本發明涉及森林生態系統恢復技術領域，尤其涉及一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法。

背景技術：

森林更新與撫育是有效提高林分產量，改善林分結構，促進森林生態系統健康發育的關鍵。傳統的方法，多采用人工種植幼苗或飛播植物種子的方法進行，但會耗費大量人力、物力、財力，效果不佳。特別是針對偏遠的森林，人類很難到達，這給森林撫育，及珍稀、特有物種的恢復提供了新的挑戰。另一方面昂貴的勞力限制了人工更新撫育所需的足夠投入。

倒樹殘體指的是枯立木、倒地尚未分解和處于分解中的樹干、大樹枝及其樹樁和粗根等。倒樹殘體可作為森林生態系統重要的結構性和功能性組成要素，它不但能為動物和微生物提供生境，維持森林生物的多樣性與森林生態結構的完整性，而且它作為森林土壤表層養分循環、能量流動、信息傳遞與價值轉移的載體和紐帶，對維護森林生態功能的穩定性也有著不可忽視的貢獻。人工制造倒樹殘體促進樹種快速更新的方法采用人工制造倒樹殘體，就地取材，即提高了物種更新效果。人工制造倒樹殘體促進樹種快速更新的方法則可避免巨額投入，同時又以其優越的更新條件而使森林在十幾年內得以成功更新，并形成多層異齡的穩定結構。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種節省人力、物力，財力且能有效促進森林快速更新的利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法，包括如下步驟：

⑴野外調查

對待恢復森林進行野外調查，將待恢復的森林劃分為若干個格子，全面了解待恢復森林的自然現狀；

⑵劃分森林林分類型

根據調查結果，將待恢復的森林分成3種不同類型的林分：林窗更新林、幼樹成長林和成熟郁閉林；

⑶針對不同類型的林分采用不同的砍伐策略人工制造倒樹殘體

①林窗更新林：對林窗更新林，自然更新，對林內已有倒樹殘體周邊的幼苗進行人工撫育，促進其自然更新；

②幼樹成長林：對幼樹成長林，伐一些快枯死的樹木或較大個體的枝干；

③成熟郁閉林：對成熟郁閉林，直接伐倒快枯死的樹木或林冠層的天蓬個體；

⑷在倒樹殘體上進行種子更新

在林窗更新林內自然的倒樹殘體的樹干上，在幼樹成長林和成熟郁閉林內人工伐倒的樹木或樹枝上，采用電鉆鉆出空洞，于空洞處人工放置種子球；此外，如果有樹干裸露或樹皮脫落，用周邊的土壤填埋。

優選地，所述步驟(1)中野外調查的具體調查內容包括：個體的胸徑、樹高，幼苗的種類、高度及數量，格子內是否有天蓬個體、枯倒木，格子的郁閉度；在得到野外調查的具體信息后，計算每個格子內植物的平均胸徑Dp、平均樹高Hp、枯倒木數量Kp、幼苗的數量Sp、郁閉度大小Cp、天蓬個體的數量Tp，整個樣地內植物的平均胸徑Ds、平均樹高Hs。

優選地，所述天蓬個體的判斷依據為：樹高超過樣地內95％個體的樹高，胸徑超過樣地內95％個體的胸徑，樹干有殘缺的樹洞，部分枝干處于枯死狀態；所述枯倒木的判斷依據為：個體死亡的枯立木，或地面上有倒地尚未分解和處于分解中的樹干。

優選地，所述林窗更新林的判斷依據為：Dp<Ds，Hp<Hs，0<Cp<30％，Sp≥1，Kp≥1，Tp＝0，幼樹成長林的判斷依據為：Dp≤Ds，Hp≤Hs，30％<Cp<60％，Sp≥1，Kp＝0，Tp＝0，成熟郁閉林的判斷依據為：Dp>Ds，Hp>Hs，Cp>60％，Sp＝0，Kp≥0，Tp≥1。

優選地，所述步驟(3)中林窗更新林的幼苗的具體人工撫育方法為：對格子內幼苗周邊植物去除部分枝條或雜草，為幼苗更新生長提供空間和必要的光照。

優選地，所述步驟(3)中幼苗成長林的快枯死的樹木的判斷方法為：植物的樹梢死亡或部分枝干死亡的個體；較大個體樹木的判斷方法為：植物枝干相對幼苗成長林的其他植物枝干更長、更粗壯的個體樹木；

幼苗成長林的快枯死的樹木的砍伐方法為：自然鋸倒，并且鋸倒位置貼進地面；較大個體樹木的砍伐方法為：如果林冠層有1種優勢喬木，則伐2-3個較大樹干，如果林冠層有2種或2種以上優勢喬木，則任選2種，每個伐1-2個較大樹干，如果優勢喬木為保護物種或待恢復的樹種，則不優先砍伐；

此外，所述步驟(3)中成熟郁閉林的快枯死的樹木的判斷方法同幼苗成長林的快枯死的樹木的判斷方法。

優選地，所述步驟(4)中鉆空洞的方法為：每隔50-100cm鉆一個，要求鉆穿。

優選地，所述步驟(4)中種子球的制造方法為：若為易成活的樹種，直接用體積大小比分別為(0.5-3):(0.5-3):(2-6):(0.5-3)的鋸末、林下潮濕泥土、苔蘚及菌餅包裹種子，塞進樹干上鉆的空洞中，并且從外向內的順序依次為苔蘚、菌餅、鋸末、林下潮濕泥土，每個種子球內包含3-5顆種子；若為保護植物的種子，則用保水劑或保肥劑對種子進行初步包裹，然后再用鋸末、林下潮濕泥土、苔蘚及菌餅包裹種子，塞進樹干上鉆的空洞中。

優選地，所述菌餅的制造方法為：將采集的腐爛枯木殘體剪切成小碎片，分散接放于愈創木酚培養基平板上，置25-30℃下培養7-10d，挑選出能夠在平板上生長并產生變色圈的菌株，進行平板反復劃線，直至獲得純菌株；接著，將純菌株轉接至PDA平板上，25-30℃下培養9-12d后，用無菌打孔器在平板上制造出直徑12-18mm、厚度2-4mm的菌餅。

優選地，所述愈創木酚培養基的配方為：2.0％60目枯木殘體粉，2.5％瓊脂，0.2％蛋白胨，0.1％蔗糖，0.02％愈創木酚；PDA培養基的配方為：瓊脂32g，去皮馬鈴薯400g，蔗糖40g。

本發明的優點在于：(1)倒樹殘體具有相對穩定的水分和溫度，延長了幼苗的生活周期，也降低了極端天氣對幼苗生長及存活的影響；(2)高出地面基質的幼苗及種子，可得到更多的光照，避免了嚙齒類動物的危害，同時弱化了與周圍草本及灌木的競爭；(3)在雨季和融雪季節，坡度較大山體上的倒樹殘體可阻止水體的流動對幼苗的沖刷，在干旱季節，也起到緩慢釋放水分的作用，可保持較長時間土壤的濕潤；(4)倒樹殘體在很長的腐爛周期內，提供了幼苗生長所必需的營養物質，而地面的腐殖質即使人工去除，也很快被草本和灌木覆蓋；(5)本發明提供的方法在除了能實現上述有益效果，還能節省人力、物力、財力。

附圖說明

圖1是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的流程圖；

圖2是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的太白山太白紅杉-巴山冷杉混交林林分的劃分圖(L：林窗更新林，Y：幼樹成長林，C：成熟郁閉林)；

圖3是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對整體林分種子萌發率的影響圖；

圖4是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對林窗更新林種子萌發率的影響圖；

圖5是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對幼樹成長林種子萌發率的影響圖；

圖6是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對成熟郁閉林種子萌發率的影響圖；

圖7是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對整體林分幼苗存活的影響；

圖8是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對林窗更新林幼苗存活的影響；

圖9是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對幼樹成長林幼苗存活的影響；

圖10是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對成熟郁閉林幼苗存活的影響；

圖11是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對整體林分幼苗更新效果的影響；

圖12是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對林窗更新林幼苗更新效果的影響；

圖13是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對幼樹成長林幼苗更新效果的影響；

圖14是本發明實施例1提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法的不同更新方式對成熟郁閉林幼苗更新效果的影響。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

太白紅杉(Larix chinensis)亦稱太白落葉松，為松科落葉松屬紅杉組植物，屬于國家2級珍稀瀕危保護植物，是秦嶺山區森林上限的唯一喬木樹種，在涵養水源、穩固山石等方面具有非常重要的作用。巴山冷杉(Abies fargesii)為松科常綠喬木，為我國特有樹種，在秦嶺海拔2400m以上常形成純林或與太白紅杉等形成混交林。在太白紅杉-巴山冷杉混交林內，巴山冷杉更新較好，而太白紅杉較難更新，需采取措施促進太白紅杉幼苗的更新，提高林分產量。因此，在秦嶺山地2400m-3000m的太白山通過人工制造倒樹殘體來促進太白紅杉樹種快速更新的實驗，如圖1所示，包括如下步驟：

⑴野外調查

對待恢復的巴山冷杉和太白紅杉混交林進行野外調查，具體方法為：在全面資源普查的基礎上，將待恢復的森林劃分為若干個個格子，格子大小為10m*10m，全面了解待恢復森林的自然現狀；具體調查內容包括：個體的胸徑、樹高，幼苗的種類、高度及數量，格子內是否有枯倒木、天蓬個體，格子的郁閉度；接著，計算每個格子內植物的平均胸徑Dp、平均樹高Hp、枯倒木數量Kp、幼苗的數量Sp、郁閉度大小Cp、天蓬個體的數量Tp，整個樣地內植物的平均胸徑Ds、平均樹高Hs；

其中，天蓬個體的判斷依據為：高度超過樣地內95％個體的樹高，胸徑超過樣地內95％個體的胸徑，樹干有殘缺的樹洞，部分枝干處于枯死狀態；枯倒木的判斷依據為：個體死亡的枯立木，或地面上有倒地尚未分解和處于分解中的樹干；

⑵劃分森林林分類型

根據調查結果，將待恢復的巴山冷杉和太白紅杉混交林分成3種不同類型的林分：林窗更新林、幼樹成長林和成熟郁閉林；

其中，林窗更新林的判斷依據為：Dp<Ds，Hp<Hs，0<Cp<30％，Sp≥1，Kp≥1，Tp＝0；幼樹成長林的判斷依據為：Dp≤Ds，Hp≤Hs，30％<Cp<60％，Sp≥1，Kp＝0，Tp＝0；成熟郁閉林的判斷依據為：Dp>Ds，Hp>Hs，Cp>60％，Sp＝0，Kp≥0，Tp≥1；若有格子介于這些類型之間，則根據其格子外貌，人為判定其歸屬，具體判定結果見圖2，圖中：L表示林窗更新林、Y表示幼樹成長林、C表示成熟郁閉林；

⑶針對不同類型的林分采用不同的砍伐策略人工制造倒樹殘體

①林窗更新林：對林窗更新林，林內有天然的巴山冷杉倒樹殘體，自然更新較好，對林內已有倒樹殘體周邊的太白紅杉幼苗進行人工撫育，促進其自然更新；具體人工撫育幼苗的方法為：對格子內太白紅杉幼苗周邊植物去除部分巴山冷杉枝條或去除雜草或灌木，為太白紅杉幼苗更新生長提供空間和必要的光照，主要去除的灌木為香柏(Sabina pingii)和秀雅杜鵑(Rhododendron concinnum)，其它種有蒙古繡線菊(Spiraea mongoliaca)、金背杜鵑(R.clementinae)、華西忍冬(Lonicera webbiana)、太白杜鵑(R.purdomii)、頭花杜鵑(R.capitatum)、峨嵋薔薇(Rosa omeiensis)、黃刺玫(R.xanthina)、紅毛五加(Acanthopanax giraldii)等，主要去除的雜草為山酢醬草(Oxylis griffithii)、川康苔草(Carex schneideri)、羊茅(Festuca ovina)、齒裂千里光(Senecio winklerianux)、輪葉馬先蒿(Pedicularis verticillata)、球穗蓼(Polygonum sphaerostachyum)等；

②幼樹成長林：對幼樹成長林，伐一些快枯死的樹木或較大個體的枝干；其中，快枯死的樹木的判斷方法為：植物的樹梢死亡或部分枝干死亡的個體；較大個體樹木的判斷方法為：植物枝干相對幼苗成長林的其他植物枝干更長、更粗壯的個體樹木；快枯死的樹木的砍伐方法為：自然鋸倒，并且鋸倒位置貼進地面，便于樹樁后期腐爛，為太白紅杉幼苗更新提供營養；較大個體樹木的砍伐方法為：由于太白紅杉為保護樹種，不能砍伐，主要砍伐林內其他的喬木，如巴山冷杉和牛皮樺(Betula utilis)，如果林冠層有1種優勢喬木，則伐3個較大樹干；如果林冠層有2種或2種以上優勢喬木，則任選2種，每個伐1個較大樹干；

③成熟郁閉林：對成熟郁閉林，直接伐倒快枯死的樹木或林冠層的天蓬個體，具體快枯死的樹木和天蓬個體的判斷依據與前面判斷依據相同；

⑷在倒樹殘體上進行種子更新

在林窗更新林內自然的倒樹殘體的樹干上，在幼樹成長林和成熟郁閉林內人工伐倒的樹木或樹枝上，采用電鉆鉆出空洞，于空洞處人工放置太白紅杉種子球；

其中，鉆空洞的方法為：每隔50cm鉆一個，要求鉆穿，便于水滲透，太白紅杉種子的萌發和幼苗的生長；種子球的制造方法為：太白紅杉為保護植物，先用保水劑或保肥劑對種子進行初步包裹，然后用鋸末、林下潮濕泥土、苔蘚及菌餅包裹種子(根據體積大小來確定其配置比例約為1:1:5:1)，塞進樹干上鉆的空洞中，且從外向內的順序依次為苔蘚，菌餅，鋸末，林下潮濕泥土，每個種子球內包含3-5顆種子；

進一步地，菌餅的制造方法為：將采集的腐爛枯木殘體剪切成小碎片，分散接放于愈創木酚培養基平板上，置28℃下培養8d，挑選出能夠在平板上生長并產生變色圈的菌株。進行平板反復劃線，直至獲得純菌株，接著，將純菌株轉接至PDA平板上，28℃下培養10d后，用無菌打孔器在平板上制造出直徑15mm、厚度3mm的菌餅，備用；其中，愈創木酚培養基制造方法為：2.0％60目枯木殘體粉，2.5％瓊脂，0.2％蛋白胨，0.1％蔗糖，0.02％愈創木酚。PDA培養基制造方法為：瓊脂32g，去皮馬鈴薯400g，蔗糖40g；

此外，如果有樹干裸露或樹皮脫落，用周邊的土壤填埋，以加速其分解。

更新效果調查分析：

對比三種不同更新方法在促進森林快速恢復更新上的效果：方法1為常用的自然灑落，方法2為初步填埋，方法3為本實施例提供的一種利用倒樹殘體促進森林快速恢復的方法，即人工倒樹。其中，方法1的自然灑落是將采集的種子隨機放置在森林不同格子內，做好標記；方法2的初步填埋是將采集的種子隨機用土壤填埋在不同林分內。一年后統計不同林分下種子萌發率(以格子內有小幼苗為標準)(M)，結果如圖3-圖6所示；3年后統計幼苗存活率(三年后幼苗數量/一年后種子萌發為幼苗的數量)(S)，結果如圖7-圖10所示；更新效果(G＝M*S*100)結果如圖11-圖14所示。其中，圖3-圖14中的柱形條上的不同字母表示差異顯著，相同字母表示差異不顯著。結果證實：相比方法1自然灑落和方法2初步填埋，方法3利用人工倒樹的方法顯著提高了幼苗的更新效果。其中，對林窗更新林而言，相比方法1，方法3的種子萌發率、幼苗存活率及更新效果分別提高4.5、1.8、8.2倍；相比方法2，方法3的種子萌發率、幼苗存活率及更新效果分別提高2.9、1.5、4.0倍。對幼樹成長林而言，相比方法1，方法3的種子萌發率、幼苗存活率及更新效果分別提高6.2、1.4、8.7倍；相比方法2，方法3的種子萌發率、幼苗存活率及更新效果分別提高3.8、1.3、5.1倍。對成熟郁閉林而言，相比方法1，方法3的種子萌發率、幼苗存活率及更新效果分別提高9.8、1.9、18.8倍；相比方法2，方法3的種子萌發率、幼苗存活率及更新效果分別提高7.2、1.4、9.8倍。對整體林分而言，相比方法1，方法3的種子萌發率、幼苗存活率及更新效果分別提高5.9、1.7、10.1倍；相比方法2，方法3的種子萌發率、幼苗存活率及更新效果分別提高3.9、1.4、5.3倍。

可見，采用的新方法3人工倒樹的方法可有效提高恢復效果。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。