威海市里口山火烧迹地植被恢复特征研究

鞠传龙 ，韩晓弟 ，于智洲 ，李锡杰，李 强，苗 杨 ，袁丽萍 ，于荣舵

（1.威海市场圃管理站，山东 威海 264200；2.山东大学（威海）；3.威海市林业局；4.环翠区林业局；5.威海海滨林场；6.威海市林业站；7.威海市野生动植物保护站）

森林火灾是当今世界发生面广、危害性大、时效性强、处置救助极难的自然灾害[1]。森林火灾不仅对生态环境和自然景观造成巨大破坏，而且严重危及人民生命财产安全，严重干扰社会稳定和经济建设。探讨森林火灾对森林植物群落[2-3]、土壤环境[4-5]、森林景观[6-8]、群落演替与植被恢复[9-10]的影响是林火生态理论与应用研究的重要科学问题。

山东省属农区林业，林农交错，森林防火外延广[11]。山东省的森林火警火灾主要分布在森林资源集中连片、地形复杂的鲁中、鲁中南山区和胶东丘陵区，但有关以上区域林火生态与管理的研究却鲜有报道[12]。威海市是山东省第一个获国家森林城市称号的城市，森林覆盖率高，但也属全省重点森林火险区，防护林中大部分是以松柏为主的，易燃树种多，可燃物聚积量大，森林防火任务艰巨。2014年5月29日，威海市里口山发生森林火灾。本文以5.29威海里口山林火迹地为研究对象，通过设置不同过火等级的调查样地，系统研究林火迹地内乔木树种受损状况、木本植物幼苗更新情况及群落物种多样性变化情况，旨在为区域森林植被恢复与重建提供参考依据。

1 研究区概况

威海市位于山东半岛东端，地处北纬36°41′-37°35′、东经 121°11′-122°42′，总面积 5797 km2。威海市属于北温带季风型大陆性气候，四季变化和季风进退都较明显。与同纬度的内陆地区相比，具有雨水丰富、年温适中、气候温和的特点。全市历年平均气温12.2℃，平均降水量737.7 mm，平均日照时数2480.0 hr。全市土壤类型有棕壤、潮土、盐土、风沙土、褐土、水稻土、山地草甸土，共7个土类，其中棕壤土类是全市分布最广、面积最大的土类。

里口山位于威海市环翠区中心城区西南，地处北纬 37.46°，东经 122.09°，占地面积为 17 km2。里口山植被以松栎混交林为主，伴有刺槐人工林，分布有赤松（Pinus densiflora）、麻栎（Quercus acutissima）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、黑松（Pinus thunbergii）、臭 椿(Ailanthus altissima)、胡枝子（Lespedeza bicolor）、扁担木（Grewia biloba var.parviflora）、三桠乌药（Lauraceae obtusiloba）、鼠李（Rhamnus davurica）等。

2 研究方法

采用实地踏查法，分别对不同火烧等级典型样地进行调查。通过调查与分析植被受损情况，物种种类、多度、盖度以及物种多样性指数，来探究林火对植物群落结构的影响。

选取典型性区域设立不同过火等级的调查样地，采用标准方法开展野外调查和数据分析，研究不同过火等级下乔木、灌木以及草木的更新情况；研究不同植物在火灾后的恢复程度[12]。通过对不同火烧迹地植被类型的分析和数据处理来获得相应植被类型的Shannon-Wienner指数、Margalef指数和优势指数[13-14]，研究不同火烧迹地情况下的植被类型的物种多样性，研究林火对不同植被类型物种多样性的影响。

重要值指数计算公式为：重要值=(相对高度+相对盖度+相对频度)/3

3 结果与分析

在对里口山火烧迹地全面踏查的基础上，设立了不同过火等级的典型火烧样地，其中涵盖重度火烧、中度火烧、轻度火烧及未过火样地。

3.1 里口山火烧过后乔木受损状况

5.29里口山森林火灾之前，本区域植被以赤松林、刺槐林、麻栎林等林分为主。火烧样地与未火烧样地内的乔木树种个体密度相比，乔木树种的个体密度产生了较大变化，随着火烧强度的不断增加，以建群种赤松、刺槐为主的乔木树种个体密度逐渐降低。在重度火烧样地内，乔木树种几乎全部被烧死，而火烧之前该样地的立木密度为800株/hm2。径阶大的树木在森林火灾后的成活率普遍高于小径阶树木，在根据树木径阶的变化，树木表现出不同的耐火性。径阶大的树木在森林火灾后的成活率中度火烧和重度火烧两类样地内，胸径小于7 cm的树木死亡率达到100%，胸径大于7 cm的树木中，径阶越大，其萌蘖出的新芽越多，生长状况明显好于径阶小的树木，此类树木的恢复时间较短。因此，在森林培育与经营管理中，可以通过抚育间伐等营林措施，调整林分径阶结构，进而提高林分的耐火性[12]。

3.2 火干扰对木本植物幼苗更新的影响

与未火烧样地相比，火烧迹地内的木本植物幼苗在种类、多度、平均高度和盖度等方面均发生了变化（表1-5）。研究同时发现，不同火烧样地中，麻栎、刺槐为群落恒有种，麻栎、刺槐有较强的耐火能力，林火过后能实现较好地自然更新。火烧迹地内的木本植物的组成发生了较大变化，表现为阳性植物和固氮植物比例增加，其中以花木蓝、胡枝子、紫穗槐为主，这主要是由于重度过火之后，林地更有利于接受阳光，因此喜阳的植物能够大量生长。特别需要注意的是，在麻栎林和赤松林火烧后形成的重度火烧迹地中，都有臭椿的出现，这表明臭椿也具备天然的耐火性和很旺盛的更新作用。这与臭椿种子具有较强的传播能力，臭椿适应性强、萌蘖能力强、根系发达等特征有关。

5.29里口山森林火灾之后，崖椒、华北绣线菊的在火烧迹地内未在出现，表明这两种植物在林火迹地内更新能力较差。这可能是因为华北绣线菊含水量较低为易燃类灌木，而崖椒因含有挥发性油类，比较容易燃烧有关。在刺槐未过火样地、麻栎赤松混交林轻度火烧迹地、赤松林中度火烧迹地、麻栎林重度火烧迹地和赤松重度火烧迹地内，群落的优势种分别为崖椒、胡枝子、郁李、麻栎和麻栎，其重要值分别为 0.30、0.31、0.16、0.37 和 0.30。

表1 刺槐未过火样地内林下木本植物状况

表2 麻栎赤松混交林轻度火烧迹地内木本植物更新情况

表3 赤松林中度火烧迹地内木本植物更新情况

表4 麻栎林重度火烧迹地内木本植物更新情况

表5 赤松重度火烧迹地内木本植物更新情况

3.3 火干扰对群落物种多样性的影响

火烧因素是破坏植被类型的重要因素之一，其中因为火烧的程度不同，蔓延的着火面积不同，以及过火的次数都会产生不同的后果[3,10]。森林大面积的被破坏，生物多样性受到严重影响，而林火因素影响下在诱导物种变异、产生新种、提高植被类型的更新、设计新的景观结构等方面具备积极作用。通过对不同火烧等级的样地对比发现（表6），发现在刺槐未过火样地的Shannon-Wienner指数、Margalef指数和优势指数分别为1.58、1.083和0.553，而轻度过火的麻栎赤松混交林和中度过火的赤松林内物种多样性指数较高，但重度火烧样地内的物种多样性指数较低，这与前人的研究结论基本一致，对于过火后的森林生态系统起决定作用的因素还是林火的强弱，火烧强度与郁闭度等级呈负相关。在轻度和中度过火情况下，由于燃烧不均匀，造成林地环境的局部改变，使环境更加复杂多样，有利于新的物种迁移到此处形成新的植被类型。此外，低强度的林火因素影响下，地表土壤温度会轻微的升高，从而使土壤中储存的养料的有机会更快的分解供能，也有利于种子的萌发、植物的生长和数量的增加。

表6 不同火烧等级样地的物种多样性变化

4 结论与讨论

本项目通过林火迹地系统的踏查，研究了不同过火等级下乔木、灌木以及草木的更新情况。研究发现，在各火烧等级的样地中，麻栎、刺槐为群落恒有种，这说明麻栎、刺槐有较强的耐火能力，同时也说明麻栎、刺槐在林火过后能实现较好地自然更新。此外，火烧迹地内的木本植物的组成发生了较大变化，表现为阳性植物和固氮植物比例增加，其中以胡枝子、紫穗槐为主。

对不同火烧程度的不同植物群落类型的Shannon-Wienner指数、Margalef指数和优势指数计算比较，发现轻度和中度火烧迹地的3个指标的数值都有所增加，而在重度火烧迹地则恰好相反。这可能是因为在轻度和中度过火情况下，由于燃烧不均匀，造成林地环境的局部改变，使环境更加复杂多样，有利于物种的扩散和定居，进而形成新的植被类型。此外，低强度的林火因素影响下，地表土壤温度会轻微的升高，从而使土壤中储存的养料的有机会更快的分解供能，也有利于种子的萌发、植物的生长和数量的增加[2]。森林生态系统自身具有一定的自我调节能力，但是这种自我调节能力是有一定限度的。在轻度和中度林火因素的作用下，这个产生的影响是在森林生态系统的自我调节能力的限度之内的。完成自我的更新，产生更多的有机质或者新生物的入侵导致生物多样性[3]，都是其作用的结果。但是当重度火烧时，这时所产生的影响远远在生态系统的自我调节能力之外。导致生态系统的崩溃，生物多样性锐减，无法自我恢复到原来的状态。

综合林火迹地的踏查与样地调查与分析结果，针对里口山系林火迹地的植被恢复与重建，应在伐除过火烧死木后，根据过火林地自然更新的不同情况，采取自然更新或辅助更新和人工更新相结合的方式开展，充分考虑适当引入耐火植物和防火植物，如麻栎和臭椿等，营建针阔混交的复层林，进而实现群落结构的稳定与健康。

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