天然林更新过程中适生树种选择与定植密度优化

摘 要：通过对不同区域天然林更新现状的调研，结合生态学、林学及土壤学等多学科理论，探讨天然林更新过程中适生树种选择的原则与方法，分析其定植密度对天然林更新的影响及优化策略，以提升森林生态系统的恢复力与生物多样性。研究结果显示，合理的适生树种选择与定植密度配置能够显著提高天然林更新的成功率和生态效益。研究结果可为天然林资源的可持续发展提供理论依据与实践指导。

关键词：天然林更新；适生树种；定植密度；生态效益；可持续发展

中图分类号：S718.5 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2024）18-107-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.18.025

0 引言

天然林作为地球重要的生态系统，不仅提供了丰富的生物栖息地，还在维持碳循环、调节气候、保持水土、保护生物多样性等方面发挥着不可替代的作用。然而，由于人类活动的干扰，如非法砍伐、森林火灾、侵占林地等，全球范围内天然林面积不断减少，生态系统服务功能受损严重。因此，天然林的恢复与重建成为当前生态学研究的重要课题。天然林更新作为森林恢复的重要手段，对维护森林生态系统稳定性至关重要。适生树种的选择与定植密度的优化是天然林更新过程中的两个关键环节，直接关系到林木的生长、林分结构稳定性及整个生态系统的结构与功能。

1 天然林更新概述

天然林更新主要分为种子更新、萌芽更新和植苗更新3种类型。种子更新是指树木通过自然结实，将种子散播到适宜的生长环境中，进而形成新的幼苗和幼树。这种方式依赖于树木的繁殖能力和环境条件。萌芽更新是利用树木根桩或枝干上的休眠芽，在适宜的条件下萌发形成新的植株。这种方式适用于具有强大萌芽能力的树种，如松树、杨树等。植苗更新是通过人工种植或自然散布的幼苗，在适宜的条件下生长成为新的森林［1］。

在天然林更新的模式中，自然更新模式强调森林的自我恢复能力，通过自然选择和竞争，形成适应环境条件的森林群落。人工促进更新模式是在自然更新的基础上，通过人工干预，如割灌除草、整地施肥、病虫害防治等措施，提高天然林更新效果和质量。

2 适生树种选择的原则与方法

2.1 基于生态适应性的选择原则

基于生态适应性的适生树种选择原则，要求综合考量树种对当地生态环境各要素的契合与耐受程度。在气候方面，一是要考虑温度，树种须适应特定区域的温度变化，包括冬季低温和夏季高温的极值，以及年平均温度和季节变化规律；二是要考虑降水量，降水量大小及其季节分配模式也至关重要，耐旱树种适种于降水稀少地区，而耐涝树种则可在水分充沛甚至易积水区域生长；三是要考虑光照，光照强度和时长同样影响树种选择，喜光树种在阳光充足环境中生长良好，耐阴树种则能在林冠遮蔽下存活。在土壤特性方面，土壤质地和土壤肥力要满足树种需求，土壤酸碱度要适宜树种正常生长，如一些松树能在酸性土壤中生长、柽柳能在盐碱土壤中正常生长［2］。

2.2 考虑经济与社会效益的树种筛选

筛选树种时，经济价值是重要衡量标准。优质木材树种，如红木类树种，木质坚硬、纹理美观，在高端家具制造和工艺品加工行业具有极高价值。速生丰产树种，如桉树、杨树等，生长周期短、木材产量高，能满足造纸、建筑等行业对木材原料的大量需求，可带来可观的经济效益。同时，树种的社会效益也不容忽视。具有观赏价值的树种，如樱花、银杏等，可用于城市绿化、园林景观营造，提升居民生活环境品质，促进生态旅游发展。一些果树类树种，如板栗、核桃等，不仅能提供果实产品，还可开展采摘体验等活动，增加就业机会和农民收入。

2.3 综合多因素的树种评价方法

综合多因素的树种评价方法常采用层次分析法（AHP）等工具。首先，确定评价指标体系，包括生态适应性指标，如对气候、土壤、立地条件的适应程度；经济价值指标，如木材质量、产量、市场价格等；社会效益指标，如观赏价值、文化价值、就业带动力等；抗逆性指标，如抗病虫害、抗风、抗旱等能力。其次，通过专家打分、实地调查、数据收集等方式确定各指标的相对重要性权重，依据候选树种在各项指标上的表现进行量化评分。最后，将各指标得分与权重相乘并累加，得出树种的综合评价分值。分值越高的树种，在适生树种选择中越具有优势。此方法可为天然林更新提供科学的树种选择依据。

3 定植密度对天然林更新的影响

3.1 定植密度与林木生长发育的关系

定植密度与林木生长发育关系密切。定植密度低时，林木拥有充足的资源，根系得以充分伸展，树冠得以充分扩展，促进树干加粗与树体长高，有利于产出优质木材。当定植密度增加后，资源竞争加剧，使林木生长减速，树高、胸径生长量下滑，甚至停滞或死亡，且高密度种植易导致林木形态畸变，如树干弯曲、树冠窄小等，降低木材品质与经济价值。

3.2 定植密度对森林生态系统结构和功能的作用

3.2.1 对森林生态系统结构的作用。

适宜的定植密度有助于构建良好垂直结构，不同林木搭配能有效利用空间，减少对林下植被光照的影响，促进灌草层发育，丰富生物多样性。适宜的定植密度在水平结构中影响着林木分布格局与种间关系。

3.2.2 对森林生态系统功能的作用。

合理的定植密度能强化森林生态服务功能，在水源涵养方面，可有效截留降水、减少地表径流、增加土壤入渗；在土壤保持方面，可以让林木根系稳固土壤结构；在生物多样性保护方面，能为生物提供丰富的食物条件和栖息空间，有利于生态平衡。

3.3 不同更新方式下的定植密度要求

天然林的自然更新由自然过程主导，种子传播、萌发与幼苗定居具有随机性和不确定性，初期密度低，随幼苗竞争生长逐渐稳定。人工促进天然更新是在尊重自然规律基础上适度干预，如在种子传播受限区域进行补播或补植，定植密度根据天然林现状与期望效果确定，要兼顾补植苗木空间与植被协调性，推动群落正向演替［3］。

4 适生树种与定植密度的优化配置策略

4.1 基于生态适应性的适生树种优化

在天然林更新过程中，适生树种的选择对于森林的恢复效果、群落结构的稳定性和生物多样性保护至关重要。基于生态适应性的适生树种优化策略，强调根据特定区域的土壤特性、气候特征及潜在生态威胁等因素，科学选择最适宜生长的树种进行种植。这一策略强调树种与环境的匹配度，确保所选树种能够在特定区域内健康生长，并发挥最佳的生态功能。一是需要对目标区域进行详细的生态调查，包括土壤分析、水文状况评估、植被类型识别等，以了解该区域的生态背景和限制因素；二是要根据调查结果筛选出具有强适应性、抗逆性且能提升生态系统服务功能的树种［4］。

4.2 基于林分结构的定植密度优化

林分结构是森林生态系统结构和功能的基础，定植密度的合理调整是优化林分结构的重要方法。基于林分结构的定植密度优化策略，强调通过调整树木间的空间分布和数量，以实现林分内部光照、水分、养分等资源的高效利用，促进林木健康生长，提高森林生产力和稳定性。这一策略的实施需要综合考虑树种特性、立地条件、经营目标及长期生态效应。对于生长速度快、树冠较大的树种，可适当降低定植密度，以减少树木间的竞争，保证树木获得充足的生长空间；对于生长缓慢、树冠紧凑的树种，可以适当提高定植密度，充分利用土地资源，提高单位面积的产量。同时，还应考虑林分的年龄结构、垂直结构和水平结构，通过合理配置不同年龄层和不同高度的树木，形成多层次、多功能的复合林分结构，增强森林生态系统的稳定性和生物多样性［5］。

4.3 基于土壤养分循环调控的定植密度优化

土壤养分循环是森林生态系统物质循环的重要组成部分，对林木生长和森林生产力具有决定性影响。基于土壤养分循环调控的定植密度优化策略，强调通过调整定植密度，改善土壤环境，促进土壤养分的有效循环和合理利用，为林木生长提供充足的养分支持。这一策略的实施需要深入了解土壤养分含量、分布及转化规律，以及不同树种对土壤养分的吸收利用特性。在定植密度设计上，应充分考虑土壤养分的承载能力，避免高密度定植导致土壤养分被过度消耗甚至土壤退化。对于养分贫瘠的土壤，可适当降低定植密度，以减少养分竞争，同时采取施肥、改良土壤等措施提高土壤肥力。对于养分充足的土壤，可以适当提高定植密度，以充分利用土壤养分资源。

5 案例应用与分析

5.1 案例背景与研究方法

甘肃省东南部的黄土高原与秦巴山区交汇处气候温和、雨量适中，是天然林更新的重要区域。由于长期的人类活动和自然因素的影响，该地区的天然林遭受一定程度的破坏。为了恢复和保护森林生态系统，林业部门启动了天然林更新项目，重点研究适生树种选择与定植密度优化。

研究采用实地调查、试验探索和数据分析相结合的方法。首先，通过GIS技术对研究区域的地形、土壤和气候条件等进行详细分析，筛选出该地区的适生树种。其次，选取3个典型样地，设置不同的定植密度，分别为1 000株/hm2、1 500株/hm2、2 000株/hm2，进行为期3 a的跟踪监测，监测指标包括林木的胸径、树高、冠幅、生物量和土壤理化性质等。

5.2 实践应用与结果分析

选择油松、侧柏和刺槐3种树种作为研究对象，这3种树木在研究区具有较好的生态适应性和经济价值。在研究过程中，对不同定植密度下的油松、侧柏和刺槐的生长指标进行了监测，监测情况见表1。

表1显示，随着定植密度的增加，这3种树木的平均胸径、树高和冠幅均呈下降趋势，但生物量的变化相对较小。在1 000株/hm2定植密度下，林下植被覆盖度较高，生物多样性丰富；在2 000株/hm2定植密度下，林下植被受到抑制，生物多样性下降。当定植密度为1 000株/hm2时，林分在调节微气候、保持水土等方面表现出更强的能力。研究表明，合理的定植密度可以提高林分的整体生物量，但过高的定植密度会导致林木生长受限并影响整体生物量。

6 结束语

研究探讨了天然林更新过程中适生树种的选择与定植密度的确定，分析了这两个关键因素在天然林更新过程中的重要作用。研究表明，合理的适生树种选择与定植密度配置能够显著提高天然林更新的成功率和生态效益，促进森林生态系统的恢复与重建。未来，应进一步加强天然林更新的基础研究和技术创新，推动研究成果的转化与应用，为天然林的可持续经营和生态保护提供有力支持。

参考文献：

［1］李洪伟，张成文，庞赛楠.天然林皆伐迹地更新不同针叶树种保存率对比实验［J］.农民致富之友，2013（21）：143.

［2］张长庆.黄土高原丘陵沟壑区刺槐人工林和狼牙刺天然林生殖与更新研究［D］.咸阳：西北农林科技大学，2008.

［3］惠刚盈，赵中华，张弓乔.基于林分状态的天然林经营措施优先性研究［J］.北京林业大学学报，2016，38（1）：1-10.

［4］李蓉.间伐强度对温带次生林主要树种早期天然更新的影响［D］.北京：中国科学院大学，2022.

［5］莫丹.川西亚高山森林两种建群种结实、萌发与定植机制研究［D］.北京：中国科学院大学，2021.

作者简介：顾晓云（1988—），女，本科，研究方向：林业保护、森林经营。