葉松—白樺混交林。由此可見(jiàn)，在促進(jìn)人工華北落葉松純林形成華北落葉松—白樺混交林后，應(yīng)逐步將白樺更新為白杄，以形成更加穩(wěn)定、能夠長(zhǎng)期共存的混交結(jié)構(gòu)。

3.4 山西北部人工華北落葉松純林質(zhì)量精準(zhǔn)提升中的樹(shù)種選擇策略

本研究得到在人工起源下，白樺與華北落葉松混交生長(zhǎng)量大于白杄和山柳與華北落葉松混交，可促進(jìn)人工華北落葉松純林快速形成華北落葉松—白樺混交林。在天然起源下，白杄與華北落葉松混交的生長(zhǎng)量大于白樺和山柳，適宜與天然華北落葉松林快速形成混交林。在人工華北落葉松純林的幼齡階段，部分華北落葉松幼苗、幼樹(shù)未保存，形成林間空地。此時(shí)，可在林間空地補(bǔ)植白樺，構(gòu)建華北落葉松與白樺的斑塊混交結(jié)構(gòu)。白樺屬先鋒樹(shù)種，生長(zhǎng)快，對(duì)土壤適應(yīng)能力強(qiáng)，與華北落葉松混交后，可幫助華北落葉松林形成較為穩(wěn)定的森林群落結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境。第一，混交林分相比純林可優(yōu)化林分的空間結(jié)構(gòu)。胡艷波，惠剛盈[20]的研究表明，調(diào)整人工純林的樹(shù)種組成，可提高樹(shù)種混交度和隔離程度，優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)。第二，合理的森林空間結(jié)構(gòu)使得森林的生態(tài)價(jià)值更高。華北落葉松純林混交白樺后可改變林下枯落物的數(shù)量和種類(lèi)，改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤動(dòng)物的多樣性[21-22]。第三，針闊混交林有更強(qiáng)的抗逆性。針葉樹(shù)種含油較多，針葉純林發(fā)生火災(zāi)的可能性大于針闊混交林[23]。華北落葉松感染病蟲(chóng)害的幾率較大，華北落葉松八齒小蠹、華北落葉松種子小蜂、華北落葉松尺蛾和華北落葉松落葉病是華北落葉松常見(jiàn)病蟲(chóng)害。人工華北落葉松純林中栽植白樺，營(yíng)造針闊混交林，可減小華北落葉松發(fā)生火災(zāi)和病蟲(chóng)害的幾率，降低火災(zāi)和病蟲(chóng)害的蔓延速率，提高華北落葉松林的抗逆性。以往研究表明，混交林比純林更接近天然狀態(tài)[18]，通過(guò)白樺與華北落葉松林的斑塊混交，營(yíng)造了接近天然狀態(tài)的林分結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境。白樺屬先鋒樹(shù)種，前期生長(zhǎng)快，競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)，可幫助華北落葉松林營(yíng)造穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境。但白樺為速生樹(shù)種，后期生長(zhǎng)速率和競(jìng)爭(zhēng)能力減弱[5]。與白樺相比，華北落葉松屬慢生樹(shù)種，前期生長(zhǎng)較慢，競(jìng)爭(zhēng)力不及白樺[5]。但華北落葉松生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，隨著生長(zhǎng)的進(jìn)行，其優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。當(dāng)白樺生長(zhǎng)量下降、生態(tài)功能減弱，開(kāi)始出現(xiàn)枯死或病蟲(chóng)害現(xiàn)象時(shí)，可采伐白樺中長(zhǎng)勢(shì)不良的林木，保留生長(zhǎng)健壯的白樺，并在林下補(bǔ)植白杄，促進(jìn)白杄的更新。云杉(白杄、青杄)是華北落葉松林的演替樹(shù)種。在華北落葉松—白樺混交林的中齡以后人工更新云杉，符合森林群落演替規(guī)律。郭晉平，李海波[24]的研究表明，隨著光照強(qiáng)度的減弱，白杄幼苗的高生長(zhǎng)增加。白杄屬陰性樹(shù)種，在華北落葉松—白樺混交林下栽植白杄，可為白杄營(yíng)造適度遮陰的環(huán)境，有利于白杄幼苗的生長(zhǎng)。郭晉平，李海波[24]研究還得出：白杄與華北落葉松混栽時(shí)的高生長(zhǎng)比白杄單獨(dú)栽植時(shí)高，同樣說(shuō)明了白杄與華北落葉松混交，有利于白杄快速生長(zhǎng)，促進(jìn)混交林的形成。由于白杄的栽植是在華北落葉松與白樺形成的混交林下栽植，此時(shí)上層的華北落葉松—白樺混交林進(jìn)入中齡林后期或近熟林階段，而下層栽植的白杄仍處于幼齡階段，形成了混交、復(fù)層、異齡林。郭晉平，王石會(huì)等[25]在對(duì)管涔山云杉天然林的研究中得出，管涔山云杉—華北落葉松混交林在當(dāng)?shù)乜赡艽嬖诘母蓴_狀況下，是一種穩(wěn)定的混交結(jié)構(gòu)。因此，華北落葉松—白杄混交林在管涔山可以長(zhǎng)期穩(wěn)定共存。

4 結(jié) 論

對(duì)山西北部華北落葉松人工純林進(jìn)行森林經(jīng)營(yíng)和林分改造時(shí)，以營(yíng)造混交、復(fù)層、異齡林為目標(biāo)，優(yōu)先選用白杄與白樺作為華北落葉松的混交樹(shù)種。人工華北落葉松純林的幼齡階段，在林間空地栽植白樺，構(gòu)建華北落葉松—白樺斑塊混交結(jié)構(gòu)，促進(jìn)人工華北落葉松純林形成針闊混交林。通過(guò)與白樺的混交，華北落葉松林形成了穩(wěn)定的林分結(jié)構(gòu)，營(yíng)造了更接近天然狀態(tài)的生態(tài)環(huán)境。當(dāng)白樺生態(tài)功能減弱，開(kāi)始出現(xiàn)生長(zhǎng)量下降及病蟲(chóng)害現(xiàn)象時(shí)，采伐長(zhǎng)勢(shì)不良的白樺，在林下栽植白杄幼苗，促進(jìn)白杄幼苗的更新。下層的白杄幼苗處于幼齡階段，上層的華北落葉松—白樺混交林處于中齡后期或近熟林階段，形成了混交、復(fù)層、異齡林。隨著華北落葉松與白杄的生長(zhǎng)，白樺逐漸衰退、死亡。華北落葉松與白杄在山西北部可以長(zhǎng)期共生，形成穩(wěn)定的混交、復(fù)層、異齡林。