浅析小兴安岭过伐林内光照条件及植被演替规律

叶林 李巍巍 徐杰

浅析小兴安岭过伐林内光照条件及植被演替规律

叶林 李巍巍 徐杰

(伊春林业科学院，黑龙江伊春153000)

针对小兴安岭伊春林区的过伐林，通过均匀机械布点的方式调查林内光照条件分布状况，利用冠层仪观测手段定量计算观测点的郁闭度作为光照条件的分析指标；同时通过植被分层频度调查研究过伐林下植被的演替趋势。结果显示，过伐林中虽然红松种群在更新层和演替层都有较好的分布频度，具有进展演替恢复阔叶红松林的潜力，但是由于过伐林的整体郁闭度偏大，近半数区域的郁闭度都在0.8以上，对演替层红松幼树的生长有较大的影响，需要采取合理的透光抚育经营措施。

郁闭度；定量观测；植被演替；透光抚育

小兴安岭的过伐林是原始红松林经过多次择伐后形成的林分，原有的以红松为主的上层林木几近消失，林中留有部分红松及珍贵阔叶树种的中小径木和更新幼苗，是最容易恢复为原始红松混交林的森林类型。原始林的上层林冠逐渐疏开后，原来处在演替层的树木及侵入的阳性树种生长起来形成过伐林的主林层，以阔叶树种为主。过伐林的林内光照条件较原始林发生了显著变化，使林下植被的演替进程发生明显的改变。

1 自然概况

伊春林区位于黑龙江省东北部，北纬 46°28′-49°21′，东经 127°42′-130°14′。 全林区地处小兴安岭北部，山地构成地貌的主体，海拔一般在400-1 000m，最高海拔为1 492.9m(平顶山)，最低海拔86m(嘉荫河口)。伊春属北温带大陆季风气候区。四季分明，冬季严寒、干燥而漫长;夏季温热而短暂。年平均气温-1～1℃，最冷为1月份，平均气温-20-25℃，最热为7月份，平均气温20-21℃，极端最高气温为35℃。全年≥10℃活动积温1 800-2 400℃，无霜期 90-120d。年平均日照数2 355-2 400h。年降雨量550-670mm，降雨集中在夏季。干湿指数1.13-0.92，属湿润地区。土壤以暗棕壤为主。全市行政区划面积32 800.29km2，林业施业区划面积3 960 000hm2。

2 研究方法

研究数据来源于固定标准地调查。2013-2015年在小兴安岭的南部、中部和北部各选一个林业局进行固定标准地调查，先后在金山屯林业局育林林场、翠峦林业局解放经营所、冲锋经营所和新青林业局青林林场进行临时标准地调查。

调查方法：标准地面积100m×100m，每块标准地详细记载林分因子、土壤因子和立地因子;将标准地用10m×10m的网格划分成100个小区，在每个小区中详细记载每株乔木树种(包括幼树、幼苗)的树高、胸径、冠幅和位置座标;在每个小区中心设一个5m×5m的灌木样方和1m×1m草本植物样方各一个，在5m×5m的样方中调查记载灌木树种的种名、树高、株数，分层记录树木出现的频度(1m以下为更新层、1m以上至主林层树冠下部为演替层、超过主林冠层下限为主林层);在1m×1m样方中详细记载草本植物的种类和数量。在每个样方中心设太阳辐射观测点，用冠层仪观测记录冠层图像。

为方便生产实际应用，本课题对林分辐射分布的研究以林分郁闭度为主要指标，通过在林分内均匀机械布点观测过伐林郁闭度的分布规律，郁闭度用冠层仪进行定量观测。冠层仪通过鱼眼镜头记录林地测点处的天空影像，见图1。

对每一测点的冠层影像，在水平面方向划分为8个方位，每个方位按观测顶角划分为18个扇区，整个影像被分为144个扇区，通过专用软件判读出林冠下观测点的天空总透光比。为模拟人眼估测郁闭度的视角，去除冠层影像远心端的6个扇区的数据进行定量计算，以透光比与1的补数作为郁闭度的定量观测值。

植被频度计算公式：

频度＝有该种的样方数/样方总数[1]

3 结果分析

3.1 过伐林内郁闭度分布规律

计算统计过伐林标准地郁闭度观测数据[2]，结果见表1、表 2。

图1 冠层影像及扇区划分

表1 过伐林标准地郁闭度定量观测统计参数

表2 过伐林标准地郁闭度分布统计表

从表1和表2的数据可以看到，过伐林内的光照条件差异很大，郁闭度从0.42-0.87均有分布，极差达到0.45，总体平均值为0.72，林内郁闭度分布主要集中在0.7-0.8，占全部测点的80%。

图2为过伐林标准地郁闭度分布示意图，直观体现了过伐林内的光照条件分布状态。过伐林内郁闭度较小(0.4-0.5)的区域只占5%;郁闭度适中的区域(0.6-0.7)占50%;郁闭度较大的区域(0.8-0.9)占45%。显示过伐林林分内有近一半的区域郁闭度过高，对林内红松幼树的生长有较大影响。

图2 过伐林标准地郁闭度分布图

3.2 过伐林植被演替

通过对过伐林标准地进行样方植被分层频度调查，计算统计相应郁闭度定量观测值，结果见表3。

表3 过伐林植被分布分层频度调查表

(1)过伐林的林隙斑块由于上层林冠的疏开，红松种群的更新幼苗已经完成进级生长进入演替层，建群种红松在林隙斑块的更新层没有分布，而在演替层的分布频率较高，达到58%。这是没有后续来源的宝贵资源，是恢复阔叶红松种群向主林层演替生长速度最快的目的树种;硬阔叶树种在林隙斑块的更新层和演替层都有很高的分布频率，是林隙斑块的演替进展树种，无论是在成熟林还是中幼龄林都是红松的最佳伴生树种，为抚育的保留树种;林隙斑块中的先锋树种在演替层的分布频率达到100%，在更新层的分布频率为0，是林隙斑块演替最火爆的先行者，也是后继无人的过客。由于先锋树种的幼年期生长速度快，会很快填补林隙的上层空间，对林隙演替层的红松和硬阔叶树的生长产生影响，是森林抚育需要清除的对象。

(2)在过伐林的林冠下，红松种群在更新层和演替层都有很高的分布频度，有很好的进展演替潜力。但同时在演替层的14%样方中出现了红松的枯死木，枯死木为3-5m高的红松幼树，说明过伐林林冠下存在郁闭度较高的斑块，对演替层红松幼树的生长有较大的影响，需要采取合理的透光抚育措施。

4 结论

(1)小兴安岭的过伐林下的光辐射差异显著，林分整体郁闭度偏大，近半数区域的郁闭度都在0.8以上，对林冠下红松幼树的生长有较大的影响。

(2)建群种红松在林隙斑块的演替层、在林冠下斑块的更新层和演替层均有良好的分布频率，证明过伐林具有恢复阔叶红松林的良好基础。

(3)为确保红松幼苗幼树顺利演替生长，无论在林隙斑块生长迅速的先锋树种，还是部分形成过大郁闭度的林冠层，都需要适当合理的抚育措施。

[1]王义弘，李俊清，王政权.森林生态学实验实习方法[M].哈尔滨:东北林业大学出版社，1990.

[2]唐守正，郎奎健，李海奎.统计和生物数学模型计算[M].北京:科学出版社，2009.

责任编辑：富春凯

Analysis on the Light Conditions and Vegetation Succession Law of Over-logged Forest in Xiao Xing′an Mountains

YE Lin， LIWei-wei， XU Jie
(Yichun Academy of Forestry Science in Heilongjiang Province， Yichun 153000， China)

According to theover-loggedforest of Yichun in Xiao Xing′an Mountains， investigatethe distribution of light condition in the forest by means of uniform mechanical distribution，anduse canopy observation method to measure and calculate as an index of illumination analysis;Meanwhile，investgatethe succession trend of vegetation under the forest through the frequency of vegetation.The results showed that the populations of Pinus koraiensis had better distribution frequency in the regeneration layer and the succession layer， and had the potential for succession.However， since the overall canopy density of the over-logged forest is too large，more than half of the crown densityareas were above 0.8.which have great influence on the growth of the young trees of Pinus koraiensis of the succession layer，and needs reasonable crown thinning and management measures.

Canopy density;Quantitative observation;Vegetation succession;Crown thinning

S753.9

A

1674-6341(2017)05-0014-03

10.3969/j.issn.1674-6341.2017.05.005

2017-08-08

伊春市政府攻关课题“阔叶红松林近自然恢复配套经营技术研究”(G2013-5)。

叶林(1963—)，男，黑龙江伊春人，研究员级高级工程师。研究方向:森林培育。