东北林区过伐林生态系统研究概述
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作者: 陈强
摘 要：从过伐林类型、分布格局、林木生长、生物多样性等方面对东北林区过伐林的研究简要概述，以期为过伐林的深入研究、加快阔叶红松林恢复进程提供科学依据。
关键词：东北林区；过伐林；阔叶红松林；生态系统
过伐林是介于原始林和次生林之间的一种类型，从森林植被演替趋势来看，属于不稳定的森林类型，可在人为干预下，人工促进天然更新，诱导为优质高产而稳定的森林类型。如果继续破坏将退化为次生林，甚至是沦为草地或灌丛。东北林区过伐林是原始阔叶红松林经过不合理择伐后，由于大部分红松等针叶树和一些珍贵阔叶树被采伐，林分中红松等针叶树明显减少，价值低的阔叶树种占优势的森林类型。若继续加以干扰破坏，即退化为次生林，如果合理经营，则可恢复到原生群落类型，仍将继续生产优质大径材并发挥其各种生态效益。目前东北林区红松过伐林面积近100万hm2，是最容易恢复为阔叶红松林的森林类型。因此，经营好现有过伐林，使其向阔叶红松林方向演替，这对提高林分质量，恢复阔叶红松林，实现东北林区森林的永续利用具有重要意义。
1 过伐林类型及特点
20世纪60年代，根据过伐林中有无珍贵针阔叶树种、分布状况、更新质量、立地条件和当时经营水平，将其划分为针阔混交过伐林和阔叶过伐林2个类型组（包括6个类型）：坡地针阔混交过伐林、跳石塘针阔混交过伐林、坡地柞树过伐林、坡地枫桦过伐林、坡地阔叶混交过伐林、跳石塘阔叶混交过伐林心。80年代按4种类型划分为：针叶林、针叶为主的针阔混交林、阔叶为主的针阔混交林和阔叶林。90年代具体地划分为7种类型：阔叶红松林、落叶松林、云冷杉林、白桦林、阔叶混交林、针阔混交林和针叶混交林。还有的学者用极点排序法将过伐林群落划分为4个主要类型：以蒙古栎或椴树为主的阔叶混交过伐林、以沙松为主的针阔混交过伐林、以于金鹅耳枥为主的针阔混交过伐林、以胡桃楸为主的硬阔混交过伐林。
过伐林的主要特点是：由于日伪时期在原始林中进行掠夺式采伐，以及建国后在原始林或前一种过伐林内进行不同强度的择伐而留下残破林相；林木结构不合理，成熟木所占比重较大；蓄积量较低，多数不足130m3/hm2；株数偏少，多在300株hm2左右；林分郁闭度偏低，仅在0.3～0.5之问；林冠下天然更新状况较差等。
2 过伐林空间分布格局
过伐林的林木空间分布格局随恢复时间的不同是有差异的，在采伐后的一段时间内林分空间结构表现为集聚分布，经过20a左右保育后林分的空间结构可恢复为随机分布，说明合理的森林经营可以协调天然林保育与采伐利用的关系，其经营的最终目的是优化林分的空间结构，更好发挥其生态效益、经济效益和社会效益。过伐林的红松种群呈现服从负二项分布的集群分布。椴树红松林及枫桦红松林的过伐林，红松种群的数量和分布格局能够满足阔叶红松林恢复的需要，只要通过合理的抚育措施使其达到主林层，即能实现阔叶红松林的恢复。而云冷杉红松林的过伐林，由于其红松及云冷杉大径木均是主要的采伐对象，大多经历了过度的采伐，频繁的采伐作业及过度采伐后的生境巨变，使红松幼苗、幼树损耗殆尽，红松种群的数量严重不足，只有通过人工更新方式补充红松种群才能实现阔叶红松林的恢复。而过伐林主要树种更新幼苗的分布格局均为聚集分布，云杉和冷杉聚集强度居前两位。
3 过伐林林木生长
通过对过伐林中椴树树高、胸径和材积生长过程的分析，发现树高平均生长量在40a生达到高峰值，年平均生长量达到0.21m；而胸径的平均生长量在50a达到最大值，年平均生长量为0.23cm；材积的生长可分为两个阶段，第一个阶段是45a生以下，生长较为缓慢，在45～70a期间，材积的生长量增加，在70a材积的平均生长量达到最大值，因此把椴树的材积数量成熟龄定为70a。应用过伐林云杉解析木资料，研究年龄与树高、胸径、材积之间的相关关系，经过拟合得到，云杉树高一年龄的生长方程为二次抛物线方程，胸径一年龄、材积一年龄的生长方程为S型曲线方程，相关指数达到97%以上，为预测云杉树高、胸径、蓄积的生长及经营提供了科学依据。
4 过伐林生物多样性
过伐林群落乔木树种的多样性与群落受到的干扰程度有关，受到中度干扰的过伐林的多样性指数最大，而受到干扰程度较小的过伐林和受到干扰程度较大的过伐林多样性指数都较小，而且不同群落的多样性主要是由各群落的生态优势度、均匀度和丰富度3个参数来决定。影响过伐林灌木层物种多样性的主要因子包括土壤含水率、树种多样性和林分密度。随土壤含水率的增加，灌木层物种多样性增大，尤其是物种丰富度；影响灌木层物种多样性的主要林分因子有乔木层的物种多样性和林分密度，它们都是通过森林经营可以控制的因子，因此，为维持和增加物种多样性，应采取多树种混交；随着林分密度的增大，下层光照强度减小，在很大程度上控制着下层的物种种类和数量，因此，在林分发展的一定阶段，应采取合理的措施如采伐来控制林分密度；树木大小多样性指数是反映林分中树木大小结构的一个变量，它与灌木层多样性呈负相关。
结束语
过伐林生态系统对于恢复阔叶红松林十分重要，但研究文献较少，研究内容较为单一，多集中在过伐林类型、组成结构、经营方式等方面的探讨；缺乏对过伐林生态系统中的主要树种及主要伴生树种的定量研究和定向培育研究；对过伐林经营效果、林木生长、群落结构、生物多样性等方面的研究不够深入，没有进行定位研究，缺乏系统性和连续性；对于过伐林大尺度、景观层次的研究还十分薄弱，仅见林场层次景观要素分布趋势的研究；特别是过伐林作为原始阔叶红松林被破坏后形成的林分，如何通过科学的经营，使其向着含有红松等针叶树的复层异龄混交林方向发展，最终形成接近于原始阔叶红松林生态系统方面，还没有展开相关的定位研究和系统研究。今后东北林区过伐林生态系统的研究应该在定量分析森林多种功能与林分结构及不同经营措施的耦合关系的基础上，重点开展红松过伐林动态模拟、结构与功能优化、阔叶红松林定向恢复以及多功能评价等方面的研究，突破阔叶红松林区过伐林经营与阔叶红松林恢复的技术瓶颈，集成、组装红松过伐林多功能经营技术体系，建立试验示范区，为加快恢复阔叶红松林的进程，实现东北林区森林资源可持续经营提供理论和技术支撑。
（1）加强红松过伐林结构与功能优化研究。研究不同区域红松过伐林的结构特征，提出通过森林经营可以调控的林分参数；研究这些林分结构参数与其功能的耦合关系，提出不同森林类型不同演替阶段结构及其对应功能。以充分发挥森林多种功能为前提，研究不同经营措施对林分结构及其功能效益的影响，提出多种功能约束条件下的空间结构调整技术，研建森林多功能优化经营决策信息系统，建立不同地区红松过伐林结构与功能优化试验示范区。
（2）加强红松过伐林定向恢复研究。以森林多目标经营思想为指导，以恢复阔叶红松林顶极群落为目标，通过研究不同恢复途径（常规经营、自然演替恢复、人工促进恢复）对红松过伐林结构、功能及演替趋势的影响，综合定量评价各途径的恢复效果，探讨不同地区红松过伐林向顶极群落的恢复技术及模式；通过一系列集约经营技术（林相整理、确定合理采伐量、促进天然更新等）研究及利用动态规划方法模拟不同经营技术决策预案，建立不同地区红松过伐林可持续经营技术及模式；建立相应的恢复与可持续经营试验示范区。
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