全 文 ：马脚山林区青杆林天然更新的调查研究
孟尚 贤 杨成生 李茂哉 赵峨阳 雷国仓
(省林科所 )
一 、 自然条件与森林概况
马御山林区位于我省中部黄土丘陵沟壑区榆中县境 内。 地 理 位 置 在 北纬 5 3 0 83`一
5 3
“
5 7尹
, 东经 1 03 0 50 `— 1 0 4 。 。 9 ` . 南靠临挑 , 东临定西 , 西北与兰州市区接壤 。 属大陆性干早草原气候区 . 林区和附近地区的主要气象因子见表 l 。
林区和附近地区主要气象因子 表 1笋抽林区地势 , 山峦起伏 , 坡度较陡 , 是黄土高原石质山地之一 海拔多数在 2 0 0 0一 3 0 0 。米之间。 主峰马御山3 6 7 0米 , 是块古陆 , 以花岗岩和核出片麻岩为主 。 兴隆山 、 栖云山等海拔2 8。。一 3 2 0 米 , 是海西造山运动隆起山脉 , 属秦岭 -一祁连台块的一部分 , 岩石 以南山系变质岩为主 。 山间地堑表层黄土厚达两米左右 。 在当地气候和植被的作用下 , 2 0 0 0米以下为灰
钙土 , 2 0 0 0一 2 8 0 0米的森林地带 , 阳坡和半阳坡为夏绿阔叶林下形成的碳酸盐褐色土 ; 阴坡
和半阴坡为暗针叶林下形成的淋溶褐色土 ; 2 8 0 。米以上为高山草甸土 。
该林区地处我国季风区西北边缘 。 东季风虽为强弩之末 , 但因地势高峻 , 沟壑纵横 , 容
易成云致雨 ,为森林植被的形成与生长提供了优越条件 . 现有经营面积 2 8 7。。公顷 . 其中以青
杆( Pie e aw i ls o niM s at )、 青海云杉( p .e r as si f o li aK o m)、 辽东栋( Qe ue r u s
li aot u nge nsi sK
oi d z)
、 山杨( P op u lu s dv ai di n a aD ode )、 白桦( Be t u l aj ap -
箱孟儡犷翼幂纂默夯嘿耀警募箭`。公顷的哗 草原 ,青杆林共有 8 7 2 . 7公顷 , 占有林地面积的 1 3 0肠 , 木材占林区总蓄积 量 的5 . 0肠 , 主要
分布在兴隆山 , 栖云山两个施业 区 。 经过长期的自然选择和演替 , 己形成黄土干早区石质山
地的垂直地带性植被 , 是自然环境与历史条件综合影响下形成的顶极群落 。 平均林龄 1 0 年 ,
胸径 2 9 . 0厘米 , 树高 2 0 . 3米 , 多为单层同龄林 。 林分郁闭度多数在 0 . 7一 0 . 8 。 林相整齐 , 生
长茂密 , 苍翠挺拔 , 郁郁葱葱 , 在一望无垠的黄土丘陵上 , 宛如颗颗巨大的绿色明珠 , 镶嵌
在群山万壑之中 , 是科研教学的重要基地 , 也是当地营造人工林的天然样板 。 但是 , 由于森
林年龄已近熟和成熟 , 少数地方已进入过熟阶段 。 因此 , 现有森林能否自然更替 , 天然更新
的规律怎样 , 林冠下新一代幼林的生长状况如何 , 我们作了比较详细的调查研究 , 以便为今
后提高森林经营水平 , 促进天然更新 , 提供有益的根据 。 .
二 、 调查研究方法
以森林资源 “ 四五 ” 清查资料为基础 , 把全部青杆林作为总体 , 按林龄和郁闭度分为六
类 , 再将郁闭度相同的成林和中林合并 , 使总体划分成四层 :
第一层 : 青杆成林 ( A ) 、 中林 ( C ) , 郁闭度均在 0 . 8 以上 。 简称成中密 ( A C ) 。
第二层 : 青杆成林 ( B ) 、 中林 ( D ) , 郁闭度均在 0 . 5一 0 . 7 。 简称成中中 ( B D ) .
第三层 : 青杆中林 ( T : ) , 郁闭度在 .0 4左右 。 简称青中疏 (浑; ) 。 : -
第四层 : 青杆幼林 ( U ) , 郁闭度在。 . 4一。 . 7 。 简称青幼中 ( u ) 。
然后 , 在 1 / 25 0 。。的分区小班平面图上 , 用座标纸将总体 划分为 1 x l 厘米 ’的总体单
元 ( N ) 1 40 个 , 每单元代表 6 . 23 公顷 。 随后 , 用分层— 样地随地重复抽 样法 , 抽 取 ’其中
50 个 , 构成样本单元 ( n ) 。 结果样本单元在各层的分配情况如下表 2 . 一 。
各层样本单元分配情况 表 2
A C B D
合 计
( 一层 ) ( 二层 )
T 。
( 三层 ) ( 四层 )
小 班 数 ( 个 ) 8 1 2 2 1 2 3
小班面积 (公顷 ) 4 64 . 4 3 0 2 . 2 3 7 . 1 6 9 . 0 8 7 2 . 7 、
小 班 面 积 占肠 5 3 . 1 3 4 . 7 4 . 3 7 . 9 1 0 0 . 0
总体单元 ( N ) 7 7 4 6 6 1 1 14 0 . `
样本单元 ( n ) 2 5 1 5 4 6 5 0 `
在现场以各样本单元的近中心区为起点 , 设置 “ 己 ” 形直角调查 样地 ,
5 0米 , 每两米为一单位 , 从 2 0 个点中 , 随机重复 抽 取40 个点 ( 每长边10 个 ,
长边 1 0 0 , 短边
短边 5 个 ) ,
每点设置 2 x Z米 2 调查样方 。 在其中进行更新苗木数量 、 年龄、 高度 、 苔鲜层厚度、 灌 、
草盖度 、 上层林木郁闭度和周围地形等因子的调查与记载 。
三 、 调查结果与分析
(一 ) 总体天然更新评价 . 经过对 5 0个样本单元和 2 0 0 0个样方调查材料的整理计算 , 青
杆林的更新情况如下表 3 。
天然更新数量与评价 表 3
[ * \ 翩 每 公 顷 更 新 苗 株 数 { _ } _ _ }
}
” “
\ 伙 }
- -— 一 }— -— 一万一一 -— 万一 _ - 一 } 最 { 类 l卜;旦…兰州二布墨二巨笛淤三…习一州卜尝一卜鳖-卜兰竺竺 …一竺二一阵里丝一…一翌` }些纠粤冬一}
}一婴一 }少竺兰军竺竺 卜里竺一卜一竺竺一卜一竺一卜竺生 }兰望匕}卜二生一仁~里竺生一 }一燮兰 {一竺二- }一吕9生一卜竺土 -卜坚生卜二竺一}
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4
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表 3 说明 , 青杆林冠下的天然更新 , 随林分密度和年龄不同有显著差异 . 一 、 二层林分
密度较大 , 每公顷更新苗总株数虽然都在 3 5 0 。。株 以上 , 应属更新良好 , 但由于其中9 2一95 肠
为 1一 2 年生小苗 , 根据实际观察 , 这些苗木在林木密度较大的情况下 , 只能维持一 、 二年
寿命后绝大多数陆续死亡 。 所以 , 这类林分虽经儿十年来反复的天然更新 , 至今林内保存的
三年生以上苗木只有 2 0 0 0一 3 0 0。株 , 实际属更新不良 ; 三 、 四层的更新苗木总株数在 7 0 。。一
8 3 0 0株 , 其中60 一70 呱为生长比较稳定的三年生以上苗木 , 其数量虽然不够理想 , 但较前为
优 , 达到一般更新水平 . 另外 , 更新不 良的一 、 二层林分面积占青杆林总面积的 7 8 . 9肠 , 而
更新一般的三 、 四层只占工2 . 2肠 。
综上所述 , 以单位面积内生长比较稳定的三年生 以上苗木的株数作为衡量更新优劣的界
限和依据是比较合适的 。 所以就青杆林总体而言 , 林下幼树株数较少 , 更新不 良 。
( 二 ) 调查精度与方差分析
1
、 调查结果的精度计算
经计算 : 更新调查精度为 8 0 . 5 3肠 , 达到预计80 肠的目的 , 说明本调查基本准确 .
2
、 层间差异性检验
经计算 :
T
么
= 5 3 7 6 5 5
_
5 6 2 5 C = T
“
/
n
= 1 0 7 5 3
_
1 1 1
L T = T , 一 C二 7 30 4 . 6 7 5 IL = 万 T “ : / n 厂。 一 ` “ “ 8 · “ “ `
h
, l
L w = L T一 L 几= 5 3 6 6 . 3 1
fT= n 一 1 = 4 9 f。二 L一 l = 3 fw = fT一 fb = 4 6
假设各层天然更新无显著差异 ( 可靠性” 肠 ) 列方差分析表如下 :
方 差 分 析 表
变差来源
层 间
层 内
总 计
自由度 离差平方和 均 方
表 4
均方比
1 9 3 8
.
3 6 4
5
. 。 2 = 6 4 6
5 3 6 6
.
3 1 1 = 5
_
5 4
7 3 0 4
.
6 7 5
1 16 6 5 9— { FS , 。 芯 = _ 6 } F o . 。 , ( {;: 足6 ) 一 4 . 2`丫 F > F 。 …推翻假设 , 即各层天然更新有显著差异 。 说明该分层抽样具有实际意义 . 四 、 夭然更新的规律
、
( 一 ) 林下落种量与出苗率
1 9 8 2年是青杆林的种子年 。 从 1 9 8 2年至工9 84 年连续三年 , 我们进行了林下落种量和出苗
率的试验观察 。 试验前对林地作了不 同强度择伐和整地工作 。 同时 , 设置各种 观 察样方 2 08
块 。 其观察结果见表 5 。
林下落种量与出苗率 单位 : 粒 · 米 : 表 5
中 林 ( 新庄沟 ) 成 林 ( 羊道沟 ) 中 、 成林平
均 出 苗 率落种量 出 苗 率 帕 落种量…出 苗 率 ,
8 2年 8 2年
{
8 3年 …8 4年8 3年 8 4年 8 3年 8 4年 8 3年 8 4年
择伐强度 整地 5 0 2 2 . 4 { 1 2 5 4 . 5 6 。 4 3 . 5 4 . 4一 5。肠 2 . 4
不整地 1。 2 1。 8 2 . 4 2 . 4 1 . 8 2 . 1
4 0肠 整地 4 2 4 2 . 6 1 . 7 2 2 9 3 . 1 2 . 6 2。 9 2。 2
不整地 1 。 9 2 . 3 2。 6 2 . 2 2。 3 2。 3
3 0肠 整地 4 1 3 3 . 1 2 . 8 2 3 6 2 . 5 1 . 3 2。 8 2 . 0
2
.
9 1
.
7 2
.
1 0
。
8 2
.
5 1
。
3不整地
0
.
6 1
.
5 2
.
5 0
.
8 1
。
5 1
。
1对 照 整地 5 1 0 3 9 4
( 不 择 伐 ) 0 . 8 1 . 1 1 . 3 。 · 3 …1。 1 0 . 7不整地
2
. 名/ …一夕方 乡勺丁关 j 梦八关福-平 均 4 6 2 / / 工 . 5 } 2 4 6 }
表 5反应出以下规律 : ①青杆林的现场出苗率是很低的 。 以对照试验区为例 , 经过整地
的最高为 2 . 5肠 , 不整地的最高只有 1 . 3肠 , 分别为室内测定发芽率40 肠的 1l/ 6一 1/ 2 8 : ②随
择伐强度的增加和辅之整地措施提高了出苗率 ; ③从中 、 成林平均出苗率来看 , 头年出苗率
较高 , 第二年下降 , 说明次年便有不少苗木死亡 , ④从落种量的平均值来看成林的落种量比
中林的下降了 1 . 9倍 。
( 二 ) 短期循环更新规律
一 、 二层林分更新苗在各年龄阶段的分配 表 6
扭 每公顷 1一 2 年生 6 一 19 年生 20 年生以上总株数 各年龄株数和占总株数的肠人 C 4 8 8 1 0 4 6 3又0 9 5 . 0 8 7 9 1 . 8 10 7 3 2 . 2 4 8 8 1 . 0
B D 3 5 75 0 3 2 7 1 1 9 1
.
5 1 2 5 1 3
.
5 1 1 4 4 3
。
2 6 4 4 1
。
8
从表 6 可以看出 , 每公顷更新苗木的总株数是相当可观的 , 即便用常规办法 , 将 1一 2
年生苗株数折半 , 再加上三年生 以上苗木的株数 , 每公顷仍然可以达到 2 0 0 。。一 2 5 0 0。株 , 应
该说更新良好 。 但实际情况并非如此 , 两年过后有91 一95 肠的苗木就被淘汰了 , 到 3一 5 年
时 , 只剩下 1 . 8一 3 . 5肠 , 6 一 19 年时只剩下 2 . 2一 3 . 2帕 , 20 年以后只有当初苗数的卜 1 . 8肠 .所以 , 前述的 “更新良好 ” 只是种子年后一两年内的暂时现象 , 而且 , 这种现象是随着每三
年一次的种子年循环一次 。 正是这种低水平 , 年限短的循环过程 , 淘汰了林内90 帕以上的林
木后代 , 造成森林的整个世代更新 , 后继无一苗 , 更新不良。 短期循环更新 , 给我们提供了一
个信息 , 即密度较大的青杆林 , 不采取一定的人工措施 , 只靠天然更新 , 是难以形成良好的
新世代 。
( 三 ) 地体 、 生物因子对更新的影响
一 地体和生物因子主要包括坡向、 坡度 、 郁闭度 、 地被物和林龄等 。 由于该林区地处千早
气候包围之中 , 因此 , 地体因子往往是影响森林分布和天然更新的主导因素 。 从调查材料来
看 , 天然更新的最优条件是 , 山地的阴坡 、 半阴坡和河滩阶地 , 光姐适中 , 土层较厚 , 水分
条件优越的林冠下 . 例如 :
1
、 坡向 . 见表 7 。
不 同坡向天然更新苗株数对比 表 7
. 坡 向 三年生以上苗/公顷 更 新 评 价 样 地 号
i
阴 竺_ _ 1 0 7 5 0一 1 7 2 5 0 良 好 2一7 2 , 8 8
半 阴 坡 5 2 5 0一 6 2 5 0 一 般 2一 7 5 , 9 5 2
半 阳 坡 1 0 0 0一 1 2 5 0 不 良 2一 8 , 9 6 2
2
、 坡度 。 见表 8。
O表不同坡度夭然更新对比
3年生 以上苗 /公顷 更 新 评 价
《 2 0。 2 2 5 0 0 良 好
2 1一 30“ 5 0 0 0 中 等
;> 30
。 -
2 5 0 0 不 良茸…骂
3
、 不同郁闭度 。 见表 g。
不同郁闭度夭然更新对比 表 9
0
.
9
0
.
8
O
。
7
0
.
6
0
.
5
0
。
4
0
.
3
二 ,
3 年生以上苗 / 公顷 } 更 新 评 价 统计样地块数
5 0 0
9 3 8
27 5 0
5 0 6 3
6 5 0 0
4 0 6 0
3 4 3 8
无 2
无 5
无 3
中 4
中 3
不良 2
4
、 苔醉层厚度 。 见表10 。
不同苔辞层厚度天然更新对比 表10
苔醉厚 ( e m ) . 3 年生以上苗 /公顷
1一 5 35 8 8 不良
6 一 1 0 33 5 0 不良
1 以上 1 3 3 8 无
5
5
5
更 新 评 价 统计样地块数
1
_
巴 Q 二 0 0 一了户 内 一` . . ` , `叫 . , . . . , . . 度几一 U 口 U O O 刁、 `又 U
一 -一一一一
5
. 不同林龄 。 见表 1工。
不同林龄天然更新对比 表 1…牛…二介…上述情况说明 , 青杆林的天然更新以阴坡和坡度小于 2。 ’ 的林地 为 最好 。 林冠郁闭度在
。 . 5一0 . 6时天然更新比其它林分为好 。 当苔鲜层厚度超过 10 厘米时 , 天然更新 受 到 很 大影
响 。 另外 , 中幼林的天然更新数量 , 要比成林的高 2 . 。肠 。
从幼苗幼树的生长情况来看 , 第一 、 二层没有新一代青杆出现的有利条件 , 大树使新世
代缺乏必要的光照 、 温度和营养环境 , 种子落在盖有未分解的粗腐殖质 、 枯枝落叶和苔鲜层
里 , 已出现的幼苗 , 发育很弱 , 经过两年大部分就死亡 了 。 20 年生的幼树 , 高度只有40 一50
厘米 . 第三层 , 幼树正在进行分化 , 有的已形了第二层林冠 , 另一些则死亡或干枯 , 这对新
一代的形成有利 , 但新一代未形成足够的数虽时 , 老一代对新一代继续存在不利影响 。 第四
层 , 新世代的形成已经结束或正处于旺盛阶段 , 老一代数量很少 , 幼树获 得了较 强 的 生命
力 , 针叶稠密 , 颜色油绿 , 生长 良好 . 2。年生的幼树高度为90 一 1 18 厘 米 。 比第一 、 二层 高
一倍多 。
五 、 结论
该青杆林是我省黄土干早气候区石质山地的垂直地带性植被和顶极群落 . 林龄已近熟或
成熟 。 本调查研究 , 采用了分层— 样地随机重复抽样法 。 结果表明 , 由于多数林分的郁闭度在。 . 7以上 , 林下苔鲜层较厚 , 造成天然更新不 良。 在种子年每公顷的落种量有 4 50 万粒左
右 , 但林下出苗率只有 0 . 3一 1 . 3肠 , 保苗率只有 5 一8 . 5肠 , 而 93 肠的苗木在出苗 后的一两
年内被淘汰 , 形成短期循环更新 , 致使森林的整个世代更新后继苗少 , 三年生以上苗木每公
顷只有 4 0 0 0株左右 . 基于当地气候 、 土壤和地体 、 生物因子的影响 , 森林更新 的最 佳 条件
是 , 郁闭度中等 , 土壤层较厚 , 水分条件优越的阴坡 , 半阴坡及河滩阶地的林冠下 . 当坡度
大于 30 “ , 林下苔辞层厚度超过 10 匣米时 , 天然更新受 到 很大影响 , 每公顷三年生以上苗只
有 1 0 0 。一 2 5 0 Q株 。 第一 二层林分 , 缺乏新一代青杆出现的有利条件 ; 第三层林分 , 幼树正
在进行分化 , 这对新一代的形成有利 ; 第四层林分 , 新世代的形成已经结束或正在处于旺盛
阶段 , 生长茁壮 , 同为20 年生幼树 , 其树高为一 、 二层的一倍多 。