塞罕坝华北落叶松人工林种群更新特征及影响因素

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:bai1988ping
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森林天然更新是森林资源自我繁衍的重要手段,是生态恢复与重建的重要途径之一,是森林永续的基础,一直是生态学家研究的热点问题,对森林健康可持续发展具有重要意义。塞罕坝机械林场是我国人工林面积最大的林场,华北落叶松人工林面积占据该林场有林地面积的70.6%。为了解塞罕坝地区华北落叶松人工林林下天然更新特征、更新格局及其更新影响因子,本研究以18块不同年龄段(A-1:30-40a、A-2:20-30a)的华北落叶松人工林为研究对象,从更新苗特征、空间分布格局、及更新影响因子方面对比分析两个年龄段林分天然更新特征并探讨限制更新的因子。(1)从更新苗密度、生长结构特征、年龄结构、更新苗高与基径随年龄的生长动态4个方面分析了两年龄段华北落叶松人工林天然更新特征。结果发现:两个年龄段林分内更新苗更新密度差异不显著,30-40a和20-30a林分的更新苗平均密度依次为3304株/hm2、2308株/hm2;具有类似的生长结构特性,即更新苗数量随苗高的增长逐渐减少,并且两种林分内85%以上的更新苗高小于5cm。更新苗高与基径呈直线正相关关系,并且20-30a林分内更新苗高随基径增长速度比30-40a快。林分内更新苗数量随年龄的增大先迅速减少后趋于平缓稳定,30-40a林分内更新密度由1年生时1779株/hm2减少到3-37株/hm2;20-30a林分内由1年生时2824株/hm2降低到几株每公顷;林分更新苗存在高繁殖率、底存活率的现象,迫切需求合理的森林经营管理。两年龄段更新苗基径和苗高均与更新苗年龄呈指数关系,并且30-40a林分的更新苗高年增长率大于20-30a林分的更新苗高年增长率,其年增长率依次为0.0959cm/a、0.0721cm/a;两个年龄段林分苗高的年增长趋势基本相同,均为在5-6年生前,其增长较慢,之后增长速度逐渐加大。更新苗基径年均增长率分别为0.1579cm/a、0.1686cm/a,差异性不大。(2)从两年龄段林分内更新苗的空间分布格局和立木距离与更新苗分布2个方面研究了更新苗空间分布格局。结果发现:两年龄段林内分更新苗空间分布格局均为聚集分布,并且除了20-30a林分内80cm≤H≤120cm高度级别的更新苗呈随机分布外,其余各高度级别的更新苗为聚集分布。另外通过对更新苗距最近立木距离的统计分析发现,更新苗数量随最近立木距离的增大呈先增加后减少的变化趋势,但是其各自更新苗数量“峰值区”对应的距最近立木距离不同,其中在20-30a林分内,71.56%更新苗离最近立木距离分布在0.3-1.5m,而30-40a林分内,54.38%的更新苗距离最近立木距离位于1.2-2.1m。(3)从林分结构因子和微环境因子2大类分析了其各自对林分更新的影响,结果发现:随着林分结构因子(基面积、郁闭度)各自量的增大,更新苗数量均呈现先增大后逐渐减少的趋势,其中最适合更新苗定居的基面积为20-35m2/hm2;郁闭度为中等的林分内更新苗的数量最多;通过多重回归分析表明,对于两个不同年龄段林分,基面积和郁闭度的解释效果不同,30-40a的林分内郁闭度更能够对幼苗株数产生影响,而20-30a的林分更多的是两个密度因子共同的作用。微环境因子中土壤-枯落物因子是限制当地华北落叶松人工林更新的主要因子。出现这种现象主要是由两个年龄段华北落叶松幼苗都表现出高个体数,低成活率所决定,研究所选取的两个年龄段林分,高度<5cm、年龄<2a的更新苗都占到85%以上。两个年龄段华北落叶松人工林更新主要限制因子具体表现为:对于30-40a林分,影响更新苗高度结构的因子有枯落物厚度、土壤全钾、林分密度、土壤pH值、基面积;影响更新苗年龄结构的变量有草本盖度、林分密度、土壤全磷、土壤全氮、土壤全钾。对于20-30a林分,影响更新苗高度结构的变量有林分密度、土壤有机质含量、土壤速效磷、土壤碱解氮含量、枯落物厚度;影响更新苗年龄结构的变量为土壤pH值、草本盖度、土壤全磷、枯落物持水量、郁闭度。通过因子分解结果表明,影响两个年龄段林分更新苗高度结构的纯林分结构因子分别占总解释变异的35.5%、25.3%。20-30a林分更新苗在早期生长中受土壤-枯落物因子限制比较大,而后林分结构因子逐渐成为主要的限制性因子,这种现象在30-40a林分中体现不明显,表现为除基面积外的林分结构变量对五个高度等级更新苗呈正相关。而影响更新苗年龄结构的纯林分结构因子也是在影响高龄更新苗过程中表现了更强的相关性。通过对两个年龄阶段华北落叶松人工林天然更新特征、分布格局及影响因子的分析,有助于了解当地林分天然更新规律,揭示影响更新不良的关键因子,有助于我们针对塞罕坝地区华北落叶松人工林天然更新能力差的问题,为提高林分更新能力,改善林分结构提供理论依据。
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