王峰潔，廖宇翔，王俊鵬，宋彩民，孫勇，劉玉波

(1.吉林省重點國有林技術(shù)服務(wù)中心，吉林 長春 130000；2.吉林省林業(yè)勘察設(shè)計研究院，吉林 長春 130000；3.吉林市林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 吉林 132000)

松花湖發(fā)源于長白山天池，水力資源十分豐富，承擔(dān)了下游11個縣市的城市供水、農(nóng)田灌溉等項目的用水。松花湖水源涵養(yǎng)林以地帶性植被為主體構(gòu)成，其類型為以紅松(Pinuskoraiensis)為主的復(fù)層異齡針闊混交林[1]。由于周邊山地受到歷史因素的大規(guī)模損毀，再加上近代以來人們過度經(jīng)營，天然林或發(fā)生演替，或逐步消失，造成了林地內(nèi)生物多樣性的急劇下降，且局部地區(qū)土壤侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。

近年來，為了提高松花湖水源涵養(yǎng)林生態(tài)功能，增加水源涵養(yǎng)效果，保持水土，政府采取了多種措施進(jìn)行保護(hù)和改善松花湖生態(tài)環(huán)境，積極努力建設(shè)松花湖生態(tài)模范示范區(qū)[2]。但通過生態(tài)學(xué)原理，采取恢復(fù)水源涵養(yǎng)林植被、發(fā)展植物多樣性而構(gòu)建水源涵養(yǎng)林模式，逐步恢復(fù)湖區(qū)原有的針闊混交林森林面貌的專題研究尚少。本文通過對試驗林進(jìn)行植被多樣性調(diào)查和群落結(jié)構(gòu)分析，豐富水源涵養(yǎng)林模式類型，逐步尋找松花湖水源涵養(yǎng)林的恢復(fù)模式，為進(jìn)一步培育水源涵養(yǎng)林地帶性植被朝頂級群落發(fā)展演替尋找方向[3-7]。

1 自然概況

試驗地坐落于吉林省吉林市林業(yè)科學(xué)研究院松花湖試驗林場，地理坐標(biāo)為43°40′ N，126°41′ E。全域位于吉林省中東部松花湖生態(tài)區(qū)內(nèi)，東靠松花湖，西南與旺起林場交界，北與實驗林場相接；距吉林市區(qū)約30 km，距豐滿大壩約12 km；南北寬4.3 km，東西寬3.8 km，轄核桃木溝、楊木溝2個溝系，占地1 010 hm2。北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年溫差較大，年平均氣溫3.4 ℃，夏季極端最高溫度可達(dá)38 ℃，冬季極端氣溫可達(dá)-40 ℃，降水量750 mm，全年降水量的65%多在7—9月；年平均風(fēng)速3.5 ms-1，四季分明，無霜期130 d左右[8]。

試驗地現(xiàn)有林地面積710.4 hm2，林木覆被率超70%，森林植被面積532.8 hm2，森林覆被率為53%。多為低山，坡向多變，以東向為主，屬長白山低山丘陵地帶；林下土壤類型為暗棕壤，土層厚度16～50 cm；最高海拔280 m。

自20世紀(jì)70年代以來，通過林木引種與造林，先后在林地內(nèi)栽培數(shù)十種樹種，其中包括東北三大硬闊(水曲柳、黃波欏、胡桃楸)、常綠樹種(紅松、東北紅豆杉、華北落葉松、東部白松、北美短葉松、云杉等)、闊葉樹種(蒙古櫟、紫椴、白樺、稠李、山櫻桃、花曲柳、刺槐、紫穗槐、茶條槭等)，以及外來引入樹種(歐洲白樺、沙松、大葉山楊、皂角、歐洲赤松、楓楊、刺楸、千金榆、大葉榆等)。

2 調(diào)查方法

全域設(shè)置臨時樣地20個，每個樣地為20 m×20 m，樣地內(nèi)按10 m×10 m設(shè)置喬木樣方4個；在每個喬木樣方內(nèi)按5 m×5 m設(shè)置2個灌木樣方(對角線)；在灌木樣方內(nèi)按1 m×1 m設(shè)置2個草本樣方(對角線)，分別調(diào)查喬灌草種類和數(shù)量。

每年進(jìn)行2次調(diào)查，分別為早春調(diào)查和夏秋季調(diào)查。應(yīng)用SPSS17.0對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 林型分析

根據(jù)樣地內(nèi)樹種的優(yōu)勢度，將樣地劃分為針闊混交林型Ⅰ(針葉為主)、針闊混交林型Ⅱ(闊葉為主)、闊葉混交林型、針葉混交林型、純針葉林型、純闊葉林型。

針闊混交林型Ⅰ包括落葉松+楓楊混交林、紅松+白樺混交林、紅松+胡桃楸混交林、紅松+水胡林等；針闊混交林型Ⅱ包括水曲柳+落葉松混交林、白樺+紅松混交林、紫杉+蒙古櫟混交林等；闊葉混交林型包括楓楊+紅瑞木混交林、蒙古櫟+毛脈衛(wèi)矛混交林、珍貴闊葉樹混交林等；針葉混交林型包括東部白松+白云杉混交林、東部白松+班克松混交林等；純針葉林型包括落葉松純林、紅松純林、班克松純林、沙松純林、樟子松純林、華山松純林等；純闊葉林型包括大葉山楊純林、白樺純林、大青楊純林、山桃稠李純林等。

3.2 林型內(nèi)植物種類分析

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域內(nèi)樣地類型主要有5種形式，詳細(xì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

表1 樣地主要類型統(tǒng)計表

從表1可以看出，針闊混交林型Ⅰ樣地內(nèi)的植物種類最為豐富，針闊混交林型Ⅱ次之，而純針葉林型樣地中的植物種類最少。這種差異符合森林發(fā)展的趨勢，即森林在培育的過程中，從純林向混交林發(fā)展，并逐漸形成穩(wěn)定形態(tài)，物種豐富度越來越高。

4 松花湖水源涵養(yǎng)林模式選擇

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，初步選定5種模式作為松花湖水源涵養(yǎng)林營造模式進(jìn)行定向培育，為進(jìn)行下一步研究奠定基礎(chǔ)。

選定的模式包括穩(wěn)定類型模式：紅松+水胡林混交模式、東北紅豆杉+闊葉樹下更新模式、蒙古櫟+毛脈衛(wèi)矛混交模式等；過渡類型模式：紅松+白樺混交模式、云杉+大葉山楊混交模式等。

4.1 紅松+水胡林模式

20世紀(jì)90年代在皆伐跡地以2 m×2 m株行距進(jìn)行造林，經(jīng)25年的自然演替，對現(xiàn)有紅松人工林進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明：紅松保存率為45%；在伴生樹種中，胡桃楸株數(shù)占70%，水曲柳占20%，其他伴生樹種色木槭、蒙古櫟、稠李等總株占10%左右。經(jīng)過自然演替，紅松人工純林已經(jīng)演化成紅松+水曲柳+胡桃楸混交林，除水曲柳、胡桃楸外其他樹種數(shù)量相對稀少。這說明，湖邊生態(tài)環(huán)境較適宜紅松、水曲柳、胡桃楸混交林生長。紅松+水胡林能夠更好地向森林頂級群落發(fā)展，形成自然生態(tài)環(huán)境，提高產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。

4.2 東北紅豆杉+闊葉樹下更新模式

在坡度較緩、郁閉度適中的闊葉雜林冠下進(jìn)行東北紅豆杉造林，利用合適的陽光透性對東北紅豆杉幼苗進(jìn)行保護(hù)，結(jié)果生長良好。對林齡超10年的東北紅豆杉林進(jìn)行調(diào)查與分析，結(jié)果表明：成活率和保存率均可達(dá)80%以上，全坡位生長狀況相似，無明顯差異，可全坡位造林。

4.3 蒙古櫟+毛脈衛(wèi)矛模式

蒙古櫟、毛脈衛(wèi)矛是吉林地區(qū)重要的鄉(xiāng)土樹種，在松花湖生態(tài)區(qū)種群數(shù)量大，其在園林、邊坡綠化及造林的使用上越來越多。在松花湖生態(tài)區(qū)選擇山地水源涵養(yǎng)林地帶與沿岸水源涵養(yǎng)林地帶設(shè)置調(diào)查樣地進(jìn)行植被調(diào)查。結(jié)果表明：毛脈衛(wèi)矛在山坡中下部呈集中分布，與蒙古櫟形成混交狀態(tài)，混交林內(nèi)喬灌草種類較為豐富。因此，將蒙古櫟、毛脈衛(wèi)矛列為松花湖水源涵養(yǎng)林植被恢復(fù)適宜樹種，在湖岸和山地起伏地帶進(jìn)行培育，形成具有鮮明特點的蒙古櫟+毛脈衛(wèi)矛模式，對松花湖水源涵養(yǎng)能夠起到積極作用。

4.4 紅松+白樺混交模式

紅松在松花湖區(qū)具有獨特的生態(tài)地位，是造林與培育的重要目的樹種。作為頂級群落優(yōu)勢樹種，配合白樺形成紅松+白樺混交模式。白樺作為皆伐跡地先鋒樹種，其生態(tài)價值尤為重要。白樺林冠覆蓋大部分區(qū)域，在林冠下栽植紅松，為幼齡紅松林提供有效遮陰，保證存活率，最終形成穩(wěn)定的森林生態(tài)群落。隨著紅松+白樺混交林內(nèi)喬、灌、草種類逐漸豐富，整個模式形成以紅松為主的復(fù)層異齡針闊混交林結(jié)構(gòu)。

20世紀(jì)80年代，在松花湖次生林皆伐地，首先用密度2 m×2 m進(jìn)行白樺造林，隨著白樺逐年長高，在林冠下以1 m×2 m的密度栽植紅松，并任其自然生長。通過樣地調(diào)查，結(jié)果表明：樣地內(nèi)紅松保存率最高，占喬木總數(shù)的56%；基本蓋度白樺最高，占喬木總蓋度的84%；樣地內(nèi)樹高、胸徑、冠幅差異明顯；灌木及草本植物種類多樣，毛脈衛(wèi)矛、寬葉薹草等隨處可見。調(diào)查區(qū)域內(nèi)以白樺、紅松占主導(dǎo)地位，地帶性喬、灌、草群落結(jié)構(gòu)相對合理，因此在次生林內(nèi)構(gòu)建以紅松+白樺為主導(dǎo)的水源涵養(yǎng)林地帶性植被可行，紅松+白樺模式是松花湖水源涵養(yǎng)林植被恢復(fù)的重要過渡類型之一。

4.5 云杉+大葉山楊混交模式

在松花湖生態(tài)區(qū)引進(jìn)栽培大葉山楊(Populusdavidianavar.macrophylla)，可豐富水源涵養(yǎng)林樹種結(jié)構(gòu)。隨后在大葉山楊間隙內(nèi)栽植云杉，生長態(tài)勢良好，較一般造林地成活率高。調(diào)查結(jié)果表明：大葉山楊表現(xiàn)出速生性，7年生大葉山楊樹高6.98 m，胸徑8.23 cm；25年樹齡平均胸徑19 cm、平均樹高24 m、單株材積0.311 0 m3，對比山楊，分別超出1.3倍、1.1倍和2.5倍；通過對云杉+大葉山楊構(gòu)建區(qū)植被調(diào)查，幼樹中喬木樹種出現(xiàn)14科22種，伴生灌木11科19種，草本植物30科48種，表現(xiàn)出良好的植物多樣性。因此，可以將云杉+大葉山楊混交模式列為松花湖水源涵養(yǎng)林植被恢復(fù)過渡模式之一，增加恢復(fù)手段，提高松花湖水源涵養(yǎng)林植被恢復(fù)效果。

5 結(jié)語

以“結(jié)構(gòu)決定功能原理”和“植被演替規(guī)律”為理論指導(dǎo)，依托現(xiàn)有林種和歷史資料，對松花湖水源涵養(yǎng)林植被多樣性進(jìn)行跟蹤調(diào)查和群落結(jié)構(gòu)分析，將是接下來重點研究目標(biāo)。

在研究的過程中用不同方法，探尋松花湖水源涵養(yǎng)林的恢復(fù)模式，將鄉(xiāng)土樹種造林和外來樹種引進(jìn)列為重點，進(jìn)一步培育地帶性植被，促進(jìn)水源涵養(yǎng)林植被朝穩(wěn)定的頂級群落發(fā)展演替，以達(dá)到利用水源涵養(yǎng)林保持水土、凈化環(huán)境、提高生態(tài)效益的最終目的。