带状采伐栽植阔叶树对油松人工林天然更新的影响1)

刘明国 殷 有 孔繁轼 卢国珍 张连生

(沈阳农业大学，沈阳，110161) (辽宁省生态实验林场) (辽宁省干旱地区造林研究所) (辽宁省建平县森林病虫害防治检疫站)

带状采伐栽植阔叶树对油松人工林天然更新的影响1)

刘明国 殷 有 孔繁轼 卢国珍 张连生

(沈阳农业大学，沈阳，110161) (辽宁省生态实验林场) (辽宁省干旱地区造林研究所) (辽宁省建平县森林病虫害防治检疫站)

采用标准地观测的方法，研究了带状采伐栽植阔叶树后油松(Pinustabulaeformis)人工林天然更新的特点和效果。结果表明：带状采伐栽植阔叶树后，油松人工林天然更新效果受立地条件影响，阳坡不能更新或更新幼树极少。油松窄带状采伐栽植山杏(Prunussibirica)，油松保留带内油松天然更新幼树达3 500株/hm2；山杏林带内油松更新幼树约2 500株/hm2，与山杏形成了混交林。油松窄带状采伐栽植黄栌(Cotinuscoggygriavar.pubescens)，油松保留带、黄栌林带油松更新幼树株数均达到了天然更新标准；在有一定数量前更幼树的前提下，油松宽带状采伐栽植刺槐(Robiniapseudoacacia)、山杏等阔叶树后天然更新良好，阔叶树带内形成了稳定的针阔混交异龄林。

天然更新；油松；栽植阔叶树；带状采伐

Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(7).-1～4

We studied the effects of planting broadleaf tree species after strip cutting on natural regeneration ofPinustabulaeformisplantation by employing the observation of sample plots. The site condition has significant effects on natural regeneration ofPinustabulaeformis, and there are no or very few saplings on sunny slope. In the trial of plantingPrunussibiricaafter narrow strip cutting, the number ofPinustabulaeformissapling is 3 500 N/hm2at the leave strip, and that is 2 500 N/hm2at the broadleaf tree strip. In the trial of plantingCotinuscoggygriavar.pubescensafter narrow strip cutting, the number ofPinustabulaeformissapling is up to the standard of natural regeneration at the leave strip and broadleaf tree strip. In plantingRobiniapseudoacaciaandPrunussibiricaplantations after broad strip cutting, the mixed uneven-aged forests are at the cutting strip.

Keywords Natural regeneration;Pinustabulaeformis; Broadleaf tree species; Strip cutting

油松(Pinustabulaeformis)为辽西地区森林的主体，面积达53万多hm2，其中95 %以上为同龄纯林，但大面积油松纯林在保护当地生态环境中发挥的作用不够理想，低质、低产、低效林分达50%以上[1]58，[2]。同时大部分林分目前已进入成熟期或近熟期，所以油松更新改造问题急待解决。针对大面积油松同龄纯林出现的弊端，20世纪80年代以来很多专家学者开展了纯林改造试验，如：赵荣慧等[1]62-72在阜新县王府镇的试验表明，纯林改造为混交林后，林分小气候逐渐向良性转变，土壤理化性状改善，林木生长加快，松毛虫虫口密度下降。郭浩等[2]在凌源市欺天林场的油松纯林更新改造试验也得出了相似的结论。调查发现，油松人工林带状采伐栽植阔叶树改造对油松天然更新也有显著作用。关于油松天然更新方面的研究报道多限于更新现象的调查和影响更新因子的分析[3-6]，也有少量诸如渐伐、带状采伐、整地等人工促进措施的研究报导[7-9]。课题组从2009年始开展了带状采伐栽植阔叶树后油松天然更新的试验观测，旨在为大面积油松人工林的科学经营提供理论依据。

1 研究地概况

1.1 自然概况

辽西地区位于北纬40°20′～42°20′，东经119°～122°，境内地形起伏，多为低山丘陵，海拔一般在400～1 200 m。气候属于半干旱季风气候区，年平均气温为7.5 ℃，年平均降水量为500 mm，年蒸发量1 700 mm，年平均相对湿度为55%。土壤主要为褐土，少部分为棕壤和风沙土。本区属华北植物区系边缘，华北与蒙古植物区系的过渡地带。

1.2 试验地概况

1.2.1 油松窄带状采伐栽植阔叶树试验地

试验地位于凌源市欺天林场聂虎沟工区，油松采伐带、保留带宽度8～12 m，伐后栽植阔叶树。试验地面积约5 hm2，土层厚度20～30 cm，坡度15°，海拔560～590 m。试验用的油松纯林为1970年营造，株行距为1.5 m×1.5 m。1982年按等高线进行带状采伐，穴状整地，整地规格为40 cm×40 cm×40 cm。1983年春季栽植黄栌(Cotinuscoggygriavar.pubescens)、小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)、元宝枫(Acertruncatum)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、沙棘(Hippophaerhamnoides)等阔叶树种，油松带状采伐栽植山杏(Prunussibirica)，试验为1991年实施，各树种造林密度见表1。

1.2.2 油松宽带状采伐栽植阔叶树试验地

试验地位于建平县沙海镇，油松采伐带、保留带宽度为30 m，伐后栽植刺槐、山杏等。其中带状采伐栽植刺槐试验地位于沙海镇孟家窝铺村2林班23小班，试验地面积约3.8 hm2。母树林龄46 a。立地条件为东北坡，厚层土，坡度10°，海拔约700 m。1998年进行带状采伐，前更幼树株数约2 800株/hm2，采伐带内栽植刺槐，刺槐株行距1 m×3 m，竹节壕整地(整地规格2 m×1 m)；带状采伐栽植山杏试验地位于沙海镇孟家窝铺村1林班5小班，面积约8 hm2。母树林龄46 a。立地条件为东南坡，厚层土，坡度10°，海拔约720 m。1997年进行带状采伐，采伐带栽植山杏，株行距2 m×3 m，竹节壕整地(整地规格2 m×1 m)。

2 研究方法

2.1 调查内容

林况调查：保留带内油松和采伐带内阔叶树的密度、郁闭度、平均树高、平均胸径、林龄等。

立地条件调查：坡向、坡位、坡度、海拔、土层厚度、枯落物厚度。

植被调查：灌木及草本的种类、高度和盖度。

天然更新状况调查：更新幼苗幼树的数量、生长状况及其组成结构。

2.2 天然更新状况调查方法

在阔叶树带内，按一定距离机械地选取垂直于阔叶树带方向的样带，样带长为阔叶树带宽的2倍，上、下各向油松保留带内伸入半个采伐带宽的长度，样带宽2 m。按从上到下的顺序设置2 m×2 m的样方，每个采伐带设置样方40个左右。在样方内记载油松天然更新幼苗、幼树的数量，高度，直径和树龄。分别按油松保留带、阔叶树带及针、阔叶树林缘(以下称为部位)统计单位面积更新株数，计算更新频度，分析更新幼树的树龄及树高组成结构；如有其他树种天然更新，也记载其更新状况。树高大于等于30 cm的为幼树，小于30 cm的为幼苗；更新频度=幼树出现的样方数/总样方数。

3 结果与分析

3.1 窄带状采伐栽植阔叶树油松天然更新

3.1.1 油松天然更新的数量及频度

从表1可以看出，油松窄带状采伐栽植阔叶树试验中，采伐带中栽植的沙棘已全部死亡，刺槐、山杏、黄栌、元宝枫、小叶锦鸡儿则生长良好，与油松形成了稳定的带状混交林分。

窄带状采伐栽植山杏、黄栌后油松天然更新良好；小叶锦鸡儿林带内油松天然更新较差，只有少量幼苗，无幼树；其他阔叶树林带内未发现油松天然更新或只有极少数的天然更新幼树。

表1 窄带状采伐栽植阔叶树油松天然更新试验概况

由表2可知，油松窄带状采伐栽植山杏后，各部位油松天然更新幼苗幼树数量由多到少为：油松保留带、油松山杏林缘、山杏林带；更新频度由大到小为：油松山杏林缘、油松保留带、山杏林带。油松保留带和油松山杏林缘处油松天然更新幼树株数均达到了更新标准(3 000株/hm2以上)。山杏林带油松天然更新幼树为2 500株/hm2，作为1个混交树种株数已足够；对于油松窄带状采伐栽植黄栌，油松天然更新幼苗幼树数量由多到少为：油松保留带、黄栌林带、油松黄栌林缘；更新频度由大到小为：油松保留带、黄栌林带、油松黄栌林缘。各部位油松更新幼苗幼树株数均达到了天然更新标准。此外油松保留带、黄栌林带及油松黄栌林缘各处均存在大量的黄栌更新幼苗幼树，分别为25 937、5 000、11 250株/hm2。

3.1.2 油松天然更新幼苗幼树的组成结构

从表3和表4可以看出，油松窄带状采伐栽植山杏后，油松保留带内幼苗幼树树龄较小，为2～8 a，个体较小，树高分布在0.5 m以下；山杏林带内油松幼苗幼树树龄分布比较集中，为5～9 a，个体较大，树高分布为0.3～1.5 m；油松山杏林缘处幼苗幼树树龄及树高分布范围大，树龄为2～15 a，树高分布在2.5 m以下。说明山杏林带内光照条件优于油松保留带，有利于更新幼树的生长。同时随着山杏的结实，山杏林带内人为活动加剧，不利于幼苗的发生和生长。

表2 窄带状采伐栽植山杏、黄栌后油松天然更新状况

表3 窄带状采伐栽植山杏后油松天然更新树龄分布

表4 窄带状采伐栽植山杏后油松天然更新高度分布

3.2 宽带状采伐栽植阔叶树油松天然更新

3.2.1 油松天然更新的数量及频度

由表5可知，油松宽带状采伐栽植刺槐试验地位于阴坡，由于刺槐幼树受冻枯死等原因，试验地内目前保留株数为630～720株/hm2，郁闭度0.3左右，树高5.2～6.0 m，胸径7.1～8.1 cm，生长状况良好。刺槐林带中，油松天然更新幼树株数达2 396～6 389 株/hm2，更新频度62.5%～77.8%，与刺槐形成了针阔混交林；在油松保留带中，油松保留密度为840～1 185 株/hm2，树高8.0～10.6 m，胸径12.3～13.7 m。油松天然更新幼树株数达2 708～8 333 株/hm2，更新频度60.2%～87.5%；各立地类型上油松保留带内天然更新幼树株数均多于刺槐林带。对于阴坡厚层土和阴坡薄层土立地类型，无论是油松保留带还是刺槐林带内油松天然更新幼树株数均达到更新标准，阴坡中层土立地类型的油松保留带内天然更新幼树数量接近天然更新标准，刺槐林带内的油松更新幼树作为1个混交树种株数已足够。

表5 宽带状采伐栽植刺槐油松天然更新试验概况

3.2.2 油松天然更新幼苗幼树的组成结构

由表6和表7可知，油松保留带内更新幼苗幼树树龄分布较宽，在阴坡厚层土、中层土和薄层土立地条件的树龄分别为7～19、6～20、4～17 a，但刺槐林带内分布较集中，分别为9～16、11～17、11～17 a，原因在于刺槐林带比较宽，油松采伐后保留带的种源传播距离有限，所以刺槐林带中前更油松幼树所占比例较大；油松保留带内更新幼苗幼树树高较低，在阴坡厚层土、中层土和薄层土立地条件的树高分别为0.5～6.5、0.5～7.0、5.0 m以下，在刺槐林带内油松幼树较高，分别为1.5～7.0、2.0～7.0、1.5～7.5 m，这与不同部位光照条件的差异有关。刺槐林带内主林层油松幼树树高与刺槐高度接近，两者形成了稳定的混交林。

表6 宽带状采伐栽植刺槐后油松天然更新树龄分布

表7 宽带状采伐栽植刺槐后油松天然更新高度分布

由表8可知，油松宽带状采伐栽植山杏试验地位于半阳坡，山杏林带内油松天然更新幼树株数为1 250～1 563 株/hm2，更新频度37.5%～45.8%。大部分油松天然更新幼树树高明显超过山杏，但由于其更新频度低，除了少数正处于油松树冠下的山杏被压外，绝大部分生长正常，与油松天然更新幼树形成了稳定的混交林。

4 结论与讨论

带状采伐栽植阔叶树后，油松人工林天然更新效果受立地条件影响，阳坡不能更新或更新幼树极少。天然更新成功的条件是：有可靠的种子来源，有适宜发芽所需的种床，有适合幼苗存活和生长的环境条件[10-11]，水分条件是种子萌发和幼苗定居的关键因素之一，土壤湿度增大有利于种子发芽和幼苗的存活与生长。在辽西半干旱地区，坡向在很大程度上决定着土壤水分条件，对油松天然更新影响显著，阳坡更新幼树极少[6]。本项研究中，油松窄带状采伐栽植元宝枫、刺槐、沙棘试验地位于阳坡，不适合油松天然更新。窄带状采伐栽植山杏、黄栌试验地处于阴坡、半阴坡，宽带状采伐栽植刺槐、山杏试验地处于阴坡和半阳坡，更新状况良好。小叶锦鸡儿试验地虽地处半阴坡，但由于其根系发达，根水势低，吸收力强，水分养分竞争能力强大，不利于油松天然更新幼苗的存活及生长[1]17-21。

表8 宽带状采伐栽植山杏后油松天然更新试验概况

油松窄带状采伐栽植山杏，保留带内和针阔林缘处油松天然更新幼树均达到天然更新株数要求。山杏林带内油松幼树株数达2 500 株/hm2，与山杏形成了混交林。油松窄带状采伐栽植黄栌，油松保留带、黄栌林带及林缘处油松更新幼树株数均达到了天然更新标准，同时各部位均存在大量的黄栌更新幼苗幼树。适宜的光照也是天然更新中种子萌发和幼苗定居的关键条件之一。油松带状采伐栽植阔叶树后，无论是油松保留带还是阔叶树带内油松天然更新均比较好，其原因为，油松保留带内一方面侧方透光增强，另一方面由于保留株数降低，林冠上方的透光度也会增大。阔叶林带内的光斑作用有利于天然更新[10]。

在有一定数量前更幼树的前提下，油松宽带状采伐栽植刺槐、山杏等阔叶树后天然更新良好。油松宽带状采伐栽植刺槐，无论是油松保留带还是刺槐林带内油松天然更新均较好，刺槐林带内形成了稳定的针阔混交异龄林。油松宽带状采伐栽植山杏，山杏林带内也形成了稳定的针阔混交异龄林。种源条件是天然更新成功的必要条件之一。辽西地区油松林龄为30～50 a，已进入大量结实期，但由于油松种子传播距离有限，所以宽带状采伐栽植阔叶树时应有一定数量的前更幼树。

本研究表明，油松天然更新中存在着更新幼树株数较多但有时更新频度不高的现象，说明更新幼树空间分布不均匀，需采取就地移苗补植等人工促进技术。

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Effects of Planting Broadleaf Tree Species after Strip Cutting on Natural Regeneration ofPinustabulaeformisPlantation/

Liu Mingguo, Yin You(Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, P. R. China); Kong Fanshi(Ecological Experimental Forest Farm of Liaoning); Lu Guozhen(Afforestation Institute of Liaoning in Arid Zones); Zhang Liansheng(Forest Pest Control and Quarantine Station of Jianping County)//

刘明国，男，1964年9月生，沈阳农业大学林学院，教授。

2013年10月31日。

S754.1

1) 辽宁省“十一五”科技攻关项目(2006207001)。

责任编辑：程 红。