一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法与流程

本发明涉及森林生态系统恢复技术领域，尤其涉及一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法。

背景技术：

森林更新与抚育是有效提高林分产量，改善林分结构，促进森林生态系统健康发育的关键。传统的方法，多采用人工种植幼苗或飞播植物种子的方法进行，但会耗费大量人力、物力、财力，效果不佳。特别是针对偏远的森林，人类很难到达，这给森林抚育，及珍稀、特有物种的恢复提供了新的挑战。另一方面昂贵的劳力限制了人工更新抚育所需的足够投入。

倒树残体指的是枯立木、倒地尚未分解和处于分解中的树干、大树枝及其树桩和粗根等。倒树残体可作为森林生态系统重要的结构性和功能性组成要素，它不但能为动物和微生物提供生境，维持森林生物的多样性与森林生态结构的完整性，而且它作为森林土壤表层养分循环、能量流动、信息传递与价值转移的载体和纽带，对维护森林生态功能的稳定性也有着不可忽视的贡献。人工制造倒树残体促进树种快速更新的方法采用人工制造倒树残体，就地取材，即提高了物种更新效果。人工制造倒树残体促进树种快速更新的方法则可避免巨额投入，同时又以其优越的更新条件而使森林在十几年内得以成功更新，并形成多层异龄的稳定结构。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节省人力、物力，财力且能有效促进森林快速更新的利用倒树残体促进森林快速恢复的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法，包括如下步骤：

⑴野外调查

对待恢复森林进行野外调查，将待恢复的森林划分为若干个格子，全面了解待恢复森林的自然现状；

⑵划分森林林分类型

根据调查结果，将待恢复的森林分成3种不同类型的林分：林窗更新林、幼树成长林和成熟郁闭林；

⑶针对不同类型的林分采用不同的砍伐策略人工制造倒树残体

①林窗更新林：对林窗更新林，自然更新，对林内已有倒树残体周边的幼苗进行人工抚育，促进其自然更新；

②幼树成长林：对幼树成长林，伐一些快枯死的树木或较大个体的枝干；

③成熟郁闭林：对成熟郁闭林，直接伐倒快枯死的树木或林冠层的天蓬个体；

⑷在倒树残体上进行种子更新

在林窗更新林内自然的倒树残体的树干上，在幼树成长林和成熟郁闭林内人工伐倒的树木或树枝上，采用电钻钻出空洞，于空洞处人工放置种子球；此外，如果有树干裸露或树皮脱落，用周边的土壤填埋。

优选地，所述步骤(1)中野外调查的具体调查内容包括：个体的胸径、树高，幼苗的种类、高度及数量，格子内是否有天蓬个体、枯倒木，格子的郁闭度；在得到野外调查的具体信息后，计算每个格子内植物的平均胸径Dp、平均树高Hp、枯倒木数量Kp、幼苗的数量Sp、郁闭度大小Cp、天蓬个体的数量Tp，整个样地内植物的平均胸径Ds、平均树高Hs。

优选地，所述天蓬个体的判断依据为：树高超过样地内95％个体的树高，胸径超过样地内95％个体的胸径，树干有残缺的树洞，部分枝干处于枯死状态；所述枯倒木的判断依据为：个体死亡的枯立木，或地面上有倒地尚未分解和处于分解中的树干。

优选地，所述林窗更新林的判断依据为：Dp<Ds，Hp<Hs，0<Cp<30％，Sp≥1，Kp≥1，Tp＝0，幼树成长林的判断依据为：Dp≤Ds，Hp≤Hs，30％<Cp<60％，Sp≥1，Kp＝0，Tp＝0，成熟郁闭林的判断依据为：Dp>Ds，Hp>Hs，Cp>60％，Sp＝0，Kp≥0，Tp≥1。

优选地，所述步骤(3)中林窗更新林的幼苗的具体人工抚育方法为：对格子内幼苗周边植物去除部分枝条或杂草，为幼苗更新生长提供空间和必要的光照。

优选地，所述步骤(3)中幼苗成长林的快枯死的树木的判断方法为：植物的树梢死亡或部分枝干死亡的个体；较大个体树木的判断方法为：植物枝干相对幼苗成长林的其他植物枝干更长、更粗壮的个体树木；

幼苗成长林的快枯死的树木的砍伐方法为：自然锯倒，并且锯倒位置贴进地面；较大个体树木的砍伐方法为：如果林冠层有1种优势乔木，则伐2-3个较大树干，如果林冠层有2种或2种以上优势乔木，则任选2种，每个伐1-2个较大树干，如果优势乔木为保护物种或待恢复的树种，则不优先砍伐；

此外，所述步骤(3)中成熟郁闭林的快枯死的树木的判断方法同幼苗成长林的快枯死的树木的判断方法。

优选地，所述步骤(4)中钻空洞的方法为：每隔50-100cm钻一个，要求钻穿。

优选地，所述步骤(4)中种子球的制造方法为：若为易成活的树种，直接用体积大小比分别为(0.5-3):(0.5-3):(2-6):(0.5-3)的锯末、林下潮湿泥土、苔藓及菌饼包裹种子，塞进树干上钻的空洞中，并且从外向内的顺序依次为苔藓、菌饼、锯末、林下潮湿泥土，每个种子球内包含3-5颗种子；若为保护植物的种子，则用保水剂或保肥剂对种子进行初步包裹，然后再用锯末、林下潮湿泥土、苔藓及菌饼包裹种子，塞进树干上钻的空洞中。

优选地，所述菌饼的制造方法为：将采集的腐烂枯木残体剪切成小碎片，分散接放于愈创木酚培养基平板上，置25-30℃下培养7-10d，挑选出能够在平板上生长并产生变色圈的菌株，进行平板反复划线，直至获得纯菌株；接着，将纯菌株转接至PDA平板上，25-30℃下培养9-12d后，用无菌打孔器在平板上制造出直径12-18mm、厚度2-4mm的菌饼。

优选地，所述愈创木酚培养基的配方为：2.0％60目枯木残体粉，2.5％琼脂，0.2％蛋白胨，0.1％蔗糖，0.02％愈创木酚；PDA培养基的配方为：琼脂32g，去皮马铃薯400g，蔗糖40g。

本发明的优点在于：(1)倒树残体具有相对稳定的水分和温度，延长了幼苗的生活周期，也降低了极端天气对幼苗生长及存活的影响；(2)高出地面基质的幼苗及种子，可得到更多的光照，避免了啮齿类动物的危害，同时弱化了与周围草本及灌木的竞争；(3)在雨季和融雪季节，坡度较大山体上的倒树残体可阻止水体的流动对幼苗的冲刷，在干旱季节，也起到缓慢释放水分的作用，可保持较长时间土壤的湿润；(4)倒树残体在很长的腐烂周期内，提供了幼苗生长所必需的营养物质，而地面的腐殖质即使人工去除，也很快被草本和灌木覆盖；(5)本发明提供的方法在除了能实现上述有益效果，还能节省人力、物力、财力。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的流程图；

图2是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的太白山太白红杉-巴山冷杉混交林林分的划分图(L：林窗更新林，Y：幼树成长林，C：成熟郁闭林)；

图3是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对整体林分种子萌发率的影响图；

图4是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对林窗更新林种子萌发率的影响图；

图5是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对幼树成长林种子萌发率的影响图；

图6是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对成熟郁闭林种子萌发率的影响图；

图7是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对整体林分幼苗存活的影响；

图8是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对林窗更新林幼苗存活的影响；

图9是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对幼树成长林幼苗存活的影响；

图10是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对成熟郁闭林幼苗存活的影响；

图11是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对整体林分幼苗更新效果的影响；

图12是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对林窗更新林幼苗更新效果的影响；

图13是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对幼树成长林幼苗更新效果的影响；

图14是本发明实施例1提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法的不同更新方式对成熟郁闭林幼苗更新效果的影响。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

太白红杉(Larix chinensis)亦称太白落叶松，为松科落叶松属红杉组植物，属于国家2级珍稀濒危保护植物，是秦岭山区森林上限的唯一乔木树种，在涵养水源、稳固山石等方面具有非常重要的作用。巴山冷杉(Abies fargesii)为松科常绿乔木，为我国特有树种，在秦岭海拔2400m以上常形成纯林或与太白红杉等形成混交林。在太白红杉-巴山冷杉混交林内，巴山冷杉更新较好，而太白红杉较难更新，需采取措施促进太白红杉幼苗的更新，提高林分产量。因此，在秦岭山地2400m-3000m的太白山通过人工制造倒树残体来促进太白红杉树种快速更新的实验，如图1所示，包括如下步骤：

⑴野外调查

对待恢复的巴山冷杉和太白红杉混交林进行野外调查，具体方法为：在全面资源普查的基础上，将待恢复的森林划分为若干个个格子，格子大小为10m*10m，全面了解待恢复森林的自然现状；具体调查内容包括：个体的胸径、树高，幼苗的种类、高度及数量，格子内是否有枯倒木、天蓬个体，格子的郁闭度；接着，计算每个格子内植物的平均胸径Dp、平均树高Hp、枯倒木数量Kp、幼苗的数量Sp、郁闭度大小Cp、天蓬个体的数量Tp，整个样地内植物的平均胸径Ds、平均树高Hs；

其中，天蓬个体的判断依据为：高度超过样地内95％个体的树高，胸径超过样地内95％个体的胸径，树干有残缺的树洞，部分枝干处于枯死状态；枯倒木的判断依据为：个体死亡的枯立木，或地面上有倒地尚未分解和处于分解中的树干；

⑵划分森林林分类型

根据调查结果，将待恢复的巴山冷杉和太白红杉混交林分成3种不同类型的林分：林窗更新林、幼树成长林和成熟郁闭林；

其中，林窗更新林的判断依据为：Dp<Ds，Hp<Hs，0<Cp<30％，Sp≥1，Kp≥1，Tp＝0；幼树成长林的判断依据为：Dp≤Ds，Hp≤Hs，30％<Cp<60％，Sp≥1，Kp＝0，Tp＝0；成熟郁闭林的判断依据为：Dp>Ds，Hp>Hs，Cp>60％，Sp＝0，Kp≥0，Tp≥1；若有格子介于这些类型之间，则根据其格子外貌，人为判定其归属，具体判定结果见图2，图中：L表示林窗更新林、Y表示幼树成长林、C表示成熟郁闭林；

⑶针对不同类型的林分采用不同的砍伐策略人工制造倒树残体

①林窗更新林：对林窗更新林，林内有天然的巴山冷杉倒树残体，自然更新较好，对林内已有倒树残体周边的太白红杉幼苗进行人工抚育，促进其自然更新；具体人工抚育幼苗的方法为：对格子内太白红杉幼苗周边植物去除部分巴山冷杉枝条或去除杂草或灌木，为太白红杉幼苗更新生长提供空间和必要的光照，主要去除的灌木为香柏(Sabina pingii)和秀雅杜鹃(Rhododendron concinnum)，其它种有蒙古绣线菊(Spiraea mongoliaca)、金背杜鹃(R.clementinae)、华西忍冬(Lonicera webbiana)、太白杜鹃(R.purdomii)、头花杜鹃(R.capitatum)、峨嵋蔷薇(Rosa omeiensis)、黄刺玫(R.xanthina)、红毛五加(Acanthopanax giraldii)等，主要去除的杂草为山酢酱草(Oxylis griffithii)、川康苔草(Carex schneideri)、羊茅(Festuca ovina)、齿裂千里光(Senecio winklerianux)、轮叶马先蒿(Pedicularis verticillata)、球穗蓼(Polygonum sphaerostachyum)等；

②幼树成长林：对幼树成长林，伐一些快枯死的树木或较大个体的枝干；其中，快枯死的树木的判断方法为：植物的树梢死亡或部分枝干死亡的个体；较大个体树木的判断方法为：植物枝干相对幼苗成长林的其他植物枝干更长、更粗壮的个体树木；快枯死的树木的砍伐方法为：自然锯倒，并且锯倒位置贴进地面，便于树桩后期腐烂，为太白红杉幼苗更新提供营养；较大个体树木的砍伐方法为：由于太白红杉为保护树种，不能砍伐，主要砍伐林内其他的乔木，如巴山冷杉和牛皮桦(Betula utilis)，如果林冠层有1种优势乔木，则伐3个较大树干；如果林冠层有2种或2种以上优势乔木，则任选2种，每个伐1个较大树干；

③成熟郁闭林：对成熟郁闭林，直接伐倒快枯死的树木或林冠层的天蓬个体，具体快枯死的树木和天蓬个体的判断依据与前面判断依据相同；

⑷在倒树残体上进行种子更新

在林窗更新林内自然的倒树残体的树干上，在幼树成长林和成熟郁闭林内人工伐倒的树木或树枝上，采用电钻钻出空洞，于空洞处人工放置太白红杉种子球；

其中，钻空洞的方法为：每隔50cm钻一个，要求钻穿，便于水渗透，太白红杉种子的萌发和幼苗的生长；种子球的制造方法为：太白红杉为保护植物，先用保水剂或保肥剂对种子进行初步包裹，然后用锯末、林下潮湿泥土、苔藓及菌饼包裹种子(根据体积大小来确定其配置比例约为1:1:5:1)，塞进树干上钻的空洞中，且从外向内的顺序依次为苔藓，菌饼，锯末，林下潮湿泥土，每个种子球内包含3-5颗种子；

进一步地，菌饼的制造方法为：将采集的腐烂枯木残体剪切成小碎片，分散接放于愈创木酚培养基平板上，置28℃下培养8d，挑选出能够在平板上生长并产生变色圈的菌株。进行平板反复划线，直至获得纯菌株，接着，将纯菌株转接至PDA平板上，28℃下培养10d后，用无菌打孔器在平板上制造出直径15mm、厚度3mm的菌饼，备用；其中，愈创木酚培养基制造方法为：2.0％60目枯木残体粉，2.5％琼脂，0.2％蛋白胨，0.1％蔗糖，0.02％愈创木酚。PDA培养基制造方法为：琼脂32g，去皮马铃薯400g，蔗糖40g；

此外，如果有树干裸露或树皮脱落，用周边的土壤填埋，以加速其分解。

更新效果调查分析：

对比三种不同更新方法在促进森林快速恢复更新上的效果：方法1为常用的自然洒落，方法2为初步填埋，方法3为本实施例提供的一种利用倒树残体促进森林快速恢复的方法，即人工倒树。其中，方法1的自然洒落是将采集的种子随机放置在森林不同格子内，做好标记；方法2的初步填埋是将采集的种子随机用土壤填埋在不同林分内。一年后统计不同林分下种子萌发率(以格子内有小幼苗为标准)(M)，结果如图3-图6所示；3年后统计幼苗存活率(三年后幼苗数量/一年后种子萌发为幼苗的数量)(S)，结果如图7-图10所示；更新效果(G＝M*S*100)结果如图11-图14所示。其中，图3-图14中的柱形条上的不同字母表示差异显著，相同字母表示差异不显著。结果证实：相比方法1自然洒落和方法2初步填埋，方法3利用人工倒树的方法显著提高了幼苗的更新效果。其中，对林窗更新林而言，相比方法1，方法3的种子萌发率、幼苗存活率及更新效果分别提高4.5、1.8、8.2倍；相比方法2，方法3的种子萌发率、幼苗存活率及更新效果分别提高2.9、1.5、4.0倍。对幼树成长林而言，相比方法1，方法3的种子萌发率、幼苗存活率及更新效果分别提高6.2、1.4、8.7倍；相比方法2，方法3的种子萌发率、幼苗存活率及更新效果分别提高3.8、1.3、5.1倍。对成熟郁闭林而言，相比方法1，方法3的种子萌发率、幼苗存活率及更新效果分别提高9.8、1.9、18.8倍；相比方法2，方法3的种子萌发率、幼苗存活率及更新效果分别提高7.2、1.4、9.8倍。对整体林分而言，相比方法1，方法3的种子萌发率、幼苗存活率及更新效果分别提高5.9、1.7、10.1倍；相比方法2，方法3的种子萌发率、幼苗存活率及更新效果分别提高3.9、1.4、5.3倍。

可见，采用的新方法3人工倒树的方法可有效提高恢复效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。