梅河口市國(guó)有林總場(chǎng)天然次生林紫椴種群發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

陳佳剛

(吉林省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

植物種群動(dòng)態(tài)反映了種群的發(fā)展趨勢(shì)，反映種群個(gè)體行為、存活和生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)，是種內(nèi)和種間競(jìng)爭(zhēng)作用以及環(huán)境選擇的結(jié)果。了解種群的生存現(xiàn)狀，對(duì)揭示種群的發(fā)展特征及動(dòng)態(tài)規(guī)律，探索植物的生存機(jī)制和群落的穩(wěn)定性具有重要意義。

紫椴()是椴樹(shù)科椴樹(shù)屬落葉喬木，為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，具有重要的保護(hù)價(jià)值，主要分布于朝鮮和中國(guó)黑龍江、吉林及遼寧地區(qū)。大石頭林業(yè)有限公司闊葉混交林中紫椴種群屬于典型的增長(zhǎng)型群落，純林和針闊混交林中紫椴種群屬于穩(wěn)定型群落。劉月等分析了擇伐對(duì)紫椴次生林優(yōu)勢(shì)種群空間結(jié)構(gòu)特征的影響，結(jié)果表明，未擇伐林分及種群結(jié)構(gòu)是自然演替的結(jié)果，擇伐經(jīng)營(yíng)措施對(duì)擇伐林分有一定影響，其不僅促進(jìn)了次生林演替的變化,而且一定程度上優(yōu)化了整體林分的空間結(jié)構(gòu)。北京市火焰山紫椴群落物種豐富度、多樣性指數(shù)均為喬木層小于灌木層和草本層，林下紫椴幼苗天然更新極弱。本文利用梅河口市國(guó)有林總場(chǎng)森林資源調(diào)查復(fù)位樣地?cái)?shù)據(jù)，對(duì)天然次生林紫椴種群動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析，旨在為天然次生林紫椴種群的保護(hù)、恢復(fù)造林和可持續(xù)利用提供參考。

1 研究區(qū)概況

梅河口市位于長(zhǎng)白山西麓，輝發(fā)河上游，吉林省東南部，125°15′—126°03′ E，42°08′—43°02 N。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫4.6 ℃，年均日照2 479 h，年均降水量736 mm。研究區(qū)植被類型屬溫帶針闊葉混交林，常見(jiàn)的喬木樹(shù)種有蒙古櫟()、胡桃楸()、紫椴、榆樹(shù)()、色木槭()、紅松()、落葉松()和云杉()等。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于2016年梅河口市國(guó)有林總場(chǎng)森林資源調(diào)查復(fù)位樣地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，隨機(jī)選擇自然度為次生林、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為紫椴、紫椴在樹(shù)種組成中占3成及以上的樣地，共12個(gè)。樣地多為20世紀(jì)60年代森林皆伐后自然生長(zhǎng)起來(lái)的次生林，林分平均年齡52 a，面積均為666.7 m，形狀為菱形。統(tǒng)計(jì)選擇的12個(gè)樣地內(nèi)檢尺的樹(shù)種、胸徑、樹(shù)高以及幼苗的樹(shù)種和株數(shù)等。次生林主要干擾類型為人為干擾，由于當(dāng)?shù)貙?duì)天然林保護(hù)力度較大，林分人為干擾程度較低。

2.2 年齡結(jié)構(gòu)劃分

由于紫椴生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，且實(shí)際測(cè)得樹(shù)木的實(shí)際年齡比較困難，正常生長(zhǎng)條件下林木年齡越大則其胸徑越大。因此本文采用徑級(jí)代替齡級(jí)的方法對(duì)紫椴種群存活個(gè)體進(jìn)行徑級(jí)分組。根據(jù)紫椴檢尺記錄的徑級(jí)分布特點(diǎn)，將7.9 cm以下劃分為第Ⅰ徑級(jí)，8.0～10.9 cm劃分為第Ⅱ徑級(jí)，每隔2.9 cm為一個(gè)徑級(jí)以此類推，29 cm以上均為第Ⅸ徑級(jí)。

2.3 存活曲線擬合

本文根據(jù)紫椴種群存活曲線特點(diǎn)，利用SAS8.0軟件對(duì)Deevey-Ⅱ和Deevey-Ⅲ種群存活曲線進(jìn)行擬合并檢驗(yàn)，以確定紫椴種群存活曲線。

3 結(jié)果與分析

3.1 種群齡級(jí)結(jié)構(gòu)

以齡級(jí)為橫坐標(biāo)，以種群紫椴個(gè)體數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制紫椴種群齡級(jí)結(jié)構(gòu)圖(圖1)。從圖1可以看出，紫椴種群幼苗、幼樹(shù)數(shù)量較多，總體上隨齡級(jí)增大個(gè)體數(shù)逐漸減少。紫椴種群結(jié)構(gòu)近似呈倒J形分布，但存在波動(dòng)，第Ⅴ齡級(jí)紫椴個(gè)體數(shù)明顯偏少，其他齡級(jí)個(gè)體數(shù)量較為穩(wěn)定，屬于增長(zhǎng)型種群。

圖1 紫椴種群齡級(jí)結(jié)構(gòu)

3.2 種群靜態(tài)生命表

對(duì)紫椴種群靜態(tài)生命進(jìn)行編制。從表1可以看出，紫椴種群生命期望隨齡級(jí)大小先降低后增加再降低，主要由于紫椴幼苗對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，個(gè)體存活較多，但隨著林木個(gè)體的增長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)逐漸增加，生命期望隨之下降，到中齡后紫椴種群個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)減弱，生命期望逐漸增加，成齡后紫椴個(gè)體存活時(shí)間減少，種群生命期望隨之下降。

表1 紫椴種群靜態(tài)生命表

3.3 種群存活曲線

以紫椴種群存活個(gè)體樹(shù)木的自然對(duì)數(shù)ln為縱坐標(biāo)，以徑級(jí)相對(duì)應(yīng)的齡級(jí)為橫坐標(biāo)繪制紫椴種群存活曲線(圖2)。

圖2 紫椴種群存活曲線

從圖2可以看出，紫椴種群在第Ⅰ至第Ⅳ齡級(jí)個(gè)體存活最高，表明紫椴種群內(nèi)具有較多的幼苗幼樹(shù)，且紫椴幼齡個(gè)體對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，死亡較少，種群存活曲線波動(dòng)不大。但是到了第Ⅴ齡級(jí)，種群存活曲線出現(xiàn)明顯下降，主要由于樹(shù)木個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)較大，大量林木個(gè)體不能進(jìn)入下一個(gè)齡級(jí)，難以達(dá)到主林層，隨后種群存活曲線隨徑級(jí)逐漸下降，但波動(dòng)不大。

紫椴種群存活曲線介于Deevey-Ⅱ和Deevey-Ⅲ之間，因此對(duì)紫椴種群存活曲線進(jìn)行了指數(shù)方程和冪函數(shù)的擬合，并對(duì)擬合的存活曲線方程進(jìn)行了檢驗(yàn)(表2)。從表2可以看出，Deevey-Ⅱ方程F檢驗(yàn)和相關(guān)系數(shù)均大于Deevey-Ⅲ，說(shuō)明紫椴種群符合Deevey-Ⅱ型存活曲線，各齡級(jí)的死亡率基本相同，局部稍有波動(dòng)。

表2 紫椴種群存活曲線模型檢驗(yàn)

4 結(jié)論

為了減少紫椴存活個(gè)體的破壞，本文采用空間差異代替時(shí)間變化的方法，利用紫椴種群徑級(jí)結(jié)構(gòu)代替年齡結(jié)構(gòu)對(duì)紫椴種群靜態(tài)生命表及種群動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究，結(jié)果符合種群的自然動(dòng)態(tài)規(guī)律。

紫椴種群年齡結(jié)構(gòu)近似呈倒J形分布，屬于增長(zhǎng)型種群。紫椴種群生命期望隨齡級(jí)大小先降低后增加再降低，這受紫椴幼苗幼樹(shù)對(duì)周?chē)h(huán)境的影響以及種群個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)。種群存活曲線、死亡率、消失率可以反映出種群存活個(gè)體在各齡級(jí)的存活狀態(tài)。紫椴種群存活曲線介于Deevey-Ⅱ和Deevey-Ⅲ之間，更趨近于Deevey-Ⅱ型曲線，種群除第Ⅳ階段存活曲線出現(xiàn)大幅度下降外，其余階段種群存活曲線較為穩(wěn)定。本文中紫椴種群所表現(xiàn)的動(dòng)態(tài)特征也可能與環(huán)境條件及其他物種間的關(guān)聯(lián)有關(guān)，還需進(jìn)一步研究。