大兴安岭北坡森林景观火后恢复及演替模式研究

1987年大兴安岭北坡发生的特大森林火灾，过火面积达1.33×106ha,如何在如此大面积的火烧迹地上恢复森林资源，是森林经营管理者迫切需要回答和解决的问题。本文应用空间直观景观模型(LANDIS)设计不同的管理方案，模拟火后森林景观在不同自然干扰和人类干扰下的长期演替动态，以弥补这一不足。通过对比研究这些管理方案对森林景观的长期影响，不仅可以评价目前该区所采取的经营管理方案是否合理，还可以找到更合适的管理方案，为火后森林景观的定向恢复和加速恢复过程提供实际的指导意义。此外，通过对1987年火后十几年来森林植被的野外调查研究，可以弥补LANDIS只模拟树种不模拟草本和灌木，且以10年为步长的不足，加深人类活动对火后森林植被短期变化影响的理解。本文研究主要结论如下： 1）相对于轻度灭火方案而言，目前重度灭火方案可以增加针叶林（落叶松和樟子松）在该区所占的比例，相应地降低白桦等阔叶林在该区所占的比例。而且，目前重度灭火强度可以增加针叶树种成过熟林在该区所占的比例，减少幼龄林所占的比例，可见目前重度灭火方案有利于火后森林恢复。另外，目前重度灭火方案下的累计过火面积较少，火烧频率降低，但火干扰以重度火烧为主，这可能对于森林资源造成重大的损失。 2）种植强度越高，越有利于针叶林的更新。但考虑到经济以及劳动力等因素，中等种植强度（例如，种30%）已能很好地有利于火后森林恢复。相对于聚集种植而言，在整个重度火烧区进行随机种植可以增加针叶树种在该区所占的比例，降低白桦等阔叶树种所占的比例，因此随机种植更有利于火后森林恢复。进行人工造林时尽量不要种植单一物种。相对于其他种植比例而言，目前落叶松和樟子松的种植比例（7：3）有利于针叶树种的恢复。 3）相对于完全依靠天然更新而言，目前经营管理措施可以增加针叶树种在该区所占的比例，相应地降低阔叶树种的比重。在目前经营措施下，由于火后10年内进行大规模的森林采伐，使针叶树种的成过熟林及聚集程度等有较大幅度的下降，虽然随后逐渐增加，但也需要近100-150多年的时间才能恢复。总之，目前经营管理方案与完全依靠天然更新相比，有利于火后森林恢复，但在演替的前期（100-150多年）也存在一些问题。因此，大兴安岭林区发生特大森林火灾后，应禁止大规模的森林采伐，否则会发生森林年龄结构的锐变等一些问题，不利于森林景观的稳定。如果进行大规模的森林采伐，即使进行人工造林，也要很长时间才能得以恢复。 4）在火后完全依靠天然更新，无论是草本、灌木还是乔木树种在演替前期都发生了极大的变化。火后初始，阳性草本植物迅速增加，占据火烧迹地。但目前（火烧16年后）草本物种数开始下降，而且阳性草本逐渐减少，阴性草本逐渐增加。草本盖度的变化与物种变化呈明显的正相关，随着物种数的下降，草本盖度也逐渐下降。而灌木盖度与物种数则没有明显的相关性。目前喜阳灌木物种逐渐消失，而耐荫的逐渐增多，但总的灌木物种数只有少量减少。目前该区树种以白桦等阔叶林为主。在人工促进天然更新下，目前火烧迹地上的物种数仅稍高于天然更新。而由于人促更新使物种尤其是乔木更有利于更新，火烧迹地上的植被盖度却要高于天然更新。相对于天然更新而言，在人促更新下，目前在火烧迹地形成的针阔混交林中，针叶树种所占的比例明显提高。在人工更新下，目前火烧迹地上主要以针叶树种为主，而阔叶树种则较少。