馮秋紅，蒲遠(yuǎn)鳳，李登峰,2，陳素芬，劉興良 陳 艷，康永鴻，陳 進(jìn)

(1．四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川臥龍森林生態(tài)系統(tǒng)定位站，四川 成都 610081;2．四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，四川 成都 611130；3．九寨溝國(guó)家森林公園管理局，四川 九寨溝 623450;4．汶川縣環(huán)境保護(hù)和林業(yè)局，四川，汶川 623000；5．阿壩藏族羌族自治州木材檢查總站，四川 汶川 623012;6．南充市林業(yè)局，四川 南充 63700；7．億利首建生態(tài)科技有限公司，北京 100020)

川西亞高山林區(qū)地處青藏高原東南緣，是長(zhǎng)江上游的重要生態(tài)屏障。川西亞高山森林在區(qū)域的水土保持、水源涵養(yǎng)等方面起到了巨大作用[1,2]。岷江冷杉是川西亞高山地區(qū)暗針葉林群落的頂級(jí)樹種，常分布于陰坡和半陰坡，然而自20世紀(jì)50年代以來(lái)，在大規(guī)模森林采伐的影響下，岷江冷杉林大面積消失，采伐跡地天然恢復(fù)初期多形成懸鉤子(Rubusspp.)或箭竹(Sinarundinarianitida)灌叢，逐步演替成以紅樺(Betulaalbo-sinensis)、糙皮樺(Betulautilis)為主的樺木林，隨著時(shí)間的推移，岷江冷杉林采伐跡地逐步發(fā)生發(fā)展，森林將演替成樺木+岷江冷杉混交林，并繼續(xù)向冷杉暗針葉林的頂級(jí)群落發(fā)展[3]。

岷江冷杉(Abiesfaxoniana)+樺木(Betulaspp.)混交林是以冷杉為主的原始暗針葉林在經(jīng)歷大規(guī)模采伐利用后所形成的[4,5]，是川西亞高山天然次生林的主要類型之一[3]，在西南亞高山地區(qū)是水源涵養(yǎng)林的重要組成部分，但與頂級(jí)群落——岷江冷杉林相比，其生態(tài)服務(wù)功能仍處于退化狀態(tài)[6]。森林天然更新是生態(tài)系統(tǒng)自我繁衍恢復(fù)的手段，也是森林群落發(fā)展和發(fā)生的重要組成部分[4,5]，進(jìn)而是維持森林動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[7]。從岷江冷杉+樺木混交林向冷杉暗針葉林演替過(guò)程中，岷江冷杉的天然更新起到了至關(guān)重要的作用[8]。目前關(guān)于岷江冷杉林下更新的報(bào)道較多，主要包括林分條件、林窗干擾等方面對(duì)其更新的影響研究[2,9,10]，而關(guān)于疏伐樺木處理對(duì)天然次生林下岷江冷杉天然更新的影響研究尚未可見(jiàn)。本文以不同強(qiáng)度疏伐樺木的岷江冷杉+樺木混交林為研究對(duì)象，通過(guò)調(diào)查林分生長(zhǎng)量、林下岷江冷杉苗木的成活率，保存率以及徑級(jí)結(jié)構(gòu)，來(lái)揭示疏伐樺木對(duì)岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉更新的影響，以期為該地區(qū)大面積存在的天然次生林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省理縣米亞羅林區(qū)，該區(qū)位于青藏高原東緣褶皺帶最外緣部分，具有典型的高山峽谷地貌，地理坐標(biāo)N31°24′～31°55′，E102°35′～103°04′。氣候受著高原地形的決定性影響，屬冬寒夏涼的高山氣候。以海拔2 760 m的米亞羅鎮(zhèn)為例，年降水量700 mm～1 000 mm，年蒸發(fā)量1 000 mm～1 900 mm，1月均溫-8℃，7月均溫12.6℃，年均溫3.0℃，≥10℃的年積溫為1 200℃～1 400℃。

米亞羅林區(qū)植被垂直成帶明顯，其類型和生境隨海拔及坡向而分異[11,12]。原生森林分布于海拔2 400 m～4 200 m之間，以亞高山暗針葉林為主，主要優(yōu)勢(shì)樹種為岷江冷杉(Abiesfaxoniana)。自20世紀(jì)50年代開始的大規(guī)?？撤セ顒?dòng)后，人工造林主要在陽(yáng)坡，而陰坡則大多以天然更新為主。該區(qū)成土母巖主要為千枚巖、板巖、白云巖等的殘坡積風(fēng)化物，極易風(fēng)化，主要土壤類型為山地棕色森林土。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置與群落調(diào)查

2016年3月在米亞羅林區(qū)選擇海拔、坡度、坡向以及土壤等環(huán)境條件一致的岷江冷杉林(樣地具體情況詳見(jiàn)表1)，開展了不同強(qiáng)度樺木疏伐處理試驗(yàn)。疏伐強(qiáng)度依次設(shè)定(按照蓄積量計(jì)算)為：25%疏伐(即去除林分內(nèi)樺木蓄積量的25%)，50%疏伐做任何處理)。每個(gè)處理設(shè)置20 m×20 m的樣方3個(gè)；2016年7月對(duì)該樣地進(jìn)行群落學(xué)背景調(diào)查，每個(gè)喬木樣方內(nèi)設(shè)置2 m×2 m的灌木樣方(即去除林分內(nèi)樺木蓄積量的50%)以及對(duì)照(即不5個(gè)，1 m×1 m草本樣方5個(gè)，即每個(gè)處理喬木樣方3個(gè)，灌木和草本樣方各15個(gè)。調(diào)查內(nèi)容具體包括對(duì)各樣方中的植物種類、數(shù)量、高度、蓋度等性狀進(jìn)行記錄。

表1 岷江冷杉+樺木混交林樣地情況以及處理模式表

注：密度：林分初始密度。S1：25%疏伐樺木，是指對(duì)樣地內(nèi)樺木進(jìn)行該物種總蓄積量25%的疏伐，優(yōu)先疏伐妨礙岷江冷杉生長(zhǎng)的植株；S2：50%疏伐樺木，是指對(duì)樣地內(nèi)樺木進(jìn)行該物種總蓄積量50%的疏伐，優(yōu)先疏伐妨礙岷江冷杉生長(zhǎng)的植株；CK：不疏伐，對(duì)樣地內(nèi)目標(biāo)樹不進(jìn)行任何處理；下同。

1.2.2 林下更新調(diào)查

在喬木樣方中設(shè)置3個(gè)5 m×5 m的小樣方，分別于2016年7月和2017 年7月對(duì)岷江冷杉+樺木混交林開展了林下冷杉更新情況的調(diào)查，林下苗木調(diào)查等級(jí)：幼苗：H<0.5 m；幼樹：0.5 m≤H<2.0 m；小樹：H≥2.0 m，BD<5.0 cm。根據(jù)岷江冷杉幼苗基徑的分布情況，將其劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為：Ⅰ級(jí)： BD<0.5 cm；Ⅱ級(jí)：0.5 cm≤BD<1 cm；Ⅲ級(jí)：1 cm≤BD<2 cm；Ⅳ級(jí)：2 cm≤BD<3 cm；Ⅴ級(jí)：3 cm≤BD<4 cm；Ⅵ：BD≥4 cm。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)不同疏伐樺木強(qiáng)度下岷江冷杉+樺木林中建群樹種植株生長(zhǎng)情況、林下更新情況方差分析，所有數(shù)據(jù)處理和制圖均通過(guò)SPSS13.0和Excel2010完成。

2 研究結(jié)果

2.1 不同強(qiáng)度疏伐樺木對(duì)岷江冷杉+樺木混交林林分單株生長(zhǎng)量的影響

如表2所示，去除樺木對(duì)岷江冷杉+樺木混交林林分中剩余喬木的單株生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定的影響，雖然S1和S2處理模式下，林分剩余單株的胸徑和高度均無(wú)顯著的變化，但胸徑斷面積卻呈現(xiàn)顯著的上升趨勢(shì)，且S2模式較S1模式的促進(jìn)作用更大。

表2不同強(qiáng)度疏伐樺木后岷江冷杉+樺木混交林中建群樹種生長(zhǎng)指標(biāo)

處理模式胸徑(cm)高度(m)胸徑斷面積(cm2)CK13.13±0.68a12.27±0.12a135.40±0.36bS115.57±2.22a11.54±1.31a190.40±3.87aS216.9±1.01a12.25±1.4a224.32±1.01a

2.2 不同強(qiáng)度疏伐樺木對(duì)岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉更新數(shù)量以及生長(zhǎng)的影響

如表3所示，在對(duì)照林分中，苗木密度會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低。通過(guò)去除樺木的疏伐處理，岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木的降低趨勢(shì)有所改變。通過(guò)S1模式處理后，林下岷江冷杉幼苗的更新下降趨勢(shì)更為顯著，而經(jīng)過(guò)S2模式處理后，林下岷江冷杉苗木不但沒(méi)有減少，反而增加，增加為15.04%。

表3不同強(qiáng)度疏伐樺木后岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木密度及變化率

處理模式My(株·hm-2)Mc(株·hm-2)變化率(%)CK2 25019 50-13.33 S13 6002 725-24.31 S22 8253 25015.04

注：My：未進(jìn)行試驗(yàn)前，岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木初始密度；Mc：去除樺木的疏伐處理1 a后，岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木密度

如圖1所示，與疏伐樺木處理前相比，處理后的幼苗、小樹和苗木總數(shù)均有所降低，僅幼樹數(shù)量有所增加，但均未達(dá)到顯著水平。

圖1 疏伐樺木前后苗木組成對(duì)比圖

如圖2所示，S2處理模式的幼苗和幼樹密度顯著高于CK處理模式，但與S1模式間差異無(wú)顯著差異；而對(duì)于小樹而言，S1處理模式顯著高于CK和S2處理模式，后兩者間亦無(wú)顯著差異；就苗木總數(shù)而言，S2處理模式顯著高于CK，但前兩者與S1處理模式間無(wú)顯著差異。

圖2 不同強(qiáng)度疏伐樺木后岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木組成

如表4所示，在不同程度去除樺木的疏伐處理作用下，岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木的生長(zhǎng)量在不同類型苗木間有所差異，對(duì)于幼樹和小樹而言，雖然疏伐樺木在一定程度上促進(jìn)了其基徑和高度的增長(zhǎng)，但均未達(dá)到顯著程度。S1和S2處理模式均顯著促進(jìn)了幼苗的基徑生長(zhǎng)，S2處理模式還顯著地促進(jìn)了幼苗的高度生長(zhǎng)。

表4 不同強(qiáng)度疏伐樺木后岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木年生長(zhǎng)量

2.3 不同強(qiáng)度疏伐樺木對(duì)岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉更新結(jié)構(gòu)的影響

如圖3所示，不同程度去除樺木后，岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉幼苗呈現(xiàn)的分布格局比較類似，大體均以Ⅲ級(jí)為主，其次為Ⅳ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅴ級(jí)、Ⅵ級(jí)和Ⅰ級(jí)。但在不同處理之間仍有一些差別，即樺木疏伐處理后的岷江冷杉+樺木混交林中，岷江冷杉苗木在小徑級(jí)中的比例有所上升，尤其是S2處理最為明顯。

圖3 不同強(qiáng)度疏伐樺木后岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木徑級(jí)結(jié)構(gòu)圖

3 討論

前人研究表明，林分疏伐不但可以促進(jìn)林分的生長(zhǎng)[9,13～14]，還可以在不同程度上促進(jìn)林下更新[15,16]。本研究也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果，即通過(guò)去除25%(S1)和50%(S2)樺木疏伐，不但促進(jìn)了岷江冷杉+樺木混交林林分喬木的胸徑斷面積，而且還在不同程度上改變了林下更新的狀況。S2處理模式顯著促進(jìn)了岷江冷杉+樺木混交林林下冷杉幼樹和幼苗的成活率，而對(duì)小樹生長(zhǎng)成活的影響不大，S1處理模式顯著促進(jìn)了小樹的成活情況，而對(duì)幼苗和幼樹影響不顯著。

本研究還發(fā)現(xiàn)，不同強(qiáng)度去除樺木對(duì)岷江冷杉+樺木混交林林下岷江冷杉苗木的基徑和高度均產(chǎn)生了一定的影響，這與前人研究結(jié)果類似[13,17]，然而苗木所受影響隨著苗木類型的變化也有所差異，相比之下，幼苗所受影響最為顯著，幼樹和小樹雖然也受疏伐樺木的影響，但均未達(dá)到顯著水平。經(jīng)過(guò)疏伐樺木的林分，其林下幼苗的基徑均顯著高于對(duì)照，特別是在S2處理模式下，幼苗的高度顯著高于其他兩種處理，表明S2處理對(duì)林下冷杉幼苗的更新有顯著促進(jìn)作用。

綜上所述，不同強(qiáng)度去除樺木疏伐處理均在不同程度上影響了岷江冷杉+樺木混交林的林分生物量生長(zhǎng)量、林下岷江冷杉更新率、更新個(gè)體的生長(zhǎng)狀況以及組成。即，疏伐樺木顯著促進(jìn)了林分喬木胸徑斷面積和林下岷江冷杉幼苗的基徑生長(zhǎng)，50%疏伐樺木處理模式不但顯著促進(jìn)了以幼苗和幼樹為主的岷江冷杉苗木成活率，還顯著促進(jìn)了幼苗的高度生長(zhǎng)；25%疏伐樺木處理模式顯著促進(jìn)了岷江冷杉小樹成活率和幼苗的基徑生長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)疏伐處理后，林下岷江冷杉幼苗的徑級(jí)結(jié)構(gòu)變化不大，但小徑級(jí)苗木所占比例呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。本研究?jī)H為對(duì)1 a疏伐效應(yīng)的研究，然而作為生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)的森林生態(tài)系統(tǒng)，長(zhǎng)期的效應(yīng)監(jiān)測(cè)研究無(wú)疑更為重要，本研究將持續(xù)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣有緒．川西亞高山冷杉林枯枝落葉層的群落學(xué)作用．植物生態(tài)學(xué)與地植物叢刊，1981，6(2)：89～98．

[2] 馬姜明，劉世榮，史作民，等．川西亞高山暗針葉林恢復(fù)過(guò)程中岷江冷杉天然更新?tīng)顩r及其影響因子．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，33(4)：646～657．

[3] 馮秋紅，劉興良，盧昌泰，等．不同經(jīng)營(yíng)模式對(duì)川西亞高山天然次生林林地水文效應(yīng)的影響．生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，36 (17)：5432～5439．

[4] 彭閃江，黃忠良，彭少麟，等．植物天然更新過(guò)程中種子和幼苗死亡的影響因素．廣西植物，2004，24 ( 2 )：113～121．

[5] 馬姜明，李昆，張昌順．元謀干熱河谷蘇門答臘金合歡，新銀合歡人工林天然更新初步研究．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17(8)：1365～1369．

[6] 李賢偉，羅承德，胡庭興，等．長(zhǎng)江上游退化森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建芻議．生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21(12)：2117～2124

[7] 藺菲，郝占慶，葉吉．苔蘚植物對(duì)植物天然更新的影響．生態(tài)學(xué)雜志，2006，25( 4)：456～460．

[8] Liu SR，Wang JX，Chen LW．Ecology and restoration of sub-alpine ecosystem in western Sichuan，China．Informatore Botanico Italiano，2003，35 (1)：29～34．

[9] 李媛，陶建平，王永建，等．亞高山暗針葉林林緣華西箭竹對(duì)岷江冷杉幼苗更新的影響．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，31(2)：283～290．

[10] 張遠(yuǎn)彬，王開運(yùn)，鮮駿仁．岷江冷杉林林窗小氣候及其對(duì)不同齡級(jí)岷江冷杉幼苗生長(zhǎng)的影響．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，30(6)：941～946．

[11] 張萬(wàn)儒，許本彤．森林土壤定位研究方法．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1986：30～36．

[12] 馮宗煒，王效科，吳剛．中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量和生產(chǎn)力．北京：科學(xué)出版社，1999．

[13] 童雀菊，張述垠．撫育間伐對(duì)北美短葉松的生長(zhǎng)及材質(zhì)的影響．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，29(6)：73～75．

[14] 李蓮芳，李衛(wèi)沖，鄭樹宏，等．滇中云南松低質(zhì)低效人工林疏伐的密度及生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)研究．西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34(5)：1～7．

[15] 趙慶霞．亞高山云杉人工林林窗疏伐的林木生長(zhǎng)效應(yīng)與驅(qū)動(dòng)機(jī)制．成都：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，2016．

[16] 楊運(yùn)來(lái)，劉鳳玉，楊旭，姜宗輝，王大明．對(duì)近、成熟油松純林天然更新措施的探討．遼寧林業(yè)科技，2003(5)，45～46．

[17] 杜洪波．改造方式對(duì)人工更新幼樹高生長(zhǎng)的影響．牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，77(4)：19～21．