章古台沙地赤松人工林土壤种子库及天然更新特征

2014-04-03刘淑玲宋鸽刘敏陈江燕肖巍

防护林科技 2014年9期

刘淑玲,宋鸽,刘敏,陈江燕,肖巍

(辽宁省固沙造林研究所,辽宁阜新123000)

赤松(Pinus densiflora Sieb et Zucc)林天然分布于中国山东半岛、辽东半岛、江苏云台山及日本、朝鲜,是重要的水源涵养林和用材林树种。章古台赤松人工林,大部分是20世纪60—70年代营造的林分,林龄达38～50 a,鉴于部分已进入更新阶段,本文对章古台赤松土壤种子库及天然更新特征进行研究,解析赤松人工林天然更新过程,从而为正确认识赤松在植被中的地位,科学论证和评价其在气候恶劣的章古台地区植被恢复与重建中的作用与前景提供依据,对于沙地赤松人工林能够长期稳定地发展也具有实际意义。

1　研究地概况

1.1　研究区地理位置与气候概况

研究地位于辽宁省彰武县章古台镇(122°25′33.05″— 122°37′33.72″E,42°39′04.19″—42°45′42.09″N),地处科尔沁沙地东南缘,素有“塞外沙荒”之称,属于亚湿润大陆性季风气候。海拔226.5 m,土壤为生草沙土和流动风沙土,是森林与草原的交错区,也是一个典型的半农半牧区。年均气温6.3℃,年均相对湿度62%,年均降水量475.5 mm,降水变率60%～70%,降水多集中在6—8月,年均蒸发量1 300～1 880 mm,平均风速4.2 m s-1,年平均无霜期155 d。标准地设在1965年栽植的经过间伐的人工林内,立地属于平缓沙地。

1.2　土壤与植被情况

土壤以风沙土为主,物理性沙粒(＞0.01 mm)含量较高,物理性黏粒含量相对较低,沙层厚度达126 m。植被以沙生植被为主,主要代表植物有色木槭(Acer mono)、山里红(Crataegus pinnatifida var.major)、榆树(Ulmus pumila)、大果榆(Ulmus macrocarpa)、山杏(Prunus sibirica)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)、中华隐子草(Cleistogenes chinensis)等。

2　研究方法

在对章古台赤松人工林进行普遍踏查的基础上,选择1965年栽植、郁闭度为0.6、有天然更新的赤松人工林为试验地,调查试验地枯枝落叶层厚度、新积沙层厚度、腐殖质厚度(A1层)、植被盖度及母树的树高、胸径等,进行土壤种子库、林下、林隙与林缘天然更新调查,观测其分布特点及更新规律。赤松天然更新条件因子调查结果见表1。

表1　赤松天然更新条件因子调查表

2.1　沙地赤松人工林土壤种子库特征研究

以赤松人工林的西南角为原点(0,0),自南向北为x轴,自西向东为y轴,采用相邻网格法将样地划分为n个1 m×1 m的网格,并按照网格的顺序,对每个网格进行坐标矢量化;随机选取m个网格进行土壤种子库抽样调查,在所选定的网格内按照顺序取0.1 m×0.1 m大小面积的土壤,并分为枯枝落叶层和0～5 cm土层进行取样,样品分装带回处理,确保取样网格的比例占所有网格总数的10%以上。采用网筛分选法将土壤样品过不同目的土壤筛,分离土壤种子库中的种子,并按照种子总数、完整种子数、腐烂种子数和空粒种子数进行数量统计。

2.2　沙地赤松人工林天然更新特征研究

2.2.1沙地赤松人工林林下更新特征研究本研究主要采用野外调查的方法,在赤松人工林内选择天然更新较好的不同单株赤松个体8株,确定林冠投影面积,调查林冠投影内的更新幼树株数及分布规律。

2.2.2沙地赤松人工林林隙更新特征研究根据林隙面积、赤松更新状况和生境类型,选择有代表性的更新样地8块进行林隙内更新规律调查。主要调查内容：记录样地的位置、林隙的长(a)、宽(b)、面积、形状、植被盖度等,统计赤松更新幼树的株数和龄级。

2.2.3沙地赤松人工林林缘更新特征研究根据赤松人工林林缘更新选择不同类型设置样地,选择有代表性的更新样地5块进行林缘更新规律调查。主要调查内容：用罗盘记录样地的位置、母树树高、胸径,测量更新面积大小、形状,坡度、坡向、植被盖度、更新幼树离母树最远距离等。调查更新幼树的株数和龄级。

3　结果与分析

3.1　沙地赤松人工林土壤种子库特征

沙地赤松人工林土壤各层中种子分布情况如表2所示。从表2中可以看出：在赤松人工林土壤种子库中,47.47%的种子分布在枯枝落叶层中,种子平均密度可达253粒m-2;52.53%的种子分布在0～5 cm深的土层中,种子平均密度为280粒m-2。从种子品质来看,空粒种子所占的比例较大,占种子总数的40.90%,腐烂种子所占比例为39.96%,完整种子所占比例较小,为19.14%。调查发现：沙地赤松人工林林下由于年年被搂柴,累积的枯枝落叶层较薄,因此,0～5 cm土层中的种子相对多于枯枝落叶层中的种子。

表2　沙地赤松人工林林下土壤种子库组成

3.2　章古台沙地赤松天然更新特征

赤松天然更新主要为林下更新,更新幼树呈不规则分布,密度为20 348～71 798株hm-2(表3)。其次为林隙更新,更新幼树以群团状分布为主,带状分布为辅,密度为7 659～14 836株hm-2(表4)。赤松林缘更新的主要条件有林缘扩展带,林缘更新密度为856～10 810株hm-2(表5)。赤松林下更新密度好于林隙更新,更新密度是林隙更新的2.65～4.84倍;林隙更新密度要好于林缘的,更新密度是林缘更新的1.37～8.95倍。林缘更新离母树最远距离主要与母树的树高有关,更新的距离为树高+1 m的范围内。调查发现,相邻的樟子松林内和田野里有一簇簇天然更新的赤松,这是动物搬运的结果。

表3　赤松人工林林下更新特征调查表

表4　赤松人工林林隙更新特征调查表

表5　赤松人工林林缘更新特征调查表

4　结论

4.1在章古台沙地赤松人工林土壤种子库中,47.47%的种子分布在枯枝落叶层中,种子平均密度可达253粒m-2;52.53%的种子分布在0～5 cm深的土层中,种子平均密度为280粒 m-2。从种子品质来看,空粒种子所占的比例较大,占种子总数的40.90%,腐烂种子所占比例为39.96%,完整种子所占比例较小,为19.14%。

4.2章古台沙地赤松人工林天然更新有林下更新、林隙更新和林缘更新3种方式。林下更新幼树呈不规则分布,密度为20 348～71 798株hm-2;林隙更新幼树以群团状分布为主,带状分布为辅,密度为7 659～14 836株hm-2;林缘更新的主要条件有林缘扩展带,林缘更新密度为856～10 810株hm-2。赤松林下更新密度是林隙更新的2.65～4.84倍;林隙更新密度是林缘更新的1.37～8.95倍。林缘更新离母树最远距离主要与母树的树高有关,更新的距离为树高+1 m的范围内。

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