黑龙江五营林区阔叶红松林及其次生类型结构与动态变化

黑龙江五营林区阔叶红松林及其次生类型结构与动态变化

阔叶红松林是中国温带针阔叶混交林区的一种带性植被，广泛分布于小兴安山脉和长白山地区。经过长期的转移和砍伐，该地区面积减少，质量下降，生态系统严重退化，有些地方甚至陷入贫困的边缘。在这种恶劣的形势下，国家于1998年立即提出并实施了天然林保护工程。包括东北部林区在内的天然林区砍伐数量迅速减少，完全停止了天然林的采伐。考虑到30年和50年前的资源开发和恢复，一些原始林区和大型退化生态系统退化，如次生林、稀疏林地、灌木草、无菌山地和农田，我们如何有效管理每个群落的特点，保护和恢复像慈松林这样的珍贵天然林资源？这些都是我们森林工人的责任。本文通过对小兴安岭五营林区阔叶红松林及其次生林的具体分析,探讨森林群落合理的结构特征和动态机制,同时也找出制约红松林发展的主要因素;通过调整林分结构来提高森林生产力,从而达到保护阔叶红松林,提高森林生产力和迅速恢复低质低价林的目的.在此基础上,结合国内外森林恢复的经验和理论模型,针对大量的退化生态系统,提出4种退化生态系统的恢复途径及相关的措施,从而把可持续经营的思想落实到具体林分,保护原始林,恢复次生林和重建严重退化的生态系统,实现可持续经营.1软天然林和天然林研究方法主要采取3种方式,他们之间的区别主要在于所适用的林分不同.第一是常规的森林经理调查和测树调查以及幼苗幼树更新和林分特征调查等,硬阔叶林研究主要采取这种方法;第二是试验和观测,主要根据1985年来在五营林区的丰林自然保护区、丽林林场和其所在的小兴安岭地区的研究进行,软阔叶林和阔叶红松林更新研究中主要采取这种方法;第三是收集资料,包括丰林自然保护区1997年的经理调查资料、丽林林场资料和小兴安岭地区其它林场和林业局的资料.1.1研究当地自然环境条件1.1.1伊春市五营区五营林区位于我国小兴安岭南段,其中丰林自然保护区和丽林林场地理坐标为东经128°59′～129°15′,北纬48°01′～48°09′,伊春市五营区境内,总面积为18165hm2.全区以中低山为主,海拔在300～450m范围内的面积占全区总面积的65%以上.本区阴坡占53%,阳坡占43%,平坡占4%.通常阳坡短而陡,阴坡长而缓,并常常在15°以上的坡地上出现阶梯状水湿地,而在山麓地带又常常形成小面积洪积扇,它们往往又是沟蚀的起点或山间小溪的源头.1.1.2季节和地带性土壤的主要变化五营林区为寒温带大陆性季风气候.春季风大少雨,易干旱;夏季常受副热带海洋气团影响,多雨而高温;秋季降温急剧,早霜始于9月中旬,常有霜冻;冬季受西伯利亚和蒙古高气压影响和控制,气候寒冷而干燥,是一年中降水量最少的季节.本区年均降水量680～750mm,年蒸发量为930mm.随着季节变化,干湿交替比较明显,5月份以前处于干期,6～8月份为湿期,9～10月为干期.风的季节性变化明显,秋冬多西北风,春夏多偏南风,一年之中,风速以春季最大,最大可达27m/s,是森林火灾多发季节.年平均风速为2.5～5.0m/s,春季由于大陆回暖,在蒙古一带常有低气压发生,沿峰带东移至本区与黄海、渤海上的高压对峙成南高北低的态势,形成较大的气压梯度,所以在本区内常发生偏南大风,最大风速可达27m/s,年平均大风(大于8级)日数10～15d,多发生在3～5月.本区纬度高,太阳辐射量少,年平均气温-0.5℃,1月平均气温-24.2℃,7月平均气温20.3℃,极端最高气温34.9℃(1977年7月),极端最低气温-44.5℃(1980年1月).年气温较差大,最大可达77.5℃,日温持续在10℃以上的时间为120d,有效积温(≥10℃)为1900℃～2200℃,早霜始于9月中旬,晚霜终于5月下旬,植物生长的无霜期为100～110d.随着季节变化,干湿交替明显,一年中除6～8月较为湿润外,其它时间均较干燥.区域地带性土壤主要是花岗岩上发育起来的暗棕壤.其次在山间谷地及河谷阶地等部位,分布有一定面积的草甸土和沼泽土.1.2森林类型和森林资源现状1.2.1森林类型根据本林区的实际情况,可以划分出下列10个主要林分类型.(1)冷杉红松林属于谷地云冷杉林和枫桦红松林之间的过渡类型,通常分布于河谷、阶地、山麓或坡上,是本区分布面积和森林蓄积量最大的类型.(2)与云冷杉红松林杂交多分布于缓坡地带,其上界与椴树红松林相接,下界与云冷杉红松林交错,土壤多为典型或潜育暗棕壤,天然更新不良,更新多为云冷杉幼苗,红松幼苗幼树更新很少.(3)上界与枫桦红松林多分布在山上腹部的阳坡或半阴坡,坡度在16°～25°,上界与柞树红松林相连,下界与枫桦红松林交错,土壤为山地或典型暗棕壤,肥沃湿润,是本区生长量最高的林分类型.(4)红松林在陡坡和山岗地段,面积很小且呈零星分布.(5)新型优势树种是本区隐域性顶级群落,林分结构以云杉(Piceajezoensis)、冷杉(Abieshephrolepis)为优势树种,伴有白桦(Betulaplatyphylla)和少量红松(Pinuskoraiensis).(6)林木为林下植物在排水不良,地下水位高的平坡或谷地分布较多,由于地面冷湿,空气湿度大,林内透光弱,树枝常挂有大量松萝树毛,树干覆苔藓和地衣,林地布满藓类植物.一般在疏林地、林隙和倒木上有较多云冷杉幼苗,红松和其它阔叶树更新很少.(7)分组成针叶树种的选择是本区分布较广,平坡和缓坡均有分布的一种林分类型,林分组成针叶树主要有云杉、冷杉、落叶松(Larixolgensis)和少量红松,伴生树种有白桦和枫桦等阔叶树种.有时在该分布区,土壤有永冻层,森林生产力很低.(8)更新造林密度主要分布于平缓坡,中层典型暗棕壤地段,林冠下天然更新中等,更新频度30%,更新幼苗主要有云杉、冷杉、红松和杨桦等,该林分中以杨桦为主的称为软阔叶林,主要分布平缓坡草甸土型地段.(9)林分密度分布在本区平原河、铁山河、七星河和松桦河流域有条块状散生分布,主林层多为落叶松过熟木,次林层由中小径落叶松、云杉、臭冷杉和白桦组成,从群落演替发展趋势上看,落叶松在本区内处于被云冷杉更替阶段.(10)其他天然更新形成的次生林该林分类型是经原始柞树红松林或椴树红松林遭受砍伐、火灾后由柞树、黄菠萝(Phellodendronamurense)、胡桃楸(Juglansmandshurica)等天然更新形成的次生林.该类型分布面积很小,其中还有以单个树种为优势的纯林,如黄菠萝林和柞树林等,是一种由原始陡坡柞树红松林或斜坡椴树红松林破坏后演替形成的次生林群落类型.1.2.2红松林和山地红松林本区森林类型比较丰富,从植物成分看,虽有大兴安岭的主要树种落叶松的局部分布,但绝大部分植物种类属于长白植物区系小兴安岭亚系,地带性植被是以红松为优势的阔叶红松林.由于本区海拔变幅小,没有明显的高山,森林分布基本处于一个垂直亚带内,即山地阔叶红松林带.(1)森林植物种、植物群落种.主要分为5个种类,一个缘本区森林植物中,保存着很多古老第三纪的孑遗种,如红松、水曲柳、核桃楸、色木和一些特有的树种,如花楸、怀槐、春榆、香杨、大青杨、青楷槭等阔叶树.同时本区还有喜暖的藤本植物如葡萄科的山葡萄、木兰科的五味子和猕猴桃科的软枣猕猴桃等混生期间,使原始阔叶红松林又具有明显南方亚热带植物群落景观.据调查,本区森林植物有113科、568种、32个变种、12个变型.(2)草食性藻类分布在动物地理区划上,本区兽类区系属古北界东北区长白山亚区.地带景观属温带针阔混交林带,动物区系表现出温带森林动物的特点,林栖兽类占优势,草食性兽类如马鹿、狍、野猪等最为常见,小型兽类、啮齿动物和食虫动物数量较多,分布亦广,但也常常危害林木,不过它们为珍贵大型肉食动物提供了食物资源.本区兽类区系据抽样调查,共有6目16科43种.其中属国家Ⅰ级保护动物有紫貂1种,属国家Ⅱ级保护动物有黑熊、棕熊、黄鼬、貂、水獭、猞猁、原麝、马鹿、驼鹿和雪兔等98种;主要经济兽类有马鹿、驼鹿、原麝、狍、熊类、松鼠、东北兔、黄鼬及豹猫等.(3)东方植物属种种为6种,占3.4%本区分布鸟类资源共有17目、39科、177种.古北种149种占84.2%,广布种22种占12.4%,东洋种6种占3.4%;留鸟41种占23.2%,候鸟136种占76.8%,其中夏候鸟116种、冬候鸟8种、旅鸟12种,分别占候鸟种类的85.3%,5.9%,8.8%.鸣鸟共有100种,包括雨燕目和雀形目,是本区鸟类中种数最多的生态类群.雀形目鸟类绝大多数属食虫鸟,是控制森林害虫的重要因素.1.3森林资源动态1.3.1次生林分生期分布格局根据丰林自然保护区的调查,全区林分类型无论从面积按龄组分布,还是从蓄积按龄组分布,都是以成过熟林为主要组成部分,成过熟林面积占74.9%,蓄积占82.7%.其中,原始林中椴树红松林已全部进入成过熟林,枫桦红松林成过熟林面积、蓄积均占99.6%,云冷杉红松林成过熟林面积、蓄积分别占97.3%和96.7%.构成本区森林资源主体的原始红松林,已进入老龄过熟阶段,与之相比,次生林的龄组分布结构则是另一种格局.幼、中龄面积占次生化林分面积的65%;幼、中、近熟林面积占次生林面积的82%,中龄林所占比重为60%.在次生林各类型中,山杨林只有近熟林,白桦林也只有中、近熟林,它们的一个共同特点是都没有幼龄林,林龄结构分布中、近熟林呈断续或孤立状态.这一林龄结构分布特点,说明丰林自然保护在近20～30a内,没有受到强烈的外界干扰(人为的、自然的).1.3.2针阔混交林空间分布次生林在海拔高度上的分布范围较窄,仅限在250～450m之间.这种分布格局并非说明这些林分类型仅适应这样的海拔范围,而是由于在地形的约束下人为干扰所致.原始林类型,椴树红松林、枫桦红松林、云冷杉红松林以及针叶混交林的空间分布宽度较大.椴树红松林、枫桦红松林、云冷杉红松林是该地域内立地条件下具有代表性的顶极群落,针叶混交林是在云冷杉林与红松林之间的过渡地带生长的林分.落叶松林的数量和分布宽度都很小,落叶松的种群和林分类型在小兴安岭原始林的环境下,处于衰退(被云冷杉林更替)的地位.在各种林分类型中,针阔混交林在空间分布宽度最大.针阔混交林是红松林及云冷杉林经过人为干扰,演替而形成的一种林分类型.虽然这种林分类型在构成本区森林总量中的数量不大,但由于它兼有红松林和云冷杉林的立地条件,所以其分布宽度大是符合演替规律的.从海拔、坡度、坡向三个度量空间分布看,椴树、红松、云杉、枫桦、冷杉分布宽度最大.这再一次说明红松、云杉、冷杉是该区域地带性顶极群落的建群种,椴树、枫桦为主要的伴生树种,它们对该区域的生态位空间具有较大的适应性.在整个分布宽度的序列中一直处于劣势的树种有胡桃楸、大青杨、黑桦、落叶松和柞树.这主要是因为在环境影响与树种竞争的作用下,这些树种被排挤到别的树种不能适应的立地上,而这些立地在整个区域中又是很狭窄的地段.例如,落叶松在潮湿排水不良的地段,胡桃楸在水湿、沟溪两旁,柞树在阳向陡坡,土壤贫瘠地段,所以分布宽度就很小.但值得注意的是柞树分布宽度的动态存在着两种潜在可能,即经过合理的保护措施,保持中生状态,柞树在与其它优势树种竞争过程中会被抑制,分布宽度将会继续缩小;否则,立地进一步旱生化,在竞争中柞树将会取得优势,分布宽度将会加大,以至在整个区域森林构成中占主导地位,加大次生化演变,这也是小兴安岭地区森林退化的重要标志,所以要考虑恢复问题.2结果2.1森林群落的结构和管理2.1.1立地条件对红松生长和生长的影响原始阔叶红松林是五营林区最典型和最稳定的植被类型,这种林分的重要特性是通过优势树种红松的世代更替及其与阔叶树种在林分内的相互更替,维持整个生态系统的周期性波动变化和稳定结构.文献通过31.93hm2面积51块标准地的研究证明,红松在阔叶红松林主林层的分布是一个常态曲线,就红松来说,它们的年龄最大,以200a左右的数量为多,云杉和阔叶树是伴生树种,株数最多的龄级(20a一个龄级)在Ⅸ左右.显然,上层木生物量的过分累积影响了下层木的生长,一个世代红松大量发生后,阔叶树和云杉等伴生树种也随之发生并形成针阔叶混交林.红松成林后,首先受到严重抑制的是红松本身,如Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ龄级红松,甚至是Ⅵ和Ⅶ龄级的红松也很少.与此相反,云杉和其它阔叶树很多,另外在Ⅹ龄级以上的红松仍很多,可伴生的云杉和阔叶树却很少.说明红松的群落形成初期是逐渐定居,一旦大量发生后便会对自己的幼年个体有抑制和选择作用.在图1所示的两个林分中,其环境条件差异很大,枫桦红松林分布于山的阴坡,坡度6°～15°,土壤湿润肥沃;而椴树红松林一般则分布在山的阳坡,坡度16°～25°,土壤水肥条件都低于前者的立地.但是,此二林分的红松种群年龄结构模式及其动态规律却十分相似,这充分说明群落所处的环境不是影响其年龄结构的主要原因.为此只有从群落本身结构特征来寻找原因.由表1可以看到,它们的年龄结构差异很大,凡是株数高峰龄级右端的老龄树越多,幼龄个体越少,或者说幼龄个体增长的速度越慢,死亡率越高.相反株数高峰龄级右端老龄数越少者,其幼龄个体数越多,存活率越高.如果以株数最多龄级为界,显然右侧(老龄)对左侧(幼龄)林木的生长发育有较强的抑制作用.由于红松寿命长,生物量大,又有大量阔叶树混生,导致以其为主所形成的林分高度郁闭,林下光照和养分条件明显降低.对于这样的林下条件来说,大多数植物的幼苗、幼树生长和存活都要受到限制,红松也受其影响生长缓慢,更新不良.我们通过大量调查和长期观测发现,阔叶红松林生物量的过分累积限制了幼年红松个体的继续增长.从表2所调查的3个林分的结构特征和立地条件来看,云冷杉红松林和桦木林的坡度、坡向、海拔高度、土壤含水量、土壤类型和幼苗年龄等方面基本相同,但幼苗高生长却差异显著(P<5%).相反,椴树红松林位于山上,处于阳面斜坡和典型暗棕壤等红松最适宜的环境条件下,但红松的生长却不良.桦木林与上述两种针叶林的差别就在于林分的蓄积量小,可见林分本身的结构特征比其它地形因子对幼苗幼树的影响更为强烈.然而,这些在林下受影响的红松幼苗幼树可以维持这种缓慢的生长,多年不死.1985年由阔叶红松林随机抽取67株红松幼树,利用显微镜查数年轮发现它们的年龄多数在25～30a之间,平均每年高生长不足1cm.这样虽然在母树林冠下幼树很难进入林冠层,但是,一旦林分由于母树衰老死亡,出现天窗或空地时,它们在局部较好的光照条件下会迅速生长,进入林冠层,代替原来母树的位置.这种动态结构特征并不会限制红松在其分布区范围内的生长和发育.比如,从时间上看,阔叶红松林在这一地区出现并繁荣至今,至少已有2500a历史;从空间上看,阔叶红松林在我国广大的小兴安岭林区,除湿地和排水不良地带外,红松广泛分布于山腹、坡麓、漫岗、河谷及其两岸排水良好的土壤上.无论是气候冷湿、海拔高、土层薄的山脊,还是气候干燥、土壤厚、湿度大的山腹;无论是土壤潮湿的阳坡还是潮湿潜育的阴坡;也无论是陡峭的山坡,还是平缓的山脚都有红松的分布.从这些环境条件来看,它们的光照强度、空气湿度和温度、土壤水分和养分等都有着十分明显的差异,红松能在这样复杂的环境中长久生存,维持优势,说明它具有较强的适应性.显然,红松除对周围地形和土壤等条件的适应能力外,在林内条件下具有较强的忍耐能力,有最大的生物量和最高的稳定性.它的动态规律主要表现在红松种群不同年龄阶段个体的不断更替,幼龄个体逐渐取代成过熟龄个体.然而,由于种群波动性的存在,这种更替过程和速度就不是连续的和不均匀的,而是表现出一定的阶段性和随时间不断变化的特征.这是红松种群的顶极适应特性,也是维持长久稳定的基础.2.1.2黄菠萝纯林的组成过程硬阔叶林在小兴安岭地区是阔叶红松林破坏后所形成的次生林,有人认为它们是杨桦林向原始阔叶红松林恢复的必然途径,在广大的小兴安岭林区具有广泛的代表性.次生硬阔叶林中以蒙古栎林最稳定,其它类型稳定性小,尤其是那些由红松林伴生树种所形成的纯林更是生长速度慢,更新不良,结构不合理,必须采取必要的经营措施才能够有效地促进发展,实现可持续经营.下面以黄菠萝(Phellodendronamurense)林为例,说明次生硬阔叶林的结构和生长状况.表3所调查的林分是由原始阔叶红松林火烧后形成的次生黄菠萝纯林,根据1959年的调查,当时林龄为14a,树种组成为9黄1杨,另外还有少量的其它树种,如紫椴(Tiliaamurensis)、山槐(Maakiaamuresis)、色木(Acermono)和春榆(Ulmuspropinaqua)等,林分密度为10880株/hm2.1981年复查时,树种组成为6黄1椴1槐1榆1色,密度为4550株/hm2.经过22a时间,黄菠萝和山杨(Poplusdavidiana)的组成成分下降,而山槐、榆、椴和色木的组成有所增加.到1990年调查时,林分组成变为5黄2水1槐1杨1榆,黄菠萝成分继续下降,而水曲柳(Fraxinusmandshurica)显著增加.黄菠萝纯林从发生到组成降至5经历了20多年的时间,可见在东北林区次生硬阔叶林是不稳定的.从1959年开始,在以后31a的生长发育过程中,林分的种类成分已明显改变.由表3可以看到各个树种的相对变化规律:从1959到1981年间黄菠萝与山杨分别减少6990和360株/hm2.从1981到1990年,经过9a时间,黄菠萝减少1695株/hm2,平均每年死亡188株/hm2;另外山杨组成虽然有所增加,但其密度仍在下降.与此相似,大多数树种的密度也都不断下降,只有水曲柳例外,其密度在此间增加2.43倍,达到240株/hm2,是除黄菠萝以外密度最大的树种.总之,在31a的定期测定时间里,原来组成成分最大的4个种都不同程度地衰退了,相反水曲柳、色木和榆树等中性树种却在林分中不断增加其个体数量,改变了林分的种类结构和组成成分,由原来的以阳性树种黄菠萝和山杨等为主的林分,逐渐向着以中性树种为主的林分过渡.表4是林分内主要树种平均胸径的变化情况,可以看出,1959～1981年的22a中,黄菠萝平均胸径增长得最慢,山杨最快;而在1981～1990年间,春榆生长最快,说明林木的生长速度是随着不同的生长发育阶段而变化的.如果按每年的平均胸径生长统计,可以看出,在4个主要树种中,只有山杨在后9a比前22a减少0.65cm/a;而黄菠萝、山槐和紫椴在后9a比前22a分别增长0.32,0.11,0.39cm/a.这种生长趋势意味着至少在近一段时间内,这3个树种有可能保持其在林分中的优势,而山杨则将进一步衰退.黄菠萝不耐顶端蔽荫,容易枯梢,随后全株死亡.这是使黄菠萝出现强烈的自然稀疏过程,并易被其它生长快的树种排挤掉的主要原因.黄菠萝在红松林破坏后可以迅速侵入并维持相当一段时间的优势,但它很难长期保持稳定,并逐渐被水曲柳、山槐和色木等阔叶树种所代替.然而,要恢复到阔叶红松林又是十分困难的,所以必须及时调整林分结构,创造进展演替的群落条件.黄菠萝林只是硬阔叶林的一种类型,而且是退化严重\,稳定性极差的类型,原因在于密度过大、单层林冠、年龄结构单一和生长缓慢等.2.1.3抚育后不同密度红松的生长情况杨桦林是次生软阔叶林的代表类型,它们在丰林自然保护区和整个小兴安岭林区都具有十分广泛的分布.该森林类型受其结构的影响,生长发育状况差异很大.无论杨树还是桦树都是生长速度快的阳性树种,阔叶红松林一经破坏,首先占据采伐和火烧迹地的就是这些杨树和桦树.然而,这些树种材质不良,稳定性低,极易被其它树种所代替,所以要迅速调整杨桦林结构,恢复和重建稳定生态系统.表5所示林分环境条件和林龄完全相同,为培育红松分别采取3种不同的抚育方式:①清除红松林冠上方50%的阔叶树,保留阔叶树的平均高度12～18m,红松和后侵入的阔叶树平均高6.3～7.0m,形成一个针阔叶复层分布的林分,故称为复层林;②清除红松林冠上方全部阔叶树,林内针阔叶树平均高度5.5～7.0m,所有树木均在同一林冠层分布,故称为单层林;③保留林内全部阔叶树,称为对照林.抚育后经过10a的生长过程,它们之间产生了十分显著的差异.对照林密度过大,超过10000株/hm2,而且胸径很小,尤其是红松平均胸径只有3.3cm,70%的林木胸径小于6cm.对照林的蓄积也最低,只有其它林分的24%～28%,可见其质量低下,生长缓慢,尤其目的树种红松更是生长发育不良,未达到培育目的.复层林红松2906株/hm2,抚育后死亡1094株/hm2,死亡率27.4%;单层林死亡149株/hm2,死亡率3.7%,再加上阔叶树的更新比复层林多580株/hm2,因而它的密度大,比复层林多1525株/hm2.此密度变化说明,单层林有利于提高保存率和阔叶树的天然更新;而复层林内红松的死亡率高,但能抑制阔叶树的侵入,利于目的树种的生长.复层林针阔叶树平均胸径、平均高和林分蓄积均大于单层林,即使加上抚育间伐各自获得的木材蓄积(复层林9.4m3/hm2,单层林19.0m3/hm2),前者仍然是后者的1.5倍.单层林虽然密度较大,但林木径级小、林分蓄积量低.另外,通过林分的叶面积和生产力分析发现,复层林的叶面积和生产力均高于单层林,而且二者又都以相似的比例发生变化.由表5可以看出,单层林的红松叶面积超过复层林的28%,生产力超过31%;单层林阔叶树叶面积是复层林的53%,生产力是55%;单层林全林叶面积比复层林少25%,生产力少22%.此3对数字十分接近,说明叶面积在光能捕获和有机物质生产中的重要作用,可见增加林分叶面积是提高森林生产力的基础.单层林叶面积指数小主要受林木垂直分布空间的限制,按上层木平均高计算,其叶面积密度为0.59m2/m3;而复层林即使按上层木平均高12m计算,其叶面积密度也只有0.46m2/m3.以单位空间叶面积负荷量衡量,单层林已支持了其林分所能容纳的较多的叶面积,因为其环境阻力大于复层林.可见单层结构的林分只能从较小的空间范围内获取生活资源,降低了环境的容纳量,导致生产力低下.可见,次生杨桦纯林或单层的杨桦-红松混交林都无法充分利用环境的营养空间,群落的生产力低下,导致了资源的浪费和森林质量的下降.另外,杨桦林也不稳定,杨树和桦树都是强阳性树种,原始红松林受到破坏后,它们作为先锋树种,以其繁殖快、扩散远和更新迅速的特性首先占据林中空地和次生裸地.在其它硬阔叶树和针叶树之前定居下来,形成同龄单层结构的次生林.对这种林分必须进行合理的经营,主要是改变林分结构,提高生产力和森林的恢复能力,实现可持续发展.2.2生物多样性保护原则我国东北小兴安岭地区有大面积的原始森林和次生植被,由于历史原因和经营管理不当,都受到不同程度的破坏,质量下降,数量减少,出现大量的退化生态系统.关于退化生态系统恢复重建问题,国际恢复生态学会认为退化生态系统的恢复就是模拟某一特定生态系统的结构、功能、多样性及其动态特征等,通过人为干扰建立一个原始的、过去曾经有过的生态系统.然而,要想确切地掌握某一地区原始存在的生态系统是什么,或在历史上如何发挥其功能几乎是不可能的,更不用说建立一个包括所有物种在内的,完全与本地区原始生态系统一样的群落了.恢复生态的目的在于保护某一地区地带性生态系统的生物多样性,以及该生态系统的结构与动态特征.生物多样性在生态系统中具有极其重要的地位,它既是生态系统的关键组成成分和结构表现形式,又是功能正常发挥的保障,也是生态系统存在和演化的动力.生物多样性的丧失和退化必将导致环境的退化,引起生态系统结构和功能的退化,形成退化生态系统.被人类活动干扰或破坏的生态系统,其自然演替过程和动态平衡关系被打破,随之发生逆行或进展演替.然而,因干扰程度的不同,可能会出现不同的结果.我们希望把退化生态系统恢复到原生或接近原生的状态,有时根据需要也不得不把退化生态系统恢复到与原来群落不同或一个全新的生态系统,其中包括很多原群落所不具有的特征.不过,若干扰或破坏停止,并对生态系统进行合理控制和有效利用,生态系统将发生明显不同的变化,受危害生态系统因人类所施行的管理措施不同,可能有以下4种结果:①恢复到它原来的状态;②重新获得一个既包括原有特性,又包括对人类有益的新特性状态;③根据管理技术的使用和经营目的,形成一种改进的和原来不同的状态;④因适宜条件不断遭到破坏,生态系统仍然保持退化状态.本文结合五营林区的具体情况提出生态系统恢复的4个基本途径:一是保护,二是恢复,三是重建,四是维持.2.2.1保护的对象和方法保护是对某一生态系统进行人为管理,使其避免进一步破坏和继续退化.“保护”一词可以对应英文的conservation和protection.不但保护自然条件下的生态系统,维持其潜在的进化趋势和演替功能,而且包括对一些珍贵的物种和生态系统资源进行迁地保护和离体保护.保护伴随着生物多样性的锐减,全球环境质量下降和人们对自然资源意识的提高而倍受重视.需要采取保护措施的对象是那些完全没有受到破坏或者破坏较轻,原始植被没有发生根本改变的生态系统,也包括受到干扰,但所形成的群落相对稳定,自然演替速率很慢的生态系统.保护的方法和途径都是我们比较熟悉的,比如对一般的天然林通常采取封山育林、禁伐禁猎的措施;对于具有特殊意义的天然林采取建立保护区的措施,进行科学和有效的管理.自然保护区都是具有典型特性的生态系统,在天然林保护中具有十分重要作用.我国到1999年为止,已建成自然保护区926个,面积达7698万hm2,占陆地国土面积的7.64%,超过世界平均水平,所以保护区的保护是天然林保护工程的一个重要方面.五营林区在丰林建立自然保护区就是实施保护措施的重要手段.实施保护途径的天然林,不需要过多的人为措施,尤其是对那些生态脆弱地区的植被,不去进行人为干扰就是最好的措施,过分强调人工措施反而会加重生境的破坏.比如在丰林自然保护区应该实行保护措施的林分类型是:云冷杉红松林、枫桦红松林、椴树红松林和柞树红松林.它们都是地带性顶极植被类型,具有较强的稳定性,虽然现实的林分对于森林生产力和森林更新来说并不是最优的,但他们最稳定,群落结构最复杂,功能发挥最充分,于当地地理气候条件最适应,所以要实行保护措施.2.2.2原生状态的界定恢复是人们主动地改变某一立地,建立起具有地带性的原生生态系统的恢复途径.其目的在于模拟这些原生的特定生态系统的结构、功能、多样性和动态,然而,人们又很难确定原生生态系统的具体特征,所以就更谈不上原来的地带性群落了.为此恢复也可以是修复破坏的或功能受阻的生态系统,提高生产力,为当地人造福,把地带性生态系统的结构和功能作为原理模型来效仿,重新创造一个自我维持或自持生态系统.这个生态系统以动植物群落的进展演替为主要特征,并且具有在自然或中度人为干扰作用下,达到自我修复的能力,使生态系统重新返回到其曾经拥有过的营养物质循环和能量流动的轨道上.恢复可以是直接地、完全地返回到地带性的原生生态系统;也可以是停留在多种可选稳定状态的某一种,或是生态系统长期目标的某种中间稳定状态.关于退化生态系统的恢复,一种观点认为恢复某一退化的生态系统就应该恢复到该系统所具有的地带性的原始状态,但事实上,这往往是不实际的.某些退化的生态系统由于退化相当严重,没有人知晓地带性原生状态是什么样子;即使知道,要恢复到原生状态需要惊人的投入,这在实际中不一定有意义.有些情况下,根本不可能完全恢复的系统所具有的原生状态.故此,我们主张,可把恢复定位在修复被破坏的或功能受阻的生态功能和特征上,目的是迅速地、持久地提高生产力,强调一种高水平的、持续的立地经营管理活动;恢复不一定恢复到系统所具有的原始状态,只要恢复到某一个中间比较稳定的状态即可.这很可能更符合实际一点.对于退化生态系统就应进行比较详细的分析,在我国目前状况下,除了一些特殊环境条件和保护区外,绝大多数天然林都是受到不同程度破坏的退化生态系统,恢复这些天然林是目前最主要也是最迫切的任务.在五营林区存在大量的退化次生林,退化(或次生化)林分主要是原始阔叶红松林在局部由于受人为(采伐)和自然力(火灾)后,在次生裸地上发生的稳定性较低的森林类型.其生物成分或环境条件仍保持着原始林的某些特征或受其影响,具有恢复阔叶红松林的内在潜力.因此,所进行的一切经营措施,都应在不破坏现有植被的条件下,进行不同程度的林相改良和优化,以期向着高生产力、高品质演替后期的阔叶红松林发展.需要采取恢复途径的退化生态系统有以下4类森林类型:(1)柞木林:采用空隙更新方法,视林地情况每公顷选出直径为林分高的1～2倍的林中空隙孔,在空隙内呈团状栽植红松大苗;或采用先抚后改的方法,在抚育后留出的空隙和空地处,采用植生组补植红松大苗等耐阴针叶树种.使保留木和栽植木间保持不均匀的混合分布,构成层次不等的针阔混交林.(2)杨桦林:对已有针叶树种更新幼苗幼树发生的林分,采取疏开上层阔叶树为林下受压的幼苗、幼树留出生长空隙的办法.促进林分的更替和转化,使其加快向阔叶红松林演替;对林下更新不良,又没有母树和不可能依靠红松等针叶树天然更新的林分进行抚育式林相整理,调整林分组成和密度,抚育后的林内空隙处,采用空隙更新法,人工栽植红松等针叶树种,以增加现有林针叶树和珍贵树种的比重.同时注意保护已有或正在发生的各种珍贵阔叶树种,并把它们培育成目的树种.(3)硬阔叶林和阔叶混交林:阔叶混交林大多处于演替中期阶段,比杨桦林更容易恢复成接近原生状态的针阔混交林.这一退化类型的林分在丰林自然保护区分布面积广泛,应引起更广泛的重视和采取更积极的措施.恢复的具体措施:有针叶母树和前期更新良好的林分,在抚育过程中应着重促进更新和改善林木的生长条件,以期最后形成具有大径材的异林复层混交林;没有针叶母树或针叶母树生长发育较差的林分,通过抚育式整理,调整林分组成,采用空隙更新法,呈团块状栽植红松等针叶树种,提高林分质量.上述对退化或次生化林分实行的各种空隙更新法,就是模拟天然林内的林隙生态效应,目的是使上方和周围所保留的乔、灌木既能保护不挤压栽植木,又能促其向上生长.技术措施要点是栽植木要处在一个良好的林隙环境之中,要保留一个拔高向上生长的垂直空间,等长到一定高度后,再考虑加大水平空间,加快直径生长.空隙大小、形状和布局设计,应根据林分情况和所栽树种和立地条件而定.每公顷栽植株数一般1000～1500株或更多,也可分期进行.2.2.3重建生态系统结构重建途径是在生态系统经历了各种退化阶段,或者超越了一个或多个不可逆阈值时所采取的一种恢复途径.与恢复和保护相比,重建要求持久的人为经营管理与连续不断地能量、物质和水分、养分供给.对于退化较严重的生态系统,尤其是自然植被已不复存在或林下土壤条件也发生根本改变的地区,应该采取重建的途径.重建的生态系统可以与原来的自然植被有很大差别,可以从追求经济效益的目的出发,发展生