李瑞平+杜娟+劉潤萍

摘 要： 為搞清小五臺山區(qū)針闊混交林林分結(jié)構(gòu)以及影響其生長的因素，通過選取林分類型為天然次生林中針闊混交林具有代表性的臭冷杉-樺樹建立1 hm2生態(tài)樣地，調(diào)查并記錄樹高≥1.5 m的喬木名稱、胸徑、樹高、冠幅、枝下高、坐標等，掛牌作為永久標記；同時對幼苗更新、喬灌草種類等進行調(diào)查。通過對設(shè)置樣地的監(jiān)測，分析不同林分類型空間分布格局（包括單種內(nèi)空間格局分析和種間關(guān)系分析）和不同林分類型物種組成及多樣性（包括物種組成分析和物種多樣性分析），對林下幼苗更新、森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析和林分密度及立地條件對典型群落影響的研究等，針對所存在問題進行分析并提出相應(yīng)的解決建議。

關(guān)鍵詞： 小五臺山；針闊混交林；樣地監(jiān)測

中圖分類號： S725.1 文獻標識碼：A 文章編號：1004-3020（2017）01-0051-04

冀西北小五臺山區(qū)森林類型主要呈現(xiàn)以落葉闊葉林、針葉林、針闊混交林為主的群落特征，為了更好的保護和利用森林資源并研究林木的天然更新和培育，在保護區(qū)相對穩(wěn)定、具有代表性的森林生態(tài)群落設(shè)置固定樣地，進行長期觀測。通過選定具有代表群落基本特征的地段作為森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測樣地，獲取森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的樣地觀測數(shù)據(jù)，為森林生態(tài)系統(tǒng)水文、土壤、氣候等觀測提供背景資料。為深入研究森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、揭示森林生態(tài)系統(tǒng)生物群落的動態(tài)變化規(guī)律提供數(shù)據(jù)服務(wù)。臭冷杉Abies nephrolepis屬松科、冷杉屬。常綠喬木，高可達30 m。生態(tài)習性極耐蔭耐水濕，常在山地中腹以下緩傾斜地及谷地上形成小面積的純林，臭冷杉生長速度較快，特別是在稍濕排水良好之處生長良好。臭冷杉自然分布于東北、華北各地。在華北許多地區(qū)己殘存無幾，被列為河北省珍惜瀕危和重點保護植物，而小五臺山區(qū)內(nèi)，卻有天然次生林，這在華北地區(qū)實屬稀少。臭冷杉材質(zhì)輕柔，樹形宛如寶塔，亭亭玉立，姿態(tài)優(yōu)美，為華北地區(qū)珍貴樹種之一，其樹脂膠可提制高級香精，是重要的化工原料。因此，通過合理有效保護臭冷杉的生境，促進臭冷杉的生長和繁育直接關(guān)系到物種多樣性保護和可持續(xù)發(fā)展，野生種質(zhì)資源的廣泛利用，不僅有利于珍稀瀕危植物保護和種群數(shù)量的增加，而且對保護生物多樣性，保護生態(tài)環(huán)境，維護森林生態(tài)平衡有著重要的意義。

1 樣地監(jiān)測的工作內(nèi)容

1.1 永久監(jiān)測樣地的布設(shè)

通過調(diào)查小五臺山范圍內(nèi)臭冷杉的分布，并經(jīng)過現(xiàn)場考察和對比分析，在金河口溝的草熏溝選取有代表性的臭冷杉森林群落設(shè)置樣地，地理位置：東經(jīng)115°00′58″，北緯39°55′42″，海拔1 720～1 820 m，面積1 hm2（100 m×100 m），林分類型為天然次生林。

1.2 資料收集整理

收集“中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準”，“森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測方法”以及森林生態(tài)樣地建設(shè)的相關(guān)資料。

1.3 健康示范林的選擇與調(diào)查

對小五臺山區(qū)的典型森林類型地進行了調(diào)查，在金河口溝選擇生長狀況最好的臭冷杉（白杄）-樺樹作為健康典型的示范林，按照小樣方的編號順序，以順時針方向清查各小樣方的植物，記錄樹高≥1.5 m的喬木名稱，胸徑，樹高，冠幅，枝下高，坐標等。用鋁牌按依次給各株植物編號，作為永久標記。同時進行幼苗更新調(diào)查、喬灌草種類等。

1.4 不同森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能研究

采用樣方法對小五臺山區(qū)的典型森林群落進行植被調(diào)查，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，比較了不同林分類型的物種組成及多樣性（喬、灌、草）分析、林木的空間分布格局、林分幼苗更新、森林群落生態(tài)系統(tǒng)健康分析等。

2 標準地的選擇和調(diào)查方法

2.1 標準地的選擇和確定

標準地通常是在調(diào)查林分內(nèi)，實測一定的局部地塊，據(jù)此，對全林進行推測和估算。通過典型選樣方法，選取的局部地塊稱為典型樣地，通常稱為標準地。標準地是根據(jù)人為主觀判斷選取的，選出的標準地期望能代表被調(diào)查林分的平均狀況，應(yīng)該是整個林分的縮影。

2.2 喬木每木調(diào)查

首先在標準樣地內(nèi)用測繩打出小網(wǎng)格，并簡單標定小網(wǎng)格的邊界點（如圖A1、B1、C1、D1四點）。小網(wǎng)格調(diào)查路線按照S型沿等高線進行，并按調(diào)查的先后對網(wǎng)格小樣地編號記錄。小網(wǎng)格具體尺寸，視樣地狀況而定，一般選定為10 m×10 m。

然后在小網(wǎng)格內(nèi)對每木進行定位記錄，如圖，分別測出每木（如樹木E）到小網(wǎng)格邊界的垂直距離EG、EH，分別記錄為D1、D2，將量測數(shù)據(jù)結(jié)果記錄。

對喬木樹種、胸徑、樹高、枝下高、冠幅、樹齡、優(yōu)勢度、層次、起源、損傷、干形質(zhì)量、樹齡和病蟲害狀況等，進行調(diào)查并記錄（對于植物名稱不確定的種類，應(yīng)采集標本，栓上標簽，寫明樣地號及標本編號）。具體調(diào)查步驟如下：

（1）胸徑的量測：胸徑從樹高1.3 m處用胸徑尺進行量測，精度要求到0.1 cm。起測值為樹高高于1.5 m。

（2）冠幅的量測：指對樹木冠層的垂直投影面積，進行東西和南北測定。

（3）樹高和枝下高量測：利用望遠測樹儀對樹木高度進行量測，枝下高可用標桿量測。

（4）優(yōu)勢度按以下編號進行記錄：①優(yōu)勢木、②中庸木、③被壓木、④瀕死木、⑤枯立木。

（5）起源：①植苗實生、②播種實生、③天然實生（由種子起源）、④ 天然萌生（由根株上萌發(fā)）。

（6）損傷：①無損傷、②輕度損傷、③中度損傷、④重度損傷。

（7）林分類型：臭冷杉、白杄、白樺和紅樺混交林。

（8）干形質(zhì)量：①通直完滿、②多分枝、③二分枝、④彎曲（扭曲）。

（9）病蟲害狀況：①無、②輕微、③中等、④嚴重。

2.3 幼苗（樹高小于1.5 m）更新調(diào)查

在標準地內(nèi)均勻選取25個小樣方，按照順序?qū)π臃竭M行編號和分別量測記錄。樣方取10 m×10 m，并用測繩標出界線。調(diào)查內(nèi)容有：幼苗的種類、樹高、株數(shù)和病蟲害狀況。將所量測的數(shù)據(jù)記錄。

2.4 灌木調(diào)查

在標準地內(nèi)均勻選取20個小樣方進行量測，小樣方5 m×5 m大小，并用測繩標出界線。調(diào)查內(nèi)容有： 灌木的種類、高度、地徑、生長狀況和分布狀況等，并將量測的數(shù)據(jù)記錄。（對于植物名稱不確定的種類，應(yīng)采集標本，栓上標簽，寫明樣地號及標本編號）用標桿對高度進行量測。用游標卡尺對地徑進行量測。生長狀況：良、中、差。分布狀況為：均勻、隨機（散生）、群團（叢生）。

2.5 草本調(diào)查

在標準地內(nèi)均勻選取20～25個小樣方進行量測，小樣方1 m×1 m大小，用測繩標出界線。調(diào)查內(nèi)容有：草本的種類、高度、生長狀況和分布狀況等，并將量測的數(shù)據(jù)記錄。（對于植物名稱不確定的種類，應(yīng)采集標本，栓上標簽，寫明樣地號及標本編號）。用鋼卷尺對地徑進行量測。生長狀況為：良、中、差。分布狀況為：均勻、隨機（散生）、群團（叢生）。

3 監(jiān)測成果分析

3.1 不同林分類型空間分布格局分析

種群空間分布格局是指種群個體在水平空間的配置狀況或分布狀況，反映了種群個體在水平空間上彼此間的相互關(guān)系，與物種的生物學(xué)特性、種間競爭以及生境條件等密切相關(guān)。

3.1.1 單種內(nèi)空間格局分析

各林分類型單種內(nèi)空間格局分布隨著尺度的變化規(guī)律均明顯。臭冷杉和白杄在小尺度和中尺度上均呈現(xiàn)顯著集聚分布，在大尺度上呈現(xiàn)隨機分布；白樺在小尺度和中尺度上變化規(guī)律是一樣的，呈隨機分布，在大尺度上白樺分布格局呈顯著的聚集分布，且在所研究尺度上沒有達到最大聚集程度；紅樺在其單種空間格局在所研究尺度上呈顯著隨機分布；伴生樹種在小尺度上呈聚集分布，中尺度大尺度和上呈隨機分布，且伴生樹種在較大尺度上聚集性均有明顯減弱趨勢。

3.1.2 種間關(guān)系分析

在此生態(tài)樣地中針葉林和闊葉林在大尺度上競爭激烈，林分混交度較大，導(dǎo)致了林分間競爭激烈，并且隨著尺度的增加，競爭的激烈程度不斷增加，最終導(dǎo)致了群落的不穩(wěn)定性。而且針葉林從數(shù)量、平均樹高、幼苗更新度等優(yōu)勢度均明顯高于闊葉林，對資源占有和利用占有絕對優(yōu)勢，并壓抑著闊葉林的生長，與其他種競爭激烈，且針葉林在競爭中占主導(dǎo)地位。而針葉林中臭冷杉和白杄兩個樹種在其群落內(nèi)競爭激烈，群落處于不穩(wěn)定階段。

3.2 不同林分類型物種組成及多樣性分析

3.2.1 物種組成分析

樣地的喬木統(tǒng)計結(jié)果顯示：臭冷杉-樺樹生態(tài)樣地喬木個體數(shù)量達2 273株（其中≥1.5 m喬木1 817株，<1.5 m臭冷杉214株，<1.5 m白杄242株）；其中優(yōu)勢樹種中針葉樹臭冷杉550株，白杄460株（分別占總數(shù)的30.27%和25.32%），占總數(shù)的55.59%；有林窗的地方臭冷杉經(jīng)常成叢出現(xiàn)，生長密度大。闊葉樹白樺609株，紅樺161株，占總數(shù)的44.41%；伴生種有花楸、五角楓和山柳，分別占總數(shù)的1.05%、1.10%和0.12%。

此森林生態(tài)樣地中針闊葉樹比例為1.2∶1，針葉樹中臭冷杉的最大胸徑達到30.2 cm，闊葉樹中白樺的最大胸徑達到38.2 cm。樣地內(nèi)林冠層密集，地下植被稀疏，臭冷杉和白杄等占據(jù)林冠層，為優(yōu)勢樹種，演替階段已經(jīng)到達頂級。

灌木主要有六道木、毛榛、沙棶、東陵繡球、疏毛東北茶藨子、南蛇藤等，叢生隨機分布，少量刺五加、蒙古莢蒾、美薔薇等，呈零星隨機分布。

臭冷杉-白樺樣地內(nèi)，被子植物29種，隸屬于19科27屬。其中喬木7種，灌木10種（包括藤本植物），草本植物13種（包括蕨類植物一種）。常見種類有：毛茛科Ranunculaceae的興安升麻和唐松草；菊科Compositae 的風毛菊；莎草科Cyperaceae的細葉苔草和披針葉苔草以及茜草科Rubiaceae的四葉葎。呈零星隨機分布。

3.2.2 物種多樣性分析

臭冷杉-樺樹群落內(nèi)部，3個層片的物種豐富度平均值表現(xiàn)為：草本層物種豐富度值最大，灌木層居中，喬木層最低。且物種豐富度指數(shù)與物種多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)呈正相關(guān)。

3.3 不同林分類型幼苗更新分析

森林更新是生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)中森林資源再生產(chǎn)的一個自然的生物學(xué)過程。在這個過程中。以木本樹木為主的生物種群在時間和空間上不斷延續(xù)、發(fā)展或發(fā)生演替，對未來森林群落的結(jié)構(gòu)及其生物學(xué)多樣性具有深遠的影響，因而它是一個極為重要的生態(tài)學(xué)過程。幼苗更新有兩種方式：林緣更新和林窗更新。混交林的針葉林更新密度較大，闊葉樹種均沒有更新幼苗；而針葉林中白杄更新幼苗最多242株，臭冷杉214株。臭冷杉（白杄）-樺樹樣地幼苗更新為502株/hm2，均為天然實生苗。隨著臭冷杉、白杄幼樹和幼苗的崛起，針葉林的優(yōu)勢種地位更加確定，最后達到相對穩(wěn)定的針葉林頂級群落。

3.4 森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析

生態(tài)系統(tǒng)健康是指一個生態(tài)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，即在時間上具有維持其組織結(jié)構(gòu)、自我調(diào)節(jié)和對脅迫的抵御及受干擾后的自恢復(fù)能力。天然林群落的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的物種多樣性（或異質(zhì)性），天然林群落是由處于不同發(fā)育階段、具有不同組成結(jié)構(gòu)的大小不同的眾多斑塊鑲嵌而成的，這些斑塊由相同的生態(tài)過程驅(qū)動且具有相似的循環(huán)過程，斑塊與群落內(nèi)微環(huán)境的差異互為關(guān)聯(lián)。臭冷杉（白杄）-樺樹針闊混交林林分為天然次生林，不僅是一種高價值、高產(chǎn)量的自然資源，同時也是一種高效益的環(huán)境資源，是一個健康的生態(tài)系統(tǒng)，從監(jiān)測的結(jié)果表明，林下針葉林幼樹和幼苗跟新密度大，表現(xiàn)為幼樹空間和養(yǎng)分不足，導(dǎo)致死亡；灌木和草本植物的數(shù)量減少，生物多樣性降低，表現(xiàn)為森林生態(tài)系統(tǒng)的亞健康特點。

3.5 林分密度及立地條件對典型群落影響的分析

林分密度對胸徑、樹高、冠幅、枝下高均有一定程度的影響。通過調(diào)查，結(jié)果顯示隨著林分密度的增加，胸徑、冠幅呈降低的趨勢，樹高、枝下高呈升高的趨勢。胸徑受林分密度的影響最大，其次是冠幅、樹高和枝下高。從胸徑、樹高、冠幅、枝下高等林分生長因子綜合考慮，在不同林分密度中，200株/hm2時林木生長最好，且此時灌木和草木植物的科、屬數(shù)及物種數(shù)目最多、物種多樣性指數(shù)和物種均勻度指數(shù)最高。

坡位和坡向是影響次群落林分生長最重要的兩大立地因子，臭冷杉、白杄主要分布在陰坡，半陰坡；而臭冷杉主要分布在中坡位和上坡位；海拔對臭冷杉的生長的影響較大。海拔、坡度、坡向、坡位各立地因子對臭冷杉-白樺林胸徑、樹高、枝下高影響的重要程度一致，依次為：坡向>坡位>海拔>坡度，而對冠幅影響的重要程度依次為：坡位>坡度>坡向>海拔。

4 資源監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的問題及建議

4.1 監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的問題

（1）樣地監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的問題；①經(jīng)營管理措施缺失。不當部分森林群落處于亞健康或不健康狀態(tài)，主要表現(xiàn)為部分臭冷杉、白杄等更新幼苗的密度過大，導(dǎo)致樹種的自然死亡等。②監(jiān)測體系有待完善。森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測是一個長期的過程，而影響森林生長的土壤健康指標、土壤類型、氣候以及植被類型的影響是各式各樣的，空間變異大，保護區(qū)有待建立一套完整的森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測體系。

（2）工作中存在的不足：①管理措施不健全。保護區(qū)尚沒有完善的森林生態(tài)系統(tǒng)健康管理措施的制定。②技術(shù)人員相對不足。相關(guān)研究的技術(shù)人員匱乏以及現(xiàn)有技術(shù)人員知識儲備不足，有待加強學(xué)習。

4.2 對策建議

依法保護自然保護區(qū)資源，開展科學(xué)研究、監(jiān)測、宣傳教育及合作交流。

探索合理的森林撫育以及營林措施來改變局部的小氣候環(huán)境，對不同林分類型健康狀況進行研究，為今后的造林樹種選擇以及中幼林的撫育管理提供理論依據(jù)。

通過對不同林分類型森林健康的調(diào)查研究，了解不同類型的森林健康狀況，并通過對其影響因素，如氣候、土壤等的研究，為有針對性地進行森林生態(tài)系統(tǒng)健康管理提供依據(jù)，并制定森林生態(tài)系統(tǒng)健康管理的措施。

參 考 文 獻

[1]趙建成，郭書彬，李盼威.小五臺山植物志[M].北京：科學(xué)出版社，2011：276 .

[2]于彭濤，劉鴻雁，崔海亭.小五臺山北臺林線附近的植被及其與氣候條件的關(guān)系分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2002，13（5）：523528.

[3]李盼威，李斌，杜娟.小五臺山常見植物圖鑒[M].河北：科學(xué)技術(shù)出版社，2016：596619.

（責任編輯：唐 嵐）