牡丹峰国家自然保护区阔叶红松林生态监测研究_王天怡.pdf

年 月 第 卷第 期收稿日期：基金项目：黑龙江牡丹峰国家级自然保护区资源与生态环境监测项目作者简介：王天怡（），女，硕士研究生，研究方向为森林植物资源利用。通讯作者：杨逢建（），男，教授，研究方向为植物生态学。牡丹峰国家自然保护区阔叶红松林生态监测研究牡丹峰国家自然保护区阔叶红松林生态监测研究王天怡，张庆芬，杨逢建（东北林业大学 化学化工与资源利用学院，黑龙江 哈尔滨 ）摘要：结合牡丹峰自然保护区的资源现状，选定阔叶红松林设置大样地进行了森林资源监测，小样地进行了生态功能监测。监测样地初期为 年，复测期为 年，监测期年。调查研究表明：通过两期对比分析，平均胸径增长了 ，总株数减少 株，碳储量增加 ，蓄积量增加 。生态功能等级评定为中等，森林的健康等级略有下降，但仍稳定在健康标准内。森林灾害面积增加了 。生态功能指数变化差值为 。森林生态功能本期较前期向中、差的方面发展，森林综合生态功能有变弱趋势。提出了保护区森林群落固定样地监测工作是一项长期任务，保护区管理应加大力度，严防社会闲杂人员对保护区的资源的破坏行为，为保护长期生态监测奠定必要基础。关键词：阔叶红松林；森林健康；生态监测；森林火灾中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，；，：；引言保护区生态环境监测工程是一项重要的公益性和基础性生态工程，能更好地保护森林生态系统及其生物多样性，增强保护区自身和周边社区社会经济可持续发展的能力，满足人们物质生活和精神生活的需要。森林自然保护区是我国针对有特殊功能和重要意义的森林划分的特殊管理区域。目前，关于自然DOI:10.16663/ki.lskj.2022.24.050王天怡，等：牡丹峰国家自然保护区阔叶红松林生态监测研究生态文明建设：自然与生态保护区生态功能评价的研究较多，但由于各保护区主导的生态功能不同，评价体系中的评价因子也存在一定差异。王兵等学者从涵盖养分固持、固碳释氧、森林防护、生物多样性、森林康养等 个指标类别集成了森林生态系统服务功能评估规范，将森林多种功能量化转变为经济价值。王士远依据新型遥感生态指数 对研究区 年的生态环境质量状况进行了评价。陈瑜对内蒙古大兴安岭汗马国家级自然保护区森林资源数量、质量、功效及景观保护效果进行了系统评价分析。代永彬选取了防止水土流失、土壤肥力、涵养水源、粮食增产以及净化空气等多个功能指标评估了大雪山自然保护区森林生态功能及价值。周先容依据调查统计资料，对金佛山自然保护区珍稀瀬危植物资源进行系统整理，并选择遗传损失系数、利用价值系数、濒危系数、保护等级系数、生境类型系数以及综合评价系数等指标，构建出针对珍稀濒危植物的定量的评价指标体系，给出了自然保护区内珍稀濒危植物的优先保护序列。李珍存和马明国利用卫星遥感 数据对中国西北植被变化模式进行了分析，结果表明：年，西北地区植被盖度变化总体上有所改善，只有少数地区呈现恶化趋势。宋富强和邢开雄选取适合陕北地区植被变化监测的 数据，利用均值变化及趋势分析方法，对陕西省北部地区植被变化情况进行了生态监测，研究表明，植被变化的主要因素是边坡因素和人为干预因素。尹海龙等基于全国森林资源规划设计调查技术规程，采用森林蓄积量、森林自然度、森林群落结构、物种结构、植被总覆盖度、郁闭度、平均树高和枯枝落叶厚度个评价因子对塞罕坝北曼甸林场各类森林进行生态功能等级评价。王大岭等利用三岔子林业局 年森林资源调查小班数据库，对乔木林小班森林生态功能进行了评价。结果表明：三岔子林业局森林生态功能指数平均值为 ，森林生态功能评价良好。张建东等对塞罕坝机械林场保护区进行森林生态功能等级评价，结果表明：该保护区森林生态功能等级水平处于中等偏下水平，应该加强自然保护区森林管理措施，需进行适当的经营方式。森林群落固定样地是生态环境监测的一项重要内容，也是以森林生态系统为保护对象的自然保护区的重要工作内容之一，对促进区域环境与自然资源的可持续发展具有极其重要的意义。本文分析汇总了牡丹峰国家自然保护区阔叶红松林 年次的监测数据，为提升牡丹峰自然保护区森林蓄积、生态功能等提供参考。样地概况 地理条件牡丹峰国家级自然保护区管理局隶属于牡丹江市林业和草原局，位于牡丹江市东南部，距市区 ，行政区划归属于牡丹江市东安区兴隆镇。东北与牡丹江市四道林场相邻，东南邻慕棱林业局磨石林场，西与牡丹江市东河林场相连，北与兴隆镇林场毗邻，西南与宁安市江东林场接壤。气候条件牡丹峰自然保护区为中纬度寒温带大陆性季风气候，属于温和半湿润地区，四季分明，春季时间较短暂，气温回升快，风大气候干旱；夏季湿热多雨，且降雨量集中；秋季较短，霜冻、寒潮早来；冬季漫长而寒冷，。年平均气温 ，月份温度最低，平均为 ，月份温度最高，平均为 ；无霜期 。地形、土壤以及植被分布保护区是以云杉林和红松阔叶混交林为主的森林生态系统。区内有牡丹峰国家森林公园。保护区位于老爷岭余脉西北端，地形属中低山丘陵地带，海拔由 逐渐降低到。最高峰为大架子山（牡丹峰），海拔 ，是区内制高点，也是老爷岭的最高峰。区内有正沟、大烟筒沟、小烟筒沟和石峰沟条主要山溪。牡丹峰保护区土壤分为类，土壤种类垂直分布明显。该区位于温带针阔叶混交林暗棕壤地带，主要土壤有山地深褐土、褐色针叶林土、白浆土和沼泽土。该区不仅有水平地带性植红松阔叶混交林，而且由于海拔较高，还具有垂直地带性植被，由上而下可分为山地云冷杉林、红松阔叶混交林、阔 叶 混 交 林、蒙 古 栎 林、人 工 林、农 田 与 沼泽地。研究方法于 年月 日至 年月 日对牡丹峰国家级自然保护区阔叶红松林乔木资源进行初步调查。设置块面积为 的固定监测大样地，同时设置 间隔的面积 的固定监测小样地 块。大样地进行森林资源监测，小样地进行生态功能监测。根据样地设置表，利用全站仪定基线，并确定与其垂直的另一样地边界（与基线成 ），在基线上每隔 定出一个样点，再以各样点为基准确定与基线垂直的其他线上的样地，将样点连接即可确定样地及内部小样方。在每个样点上埋设长时间仍能辨认的标桩（如 管）。记录树种、胸径、树高及在样地（方）的位置；林地面积、树种分布、森林蓄积、森林火灾、森林健康及森林碳储量变化等内容的动态监测。结果与分析 阔叶红松林监测情况 两期林份胸径分布对比分析由图可知，前期 样地共监测到 种 年 月绿 色 科 技（）第 期株乔木，平均胸径 ，最大胸径 ，中位数 。胸 径 小 于 的 单 木 占 到 总 株 数 的，胸径大于 的单木占总株数的 。本期胸径 样地共监测到 种 株乔木，平均胸径 ，最大胸径 ，中位数 。胸径小于 的单木占到总株数的，胸径大于 的单木占总株数的 （图）。而由林分直径分布的情况可知，前期随着林木胸径的增大，天然阔叶红松林林木株数呈迅速减少的趋势，林木株数分布遵从异龄林典型的倒形曲线。本期无林木株数分布不遵从异龄林典型的倒形曲线。图前期胸径大于 的林分直径分布情况图后期胸径大于 的林分直径分布情况不同树种的前后期胸径分布情况见表和表。由表可知前后期树种依次为白桦、白牛槭、暴马丁香、臭松、枫桦、红松、胡桃楸、花楷槭、花楸、黄檗、青楷槭、色木槭、山桃、水曲柳、杨树、榆树、椴树。由表可知除了胡桃楸与花楸，其他树种都是平均胸径大于胸径的中位数，说明有一半以上的树木胸径小于平均胸径，大胸径的单木数量偏少。两期树种空间分布情况对比分析由图和图可知，阔叶红松林分布水平在空间上表现出均匀分布的趋势，但是株数大于 的树种却表现出一定程度的聚集分布，这说明不同物种的空间分布存在互补特征。两期各树种株数对比分析从图两期各树种株数对比图分析可知，树种总株数减少 株。主要原因是由于自然稀疏和生存竞争导致枯死、枯立和枯倒木增多。其中青楷槭减少 株，紫椴减少 株，暴马丁香减少 株，这种树为株数减少最多的树种，占总减少株数的 。两期各树种蓄积对比分析从两期不同树种蓄积对比图（图）分析得出，树种总株数虽然减少，但蓄积量增加 。主要原因是由于树木材积正常生长至总蓄积增多。其中花楷槭和花楸增长最多，共增长 ，而红松减少最多，减少 。两期各树种碳储量对比分析从图两期各树种碳储量对比图分析可知，总株数虽然减少，但碳储量增加 。主要原因是由于树木材积正常生长以致于总蓄积增多，生物量增多以致于碳储量增多。其中花楷槭和花楸增长最多，共增长 ，而红松减少最多，减少 。表不同树种前期胸径分布情况树种株数胸径范围 平均胸径 中位数 平均树高白桦 白牛槭 暴马丁香 臭松 枫桦 红松 胡桃楸 花楷槭 花楸 黄檗 青楷槭 色木槭 山桃 水曲柳 杨树 榆树 椴树（糠椴）王天怡，等：牡丹峰国家自然保护区阔叶红松林生态监测研究生态文明建设：自然与生态表后期不同树种胸径分布情况树种株数株胸径范围 平均胸径 中位数 平均树高白桦 白牛槭 暴马丁香 臭松 枫桦 红松 胡桃楸 花楷槭 花楸 黄檗 青楷槭 色木槭 水曲柳 杨树 榆树 紫椴 图前期阔叶红松林样地内树种空间分布情况 森林生态功能评价 森林生态功能等级森林生态系统及其生态过程所形成的有利于人类生存与发展的生态环境条件与功能称为森林生态功能，主要包括水源涵养、水土保持、气候调节、环境净化、生物多样性保护等功能。利用反映森林生物量、生物多样性和森林结构的有关特征因子，按其相对重要性来综合评定森林生态功能等级。森林生态功能评价因子及类型划分标准见表，。通过小样地生态功能等级计算，牡丹峰保护区阔叶红松林的生态功能等级综合得分为 。按森林生态功能等级评定标准，该保护区阔叶红松林的生态功能等级评定为中等。森林健康间隔期内，健康面积减少 ，亚健康面积减少 ，中健康面积增加 ，不健康面积增加 。本期健康指数低于前期 ，表明在可比范围内，森林的健康等级略有下降，但仍稳定在健康标准内（表）。森林灾害考虑森林灾害统计的精确性，以精确到亩来表达。可比 范 围 内，本 期 森 林 灾 害 面 积 比 前 期 增 加 亩，森林灾害面积增加了 （表）。年 月绿 色 科 技（）第 期图本期期阔叶红松林样地内树种空间分布情况图两期各树种株数对比图两期各树种蓄积对比图两期各树种碳储量对比 生物多样性指数比较分析根据 指数的计算原理可知，指标越大，系统中的评价单元越多，每个评价单元的空间分布均匀性越高。因此从两个监测期的 指数比较可得评估体系的生物多样性优劣（表）。（）从两期植被类型 指数对比来看，本期植被类型较前期评价单位增加了个，相对变化为 。指数上涨 ，相对上涨 。表森林生态功能评价因子及类型划分标准评价因子类型划分标准权重、森林蓄积量 、森林自然度，、森林群落结构 、森林健康等级 、森林树种结构，、郁闭度 、平均树高 、植被总覆盖度 、枯枝落叶厚度等级 、生物多样性等级（森林类型 指数）王天怡，等：牡丹峰国家自然保护区阔叶红松林生态监测研究生态文明建设：自然与生态表森林健康等级变化监测年度重要性指标 健康 亚健康 中健康 不健康 平均健康指数 差值 表森林灾害状况变化亩监测年度灾害面积灾害等级轻微中等严重灾害种类病虫鼠气（象）候火灾其他 比重 比重 差值 表生物多样性指数比较监测年度评价指标植被类型森林类型乔木林龄组乔木林林种 物种数量 指数 物种数量 指数 种数差值物种数量差 指数差值 指数差 （）从两期森林类型 指数对比来看，本期森林类型较前期评价单元增加了个，相对变化 ；指数上涨 ，相对上涨 。（）从两期龄组的 指数对比来看，本期龄组与前期龄组评价单元一致，没有变化；指数下降 ，相对下降 。（）从两期林种的 指数对比来看，本期二级林种与前期二级林种评价单元均为个。指数上涨 ，相对上涨 。生态功能分析间隔期内生态功能等级变化分析如表所示，生态功能好等级面积减少 ，中等级面积增加 ，差等级面积增加 。从好、中、差等级面积的平衡动态来看，生态功能等级由好的等 级 向 中 的 等 级 变 化，生 态 功 能 指 数 增 加 。表生态功能变化 监测年度合计好中差指数重要性指标 差值 对牡丹峰国家自然保护区阔叶红松林进行生态功能指数值和值进行变化分析，结果如下：（）森林生态功能指数值变化。依据计算前期和本期森林生态功能综