天然次生杨桦林的结构,动态及经营.doc

天然次生杨桦林的结构,动态及经营第9卷第4期1993年10凡journalof!三!lnvo】.9no.4oct.1993天然次生杨桦林的结构,动态及经营l1吴榜华臧润李春阳<7f(吉林林学院稃研处)(中国杯科院林研所)摘要表文根据吉林,黑龙江两省的调查.描述了天_端次生橱掉抹珥落的蛄构特点及其动态变化连势,分析了山掳,白掉及其林下栽植的虹枷的生长过程.肌杨桦蚌的结构,动志及生长规律,提出了台理的拄蕾措施.关键词山栖.白抨,群蔷结构,次生演替一森林经营一一一一天然次生林是原始林经较大程度的干扰破坏后,演替形成的森林群落.我国天然次生林分布广泛,它在森林资源中的比重尚在不断增加,已成为重要的后备森林资源.黑龙江省次生林目前占全省森林面积的57,吉林省的次生林亦占全省森林面积的72?如何经营利用好这个宝贵的资源,是当前急待解决的课题.鉴于天然扬,桦林在次生林中所占比重达3o4o%,为此,研究其结构,动态和合理的经营措施,对加快我国林业现代化建设具有重要的现实意义.1天然杨桦次生林的结构及其动态1.1群落的组成结构及其动态分析群落的组成结构是指构成群落的各种生物成分,它是群落其它特性的基础.天然扬桦次生林指的是以山杨(如妇越)或自桦(幽m町)为优势树种的天然次生林群落.如果山扬在群落中占优势而自桦的比重不到l成,则称为山扬林;若白桦在群落中占优势,而山杨的比重不到l成+则称白桦林;若二者之中有一种在群落中占优势,而另一种的比重在l成以上,则该群落被称为杨桦混交林,简称扬桦林,吉林,黑龙江两省的扬桦纯林很少,林中常混有紫椴(栅w船),水曲柳(brazk.s),胡桃楸(,luminous埘口栅),黄波罗(微妇研),柳树(&”唧.),色木械(acernono),春榆(urm一),蒙古栎(ct妇)和黑桦(槐l如一)等阔叶树在有针叶树种源地段亦偶见红松(pza,a缸胂删),红皮云杉(删k旷口枷),臭冷杉(b妇pr妇时)等针叶树.林下灌木主要有毛撵(cotf啪栅),暴马丁香(8埘如啪r)绣线菊(r卿.)等草本有苔草(c卵p),山茄子(胁.儿frrk/for;u&),术贼(脚一幽ige1w.te)等一般苫藓层不发达,甚至没有苔藓层.收稿13期:1992.】o-06报.李院.:学林林虫口吉林林学院第9卷表i帽儿山实验林场杨桦林群落组成变化情况tab.icorn口】tnchang姻jnthepoptandbirchunnj目jnmaoetshanexperimentalforstfarm洼:表巾卡而一_j】协.晔.水一水雌椰.黄一黄浊.削一胡雠馓.色一色术.榆春榆.嘏一觜授,丁暴马r香.柞一蒙古栎从走1可看出两桦林是以山酾或自为优势种砰多种闹叶扭|种群构成的阔叶混交林落.每个树仲在山扬或白桦林_1i所占的比例不同.各树种在主林屡,更替层和更新甚l所占的此倒亦前较大篮异.从1979年到l99o年的l0年问每个树种在各群落和不同良次中的组成变幅也很大.山扬干uj伴仲群呈现出越往下层其比例越少的趋势.显然山杨或白摊群在场桦林下更新不良.这lo年问.【】1扬_f1l白桦在更新层中已被排挤掉;山杨在更替rf亦复存在,自桦在型替展-1i从l979年的6成下降到l990年的l成;在主林层叶i而_):在l0年问降低l成.反之.它几种碰阔叶树种则表现出越往下层,比例越大,而n】0年问在各个层次t.的比例均有增趋势.表现出硬阔叶树种在杨桦林中的进攻”锊怎.扬伴群趋于轻也.碰闹w什什群正在长.随着时问的迁移.演替进程的推进.叶#j然演特为碰阀钳为主的闲叶挂交林群落吉林订敦化市林业局秋梨沟林场山协林际地为例.泼际地的树神鲥披硅【6cm为起删径阶):5扬2拌2柞l椴+包.水黄.榆.隗.埘杏结果丧【1:_囊群落扬桦址仍占前绝对优势.忸艇阔叶树作为”进攻者”.在更新fu更替层中的比例已有了棚当大们成数.该际准地畅桦林也将被硬阔叶林或杂木林所取代.青林琳学院实验林场白桦林吲定洋地近划调查其组成比例是:3桦3水2红l包l做+(腧.魄黄,柞,枫伴)”.该固定际准地是半个多世纪前原始阔叶红松林被醍坏后形成的.不过在原来破坏后的迹地仍保存着数抹红松和几个碰闹叶树的个体.经过近半个世纪的更诈.白桦虽然侏数仍届fj亡势,忸成效已与水曲椰基本l十【i等,已失去二十多年前的绝对忧势地位.设际准地内白桦在更新干i更替层qt已很少见.反之硬阔叶树和红杜则表现出了良好的新状况.这类次生林样熔的持征也逐步产生质的漓变.越来越趋向于过伐林.以上三个型际地证明.扬摊林一般控由协,fu其它硬阔叶树种组成的混交群落,尽管扬拌讶i时在林分【仍占优势,但随着昨落滴替进雎的发展,扬拌将逐渐被以硬阉叶树为主的蚓叶混交林所玳代(在前割叶树补源时亦可形成补阔混交林).通常扬,桦纯林仅小面积田块状分布于撂荒地l斯采伐迹地.这些纯林维持的时问亦不会太长久.第4期吴榜华等天然次生橱桦林的结构动态及经营1.2群落的径级结构及其动态分析.林分的径级结构是指林分中的树木个体在不同直径等级上的分配比例.林分结构表明了林分内不同=树木个体间的分化规律.是树木与环境相互作用的结果,是合理经营措施的重要依据之一.图l和图2是山杨林和白桦林内主要树木种群的径级结构.从图中可以看出,山杨林中各树木种群的径级分布规律有较大差异+扬,桦呈峰状起伏,而硬囝l敦他市歉梨淘林场山杨林内各主要种群的径级结构f1tdiameteciassshuqrmaintreeppuiationsiaapopulusdividiana阔叶树则大致呈现出株数从小径级ec.da峭tity向大径级逐渐减少的分布状态;白拌林中各树木神群的径级结构则基本相同.都是由一定棣数开始,随后达到高峰.而后又逐渐向高径级减少.图l,图2说明山杨林和白桦林径级结构特点是:中等径级(820cm)占多数,而小径级(<8citi)和大径级(>20cm)的株效则较少.其它硬阏叶树径级则以lcm以下的株数最多.两种群落中其它阔叶树集中分布的径级均小于扬,桦集中分布的径级,为什么出现这种情况呢?从扬,桦及其它硬阔叶树的动态变化过程考察发现,杨桦林中的硬阏叶树(包括红松的更新幼树)是在扬桦林发育到一定程度后侵入的,其生长的时间较短,又处于杨桦的激烈竞争压力之下.从而表现在平均直径上也小于山杨或白桦.但随着时间的推移,扬桦终将被其中的硬阔叶树或针叶树所代替,这是由各树种的生物学,生态学特性和变七着的群落环境所左右的.1-3年龄结构及其动态群落的年龄结构是由组成群落的不同种群的年龄结构所决定的,它表示不同年龄的个体在各树木种群中的比例,是神群兴衰群落动态的一个重要指标.图3和图4是在帽儿山实验林场山扬林和白桦林调查的山扬种群和自桦种群的年龄结构,围巾显示出山扬和白桦的种群年龄结构非常相似+即高龄大树(50a)和幼龄小树(loa)的个体数都很少?而中龄树木(2odoa)的个体数较多,整个分布呈山峰状.这种年龄结构金字塔(将图向左旋转90o即是)是比较明显的衰退种群的年龄结构特征,它表明了山杨或白桦在各自的林分中正处于衰退阶段.其幼苗幼树在本林分的林冠下更新不良,个体敦极少.老龄个体由于心腐等原因正在衰亡,逐新给其它树种空出生态位?而中龄的个体又处于其它几种硬阉叶树的强烈竞争压力之中,树种的生态学特性和正在变化的群落环境部决定了扬,桦逐渐在群落中失去优势地位.而其它硬阔树则由于变化着的群落环境越来越有利于其生长与繁殖,从而将使它们逐渐在群落中发展壮大.居于显位,终究将杨伴更替排挤掉.江洪等(1992>在研究北京地f=互的天然次生林的年龄结构h,t发现,一对策种群的年龄结构大都是倒j型,即幼龄个体数较多.随龄级的增加,个体数将逐渐减少;而r一对策群的年龄结构大都呈山峰状,即幼龄和大龄的个体数部较少,而qt问龄级的个体数较多.图3和吉林#学院第0卷图4中所展示的山杨或白桦种群的年龄结构正是r一对策种群的年龄结构特征.李德志等(1992)在帽儿山实验林场研究了该地天然次生林四个主要类型的年龄结构及其动态,结果也表明山杨,白桦种群在其各自的优势林分中呈现出近乎山峰鬈状的年龄结构,而水曲柳,胡挑楸和蒙古栎等硬阔叶树种群在其各自的优势林分中呈现出了倒j型的年龄结构.这就表明山杨和白桦属r一对策种群,而水,胡,柞等硬阔叶树属i一对策种群.众所周知,r一对策种群大都为先锋种群,在不稳定的环境中较昌盛,而一对策种群则多为顶极或较稳定群落中的种群,在较为稳定的环境下昌盛天然杨,桦次生林系在原始林受到较大破坏后,在次生裸地上更新发展起来的径级圉2吉林林学院实验林场白桦林固定样地内主要对术种群的径级结构f2thedkamctcrclassstruurofmem仃eeafionsin8吐蛐时s睇0n血rylorstmmuni竹先锋群落,迄今大多已在d0年左右的林龄了,原来那种适台于杨,桦种群昌盛的环境已被异化,演变为较为稳定的群落环境.这种较为稳定的环境反倒不利于杨,桦种群的发展,却为其它一切一对策的硬阔叶树种群的繁荣提供了有利的条件.这样,随着演替进程的推进,做为r一对策种群的扬,桦将逐渐板做为一对策种群态变化规律,从而为及时采取恰当的经营措施提供依据.2.1山扬,白桦的生长方程根据帽儿山实验林场杨,桦解析木的数据,借助于电子计算机.拟合出山场和白桦的生长方程如下:日一一4.3892781+4.1500538lna(一0.932909i.n一37)d】3*一一5.9342848+5.314ii23lna(一0.9621763.n一37)日一一4.63681454.3310639lna(一0.9547254,n一42)dl3一一6.5765867+5.71l7856lna(一0.9809338,n一42)式中日为树高;d为胸径;为年龄;为相关系数;为样本数.上述方程表明,杨,桦的树高及直径生长与年龄成对数关系.随着时间的推移树高和直径的生长速度约在2530a左右趋于平缓.2.2山杨,白桦的生长过程分析表2山杨林中山扬的生长过程表nb.2growthprocessofp.finitsdominatedsendarylorset山杨和自桦的直径,树高和材积生长过程可从吉林林学院近期调查的材料中看出,如表2,3所示?从表中可以看出.虽然山杨和桦的材积生长在40年之前还未达到数量成熟,但其直径和树高则在30或35年前出现了平均生长量和连年生长量相交的情形,如山杨的直径连年生长量和平均生长量分别于15年和25年发生了相交,其树高的两种生24吉林林学院第g卷长量的相交也分别发生在l5年和25年左右;白桦的两生长量相交的年份分别是直径在3035年左右,树高在lo和35年左右.上述分析表明山杨林应在l5年左右和25年左右各进行一次问伐,以促进保留林术的生长.白桦林也应在10年左右和3035年左右进行问伐.我们在帽儿山实验林场所调查的山扬和白桦的直径生长过程如图5和图6所示.圉5帽儿山实验林场山扬林中山扬的生长过程fig.5dlgro,thprocessofp.drnitsdominatedsecondaryfortinthemaoershanexpezimentalforestrat1t1a(a)-囝日帽儿山实验林场白桦林中白桦的生长过程fig.日dlllgrowthprocessofb自加initsdominat*ds啪ndaryforestinthemaoershanexperlmentarestfa:m图中也表明山杨在25年左右,白桦在35年左右,直径的连年生长量和平均生长量相交,这些年份以后.直径明显减缓,因此应进行间伐利用.2.3杨桦林下栽植的红松的生长过程“栽针保阔是东北次生林经营的一项有效措施,目前已得到推广.取得了较好的生态经济效益.图7和图8是帽儿山实验林场同时栽植于山杨林下的红松和全光下红论的树第4期吴榜华等一天然改生扬桦林的结构,动态厦经营25高生长曲线,从图中可以看出,5年以前,无论是山杨林下的红松还是全光下的红松,树高的连年生长量与平均生长量重台,但处于林下的红松的生长率大于全光下的-这说明红松的幼苗幼树至少于5年前,在有上层林术遮萌的林冠弱光条件下,生长较好.而5年以后,林下红松的生长速率有所减缓,并分别在l0,l7和22年左右出现了平均生长量和连年生.长量相交的情况,而全光下的红松的高生长速率则在逐年增加,到25年时仍从未出现年平均生长量和连年生长量相交的情形.这就说明,随着年龄的增加,红松的需光量也在不断增加,但杨桦林的蔽荫度也在增大,因而使林下红松生长速率减慢,特别是在l0年左右和1722年左右,红松的高生长受到了明显的抑制.因此,与全光下的红松相比,山杨林下的红松分别在5l0年和l722年左右增加受光量,为此,必须实行透光伐,以解放被压抑的针叶树.但伐除上层林术不可一次伐尽,应分23次采伐,以免环境巨变.针叶树被”闪死”.嘲剖o1020f(a)囝7山扬林下栽植的红松生长过程f.7hei8l】tgrowthpxocess0fakoxeanpineplanzedundexinseoondaryfuxet3杨桦林合理经营措施的探讨生长量01020,(a)圉日全光下红松树高的生长曲线fig.8heightgrowthprocess0fakoreanpineinfullsunll8l】t次生林经营系统是一个复杂的生态经济系统,台理的经营好次生林也是一项复杂的系统工程.经营次生林时,不仅要考虑次生林的自然特点,而且还要考虑社会经济环境,只有将诸多的因素统筹考虑后.才能使次生林的经营合理化,亦即使次生林发挥最大的经济效益,生态效益和社会效益.我们认为.不论其它条件如何发生变化,次生林合理经营的最基础的因索是次生林的群落特征,只有掌握了次生林群落的变化规律.只有掌握了次生林群落的变化规律,才能科学地利用这些规律.采取恰当的经营措施.基于这一观点,我们仅从上述杨桦林群落的结构及动态规律,提出如下杨桦林经营措施.(1)从组成结构及其动态来看杨桦林的经营.杨桦林很少为纯林.大多数林分均混有相当比例的硬阔叶树一而且这些硬阔叶树将随群落的演替而取代杨桦,从经济和材质等方面考虑,硬阚叶树的价值大于杨桦,而白桦的质量又大于山杨.因此,在经营杨桦林时,应采取”伐扬留桦,伐杨桦保硬阔”的经营措施,充分考虑硬阔叶树在组成和演替中的地位,保护和培育硬阈叶树.诱导以硬阔叶树为主的优质高价林分.(2)从径级结掏及其动态上看杨桦林的经营.杨桦大径木易产生ii-腐等病,材质和生长速度明显降低?通常扬桦林不宜培育大径材.现有的杨桦林以中小径木为主,在经营上吉林林学院第9卷应充分重视并利用好现有的中小径木,特别应注意将杨桦林中20c11fi以上的大径木尽快择伐利用,避免材质和生长速度的降低.对于杨桦林中的硬阀叶树大都处于小中径级之中,为了避免受杨桦竞争的干扰,亦可将杨桦的小径术清除,为硬阔叶树留出更充足的生态位,促使其尽快成材.因此,从径级结构出发,杨桦林的经营应采取”伐去杨桦大径木,培育利用中径木,以硬阔叶树限制杨桦小径木”的经营措施.(3)从年龄结构及演替趋势来看杨桦林的经营.山杨和白桦种群的年龄结掏都表征了它们是衰退种群,在森林演替中属于被取代的对象,如果任其自然,杨桦将逐渐衰退至死亡,代之而起的是硬阔叶树,最终形成针阔混交林.但如此漫长的自然取代过程,从人类经济意义上讲是不合算的.因此,从动态的观点出发,杨桦林的经营应采取的措施是:保留并培育优质硬阔叶树,促进其生长和更新,同时,结合抚育问伐.积极引进红松等针叶树,从而,人为加速森林的演替进程.以期早日形成优质高产的硬阔混交林或针阔混交林.(d)从生长动态看杨桦林的经营.从杨桦的生长过程来看.杨桦的速生期在3035年之前,超过3035年,则生长开始减缓.因此,在3o35年时应对杨桦进行一次择伐,以取得较大的中径材,同时.亦可为”栽针”创造良好的生态位.从杨桦林下红轮幼树的生长来看,在栽植红松后的5lo年和l722年这两个时期应各进行一次问伐,伐去部分对红松有抑制作用的杨桦木,促进红松的快速生长.t结论(1)绝大多数的杨桦林是fh山杨,自桦和其它硬阔叶树组成,随着时间的推移,硬阔叶树的比例将不断增加.(2)杨桦林以中小径木为主,杨桦的平均直径大于硬阔叶树的平均直径,但随时问的推移,硬阔叶树的平均直径将超过杨桦.(3)杨桦林中的主要种群山杨和自桦都具有衰退型年龄结构,随着时间的推移杨桦将逐渐被硬阔叶和针叶树所取代.(d)杨桦的速生期在3o35年之前,如果杨桦林下栽植红松,应分数次将杨,桦采伐利用.(5)杨桦天然次生林的群落结构,是杨桦林合理经营的基础.参考文献陈大珂等r黑龙江省天然次生韩研究(i)东北韩学院,】984,()陈大珂等.黑龙江省天然次生韩研究(i).东北韩学院,1985,(1)晓峰-红松瞬叶林的恢复途径一一载针保阔.东北林学院,增刊吴榜毕等.吉林次生林经营延青:延边大学出版杜,】991,811,158166.293298,317319李德志等r天然次生林年龄结构及其动态的分析.吉林林学院,1992,8(1):2328吴榜华?延边地区红松人工均林早害的初步调查.东北林学院,981,(1)吴榜华?关于次生林经营系统若干问题的研究.吉林韩学院.1992,8(2)16l23567第4期吴榜华等,天然次生镑桦林的结构,动态及经营278ngh.ngetallthepopulationstructureofsoondaryvegetationinnorthchina,inv.geta抽一stucillrefuactionanddynamlcs(edltcdbyjiaghong)_sci