不同强度林火干扰对红花尔基樟子松天然林更新的影响

张立志，孙亚娟，宋银平，许忠海，葛玉祥

（1.内蒙古红花尔基樟子松林国家级自然保护区管理局，内蒙古 呼伦贝尔 021112；2.红花尔基林业局，内蒙古 呼伦贝尔 021112；3.河南省邓州市刘集镇农业服务中心，河南 南阳 474171）

林火是影响森林植被的一个活跃因素，也是森林生态系统结构和功能的重要组成部分[1，2]。一般情况下，高强度林火可以破坏林分的结构和功能，使生态系统退化或失衡；低强度和周期性林火干扰，可以改善森林结构，促进物质循环，利于森林的更新、生长、发育[3]。因此，开展林火干扰后林下幼苗的更新研究，对于正确评价林火对生态系统的影响程度、合理制定受损生态系统的恢复措施和重建策略具有重要现实意义[3]。

天然樟子松（Pinussylvestrisvar.mongolica）主要分布在大兴安岭北部山地及呼伦贝尔草原向大兴安岭过渡带的沙地上[4]。火是天然樟子松重要的生态干扰因子，几乎所有的樟子松林都经历过不同周期和不同程度林火干扰[5]。以往的研究主要集中于林火干扰对樟子松的生长和种群空间格局影响[5，6]，而对于林火干扰后幼苗更新机制研究较少。2006年5月16日，由于雷击火造成内蒙古红花尔基樟子松林国家级自然保护区14个林班过火，火灾区内有不同程度的林木烧伤和林木死亡，保护区过火总面积为3 545.7hm2，占保护区总面积的18.2%[7]。这也为我们研究林火干扰下的樟子松天然林更新提供机会。本文对内蒙古红花尔基樟子松林国家级自然保护区“5·16”林火发生1年后，不同火烧程度区幼苗更新动态进行了研究。

1 研究区概况

内蒙古红花尔基自然保护区为我国天然樟子松林最为集 中的分 布区[5]，位 于47°36′—48°35′N、118°58′—120°32′E。该区处于呼伦贝尔沙地南端、大兴安岭西坡中部向内蒙古高原的过渡带上，海拔在700～1 100m，主要地貌类型为垄状、波状起伏的沙地[5]。该地区属半湿润半干旱区，年平均气温－1.5℃，年降水量为344mm，主要集中在7、8月，年蒸发量为1 174mm，≥10℃的年积温为2 000℃，平均无霜期90d左右[4]。该区有植物74科，302属，682种，其中木本植物49种。在固定、半固定沙地里，沙地植被主要以樟子松、黄柳（Salix gordejevii）、胡枝子（Lespedezabicolor）、白榆（Ulmuspumila）、山荆子（Malusbaccata）、稠李（Padus asiatica）等[4]。

2 研究方法

2.1 不同火烧强度等级划分标准

根据以往森林火灾调查总结经验，结合红花尔基林业局“5·16”火灾实际情况，确定火烧强度等级如下：

极重度火烧区：该区树干已经全部过火，树冠烧尽，树木已经烧死；

重度火烧区：该区树干2／3以上烧伤，树冠重度烧伤或根部重伤，树干树皮有脱落现象，树木难以存活；

中度火烧区：树干火伤2／3以下（一般不足4 m），树根未受伤，树干未过火，林木有存活希望；

轻度火烧区：树干烧伤不足2m，树冠未过火，根部未受伤，树木能够继续存活。

2.2 调查方法

2007年5月，分别在不同等级火烧区设置典型标准地，每块标准地面积为10m×100m，其中极重度火烧区8块，重度火烧区40块，中度火烧区9块，轻度火烧区15块，共计72块标准地。在每块标准地中心样线上每隔10m设置1m×1m的样方，共计720个样方。在每块小样方内调查更新树种，幼苗年龄、幼苗、幼树高度、幼苗株数，健康状况、更新频度等。

2.3 数据处理

采用SPSS16.0软件对不同火烧程度下幼苗更新株数和频度进行单因素方差分析，显著性水平设置为α＝0.05。

3 结果与分析

3.1 不同火烧程度下幼苗更新年龄及高度

从表1可以看出，不同火烧程度下标准地更新树种均为樟子松，主要为1或2年生幼苗，偶见幼树；幼苗平均高度为4cm，幼树平均高度为46cm（主要位于轻度火烧区），樟子松幼苗生长健康。

3.2 不同火烧程度下幼苗更新株数

不同火烧程度下樟子松天然更新株数明显不同（表1和图1）。极重度火烧区樟子松天然更新株数介于2 500～4 000株·hm－2，平均值为3 000株·hm－2；重度火烧区樟子松天然更新株数介于2 500～5 000株·hm－2，平均值为4 500株·hm－2；中度火烧区樟子松天然更新株数介于4 500～5 000株·hm－2，平均值为4 944株·hm－2；轻度火烧区樟子松天然更新株数介于5 000～6 500株·hm－2，平均值为5 233株·hm－2。方差分析结果表明，不同火烧程度区樟子松天然更新株数差异显著（P＜0.05，图1），极重度火烧区天然更新株数显著低于重度火烧区、中度火烧区和轻度火烧区（P＜0.05）；而重度火烧区天然更新株数显著低于轻度火烧区（P＜0.05），与中度火烧区差异不显著（P＞0.05）。

表1 不同火烧程度样地天然更新情况

9重度火烧区樟子松 1或2 天然 4 3 000 健康 60 中等10 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好11 樟子松 1或2 天然 4 3 500 健康 70 中等12 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好13 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好14 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好15 樟子松 1或2 天然 4 3 500 健康 70 中等16 樟子松 1或2 天然 4 4 000 健康 80 中等17 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好18 樟子松 1或2 天然 4 3 000 健康 60 中等19 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好20 樟子松 1或2 天然 4 4 500 健康 90 中等21 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好22 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好23 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 80 良好24 樟子松 1或2 天然 4 4 000 健康 100 中等25 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 50 良好26 樟子松 1或2 天然 4 2 500 健康 100 不良27 樟子松 1或2 天然 4 5000 健康 100 良好28 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好29 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好30 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好31 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好32 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好33 樟子松 1或2 天然 4 2 500 健康 50 不良34 樟子松 1或2 天然 4 3 000 健康 60 中等35 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好36 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好37 樟子松 1或2 天然 4 4 500 健康 90 中等38 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好39 樟子松 1或2 天然 4 4 000 健康 80 中等40 樟子松 1或2 天然 4 4 500 健康 90 中等41 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好42 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好43 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好44 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好45 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好46 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好47 樟子松 1或2 天然 4 3 500 健康 70 中等48 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好中度火烧区49 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好50 樟子松 1或2 6 天然 4 35 5 000 健康 90 良好51 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好52 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好53 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好54 樟子松 1或2 天然 4 4 500 健康 90 中等55 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好56 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好57 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好轻度火烧区58 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好59 樟子松 1或2 7 天然 4 50 5 500 健康 100 良好60 樟子松 1或2 6 天然 4 40 6 000 健康 100 良好61 樟子松 1或2 6 天然 4 45 6 500 健康 100 良好62 樟子松 1或2 7 天然 4 60 5 000 健康 90 良好63 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好64 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好65 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好66 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好67 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好68 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好69 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100 良好70 樟子松 1或2 5 天然 4 35 5 500 健康 90 良好71 樟子松 1或2 7 天然 4 60 5 000 健康 90 良好72 樟子松 1或2 天然 4 5 000 健康 100良好

3.3 不同火烧程度下幼苗更新频度及等级

极重度火烧区樟子松天然更新频度为50%～80%，平均值为60%，更新不良占50%；重度火烧区樟子松天然更新频度为50%～100%，平均值为90%，更新良好占65%；中度火烧区樟子松天然更新频度为90%～100%，平均值为98%，更新良好占89%，更新中等占11%；轻度火烧区樟子松天然更新频度为90%～100%，平均值为98%，更新等级均为良好（表1）。方差分析结果表明，不同火烧程度下樟子松天然更新频度差异显著（P＜0.05，图2），极重度火烧区天然更新频度显著低于重度火烧区、中度火烧区和轻度火烧区（P＜0.05）；而重度火烧区天然更新频度显著低于轻度火烧区（P＜0.05），与中度火烧区差异不显著（P＞0.05）。

图1 不同火烧强度下樟子松天然更新株数

图2 不同火烧强度下樟子松天然更新频度

4 结论与讨论

研究结果表明，不同火烧程度下樟子松天然更新较好，樟子松天然更新株数介于2 500～6 500株·hm－2，平均值为4 542株·hm－2；樟子松天然更新株数介于50%～100%，平均值为89%。这主要是由于（1）樟子松是喜光、耐寒、耐旱、适应性强的树种，在干燥、贫瘠的沙地上能够生长，且樟子松是适应本地环境的乡土树种；（2）保护区多年来都未采集樟子松球果，幼苗更新种源相当丰富；（3）由于本次大火火势迅猛，燃烧速度快，所以大量球果内的种子并没有烧死，且大火烧光地被物，高温促进了球果开裂，使种子能够直接与地面接触，而夏季降雨丰沛，则使种子顺利发芽。

随着火烧强度增加，樟子松天然更新株数和频度降低（图1和图2）。这主要是由于中度和轻度火烧区域的林分林冠存活，针叶犹绿，树木仍然存活，土壤有机质基本未受干扰，只有林下地被层，主要是草本层有所改变。同时由于火烧使地被层覆盖率降低，增加了樟子松树种与土壤接触的机会，有利于樟子松的更新[8]。因此，中度和轻度火烧更利于促进樟子松天然更新，而重度和极重度火烧下樟子松仍能天然更新。

红花尔基自然保护区火烧迹地主要依靠天然更新恢复樟子松天然林植被具有现实可能性。

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