天然次生林是我国森林资源的主体。然而相比于原始林,次生林存在结构和功能被破坏或丧失、稳定性减弱、生产力降低等问题,主要树种天然更新能力差甚至出现更新障碍是导致问题的关键。为了恢复天然林的结构与功能,国家先后实施了天然林保护工程和全面禁止天然林商业性采伐等保护措施。但是,仅仅依靠围封、封育等保护方式,天然次生林的恢复进程十分漫长。因此,如何在天然林保护的背景下,探索科学合理的经营手段以促进次生林主要树种天然更新是加速恢复次生林、完善天然林保护修复制度的核心,同时也是森林生态学和林学的研究重点和难点。
森林天然更新包括种子更新和萌蘖更新两种方式,植物顺利度过天然更新早期阶段/过程(种子更新:种子雨-土壤种子库-种子萌发/幼苗出土-实生幼苗建植;萌蘖更新:萌蘖潜力-萌蘖幼苗建植)是更新成功的根本保障。同时,由于植物应对干扰/环境变化时会选择不同的天然更新方式,因此,两种天然更新方式的权衡关系(两种更新起源幼苗密度的关系)也是决定森林演替方向的关键基石。间伐作为重要的森林经营措施,通过改变林分密度和林内环境,从而影响主要树种天然更新。但是,已有研究仅关注间伐对某一种天然更新方式(种子更新或萌蘖更新)中的某一阶段的影响,很少全面考虑两种天然更新早期过程及二者之间权衡关系对间伐的响应,从而无法综合评估间伐后主要树种天然更新偏好、难以判断次生林的未来恢复方向。
鉴于此,中国科学院沈阳应用生态研究所次生林生态与经营学科组依托辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站设置的次生林间伐样地(按照胸高断面积计算,一共三个间伐强度处理:对照(0%)、25%和50%间伐强度),连续监测了间伐后最初三年的主要树种种子更新和萌蘖更新的早期过程。研究表明,间伐触发了伐桩萌蘖,虽然间伐强度未显著影响萌蘖幼苗更新密度,但高强度间伐中萌蘖幼苗密度下降率更低。间伐降低了种子雨和土壤种子库密度,但有利于提高实生幼苗存活率,间伐后第三年50%和25%间伐强度处理中实生幼苗密度分别为萌蘖幼苗密度的41.65倍和15.31倍;可见,种子更新是间伐后次生林的主要天然更新方式。同时,通过对比实生幼苗和萌蘖幼苗密度,首次确定了次生林间伐后早期阶段(最初三年)主要树种的三类天然更新偏好:偏向于种子更新(seed regeneration preference),如白桦、灯台树、水曲柳等;偏向于萌蘖更新(sprout regeneration preference),如色木槭、假色槭等;无明显更新偏好(no preference),如蒙古栎、花曲柳、胡桃楸等。该研究结果为天然林保护背景下促进次生林主要树种天然更新、加速恢复次生林提供了合理经营的新思路,即,次生林间伐时应结合目标树种的天然更新偏好,确定合理的间伐技术规程。
上述研究结果以“Effects of logging on the trade-off between seed and sprout regeneration of dominant woody species in secondary forests of the Natural Forest Protection Project of China”为题发表在Ecological Processes上。次生林生态与经营组博士研究生李蓉为第一作者,闫巧玲研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导专项、王宽诚率先人才计划卢嘉锡国际团队、辽宁兴辽英才计划项目资助。
图 间伐对两种天然更新早期过程及二者之间权衡关系的影响(2017年-2019年)。A, B, C分别表示不同间伐强度处理下种子雨密度、实生幼苗密度、萌蘖幼苗密度的动态变化。图中的百分数代表25%/50%间伐强度中种子雨/实生幼苗/萌蘖幼苗密度与对照中相应密度的比值以及相同间伐强度处理中实生幼苗与萌蘖幼苗密度的比值。
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