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The effect of fire intensity on the natural rehabilitation of forest vegetation

不同火灾强度下森林植被的自然恢复


按照与火灾发生区的方位将森林划分为火灾核心区、火灾边缘区、地下火发生以及对照(未发生火灾)等四类;同时,按照树种将其划分为兴安落叶松纯林、白桦纯林及兴安落叶松、白桦混交林等三类,对阿尔山地区1998年"5.13"雷击火发生迹地林下植被的自然恢复状况进行了调查。结果表明:提出的分级标准能够反映林分遭受不同强度火灾后植被恢复状况的差异。火灾核心区受害程度最重,在物种丰富度、物种多样性、灌草地上生物量等方面均居于最低水平;地下火发生区林受害部分多在地下,各项指标位居次要地位;火灾边缘区林分虽受到一定的危害,但各项指标在所有受害林分中居最高水平。不同程度受害区域内的乔灌木年轮数呈现随危害程度增加而减少的趋势。混交林的恢复力强于纯林,兴安落叶松也显示了比白桦更强的恢复力。通过林下阳性植物与阴性植物代表种相对盖度的比值变化,对林下植被的灾后演替进行了研究,结果表明,火灾核心区林位于林窗阶段,地下火发生林处于建立阶段,而火灾边缘区林与对照均处于成熟阶段。对火灾后的人工改善措施进行探讨。文章提出从年轮的宽度与分布规律、林分初级生产力与灌草地上生物量的关系及林分节肢动物群落等方面做深入分析。

The fire caused by thunder in AerShan in 1998 has created forest patches in a damage gradient. Based on the orientation to the burned sites, forests were divided into centrally burned , marginally burned, underground fire and control forest. In addition, forests were divided into pure Larix gmelinii forests, pure Betula platyphylla forests and mixed forests of these two tree species. The plant species diversity, aboveground biomass and annual rings of trees and shrubs were evaluated from July to September 2008. We found that the provided classification standard could reflect the differences in vegetation rehabilitation status of forests after different fire intensities. Forests in centrally burned areas had the lowest plant richness, diversity and aboveground biomass. Underground fire areas showed rather low indices for these variables. In addition to the control stands, forests in marginally burned areas showed the highest investigated indices. Annual rings of trees and shrubs decreased with the increase of fire intensity. The mixed forests had a better resilience than the pure forests, and L.gmelinii showed a better resilience than B.platyphylla. Two herb species were chosen as representatives of heliophytes and sciophytes. By comparing the cover of these two herbs, the succession of vegetation was examined and found that the centrally burned forests are in the gap phase, the underground fire forests in building phase while the marginally burned forests in mature phase. Restorative measures to use following fires were developed. Further study was proposed for the relationship between the aboveground biomass of understory and forest primary production, the breadth and distribution of annual ring, as well as the arthropod community in forests.


全 文 :第29卷第3期
2010年6月
生态科学
EcologicalS ience
29(3):193·199
Jun.2010
李菁,石娟,齐鹏,骆有庆,KariHELIOVAARA.不同火灾强度下森林植被的自然恢g[J1.生态科学,2010,29(3):193-199.
LIJing,SHIJuan,LUOYou—qing,QIPeng,HELIOVAARAKari.Theeffectoffireintensityonhenaturalehabilitationofforest
vegetation[J].EcologicalScience,2010,29(3):193—199.
不同火灾强度下森林植被的自然恢复
李菁1,石娟1,齐鹏2,骆有庆r,HELIOVAARAKari
3
1.北京林业大学省部共建森林培育与保护实验室,北京100083
2.内蒙古自治区兴安盟林业局,乌兰浩特137400
3.芬兰赫尔辛基大学森林生态学系,赫尔辛基FI.00014
【摘要】按照与火灾发生区的方位将森林划分为火灾核心区、火灾边缘区、地下火发生以及对照(未发生火灾)等四类:同时,
按照树种将其划分为兴安落叶松纯林、白桦纯林及兴安落叶松、白桦混交林等三类,对阿尔山地区1998年“5.13”雷击火发生迹
地林下植被的自然恢复状况进行了调查。结果表明:提出的分级标准能够反映林分遭受不同强度火灾后植被恢复状况的差异。
火灾核心区受害程度最重,在物种丰富度、物种多样性、灌草地上生物量等方面均居于最低水平:地下火发生区林受害部分多
在地下,各项指标位居次要地位;火灾边缘区林分虽受到一定的危害,但各项指标在所有受害林分中居最高水平。不同程度受
害区域内的乔灌木年轮数呈现随危害程度增加而减少的趋势。混交林的恢复力强于纯林,兴安落叶松也显示了比白桦更强的恢
复力。通过林下阳性植物与阴性植物代表种相对盖度的比值变化,对林下植被的灾后演替进行了研究,结果表明,火灾核心区林位
于林窗阶段,地下火发生林处于建立阶段,而火灾边缘区林与对照均处于成熟阶段。对火灾后的人工改善措施进行探讨。文章提出
从年轮的宽度与分布规律、林分初级生产力与灌草地上生物量的关系及林分节肢动物群落等方面做深入分析。
关键词:火灾强度;受害梯度;森林植被;自然恢复;落叶松;自桦
doi:lO.3969/j.issn.1008-8873.2010.03.001中图分类号:Q948:$762文献标识码:A 文章编号:1008-8873(2010)03-1934)7
Theffectoffireintensityonthenaturalehabilitationofforestvegetation
LIJin91,SHIJuanl,LUOYou.qingr.QIPen92,HELl0VAAR,AKarl3
J.KeyLaboratoryforSilvicultureofMinistryofEducation,BeijingForestryUniversity.Beijing100083,China
2.XingAnMengForestryBureauoflnner-Mongolia.Ulanhot、137400,China
3.DepartmentofForestSciences,UniversityofHelsin蔚’HelsinkiFI-00014,Finland
Abstract:ThefirecausedbythunderinAerShanin1998hascreatedforestpatchesinadamagegradient.Basedontheorientationto he
burnedsites,forestsw redividedintocentrallybumed,marginallyburned,undergroundfireandcontrolf rest.Inaddition,forestswe e
dividedintopureLar/xgmeliniiforests,pureBetulaplatyphyllaforestsndmixedforestsofthesetwotreespecies.Theplantspocie$
diversity,abovegroundiomassndannualrin铲oftreesandshrubswereevaluatedfromJulytoSeptember2008.Wefoundthatthe
providedclassificationstandardcouldreflectthedifferencesi vegetationrehabilitationstatusofforestsafterdifferentfireintensifies.
Forestsincentrallybumedareashadthelowestplantrichness,diversityandabovegroundbiomass.Undergroundfirealeasshowedrather
lowindicesforthesevariables.Inadditiontothecontrolstands,forestsinmarginallybumedareasshowedthehighestinvestigatedindices.
Annualrin笋oftreesandshrubsdecreasedwiththeincreaseoffireintensity.Themixedforestshadabetterresiliencethanthepureforests,
andL.gmeliniishowedabetterresiliencethan量platyphylla.Twoherbspeciesw rechosen勰representativesofheliophytesand
sciophytes.Bycomparingthecoverofthesetwoherbs,thesuccessionofvegetationwasexaminedandfoundthatthecentrallyburned
forestsareinthegaphase,theundergroundfireforestsinbuildingphasewhilethemarginallyburnedforestsinmaturephase.Restorative
measurestou efollowingfiresweredeveloped.Furtherstudywasp oposedfortherelationshipbetweentheabovegroundbiomassof
understoryandforestprimaryp oduction.thebreadthanddistributionofannualring,aswellasthearthropodcommunityinforests.
Keywords:fireint nsi哆;damagegradient;forestvegetation;naturalrehabilitation;Lar/x;Betula
收稿日期:2009-12—30收稿,2010-04.20接受
基金项目:北京林业大学中芬合作项目BiodiversityandForestPestsProbleminNortheastChina(BIOPROClll4201)
作者简介:李菁(1986一),男,新疆乌苏人,博十研究生。主要研究方向:林业有害牛物牛态调控
·通讯作者,骆有庆,男,长江学者,北京林业大学教授。E-mail:youqingluo@126.oom
万方数据
1引言(Introduction)
火是北方森林生态系统的自然因子之一ll】,是
重要的森林干扰类型2~41。火是改变森林景观的重
要因子【5~1,一定强度的森林火能够维持森林的生
物多样性与长期稳定性【7~9J,而强度较大的火灾则
可能对森林造成巨大损失。
火灾强度是森林火研究的重要内容,许多研究
表明,火灾强度对于灾后的植被恢复有潜在性的影
响【10~1¨。关于火灾强度的分级至今尚无定论,目前
的研究也多涉及轻度、中度、重度等一些感性描述
【12】,定量研究中使用较多的则是森林火灾发生的频
率及成灾面积等粗略指标【13J。有学者利用森林火灾
形成的不同受害斑块来确定火灾强度IlJ。邢玮等按
照树冠烧死比例将火灾强度划分为四类:轻度(树冠
烧死<30%)、中轻度(30%<树冠烧死<50%)、中重度
(50%<树冠烧死<70%)和重度(树冠烧死>70%)o川。
另有学者提出用森林火灾过火面积和受害森林面积、
单位面积的直接经济效益损失量、间接经济效益损
失量、生态价值损失量、以及森林火灾成灾面积占
该地区森林总面积的百分比和森林火灾发生的频度
6个指标来评价森林火灾的危害程度【l21。
以上分级标准着眼于森林火灾本身或受害森林,
而本研究认为火灾发生区与森林的相对方位以及森
林的树种构成也是决定森林火灾强度的重要因素,
同样可以作为森林火灾强度的分级标准。作者于
2008年对内蒙古阿尔山林区1998年发生雷击火的
区域进行了植被恢复的调查,按上述标准将森林划
分为火灾核心区林、火灾边缘区林、地下火发生林
以及对照林(未发生火灾)等四类,在此基础上将树
种分类纳入以对森林进行综合分级。本研究认为森
林火灾强度不同,林内树种构成不同,10年间林下
植被的恢复状况会存在一定差异。
在森林群落中,发生演替的原因之一是外部的
环境作用(如风、火等因素),而干扰的发生频率与
干扰状况会影响到森林群落结构与演替过程,也会
对森林生态系统的结构和功能产生一定的影响【l卯。
臧润国将这种由干扰驱动的森林循环或森林生长循
环分为林隙(窗)阶段(gapphase)、建立阶段((building
phase)和成熟阶段(maturephase)三个阶段ll6|,也基
本代表了干扰后森林的恢复和演替过程。因此可以
推断,遭受火灾后,由于乔木受到不同程度的危害,
林分郁闭度降低,使得林下植被的光照条件得到提
高。经过长期的演替,植物的种类则可能会发生一
定的变化,例如阳性植物增加或阴性植物减少,而
这种变化可通过两种类型植物相对盖度的比值变化
得到体现。反言之,可以根据两类植物相对盖度的
比值判断林分所处的演替阶段。因此,根据阳性植
物与阴性植物的定义【l7J及被调查林分植物构成情
况,本研究选取蒲公英(Taraxacumofficinale)与铁线
蕨(AdianumCapillus—veneris)分别作为阳性植物与
阴性植物的代表种进行分析。
2研究区域与方法(Researchsiteandmethods)
2.1研究地区概况
阿尔山林区(119051’~120057’E,4700 ’~
47055
7 N)位于内蒙古自治区东北部,与蒙古人民共
和国交界,属林区内部划定一类火险区。山地构成
了本区地形之主体,境内山峦起伏,沟系纵横交错,
海拔位于820~1745m之间。林区属于寒温带湿润
区,冬季严寒而漫长,植物生长期短。常受西伯利
亚寒流侵袭,年平均温度.3.2℃,平均降水量
452.1mm,无霜期100---120d。林区经营总面积4.84
×105hm2,有林地面积3.45×105hm2,活立木总蓄
积2.28x107m’,森林覆盖率71.3%,林区内多为兴
安落叶松(Lar讶gmelinii)纯林以及白桦(Betula
platyphylla)纯林或两者混交林。
2.2研究方法
2.2.1标准地设置
标准地设置的原则为:立地条件相同,群落类
型相同,火干扰类型相同㈣。
根据样地设计原则选择标准地,每个样地类型
设置三个重复,见表1。
2.2.2植物群落调查
在所选标准地(20mx20m)内对乔木进行每木检尺,
记录其树种、胸径、树高、冠幅、活枝下高、受害状
况等。在标准地的顶点和中心布设5mx5m与2mx2m
的样方各5个,分别对下木与草本植物进行调查:下
木(包括高度低于2m的幼树和所有灌木),调查内容
包括种类、株数、频度、平均高度和盖度;草本调查
内容包括种类、株数、频度、平均高度和盖度。
2.2.3地上生物量调查
在每个标准地的顶点与中心设置5个2mx2m
样方对灌草地上生物量进行收集,灌木仅采集当年
万方数据
3期 李菁,等:不同火灾强度下森林植被的自然恢复 195
表1样地基本信息
Table1 Generalsituationofsamplep ots
样地类型 样地名称

林分组成 林木受害率(%) 海拔(m) 郁闭度 重复数
!竺些壁12,苎 璺!竺璺!≥!兰 !竺堡竺!!兰垩璺 望!竺墨壁翌堡 笪!空竺堂 曼!竺!竺!!竺!!堡 垦望!!!!塑
1
火灾核心区(C) 落叶松纯林(i)
89 1089 O.10 3
Centralburnedsite PureL.gmeliniiforest
火灾核心区(C) 白桦纯林(ii)
2
、’ ’’
80 1145 0.09
Centralburnedsite PureB.platyphyllaforest
火灾核心区(C) 松桦混交林(iii)
3
、’
85 1003 0.11
Centralburnedsite Mixedforest(ixii)
火灾边缘区(M) 落叶松纯林(i)
4
、’
、’46 996 0.45
Marginalburnedsite PureL.gmeliniiforest
火灾边缘区(M) 白桦纯林(ii)
5

50 1056 O.51
MarginalburnedsitePureB.platyphyllaforest
火灾边缘区(M) 松桦混交林(iii)
6
、’
39 1122 O.39
Marginalbumedsite Mixedforest(ixii)
地下火区(G) 落叶松纯林(i)
7
’’ 、’
16 962 0.78
Groundfiresite PureL.gmeliniiforest
地下火区(G) 白桦纯林(ii)
8
、’ 、
9 1008 0.82
Groundfiresite PureB.Platyphyllaforest
地下火区(G) 松桦混交林(iii)
9
、’
11 1112 0.89
Groundfiresite Mixedforest(ixii)
对照区(CK) 落叶松纯林(i)
10
、 ’ 、’
O 1020 O.75
Checksite PureL.宜meliniiforest
对照区(CK) 白桦纯林(ii)
11
、 ’ 、7
0 986 0.82
Checksite PureB.platyphyllaforest
对照区(c目 松桦混交林(iii)
12

0965 0.64
Checksite Mixedforest(ixii)
表中数据均为重复间的平均值,下同。 Figuresinthetabler flecttheaveragevalueofreplicates,thesameb low
生新芽,草本采用收获法将地上部分全部刈割。收集
后立即测定鲜重,后置于85℃烘干至恒重时称量即可。
2.2.4年轮测定方法
在标准地内随机选取乔木标准木4棵(松桦混
交林内松桦各取4棵)与灌木4棵进行测量,利用芬
兰制E39SUUNTO250mm型生长锥从树皮钻至髓
心,收集并保存年轮剖面标本,于显微镜下进行统
计。如数量小于4,则对全部现存乔灌木进行测定。
2.2.5相对盖度
相对盖度为群落中某一物种的分盖度所占所有
、分盖度之和的百分比。
2.2.6统计分析
物种多样性指数是通过测量群落中的种数、各
种群的均匀程度以及总个体数来表征群落的组成结
构水平。目前,广泛应用的多样性指数有十几个【l引,
本文采用以下指数【l91。
(1)物种丰富度指数(S) 船样地物种的数量
(2)Shannon-Wiener多样性指数E:日’/111S
(3)Pielous均匀度指数H7=艺HlnPi
其中,Pi=Ni/N;Ni为物种的个体数;N为样方
中所有物种数总和;S为样方中的物种数。
3结果与分析(Resultsandanalysis)
3.1林下植物丰富度分布
林下植物种数在各林型间的变化规律为对照林
(未受害林)>火灾边缘区林>地下火发生区林>火
灾核心区林。核心区林分受害最严重,林下植物种
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
万方数据
数最少,仅有13:地下火发生区林分的主要受害部
分在地下,林下植被也受到一定影响,植物种数达
21;边缘林分布在草地与森林的群落交错区,种数
达到37,仅次于对照区林。对照区林属健康林分,
植物种数也达到了最大值48。因此,物种丰富度的
分布同火灾强度存在一定关系。
22呈莩军至9曼呈买买买 。互。买-·=:兰i二.圭:墨;-·=:兰;‘、9£ n
样地类型Standtype
参照表1.C-i表示火烧核心区的落叶松纯林,下同。Astablel,C.imeans
centralbumsitesofpure厶gmeliniiforest,thesameb low.
图1不同火灾强度林分的植物种数
Fig.1Richnessindexofunderstoryinforestswithdifferent
fireintensities
核心区林分内乔灌草的种数比为2:3:8,地
下火发生区与边缘区林分别达到2:5:14与2:5:
30,而对照林为2:6:40,可以看出草本植物是植
被恢复的先锋,恢复速度最快,灌木次之,乔木较
为稳定。因此,就植物种数而言,不同类型林分间
的差异主要体现在草本植物上。
3.2不同林型林下植物种数
火灾对各林型林F植物种数造成了不同程度的
影响(图2)。对于落叶松纯林,对照林分区内种数最
多,达到29:边缘林区次之,为28:地下火发生区
较低,仅有14;火灾核心区最低,仅有10种。白
桦纯林与松桦混交林的林下植物种数分布则有如下
规律:对照区林分>火灾边缘区林分>地下火发生区
林分>火灾核心区林分。对于对照林区内的植物种
数,落叶松纯林仅为27,低于白桦纯林的31,而松
桦混交林最多,达到37,表明混交林内的植物种数
较纯林更丰富。

a
l
U


40
35
30
25
20
15
10
33林分生物多样性指数
多样性指数在样地问的变化规律大致相似(图
3)。Shannon.Wiener指数则在对照林和边缘区样地
2出现峰值,Pileous指数也分别在核心区样地2及
对照林区内达到最高。对照林分为健康林,复杂的
生境使其多样性与均匀度均居于最高水平。边缘林
的多样性和均匀度仅次于健康林分。而由于受到较
重程度火灾的危害,地下火发生区林以及核心区林
的多样性和均匀度水平偏低。整体而言,多样性与
均匀度指数有对照林>边缘林>地下火发生林>
表2不同火灾强度下林分乔、灌木年轮
Table2Annualringsoftreesandshrubsinforestswithdifferentfireintensities
表中“3;0”表示混交林中,兴安落叶松与白桦的年轮数分别为3和0,下同。
Here,"3:0"meansthenumbersoftreeingsofL.gmeliniiandB.plaO,phyllais3and0,thesameb low.
如钙柏站∞巧加巧加5
O
器pu—sso暑q。瑟删籁毒S
万方数据
3期 李菁,等:不同火灾强度下森林植被的自然恢复 197
火灾核心区林的规律。
另外,无论是受害林分还是对照林分,混交林
林下植物多样性与均匀度均明显高于纯林。
蓉口
.量

’西







3.5
3
2.5
2
1.5
1
o.5
£三曼三三茎三呈鸯量量量吣。吴
样地类型Standtype
图3不同火灾强度下样分生物多样性指数
№.3Diversityindexofforestswithdifferentfireintensities
3.4林分乔、灌木年轮
不同火灾强度林分乔灌木的年轮数,基本反映
了乔灌木的恢复时间。对照林分为健康林,年轮数
目即实际年龄。
落叶松纯林内乔灌木年轮数呈现了随危害程度
的增加而减少的趋势(表2):火灾核心区内乔灌木
年轮数为2和3,表明乔木从2006年开始恢复,灌
木于2005年开始。火灾边缘区乔灌木的年轮数分别
达到了3和5,地下火发生区乔灌木的恢复时间则
分别为2003和2001年。火灾强度不同,植被的恢
复状况存在一定差异。白桦开始恢复的时间平均比
兴安落叶松晚1年,灌木则晚1~3年,可能与白桦
的繁殖方式有一定关系。这在松桦混交林乔木的年
轮分析结果中也得到了反映,两树种在不同受害程
度林分中的年轮数分别为:松3桦0,松4桦3,松
5桦3,说明两树种在火灾后的恢复能力存在一定差
异,兴安落叶松的恢复性更强。
同时,松桦混交林内乔灌木的年轮数均大于纯
林,表明松桦混交林的恢复力强于纯林。
3.5林分林下植被地上生物量
林下植被地上生物量的分布规律(图4)为:对照
区林>火灾边缘区林>地下火区林>火灾核心区林。
由于受害林分内灌木的数量极少,调查中以草本为
主。火灾核心区危害程度最重,植被破坏严重,恢
复期也较长,地上生物量仅0.0437kg·m一。对照区
林属健康林,林下植被生长良好,地上生物量达
0.1279kg·m2。边缘林与地下林分林下植被的生长
均受到了火灾不同程度的影响,地上生物量分别达
至U-J"0.0699kg·m。2和0.0573kg·m~。
7’ 7’ 7。 7‘ =:=:=:=: 兰:兰:=:量:
n互。买 ^壹6奂 夏至苫蚕
样地类型Standtype
样地类型 Standtype
图4不同火灾强度灌草地上生物量:其中a基于林分组成,
b基于样地名称。
Fig.4(a~b)Abovegroundbiomassofshrubandherbin
forestswithdi仃b11entfireintensities:aWaSbasedonforest
standwhilebWaSbasedonsmndtype.
混交林内林下草本植物地上生物量明显高于落
叶松与白桦纯林,这与混交林内丰富的植物种类以
及良好的植物生长环境有一定关系。而落叶松纯林
与白桦纯林问地上生物量的规律并不明显,前者在
边缘区林与地下火林内有一定优势,后者则在核心
区林与对照林分内水平较高。
o
皇岛
出矗
藿董
槲互
霞2

C M L CK
样地类型Standtype
图5不同火灾强度下林分阳性植物与阴性植物相对盖度的比值
Fig.5Theratioofrelativecoverageofheliophyteand
sciophyteinforestswithdifferentfireintensities
M他m吣∞舛吆
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1
1
1
1
O
O
万方数据
3.6林分演替状况
相对盖度比为阳性植物与阴性植物的代表种蒲
公英与铁线蕨的相对盖度之比(图5)。可知,相对
盖度比的分布规律为:火灾核心区>火灾边缘区>
地下火发生区>对照区。核心区最高,达1.8889,
阳性植物比例较大。对照区最低,仅0.6429。边缘
区与核心区接近,阳性植物依然具有较大的优势。
而在地下火发生区,阳性植物与阴性植物基本持平。
可以推断,火烧核心区与边缘区处于森林循环的林
隙(窗)阶段,郁闭度较小,为阳性植物的生长和种
群数量的增加创造了良好的光照条件。地下火发生
区处于建立阶段,随着乔木层的逐步恢复以及灌木
层物种的不断增加,林分的郁闭度变小,阳性植物
在林间的比例也不断降低。对照区并未受害,林分
郁闭度较大,林下植被以阴性植物为主,处于成熟
阶段。
4讨论(Discussion)
研究结果支持了文章的假设,即我们提出的分级
标准可以对森林进行基于火灾强度的划分,能够反映
林分遭受不同强度火灾后植被恢复状况的差异。同时,
研究结果对于探讨林分优势树种的恢复能力具有一
定启发性:白桦的恢复速度较兴安落叶松慢,这与白
桦的繁殖方式以及火灾后的恢复能力有一定关系。因
此,结合罗菊割驯的研究结果,可以得出结论:兴安
落叶松(特别是大径级)的耐火性及灾后恢复力比白
桦更强。
恢复力可定义为生态系统具有的恢复为原始状
态的能力,其内涵包括生态系统遭受干扰后维持其要
素组成的完整性、结构、生态系统功能以及系统过程
的速度的能力【2¨。因此,森林遭受火灾后林下植被
的恢复是其维持其物种物种以及群落结构的途径,是
生态系统恢复力的重要体现。本研究表明,对于对照
林分,混交林内物种的丰富度、多样性以及均匀度均
居于最高水平,这不用赘述;受害林分中的混交林也
显示出较大的优势,林下植被的恢复状况明显优于纯
林。火灾强度决定了森林生态系统的受害程度,从火
灾核心区、地下火发生区到火灾边缘区,林分的受害
程度逐渐减弱,林下植物的多样性与均匀度则显示了
递增的趋势,表明森林生态系统的恢复状况渐好,即
恢复为初始水平的程度渐高。因此,可以得出初步结
论:在其他因素一致的条件下,强烈的干扰可增加森
林生态系统的恢复为初始水平所需要的时间,而程度
取决于干扰的程度。
边缘效应理论认为,二个相互交错的生态系统,
其物种数量丰富,群落多样性增加,生产力提高【捌。
本研究中,火灾边缘区林分位于火灾迹地与健康林分
的边缘,具备产生边缘效应的条件。邢玮【17】研究认
为,中轻度的林火干扰可以增加下木层的植物多样性。
在三种不同火灾强度中,火灾边缘区属于“中度干扰”
区。与健康林分相比,受害林分的物种多样性均出现
不同程度的下降。然而,火灾边缘区林相对于其他受
害林分在物种数、多样性以及地上生物量上的较大优
势依然能够表明边缘效应以及“中度干扰”在增加群
落多样性上的作用,这与前人的研究结果相符。
树木的年轮是树干或枝条横断面上由早材和晚
材构成的同心“环带,,I驯,年轮对于研究树木的生
长状况特别是生长年份十分重要,它不仅记录了树
木自身的年龄,而且还记载着树木生长过程中所经
历的气候和环境的变化过程1驯。本研究通过年轮的
数目对受害林分乔灌木的恢复时间进行了初步分析,
从时间尺度上对火灾后林下植被的恢复状况进行初
步探讨。火灾后的植被恢复取决于多方因素(如乔
灌木的种类、生物学特性以及林分的起源等),而本
文所涉及研究区域的特殊之处在于乔灌木种类稀少。
以本文为例,乔木树种仅涉及两种,且在混交林年
轮调查时已分别统计。灌木种类仅涉及一种f稠李
Dwarfapple,Malusb ccata(Linn.)Borkh.),因此
本研究利用年轮作为恢复时间指标是可行的。另外,
林分间的乔灌木年轮数由于立地条件等因素而出现
一定的差异,也进一步印证了不同火灾强度对森林
植被恢复造成的影响。另外,对于乔灌木在恢复期
内的生长状况(包括水分条件、生长速率等)则需
对年轮的宽度与分布规律加以深入分析。
生物量是指在一定时刻调查时林分单位面积
上积存的有机物质【25】,一般情况下体现了林分生长
状况iz6|,是研究森林生态系统结构和功能的基本数
据【2¨。因此,对灌草地上生物量的研究能够进一步
了解森林生态系统功能的发挥与火灾强度的关系。
文章仅在火灾强度梯度上对其变化规律做了初步分
析,而并未剖析其内在联系。因此,对乔木生物量、
地下生物量进行调查并建立林分初级生产力与生物
量的关系模型成为深入研究韵前提。
LasseRuokolainen01研究表明火灾强度对灾后
植被演替影响显著,并且指出林分的立地条件对于
万方数据
3期 李菁,等:不同火灾强度下森林植被的自然恢复 199
植被恢复至关重要。本研究将林下阳性植物与阴性
植物代表种的相对盖度比值变化作为切入点,并建
立了与森林植被演替的关系,证实了上述结论。火
灾强度越大,森林通过演替恢复到初始状态的时间
越长。因此,在火灾后的恢复中,针对性的人工措
施是有必要的。例如通过人工种植适当的阔叶树种
或灌木等方式来增加火烧迹地的郁闭度,改变林下
植被的物种组成情况,从而影响其演替过程。
致谢(AcknowIedgement)
本文的数据采集中,内蒙古阿尔山森防站马凌
云工程师给予大力支持,特此致谢。
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万方数据
不同火灾强度下森林植被的自然恢复
作者: 李菁, 石娟, 齐鹏, 骆有庆, HELI(O)VAARA Kari, LI Jing, SHI Juan, LUO You-
qing, QI Peng, HELI(O)VAARA Kari
作者单位: 李菁,石娟,骆有庆,LI Jing,SHI Juan,QI Peng(北京林业大学省部共建森林培育与保护实验
室,北京,100083), 齐鹏,LUO You-qing(内蒙古自治区兴安盟林业局,乌兰浩特,137400),
HELI(O)VAARA Kari,HELI(O)VAARA Kari(芬兰赫尔辛基大学森林生态学系,赫尔辛基,FI-
00014)
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGICAL SCIENCE
年,卷(期): 2010,29(3)

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