不同生境类型的华北落叶松林人工促进天然更新措施
作者： 王正安 李颖 余治家 吴苗 马杰 佘萍 贾宝光
摘要 ［目的］研究不同生境类型的华北落叶松人工促进天然更新措施效果，发展先进可行的人工促进天然更新技术，为提升华北落叶松人工林天然更新能力及林分质量提供技术支撑。［方法］在宁夏固原市，沿六盘山主脉不同方位选择5个林场作为试验点，建立不同生境类型的12 m×12 m的人工促进天然更新样地20个（林内9个，林窗6个，林缘5个）。每个样点于2021年秋季（10月）和2022春季（5月）人工撒播种子；每个试验点布设6个地表处理措施［A对照（CK）、B开沟、C挖穴、D随机小穴密点、E粗翻和F精细整地］，每处理3次重复。基于连续2年的监测数据，分析确定影响天然更新的主要因素，提出人工促进天然更新措施。［结果］从连续2年各处理措施保存密度来看，在林内生境的秋播情况下表现为F（3.1株/m2）>E（2.8株/m2）>B（2.1株/m2）>C（1.8株/m2）和>D（1.1株/m2）>CK（0.8株/m2），春播情况下表现为F（6.4株/m2）>E（5.8株/m2）>B（5.1株/m2）>C（3.0株/m2）>D（2.0株/m2）>CK（1.8株/m2）。在林窗生境的秋播情况下表现为E（12.6株/m2）>CK（8.7株/m2）>B（8.1株/m2）>C（8.0株/m2）>F（7.7株/m2）>D（6.3株/m2）；春播情况下表现为E（13.9株/m2）>F（12.4株/m2）>B（8.9株/m2）>CK（8.2株/m2）>D（7.0株/m2）>C（6.5株/m2）。在林缘生境的秋播情况下依次为C（1.9株/m2）>B（1.8株/m2）>E（1.4株/m2）>F（1.1株/m2）>CK（0.6株/m2）>D（0.3株/m2），春播情况下依次为A（1.6株/m2）>B（1.4株/m2）>E（1.0株/m2）>F（0.9株/m2）>C、D（0.5株/m2）。［结论］综合来看，在3类生境中幼苗保存密度最高的为林窗，林内和林缘次之。在播种季节上，3类生境的出苗和保存密度均为春播优于秋播。在地表处理措施中，无论是秋播还是春播，林内生境保存密度以E和F处理整地较好，林窗生境的以E和B处理较好，林缘生境以F、E和B处理较好。
关键词 华北落叶松；人工促进天然更新措施；六盘山
中图分类号 S 754.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）02-0127-07
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.02.027
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Artificial Measures to Promote Natural Regeneration in Different Habitat Types of Larix principis rupprechtii Forest
WANG Zheng-an，LI Ying，YU Zhi-jia et al
（Guyuan Branch， Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Guyuan， Ningxia 756000）
Abstract ［Objective］To study the effects of artificial promotion of natural regeneration measures in different habitat types of North China larch plantations， develop advanced and feasible artificial promotion of natural regeneration technologies， and provide technical support for improving the natural regeneration capacity and stand quality of Larix principis-rupprechtiih plantations. ［Method］In Guyuan City， Ningxia， five forest farms were selected as experimental points along the main vein of Liupan Mountain in different directions. A total of 20 artificial and natural regeneration plots of 12 m × 12 m size were established for different habitat types （nine within the forest， six in the forest gap， and five at the forest edge）. Each sample was manually sown seeds in the autumn of 2021 （October） and spring of 2022 （May）;six surface treatment measures were deployed at each experimental site （A-control， B-trenching， C-hole digging， D-random small hole density points， E-rough plowing， and F-fine land preparation）， with each treatment repeated three times. Based on monitoring data from two consecutive years， analyze and determine the main factors affecting natural renewal， and propose measures to promote natural renewal through artificial means. ［Result］In terms of the conservation density of each treatment measure for two consecutive years， under autumn sowing conditions in the forest habitat， the order is F （3.1 plants/m2）>E （2.8 plants/m2）>B （2.1 plants/m2）>C （1.8 plants/m2） >D （1.1 plants/m2）>CK （0.8 plants/m2）. Under spring sowing conditions， the order is F （6.4 plants/m2）>E （5.8 plants/m2）>B （5.1 plants/m2）>C （3.0 plants/m2）>D （2.0 plants/m2）>A （1.8 plants/m2）. Under autumn sowing conditions in the forest gap habitat， the order is E （12.6 plants/m2）>CK （8.7 plants/m2）>B （8.1 plants/m2）>C （8.0 plants/m2）>F （7.7 plants/m2）>D （6.3 plants/m2）;in spring sowing， the order is E （13.9 plants/m2）>F （12.4 plants/m2）>B （8.9 plants/m2）>CK （8.2 plants/m2）>D （7.0 plants/m2）>C （6.5 plants/m2）. Under the autumn sowing conditions in the forest edge habitat， the order is C （1.9 plants/m2）>B （1.8 plants/m2）>E （1.4 plants/m2）>F （1.1 plants/m2）>CK （0.6 plants/m2）>D （0.3 plants/m2）. In spring sowing， the order is CK （1.6 plants/m2）>B （1.4 plants/m2）>E（1.0 plants/m2）> F （1.0 plants/m2）>C， D （0.5 plants/m2）. ［Conclusion］Overall， among the three types of habitats， the highest seedling preservation density is in the forest gap， followed by within the forest and at the forest edge. In the sowing season， the emergence and preservation density of the three types of habitats are better in spring sowing than in autumn sowing. In surface treatment measures， whether it is autumn or spring sowing， the preservation density of the forest， habitat is better with E and F. E and B are better with forest gap habitat， and F， E and B are better with forest edge habitat.
Key words Larix principis-rupprechtii;Artificial promotion of natural renewal measures;Liupan Mountain
森林天然更新，从狭义上讲是指植物体的部分有机体丢失或损伤的自然再生长过程，从广义上讲是生物的生态过程，如植物的开花和结实，存活和生长，物种繁殖过程及其伴生种的种群变化等［1］。森林的天然更新影响着森林的结构和功能的动态变化，是森林资源再生产的重要生态过程。从种子萌发到最终枯倒，各生长阶段都受到不同的生物和非生物因素影响，这些因素如何影响天然更新是目前森林生态学研究的热点之一。影响森林天然更新的因子很多，主要包括种子库动态［2］、落物因子［3］、土壤因子［4］、林分结构［5］、林内光热条件和立地因子等［6］。目前，国内外学者对森林更新的研究大多集中于树种类型、干扰类型、森林更新影响因素、林窗特征与更新、林窗动态、森林天然更新的方式以及天然林更新过程研究等方面［7］。但是由于林分结构与研究区域的差异所得结果并不一致，因此分区域、分生境、分树种研究森林天然更新很有必要。20世纪80年代以来，部分国外学者开始对北美森林进行了一系列天然更新研究，引起了学术界关注。如Bonfil［8］研究认为，不同树种的种子大小与品质差异对更新的影响不同。Huth等［9］研究表明，林窗大小对林内小环境影响很大，进而影响幼苗更新和存活。Oliver等［10］对栎林的研究认为，弱度火干扰能促进萌芽体更新，而风倒和采伐干扰对前期幼苗、幼树的更新生长有加速作用。Myers等［11］研究认为，间伐产生的林隙干扰对森林更新有重要影响。Scariot等［12-13］研究发现，枯枝落叶层通过阻碍种子进入土壤以及减少光照而对森林更新限制较大。Muscolo等［14］研究表明，土壤理化性质（C、N、P含量）对乔木更新有重要影响。Howe等［15］研究认为，草本盖度对更新苗木的存活和生长有显著影响。Kirby等［16-17］研究认为，光照通常是林下更新的主要限制因素。总之，以上研究多是分析天然更新的影响因素，关于如何促进更新的研究相对较少。
我国森林天然更新研究起步较晚，研究范围涉及东北的阔叶红松林和暗针叶林、亚热带常绿阔叶林、热带山地雨林等森林类型［18］，取得了林隙动态更新规律研究成果，如罗梅等［19］对吉林省金沟岭落叶松人工林天然更新动态研究表明，聚集分布格局有利于形成幼苗幼树生长的小环境，并利于增强群落竞争力和维持种群稳定。盖力岩等［20］对河北省木兰围场华北落叶松人工林林隙的天然更新影响研究认为，随林隙面积增大，华北落叶松和山杨的大径级和大高度级更新幼苗数量基本呈增加趋势，且林内林隙缺乏和人为活动干扰抑制了更新；朱教君等［21］对辽东地区长白落叶松人工林研究表明，林内光热环境及地被物是影响天然更新的主要因子和间伐更新树种的丰富度无明显增加，但密度和频度显著增加。张树梓等［22-23］对塞罕坝地区华北落叶松人工林研究表明，土壤-枯落物因子和土壤化学性质对幼苗更新生长的影响随龄级而变。李俊清等［24］对兴安华北落叶松幼苗生长和存活的研究表明，光照是影响幼苗更新的主要环境因素。目前大多研究集中在基于野外调查来确定天然更新的影响因素方面，但还需开展控制研究，从而更加可靠地确定主要影响因素及其定量关系，特别是提出先进可行的人工促进天然更新技术，从而有效促进天然更新，实现可持续经营。
华北落叶松属强阳性树种，具有极耐寒、旱等特点，对土壤适应能力强，是宁夏六盘山区最主要的人工造林树种之一，其人工林营造始于二十世纪六七十年代，占人工针叶林面积的89%，在保持水土、改善环境、调节气候及固碳释氧等方面发挥着重要作用。但由于六盘山地处内陆，受大陆季风气候及地形的影响，降水少而不均，且造林初期大部分为人工纯林，造成中后期成林密度过大，加之自2000年实施天然林保护工程以来长期执行的禁伐政策影响下，未进行及时合理的间伐抚育，造成林分过密，枯落物层厚，土壤酸化，植被稀少等问题，已成为制约六盘山区华北落叶松林健康稳定和可持续经营的关键问题。近年来，在六盘山区开展的有关华北落叶松林的研究主要集中在森林水文方面，而天然更新研究很少，人工促进天然更新鲜见报道。因此，笔者在华北落叶松林布设不同生境类型及人工促进天然更新的有效措施，并用出苗密度和保存密度的均值定量评价措施的有效性，以期为实现华北落叶松人工林的高质量经营管理提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究地点和样地概况
研究区域为宁夏南部六盘山区，地处我国半湿润区向半干旱区的过渡带，黄土高原的中西部，是西北地区重要的生态安全屏障，地理位置为106°09′～106°30′E，35°15′～35°41′N，海拔为1 700～2 942 m，地势呈东南—西北走向的狭长山脉，具有大陆性季风气候特点，春季低温少雨，夏季短暂多雹，秋季阴涝霜早，冬季严寒绵长。六盘山区光热资源较少，年日照时数2 100～2 400 h，年均气温5.8 ℃，年降水量450～800 mm，是泾河、清水河、葫芦河的发源地。六盘山区的植被类型既有水平地带性的森林、草原，又有由低山草甸草原、阔叶混交林、针阔混交林、阔叶矮林等组成的垂直植被景观。土壤类型带有明显的山地特征，且随海拔升高和气候差异呈现较规律的垂直分布，林区以山地灰褐土为主。