大興安嶺林區(qū)引種西伯利亞紅松研究進展

胡夢婷, 羅旭

大興安嶺林區(qū)引種西伯利亞紅松研究進展

胡夢婷1,3, 羅旭1,2,3,*

1. 寧波大學(xué)地理與空間信息技術(shù)系, 寧波 315211 2. 寧波市高等學(xué)校協(xié)同創(chuàng)新中心“寧波陸海國土空間利用與治理協(xié)同創(chuàng)新中心”, 寧波 315211 3. 浙江省新型重點專業(yè)智庫寧波大學(xué)東海戰(zhàn)略研究院, 寧波 315211

西伯利亞紅松()是寒溫帶森林主要成林樹種, 具有較強的區(qū)域適應(yīng)性和應(yīng)用價值, 已成為大興安嶺林區(qū)的重要引種樹種。文章基于植物引種程序, 從西伯利亞紅松引種準備、引種造林試驗、引種應(yīng)用等方面綜述了國內(nèi)外最新研究動態(tài), 并分析當(dāng)前該樹種引種研究存在的不足, 從不同尺度對西伯利亞紅松未來可能研究方向進行展望, 以期為西伯利亞紅松在大興安嶺林區(qū)的推廣種植和森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)參考。

西伯利亞紅松; 引種; 造林; 適宜性; 寒溫帶森林

0 前言

西伯利亞紅松()是松科()松屬()喬木, 主要生長于西伯利亞地區(qū)[1], 其天然分布在46°40′N—68°30′N, 49°40′E—127° 20′E, 海拔可至2200—2600 m, 是寒溫帶針葉林重要建群樹種[2]。大興安嶺是我國寒溫帶森林的重要分布區(qū), 樹種類型少, 生產(chǎn)力較低, 加之長期受采伐作業(yè)和林火干擾的影響, 導(dǎo)致其景觀破碎, 次生林比重增大, 森林質(zhì)量降低明顯[3–4]。因此, 引種優(yōu)良適生樹種是解決大興安嶺林區(qū)群落簡單和提高森林生產(chǎn)力的關(guān)鍵?；诟纳粕仲|(zhì)量的需求, 1989年科研工作者開始對大興安嶺林區(qū)西伯利亞紅松引種進行系統(tǒng)的研究和探討, 并在西伯利亞紅松生理生態(tài)特性、引種必要性、引種可行性等引種準備方面, 西伯利亞紅松種源研究、種苗培育、造林試驗、異砧嫁接等引種試驗研究方面以及低質(zhì)林改造等引種應(yīng)用方面取得了豐碩成果。當(dāng)前, 西伯利亞紅松在該區(qū)已有一定的引種栽培規(guī)模, 有必要對其階段性研究進行歸納總結(jié)。本文基于中國知網(wǎng)、萬方、維普、web of science等數(shù)據(jù)庫, 以西伯利亞紅松、大興安嶺、引種、造林、種源等為關(guān)鍵檢索詞查閱相關(guān)文獻, 綜述大興安嶺林區(qū)西伯利亞紅松引種研究動態(tài), 并結(jié)合研究現(xiàn)狀, 闡述西伯利亞紅松引種研究可能存在的不足, 展望未來研究動向, 為大興安嶺林區(qū)西伯利亞紅松引種和森林質(zhì)量改善提供參考。

1 西伯利亞紅松引種準備

1.1 西伯利亞紅松生理生態(tài)學(xué)研究

西伯利亞紅松生理生態(tài)學(xué)研究包括光合作用、需光特性、蒸騰耗水與樹干液流等生理特性及耐蔭、耐濕、耐寒等生態(tài)特性方面。光合作用是植物最重要的生理過程之一, 其強弱可影響植物生長狀況[5]。研究表明, 西伯利亞紅松具有較高的最大凈光合速率和光強利用范圍, 在光能利用上優(yōu)勢明顯, 有利于其個體生長定植[6–7]。在需光特性方面, 西伯利亞紅松幼苗有較強的弱光利用能力, 耐蔭性強, 適于遮蔭的栽培環(huán)境[6]。蒸騰耗水方面, 西伯利亞紅松對水分的耗散量相對較大, 且空氣相對濕度是影響西伯利亞紅松蒸騰耗水和樹干液流重要因子, 表明西伯利亞紅松適宜生長在空氣濕度高的區(qū)域[8–9]。土壤水分方面, 西伯利亞紅松對土壤水分的耐受范圍廣, 特別是在漬水環(huán)境中仍表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性[10]。低溫脅迫是寒溫帶森林植被常見脅迫因子。西伯利亞紅松具有極強的耐寒性, 可通過調(diào)節(jié)自身生理代謝抵御低溫脅迫[11], 這為西伯利亞紅松在我國寒溫帶森林的引種提供了科學(xué)依據(jù)。

西伯利亞紅松基本生理生態(tài)學(xué)特性研究是支撐其是否適宜引種的科學(xué)基礎(chǔ)。目前, 對西伯利亞紅松生理生態(tài)學(xué)特性等方面的研究仍不完善, 特別是針對林火、病蟲害等寒溫帶森林常見干擾因子的生理生態(tài)抗性(耐火性、病蟲害抗性)等的研究相對缺乏。

1.2 西伯利亞紅松引種必要性研究

西伯利亞紅松引種必要性研究主要從引種可帶來的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益兩方面考慮。大興安嶺林區(qū)樹種以興安落葉松()為主, 伴生樟子松(var)、白樺()和山楊()等, 耐蔭性弱, 多為同齡單層林, 對于成熟或過熟林只能通過皆伐或漸伐的營林方式進行林木更新[3], 而西伯利亞紅松具有強耐蔭性, 能夠與上述樹種形成異齡、復(fù)層的森林樹種混交模式, 可提高森林生產(chǎn)力和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[12–13]。功能上, 西伯利亞紅松形成的森林蔽蔭條件良好, 種質(zhì)資源豐富, 林下草、木發(fā)育良好, 具有較強的保持水土的能力, 對于維持大興安嶺地區(qū)生物多樣性、養(yǎng)護水源、調(diào)節(jié)水分有十分重要的意義[2, 14]。

西伯利亞紅松材果兼優(yōu)(表1), 與大興安嶺林區(qū)鄉(xiāng)土樹種—興安落葉松相比, 具有較高的經(jīng)濟價值。西伯利亞紅松是寒溫帶森林常見大徑級用材樹種, 每公頃100 a生西伯利亞紅松林(Ⅱ地位級)的立木材積量比同齡同地位級興安落葉松林高[15]。用材方面, 興安落葉松材質(zhì)硬, 屬低檔材[16]。而西伯利亞紅松材質(zhì)輕軟, 具有極強的耐腐蝕性和良好的共振性, 常被用于高檔用材行業(yè)。果實方面, 西伯利亞紅松松籽具有較高的醫(yī)藥保健和食用價值[17–18], 而大興安嶺興安落葉松種子無食用價值, 本土樹種中只有偃松()能夠生產(chǎn)可食用松籽, 但偃松分布范圍小, 多生長于海拔800 m以上的興安落葉松林下, 結(jié)實量少, 經(jīng)濟價值不高[19]。此外, 西伯利亞紅松也是重要的采脂樹種[20], 其在大興安嶺的引種有助于林副產(chǎn)品多樣化。

植物引種不僅能影響引種林區(qū)森林樹種組成和林分結(jié)構(gòu), 還能影響森林生物量、碳收支等森林生態(tài)功能。西伯利亞紅松引種必要性研究中, 從西伯利亞紅松耐蔭性探討引種能夠改善大興安嶺的森林結(jié)構(gòu), 尚未充分考慮引種是否能帶來森林功能上的變化?？杉訌娢鞑麃喖t松固碳、生物量等方面的研究, 為西伯利亞紅松引種對大興安嶺森林功能上的影響研究提供基礎(chǔ)。

表1 西伯利亞紅松材果特性比較

1.3 西伯利亞紅松引種可行性研究

1.3.1 西伯利亞紅松的遷移傳播

西伯利亞紅松引種的最有力證據(jù)是該樹種在大興安嶺西北部存在島狀自然分布[21]。自更新世開始, 西伯利亞紅松就生長于阿爾泰山, 冰期時避難于阿爾泰山脈的山麓小丘中, 冰期后由阿爾泰山向外逐步遷移[2], 向西到達維切格達下游平原, 向東大陸性增強, 氣候逐漸嚴酷和山勢阻隔, 該樹種以跳躍方式前進, 到達我國大興安嶺西北隅, 并仍在擴張中[13]。相關(guān)研究表明, 未來西伯利亞紅松的地理分布可能繼續(xù)緯向延伸[22–23]。

1.3.2 大興安嶺生態(tài)環(huán)境適宜性

為進一步驗證大興安嶺地區(qū)是否適宜引種西伯利亞紅松, 學(xué)者們從氣候、地形、土壤、生物等生態(tài)環(huán)境方面探討了該區(qū)引種西伯利亞紅松的適宜性。氣候的相似性是引種的前提[24], 西伯利亞紅松廣泛分布于寒溫帶大陸性氣候區(qū), 從最適生態(tài)區(qū)阿爾泰山脈、托木斯克一帶到貝加爾及外貝加爾山地均有分布, 甚至蒙古國也有少量分布[13]。而發(fā)現(xiàn)該散生樹種的大興安嶺西北部漠河、滿歸林業(yè)局也屬于寒溫帶大陸性氣候區(qū)[25–26], 溫度和降水條件均優(yōu)于蒙古和貝加爾等地。西伯利亞紅松在該區(qū)尚且能夠生長定植[27], 若引入水熱條件更好的大興安嶺東部區(qū)域, 生長狀況應(yīng)更加旺盛。此外, 有學(xué)者通過氣象站點數(shù)據(jù)分析認為大興安嶺氣候條件適宜西伯利亞紅松生長[28]。

地形、土壤和生物等條件也是影響引種成功與否的關(guān)鍵因素。西伯利亞紅松地理分布范圍廣, 對地形要求較低, 山地、平原或高原皆可定植[29]。土壤方面, 西伯利亞紅松耐貧瘠、水濕, 對土壤肥力和含水量的適應(yīng)范圍廣[30]。大興安嶺林區(qū)地形主要為丘陵山地, 平均坡度較小, 起伏平緩, 地帶性土壤為棕色針葉林土[31]。理論而言, 該區(qū)的地形和土壤條件適宜西伯利亞紅松的引種定植。生態(tài)特性方面, 西伯利亞紅松與大興安嶺林區(qū)的興安落葉松等明亮針葉林樹種生態(tài)習(xí)性差異顯著, 其種間并無明顯競爭關(guān)系[32]。但在一些地理分布重合區(qū)域, 西伯利亞紅松與興安落葉松存在水分、光照、土壤養(yǎng)分等資源競爭, 其競爭力大小與樹種對重疊區(qū)環(huán)境的適宜程度緊密相關(guān), 適宜程度越高, 競爭能力越強[2]。同時, 西伯利亞紅松與山楊、白樺等速生闊葉樹種在火燒及采伐跡地上存在種間競爭關(guān)系, 但楊樺林能夠抑制林下雜草, 有利于西伯利亞紅松的生長, 且西伯利亞紅松壽命要遠高于山楊、白樺, 從群落演替角度看, 最終會演變?yōu)槲鞑麃喖t松林[32]。西伯利亞紅松種內(nèi)也存在競爭。植物種內(nèi)競爭與林分密度相關(guān), 林分密度越高, 種內(nèi)競爭越大[33–34]?？赏ㄟ^設(shè)定種植密度來緩解西伯利亞紅松種內(nèi)競爭, 且在生長過程中, 其也可通過自稀疏來釋放種內(nèi)競爭壓力。

1.3.3 大興安嶺適宜引種生態(tài)區(qū)

西伯利亞紅松耐蔭喜濕, 且極耐寒[30], 在西西伯利亞平原區(qū)常與西伯利亞冷杉()、西伯利亞云杉()等陰暗針葉樹種混交。而在大陸性較強, 氣候相對干旱, 建群樹種為落葉松的中西伯利亞平原地區(qū), 西伯利亞紅松只能生長在相對濕潤的河谷地段, 且長勢較差, 地位級常小于Ⅲ級。根據(jù)中國生態(tài)區(qū)劃, 大興安嶺林區(qū)屬東部濕潤半濕潤生態(tài)大區(qū)[35]。該區(qū)受緯度位置和海洋濕氣團影響, 年均溫<0 ℃, 年降水量360—500 mm, 西伯利亞紅松能適應(yīng)大興安嶺林區(qū)的氣候條件。垂直方向上, 周以良[3]將該區(qū)域劃分為不同的垂直帶、垂直亞帶, 其中山地上部寒溫性針葉林亞帶氣候最濕潤, 并生長具有陰暗針葉林特征的云杉()。因此, 根據(jù)生態(tài)地理分區(qū)和伴生樹種, 初步劃分西伯利亞紅松生態(tài)適宜分布區(qū)為大興安嶺山地上部寒溫性針葉林亞帶的火燒、采伐跡地及疏林地, 其他區(qū)域為一般適宜區(qū)[36]。但是, 對于坡向、土壤排水狀況等其他因素尚未考慮, 未來可綜合這些因素進一步劃分。

樹種與生長地之間存在相互作用、相互影響的反饋關(guān)系, 樹木引種不僅要考慮樹種引入地的適宜性, 也要關(guān)注其對引種地生態(tài)環(huán)境的影響[37]。當(dāng)前關(guān)于西伯利亞紅松引種可行性方面的研究, 主要從理論上闡述大興安嶺生態(tài)環(huán)境引種西伯利亞紅松的適宜性, 未能從西伯利亞紅松引種對大興安嶺植被、動物微生物群落、土壤理化性質(zhì)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響等方面綜合考慮西伯利亞紅松在大興安嶺引種的適宜程度。

2 西伯利亞紅松引種試驗研究

林木引種是一項周期長、投入高、收益緩的工作。從大興安嶺林區(qū)引種西伯利亞紅松開始, 科研工作者們經(jīng)過十幾年的探索, 已在種源研究、采種育苗、造林和嫁接等方面取得了豐碩的研究成果。

2.1 西伯利亞紅松種源研究

西伯利亞紅松分布區(qū)極為寬廣, 區(qū)域跨度大, 生境多樣, 在水平和垂直地理分布上存在基因型的分化。部分學(xué)者利用ISSR分子標(biāo)記技術(shù), 計算19個不同地理分區(qū)的西伯利亞紅松多態(tài)位點比率為91.9%, 表明不同種源地的西伯利亞紅松遺傳差異較大, 環(huán)境的適應(yīng)能力強, 并計算各種源的遺傳距離和遺傳一致度, 將19個種群聚類為平原、山地、高原三大種源區(qū)(西西伯利亞平原種源區(qū)、西薩彥—阿爾泰山地種源區(qū)和東西伯利亞高原種源區(qū))[38], 又結(jié)合地理距離將每個生態(tài)區(qū)種源分為不同的種源組和種源亞組[39], 這對于我國相似生態(tài)區(qū)西伯利亞紅松的引種, 尤其是大興安嶺等高寒山地林區(qū)的種源篩選具有重要指導(dǎo)意義。

2.2 種苗培育研究

種苗培育是引種工作的首要環(huán)節(jié), 也是后續(xù)造林工作的基礎(chǔ)和保障。相關(guān)研究者在滿歸、新林、阿里河、大海林等林區(qū)對西伯利亞紅松種苗培育展開系統(tǒng)研究, 主要內(nèi)容包括種子獲取與處理[40–41]、播種[42]、田間管理[43–44]、災(zāi)害防除[45]和起苗與定植[36, 42]等,如表2所示。

表2 西伯利亞紅松采種育苗階段及內(nèi)容

2.3 造林試驗研究

造林試驗是探索外來樹種是否適宜引種的實踐基礎(chǔ)。自西伯利亞紅松引種以來, 已在大興安嶺、小興安嶺、長白山、松嫩平原等林區(qū)進行地理種源試驗和立地差試驗。引種造林試驗發(fā)現(xiàn), 西伯利亞紅松生長狀況與種源類型、遺傳、種源地氣候因子密切相關(guān)。試驗種源地理跨度大, 共有山地種(烏蘭烏德、赤塔等)、高原種(蒙古、北貝加爾斯克等)和平原種(托木斯克、新西伯利亞等)三種類型。各西伯利亞紅松種源在試驗林地均能生長[46–47], 但因種源類型不同, 引種地各種源西伯利亞紅松生長狀況存有差異。例如, 在塔河蒙克山林場, 赤塔種源長勢良好, 年平均高生長可達51.2 cm; 新林林業(yè)局, 托木斯克和蒙古種生長量高, 山地阿爾泰和新西伯利亞生長量較低[46]。西伯利亞紅松樹高、地徑、高生長量等性狀受較強的遺傳控制。根據(jù)實地測算, 4 a生樹高遺傳力為80.3%, 7 a生樹高遺傳力達到了92.1%[48]。西伯利亞紅松與種源地氣候因子的相關(guān)性主要表現(xiàn)在, 不同種源的生長性狀呈現(xiàn)出連續(xù)的冷—暖地理變異規(guī)律, 即冷干地區(qū)的西伯利亞紅松種源生長狀況比暖濕地區(qū)的西伯利亞紅松種源差, 但這種相關(guān)性會隨著樹齡的增加而減弱[46]。此外, 西伯利亞紅松不同性狀間存在顯著地相關(guān)性[49], 樹高越高, 胸徑、年生長量、樹冠直徑等越大, 可為西伯利亞紅松優(yōu)良種源選擇提供參考。

立地條件是影響樹種存活和生長發(fā)育狀況的重要因素。部分科研工作者在大興安嶺新林、牙克石、長白山大海林等試驗林地設(shè)置了土壤、海拔、光照等立地差試驗[50–53]。西伯利亞紅松對棕色針葉林土、白漿土、黑鈣土、暗棕壤等都表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性[48, 51], 甚至在極為貧瘠的山地苔原土中存活率也高達89.9%[54]。在大、小興安嶺等海拔較低的中低山區(qū), 海拔的變化對西伯利亞紅松影響并不顯著[55], 而在長白山高寒山地中, 隨海拔的升高, 西伯利亞紅松生長量有降低的趨勢[54]。光照方面, 通過孫家站半光照和阿城苗圃、東北林業(yè)大學(xué)院內(nèi)林場的全光照對比試驗表明, 西伯利亞紅松幼年期需要一定的遮蔭, 適宜在山楊、白樺等蔽蔭樹下生長, 隨樹齡的增加對光照的需求逐漸增大, 為保證其正常生長, 應(yīng)適當(dāng)伐除周圍林木[46]。造林早期, 西伯利亞紅松還極易受草害影響[50–51], 定植后應(yīng)進行連續(xù)5 a的撫育, 以免周圍雜草抑制西伯利亞紅松幼苗的生長[47]。

因種源類型、遺傳、原生地氣候因子的差異以及引種地立地條件的不同, 各試驗地種源生長狀況存在差異。總體而言, 西伯利亞紅松在大興安嶺、長白山高寒山地、小興安嶺與長白山低海拔地帶以及松嫩平原表現(xiàn)出極大的適應(yīng)性, 生長發(fā)育正常, 無明顯病、蟲、凍害發(fā)生, 能安全越冬。

2.4 異砧嫁接研究

異砧嫁接是快速營造西伯亞紅松林的有效措施, 也是保留母本優(yōu)良性狀的有效方法[56]。大興安嶺林區(qū)西伯利亞紅松引種試驗中也進行了異砧嫁接研究, 主要包括嫁接母樹和砧木篩選、嫁接時間、嫁接方式、嫁接幼樹管理及嫁接應(yīng)用等五個方面。嫁接母樹可影響嫁接后樹木個體的壽命、結(jié)實量等遺傳特征[57–58]。西伯利亞紅松異砧嫁接的砧木選擇不僅要考慮西伯利亞紅松與砧木的親和力, 還需考慮砧木在引種地的生長狀況和抗逆性。對比試驗發(fā)現(xiàn)樟子松與西伯利亞紅松親和力較強, 嫁接成活率較高, 是大興安嶺林區(qū)西伯利亞紅松異砧嫁接砧木的首選樹種[59–60]。嫁接時間在一定程度上會影響嫁接效果, 一般在砧木樹液流動時嫁接西伯利亞紅松[60]。嫁接方式上采用的有劈接法和髓心形成層貼接法。阿里河林業(yè)局西伯利亞紅松嫁接試驗結(jié)果表明[57], 髓心形成層貼接法存活率較高, 劈接法嫁接苗年均高生長量高。嫁接后必須隨時觀察嫁接苗木的生長狀況, 及時進行修枝、剪砧、松綁、預(yù)防治理病蟲害等管理措施[58], 以保證嫁接苗的成活率和長勢。在嫁接應(yīng)用方面, 主要有利用異砧嫁接建立西伯利亞紅松食用堅果林和種子采集林, 以及在科爾沁沙地種植西伯利亞紅松嫁接苗, 以豐富沙地的樹種資源[61]。

西伯利亞紅松引種試驗研究主要是基于野外造林試驗探究西伯利亞紅松在大興安嶺林區(qū)生長的適宜性, 并且在西伯利亞紅松快速造林方面取得了相應(yīng)研究成果。但對西伯利亞紅松引種種植前后大興安嶺外部環(huán)境變化的研究較為鮮見, 可深入研究西伯利亞紅松引種前后引種地生態(tài)系統(tǒng)及各組分的變化狀況。

3 西伯利亞紅松引種應(yīng)用研究

低質(zhì)林改造一直是大興安嶺森林生態(tài)環(huán)境問題的重點。探究西伯利亞紅松對大興安嶺低質(zhì)林是否具體改善作用是當(dāng)前西伯利亞紅松引種應(yīng)用的重點關(guān)注內(nèi)容。

誘導(dǎo)改造樹種的存活率及生長率是低質(zhì)林改造關(guān)注的首要問題。研究表明, 西伯利亞紅松在不同低質(zhì)林的存活和生長狀況均較好, 但在不同林分和不同誘導(dǎo)改造方式下均有不同[62]。闊葉混交次生林西伯利亞紅松的存活率及生長率高于白樺萌生林。改造方式方面, 西伯利亞紅松在效應(yīng)帶中存活率及生長率更高, 更適宜5—10 m效應(yīng)帶改造[63]。土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分, 土壤的理化性質(zhì)、肥力狀況和呼吸速率等均能夠影響森林質(zhì)量。闊葉混交次生林和低質(zhì)山楊林經(jīng)西伯利亞紅松誘導(dǎo)改造后土壤全氮含量提升72.70%, 全磷有所降低[64–65]。但白樺萌生低質(zhì)林土壤全氮、全磷均下降[64]。西伯利亞紅松對低質(zhì)林土壤肥力有改善作用, 改造后林地土壤肥力與對照樣地達到顯著性水平[65]。土壤呼吸方面, 不同帶寬的西伯利亞紅松誘導(dǎo)改造模式對土壤呼吸速率均有不同程度的提高, 其中以18 m帶寬土壤呼吸速率提高最為顯著[66]。土壤養(yǎng)分保持方面, 林窗改造枯落物分解快且不易發(fā)生水土流失, 更有利于土壤養(yǎng)分的積累, 尤其是20 m×20 m的林窗改造方式[67]。

目前, 西伯利亞紅松對大興安嶺低質(zhì)林的誘導(dǎo)改造主要注重土壤等地下部分的動態(tài)變化方面, 而對林分組成、林冠結(jié)構(gòu)等地上部分的動態(tài)變化研究相對較少, 未來可加強該方面的研究。

4 結(jié)論與展望

植物引種不僅需要驗證引種地是否適宜外來植物的生長繁殖, 還需要明確外來樹種是否會對引種地生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生有利或不利影響。近30年引種栽培結(jié)果可證明, 西伯利亞紅松能夠適應(yīng)大興安嶺的環(huán)境氣候條件, 生長發(fā)育良好。且研究者們總結(jié)了一套相對成熟的引種栽培技術(shù), 基本滿足大興安嶺林區(qū)西伯利亞紅松引種的技術(shù)和管理需要。但西伯利亞紅松引種可能給大興安嶺各生態(tài)組分及生態(tài)系統(tǒng)帶來的哪些影響等問題還尚未解決。另外, 西伯利亞紅松基本屬性的研究還需進一步深入。為保障西伯利亞紅松樹種在大興安嶺林區(qū)的引種造林, 造林地森林高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展, 未來西伯利亞紅松的引種種植研究可從以下幾個方面開展:

(1) 西伯利亞紅松個體的基礎(chǔ)性研究。國外對西伯利亞紅松生長繁殖規(guī)律[68–69]、水分利用[70–71]等基礎(chǔ)特性進行了深入廣泛的研究。但目前國內(nèi)對西伯利亞紅松個體生物學(xué)特征和生態(tài)學(xué)特性的基礎(chǔ)性研究相對不足, 未來可加強對西伯利亞紅松生長規(guī)律、個體固碳、水分生理特性等生物特性的探索以及抗旱性、抗火性、病蟲害抗性等生態(tài)學(xué)特性的研究, 充分了解西伯利亞紅松的內(nèi)在屬性。另外, 西伯利亞紅松在大興安嶺的潛在分布范圍還需進一步明確, 可利用物種分布模型等生態(tài)技術(shù)手段模擬西伯利亞紅松在大興安嶺林區(qū)的可能分布范圍, 為西伯利亞紅松在大興安嶺林區(qū)引種提供科學(xué)基礎(chǔ)。

(2) 西伯利亞紅松對引種地的影響和作用機制。當(dāng)前西伯利亞紅松研究多集中在引種適應(yīng)性方面, 對引種地周圍的植被、生物、土壤等的影響研究相對較少, 今后應(yīng)進一步探究西伯利亞紅松對引種林區(qū)的林分結(jié)構(gòu)、樹種種類組成、物種多樣性、土壤微生物含量及組成、土壤持水等方面的影響, 探究其內(nèi)在相互作用機理。以及對低質(zhì)林進行誘導(dǎo)改造后, 西伯利亞紅松誘導(dǎo)改造林地上和地下各組分的動態(tài)變化狀況及其相互作用反饋機制。

(3) 引種西伯利亞紅松對大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)的影響。大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)是我國東北地區(qū)的生態(tài)屏障。西伯利亞紅松在大興安嶺林區(qū)的推廣種植對森林生態(tài)系統(tǒng)影響的研究報道較為鮮見, 可從結(jié)構(gòu)和功能兩方面探索西伯利亞紅松大面積引種種植對大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)的影響。如森林物種組成、景觀多樣性、群落結(jié)構(gòu)變化以及森林養(yǎng)護水源、調(diào)節(jié)氣候、固著土壤、碳匯和碳循環(huán)等方面。

(4) 西伯利亞紅松對氣候變化的響應(yīng)及應(yīng)對策略研究。國外有研究表明, 在降水充足的地區(qū), 氣候變暖為西伯利亞紅松提供了競爭優(yōu)勢, 也促進了其向苔原帶的擴張[72–74]。但近幾十年來大興安嶺林區(qū)氣候呈現(xiàn)出氣候暖干化趨勢[75–76], 未來可能氣候變化是否有利于西伯利亞紅松引種還尚未可知?？杉訌姎夂蜃兓c西伯利亞紅松之間的相互關(guān)系的研究, 探討西伯利亞紅松地徑、年輪、物候、地理分布等對氣候變化的響應(yīng), 探索有效的營林、撫育和管理措施提高西伯利亞紅松林的生態(tài)穩(wěn)定性, 以減輕氣候變化給西伯利亞紅松的引種和定植帶來的影響。

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Research progress of introducedin Great Xing′an Mountains

HU Mengting1,3, LUO Xu1,2,3,*

1. Department of Geography & Spatial Information Technology, Ningbo University, Ningbo 315211, China 2. Ningbo Universities Collaborative Innovation Center for land and marine spatial utilization and governance research at Ningbo University, Ningbo 315211, China 3. Donghai Academy at Ningbo University of the New Type Key Think Tank of Zhejiang Province, Ningbo 315211, China

was a major planting tree species in the cold-temperate forests, and became an important species introduced in the Great Xing′an Mountains for its relatively strong regional adaptability and application value. In this paper, based on plant introduction process we reviewed the latest research progress onat home and abroad from the aspects of introduction preparation, afforestation and application. Further, we analyzed the shortcoming of current research, and proposed future possible research directions in order to provide reference for the promotion ofplanting and sustainable development of forest ecosystem in the Great Xing′an Mountains.

; species introduction; afforestation; adaptability; cold-temperate forests

胡夢婷, 羅旭. 大興安嶺林區(qū)引種西伯利亞紅松研究進展[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(3): 237–244.

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10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.03.028

S718.5

A

1008-8873(2022)03-237-08

2021-05-12;

2021-07-24

國家自然科學(xué)基金項目(31600373)

胡夢婷(1997—), 女, 河南信陽人, 碩士研究生, 主要從事景觀生態(tài)學(xué)研究, E-mail: hmt330037412@163.com

羅旭(1984—), 男, 博士, 碩士生導(dǎo)師, 主要從事氣候變化和森林生態(tài)學(xué)研究, E-mail: louxu@nbu.edu.cn