摘 要: 目前, 长白山森林的树种组成和林龄结构出现严重失衡:20世纪60年代以来, 以红松针阔叶混交林为主的森林顶级群落在加速消失, 包括红松在内的重要用材树种所占比例减少, 大龄级林木蓄积急剧萎缩.其中, 仅红松面积就减少了70.4%; 2015年调查表明, 各树种中、幼龄林占比达到57.08%, 且人工纯林面积增多, 长白山森林的质量和功能正处于较低水平;长白山林区原生境重要的用材树种、特用树种及伴生树种有46种达到珍贵和濒危程度.分析珍稀濒危树种的濒危原因, 针对保育现状、科研现状提出恢复对策.
关键词: 长白山; 珍稀林木; 现状; 濒危; 保护; 对策;
Abstract: At present, the tree species composition and forest age structure in Changbai Mountain were unreasonable. Since 1960s, the top forest community of Korean pine and broad-leaved mixed forest was rapidly disappearing. The proportion of important timber species and the number of older forest were severely reduced, only the area of Korean pine reduced 70.4%.The investigation results showed that in each tree species, the young and middle-aged forest of Changbai Mountain has reached to 57.08% in 2015, and the area of artificial pure forest was increasing.Therefore, the quality and function of Changbai Mountain forest were at a low level.There were 46 rare tree species in Changbai Mountain. By analyzing the endangered causes of these species, according to rare forest tree conservation status and scientific research status, some specific countermeasures were put forward.
Keyword: Changbai Mountain; rare forest tree; present situation; endanger; conservation; countermeasures;
随着国家经济的迅猛发展,社会对木材的需求不断增加.由于连续多年的采伐利用,导致长白山林区大面积森林被砍伐、破坏,森林保持水土、涵养水源功能减弱,生态环境急剧恶化,许多珍贵林木的种类与面积急剧减少.因此,开展针对这些濒临灭绝的珍稀林木以及所占比例非常小的珍贵林木的保护与繁育研究非常必要.本文通过调查、分析长白山区珍稀林木资源现状、濒危原因和保育现状,总结科研状况,提出资源恢复对策,旨在为进一步有效开展长白山区珍稀植物保育和生态恢复提供依据.
1、 长白山区珍稀林木资源现状
1.1、 长白山区珍稀林木种类
综合《吉林省保护野生植物名录》 (1985) 、《中国珍稀濒危保护植物名录》 (第1册,1987) 及《中国植物红皮书》 (1992) 可知:吉林省长白山区有珍稀、珍贵树种46种.其中,珍贵树种30种,珍稀濒危树种16种.珍贵树种有偃松 (Pinus pumila) 、西伯利亚刺柏 (Juniperus sibirica Burgsd) 、圆叶柳 (Salix rotundifolia) 、长圆叶柳 (Salix oblongifolia) 、多腺柳 (Salix polyadenia) 、岳桦 (Betula ermanii) 、刺榆 (Hemiptelea davidii) 、漆树 (R.verniciflua) 、翅卫矛 (Euonymus macropterus) 、刺楸 (Kalopanax septemlobus) 、小叶杜鹃 (Rhododendron parvifolium) 、高山越桔 (Vaccinium merrillianum) 、杜松 (Juniperus rigida) 、辽东冷杉 (Abies holophylla) 、红皮云杉 (Picea koraiensis) 、红松 (Pinus koraiensis) 、蒙古黄榆 (Ulmus macrocarpa var.mongolica) 、蒙桑 (Morus mongolica) 、花楸 (Sorbus alnifolia) 、五味子 (Schisandra chinenisis) 、小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla) 、山槐 (Maackia amurensis) 、紫椴 (Tilia amurensis) 、短梗五加 (Acanthopanax sessiliflorus) 、越桔 (Vaccinium vitis-idaea Linn) 、软枣猕猴桃 (Actinidia arguta) 、狗枣猕猴桃 (Actinidia kolomikta) 、葛枣猕猴桃 (Actinidia polygama) 、花曲柳 (Fraxinus rhynchophylla) 、木通 (Aristolochia manshuriensis) [1];濒危树种有朝鲜崖柏 (Thuja koraiensis Nakai) 、东北红豆杉 (Taxus cusdata) 、水曲柳 (Fraxinus mandshurica Rupr) 、胡桃楸 (Juglans mandshurica) 、黄菠萝 (Phellodendron amurense Rupr) 、苞叶杜鹃 (Rhododendron redowskianum) 、牛皮杜鹃 (Rhododendron chrysanthum) 、刺五加 (Acanthopanax senticosus) 、长白柳 (Salix tschanbaischanica) 、钻天柳 (Chosenia arbutifolia) 、天女木兰 (Magnolia sieboldii) 、长白松 (Pinus sylvestris L.var.sylvestriformis (Taken.) Cheng et C.D.Chu) 、山楂海棠 (Malus komarovii) 、松毛翠 (Phyllodoce caerulea) 、玫瑰 (Rosa rugosa) 、岩高兰 (Empetrum sibiricum) [2].
1.2、 珍稀林木资源现状
近年来,随着人们生活水平的日益提高,对自然资源的依赖程度不断提高,需求数量不断扩大,导致环境破坏和污染等问题日益突出.其中,受影响最大的就是林业.目前,世界上的森林正以1 800万~2 000万hm2/a的速度急剧消失,仅在1950—1980年间全世界的森林就减少了一半.生物多样性逐渐丧失,植物物种资源不断减少甚至消亡,已成为当今世界人类生存的一件大事,必将影响到人类未来的发展[3].吉林省长白山区是中国最大的自然保护区和最大的林区之一.几十年持续不断的采伐利用林木,尤其是个别森工企业为追求经济效益,将大径材作为主要采伐对象,加之近年来市场对野生中草药需求增加,导致长白山森林资源储量急剧下降,珍稀林木越来越少,林龄结构和林分质量严重失调.1986年的调查结果表明:长白山区天然针叶林由20世纪60年代的59.1万hm2减少到30.1万hm2;红松用材林面积由19.6万hm2减少到5.8万hm2,减少了70.4%[1].
2015年吉林省森林普查数据显示:吉林省中东部林区所有林分中龄林比例达到了40.26%,近熟林和幼龄林所占比例分别为24.26%和16.88%,三者合计面积占全部森林总面积的81.40% (表1) .由此表明:长白山林区森林是以近、中、幼龄林为主体的林分,成、过熟林面积仅有18.60%;在全部森林中,阔叶林木所占比例为87.25%.其中,阔叶林木占比最大的树种为柞树,其次为杨树,分别占全部森林总面积的13.17%和8.04%;长白山林区的水曲柳、胡桃楸、黄菠萝等珍贵阔叶林木仅占全部森林总面积的0.30%,较30a前 (1986年) 的3.7%减少了3.4%,且中、幼龄林面积占到3个树种面积的84.31% (表2) ,表明3个树种林分绝大部分为中、幼龄林.
在长白山区森林中,人工林占森林面积的1/4.其中,落叶松总面积占全部人工林总面积的39.11%,占全部森林总面积的9.6%,是其他针叶林木面积总和的3倍 (其他针叶林木面积总和占全部人工林总面积的13.09%,占全部森林面积的0.032%) ,而红松这一珍贵针叶林木总面积仅占全部人工林总面积的4.2%,占全部森林总面积的1.033%.
综上,由长白山林区森林树种组成和林龄分布可知:长白山森林的质量正处于较低水平.由于树种组成不合理,林龄普遍偏小,且人工纯林居多,导致其涵养水源、蓄水保墒能力较弱,极易形成地表径流和大的洪涝灾害.
表1 长白山林区天然林与人工林面积
表2 长白山区不同树种林分面积
2、 长白山区珍稀林木资源的濒危因素和保育现状
2.1、 濒危因素
2.1.1、 内在因素
濒危植物分布区域狭窄,天然更新困难.比如山楂海棠仅在长白县八号闸至龙泉镇海拔1 100~1 300 m疏林内有分布[4];长白松在安图县海拔630~1 400 m的二道白河、三道白河沿岸的红松阔叶林和针叶林中有分布[5].这些植物受地域性分布限制,抵御极端气候能力较弱.水曲柳、胡桃楸等为第三纪孑遗植物,一旦遭到大面积砍伐和人为破坏,会严重影响植物种群繁衍.
2.1.2、 生物因素
鸟类、松鼠 (Sciurus vulgaris) 可传播树木种子,实现种群繁衍.如东北红豆杉靠鸟类传播种子,松鼠可传播红松种子.近年来,由于鸟类、松鼠种群数量下降,给树种的天然更新带来一定困难;另外,森林鼠害也是造成珍稀濒危植物资源减少的重要因素.
2.1.3、 自然因素
地质灾害是造成物种灭绝或濒危的重要因素之一.如长白山区在第三纪、第四纪发生的冰川运动、长白山火山喷发等,尤其是1597—1702年间火山喷发3次,使整个高山带的植被变得更加脆弱,土壤贫瘠;火灾也给植物造成巨大损失;1986年8月,从日本海登陆的15号台风毁灭了长白山自然保护区1万hm2红松针叶林[4].
2.1.4、 人为因素
1) 木材采伐量大、价格低.采伐木多以原木形式出售,价格不高,企业为了获利,加大了采伐量.多年的采伐造成大径材比例减少,成熟林减少、中幼林增多,导致长白山森林质量下降和生态功能丧失.
2) 营林措施不合理.多年以来,在森林经营抚育中,林下除保留红松、水曲柳、胡桃楸、黄菠萝、紫椴等保护树种外,其余非目的树种被反复清除 (尤其是人工林) ,形成了结构简单、林分通透的局面,直接导致了林木多样性和一些珍稀林木丧失,也导致了大型野生动物失去了遮蔽场所和食物链断裂.人工林多是纯林,造林密度极大,郁闭后又难以疏伐改造 (尤其是红松) ,林下物种更新困难,且存在火灾与病虫害威胁,形成了各种动植物生物链空缺和斑块状断裂.
3) 滥采盗挖、盗伐现象屡禁不绝.受利益驱动,一些经济价值高的珍贵树种 (如水曲柳、山槐、东北红豆杉等) 经常被盗伐,而黄菠萝、木通等可以入药的林木则被剥皮、挖掘;近几年来,一些硬度较大的树种 (如朝鲜崖柏、东北扁核木 (Prinsepia sinensis) 等) 可用来制作手串等装饰品的林木遭到破坏性盗挖,导致本就较少的资源几乎消失殆尽.
4) 林木依靠果实自然繁殖困难.红松、东北红豆杉、蓝靛果 (Lonicera caerulea) 、猕猴桃等具有一定经济价值的林木种子大部分被人为控制,野生动物基本上处于无果可食的境地.另外,随着国家经济的高速发展,高速公路、高速铁路网等建设打断了许多动物的廊道,而一些林木依靠动物来传播种子进行后代繁殖,造成了这些林木分布区域日益萎缩.
2.2、 保育现状
为保护长白山区的生物多样性,增加珍贵、珍稀林木的种群数量,提高林地质量和生产力水平,相关部门做了大量工作.据2018年统计,目前已在吉林省建立起各级各类自然保护区44个,总面积257.53万hm2.其中,国家级自然保护区15个,省级自然保护区22个.部分保护区对草苁蓉 (Boschniakia rossica) 、牛皮杜鹃、温泉瓶尔小草 (Ophioglossum thermale) 、山楂海棠、人参 (Panax ginseng) 、东北红豆杉、天麻 (Castrodia elata) 、朝鲜崖柏、小花木兰 (Magnolia sieboldii) 、长白松、钻天柳、刺参 (Oplopanax elatus) 和紫椴等植物进行了专属植物保护区建设.其他重要的珍贵造林树种则通过优良林木基因保存库、采种母树林、种子园建设来满足林业生产对良种的需求,为培育珍贵树种大径材林、果材兼用林、水土保持林及水源涵养林等提供基础保障,以此来扩大各树种的分布区域,增加和提高林地质量和木材的战略储备,满足生态建设和城市、公路绿化美化的需求.通过优良林木基因保存库和母树林建设,实现了对一些珍贵或重要造林树种的原地保护,保存了该物种的优良基因,阻断了优良基因的丢失,为遗传育种和品种改良奠定了基础;通过林木种子园的建设,实现了林木优良基因的异地保存,为开展无性系林业建设和杂交育种开辟了路径.
2.2.1、 建成的采种母树林
采种母树林是经过初级改良的林分,相对于普通林分,遗传增益有一定程度的提高.截至2015年,吉林省被国家或原吉林省林业厅批复建成的母树林总面积62 595 hm2.其中,天然林46 081 hm2,人工林16 514 hm2,分布在吉林森工集团 (14 956 hm2) 、延边森工集团 (18 711 hm2) 、延边地方林业局 (1 576 hm2) 、吉林市 (844 hm2) 、通化市 (2 947 hm2) 、四平市 (443 hm2) 、松原市 (2 075 hm2) 、辽源市 (560 hm2) 、长春市 (93 hm2) 、吉林省林业实验区国有林保护中心 (1849 hm2) 、白山市 (18023 hm2) 、龙湾保护区管理局 (518 hm2) ;树种规模:红松27987 hm2,长白落叶松 (Larix olgensis) 18 049 hm2,日本落叶松 (Larix leptolepis) 116 hm2,红皮云杉524 hm2,鱼鳞云杉 (Picea jezoensis) 9918 hm2,樟子松 (Pinus sylvestris) 2 799 hm2,赤松 (Pinus densiflora) 167 hm2,水曲柳、胡桃楸2 019 hm2,紫椴553 hm2,大叶山杨 (Populus davidiana var.macrophylla) 48 hm2,大青杨 (Populus ussuriensis) 51 hm2,长白松101 hm2,蒙古栎 (Querus mongolica) 99 hm2,其他107 hm2.
2.2.2、 建成的种子园
种子园是林木良种繁育的主要基础,可为生产提供遗传品种,得到改良的良种.吉林省从20世纪70年代起就开始在全省宜林区大规模营建种子园.截至2015年,长白山林区经国家或原吉林省林业厅批复营建的种子园总面积为2 497.53 hm2.其中,乡土树种2 233.83 hm2,外来重要造林树种263.7 hm2,珍贵树种红松947.79hm2 (占整个种子园面积的37.95%) ,水曲柳101.06 hm2,紫椴27.35 hm2,胡桃楸7.35 hm2,黄菠萝10.10 hm2 (见表3) .
表3 吉林省林木良种基地建设情况
3、 长白山区珍稀林木科研现状
为挽救长白山区的濒危林木,除开展各项保护措施研究外,科研工作者还从各树种的生物学特性着手,探索有性和无性繁殖研究,为珍稀林木繁育提供了切实可行的技术.
3.1、 东北红豆杉
东北红豆杉是国家一级保护植物,红豆杉中的抗癌活性成分———紫杉醇能够有效抑制肿瘤细胞增生和繁殖,对多种癌症的防治具有显着疗效,被誉为“植物黄金”,但由于红豆杉是慢生树种,天然更新困难,且濒临灭绝,科研工作者对其人工栽培方法进行了研究.李永刚等[6]和邹念梁等[7]研究出一种东北红豆杉实生苗栽培技术,指出了栽培过程中要注意的一系列问题,提高了东北红豆杉的人工苗木数量;程广有等[8]对东北红豆杉的扦插育苗进行了试验;刘丽丽[9]对东北红豆杉进行开放式的组织培养,获得了红豆杉组培植株;还有科研工作者[10]通过培养红豆杉的愈伤组织或通过细胞培养来获得药用成分紫杉醇,大大降低了对东北红豆杉天然林木资源的破坏.目前,吉林省已经制定了东北红豆杉发展规划,组织起较有实力的科研队伍,培育出超过1 000万株各种类型和苗龄的苗木,并在红豆杉适宜林分内开展了造林试验,造林面积超过100 hm2,为后续资源培育夯实了基础.
3.2、 朝鲜崖柏
朝鲜崖柏是国家二级野生保护植物,目前处于濒危灭绝状态.刘朝元等[11]进行了人工插条繁殖培育试验研究,取得了较好的效果;贾世昌等[12]、尹航等[13]分别对朝鲜崖柏的无性繁育技术进行了研究;白山市林业科学研究院确定了工厂化育苗技术流程,培育出大量苗木.这些科研成果为开展朝鲜崖柏的人工栽培、开发利用及种质资源保护起到了积极作用.
3.3、 钻天柳
钻天柳,国家二级、吉林省一级保护植物,渐危种.张国夫等[14]总结出钻天柳种子贮存、搜集、播种、扦插、移栽等技术措施,并选择出适宜钻天柳生长的最佳立地类型;任真[15]对钻天柳组织培养进行了研究,建立了能够高效繁殖的组培体系.
3.4、 水曲柳、胡桃楸、黄菠萝
水曲柳、胡桃楸、黄菠萝并称“东北三大硬阔”,同为我国珍贵树种,在繁育方面的研究主要涉及播种育苗、栽培管理、良种选育、杂交育种、组织培养、无性系扩繁 (扦插、嫁接) 等.吉林省重要造林树种种源试验协作组和东北林业大学等单位在水曲柳种源选择、地理变异规律、种源区划、无性系培育方式等方面做了大量工作,为种子调拨和种子园建设提供了强有力支撑;吉林省林业科学研究院对胡桃楸适生环境、造林技术、种实性状变异、生长性状变异、无性系嫁接技术和果材兼用林建设等方面开展了大量研究,取得了许多有益的科研成果;另外,国家已站在林业科研层面进行了科研力量整合,已经围绕长白山林区开始构建“水、胡、黄”等珍贵树种工程建设平台.在此平台指导下,集中区域内的科研力量开展各项科研工作,将有利于项目树种的深入研究和开发利用.
3.5、 红松
红松是东北部山地珍贵的乡土树种,其木材轻软、细致、纹理直、耐腐性强,为优良的工业用材树种和经济树种.有关红松繁育的研究极多,主要集中在母树林与种子园、红松病虫害防治、种子园人工授粉、果材兼用无性系培育、母树林分级管理等方面.目前,在围绕长白山系有关保护区、采种母树林和种子园的建设与研究工作中,红松是探究最为广泛和深入的树种之一.
3.6、 紫椴
紫椴是椴树科椴树属落叶乔木,国家二级保护植物,是我国东北地区主要的工业用材树种.近年来,由于紫椴大径材被采伐利用,紫椴优良种质资源流失严重.为了及时挽救和恢复紫椴这一珍贵资源,开展了一系列育种造林技术方面的研究.针对紫椴种子休眠的特性,国内、外学者都进行了研究,认为这是由于种皮的不透性及种子中含有抑制物质造成的.刘财富等[16]、段加玉等[17]、王海南[18]通过低温、激素处理来打破休眠,取得了较好的效果;祁永会等[19]对紫椴无性繁殖技术进行了研究;张有富等[20]找到了紫椴硬枝扦插的办法,提高了扦插成活率;吉林市林业科学研究院在松花湖试验站营建了试验林,该人工林目前是我国东北地区生长量最大和保存最为完整的紫椴人工林之一.
3.7、 偃松
偃松是长白山区珍贵稀有的针叶林木.徐永波等[21]进行了偃松播种育苗试验,试图培育优质偃松苗来有效恢复偃松林.
3.8、 苞叶杜鹃、牛皮杜鹃、小叶杜鹃和山楂海棠
顾地周等分别建立了苞叶杜鹃、牛皮杜鹃、小叶杜鹃和山楂海棠的离体培养及种质试管保存体系[22,23,24,25].
3.9、 刺楸、天女木兰、长白赤松、杜松
刺楸是我国珍贵的阔叶树种,本属仅有刺楸1种.近几十年来,由于砍伐严重,致使刺楸资源日趋减少,为恢复和扩大这个栽培品种,科研人员对其进行了深入的研究,主要集中在种子催芽、播种育苗及人工造林等方面;目前对天女木兰的研究有很多,不论是种子催芽的有性繁殖,还是扦插、嫁接、植物组织培养方面的无性繁殖,都取得了显着成效;长白赤松又名美人松,是吉林省长白山区1种集造林、绿化、观赏于一身的优良针叶树种,杨金龙等[26]将长白松于原产地引种到黑龙江省西部地区获得成功;杜松,又名欧洲侧柏,是长白山地区珍贵针叶林木,目前对杜松繁育的研究主要集中在种子萌发与播种育苗方面[27,28].
虽然大多数长白山珍贵濒危林木在培育方面得到了关注并开展了研究,但还不够全面和深入,还没有起到较好的保育效果,需要加强各方面的协作,制定行之有效的长远规划,开展深入细致的研究工作,解除濒危现状,保护和利用好大自然留给人类的这些自然资源.
4、 长白山区珍稀林木资源恢复对策
4.1、 进一步加强产业结构调整,保护珍稀林木资源
将人工养殖林蛙、蜜蜂和紫貂等经济动物,林下人工栽培林下参、木耳、山野菜、药用植物等作为新的经济增长点.发展森林康养基地,开发森林生态旅游项目,制定严格措施,保护好生态环境和种质资源.
积极鼓励个体林农集体利用自主经营的林地开展林下禽类和畜类养殖项目,达到以短养长、增加林地收入的目的.鼓励林农利用宜林荒山、荒地或退耕还林地营建小型林木种子园、树木观光园等,改变传统的林地经营模式,促使林地形成集创收、生态旅游、环境保护及珍稀林木储藏为一体的林业新格局.
国家、地方政府、林业管理部门出台禁止采挖珍贵树种幼树、幼苗的政策,更有利于珍稀树种保护,真正使林区的林业基层单位、涉林农户不以木材利用、中药材和珍稀树种采挖为主要的经济来源.
4.2、 加强宣传教育
本着“绿水青山就是金山银山”的发展理念,加强长白山珍稀树种保护的宣传教育,增强群众的保护意识,在珍稀植物保护区域内规定游览线路、游客规模,坚决制止破坏珍稀植物的行为.进一步加大森林资源管护力度,禁止乱掘滥挖,创造全民保护珍稀植物的良好氛围.
4.3、 加强保护小区和种质资源库建设
4.3.1、 优良种苗利用
依托既往珍贵树种的相关科研成果,选择优良林分内的优良单株或采种母树林以及种子园的良种进行繁育,完善播种育苗、造林及验收制度,坚决避免将种源、产地不清的种苗用于推广和营建各种林分.严格控制种苗调拨方向和距离,规划好各产地优良种源的适生范围,切实做好适地、适树、适种源,切勿盲目调拨使用.
4.3.2、 严格保护区制度
对已经形成专属树种保护区内的珍稀林木要建立、健全保护区管理制度,严禁部分科研单位和地方林业局为了扩繁珍稀林木,随意采摘重点保护的林木枝条.对于确实用于科研试验需要采摘枝条的,要在树体规定允许范围内进行少量采摘,标明枝条采摘母树编号、去向和用途,在当地林业局或保护区管理局备案待查,同时完善档案管理.
4.3.3、 营建珍稀林木保护小区和种质资源库
长白山珍稀树种所辖区域林业主管部门,应组织专业人员开展珍稀树种普查工作.在此基础上,建立珍稀林木保护小区,结合国家林木种质资源库和省级林木种质资源库建设,选择水曲柳、胡桃楸、山槐、赛黑桦等树种的优良林分、特殊立地类型,开展多基因型林木的保护区建设工作,详细调查其树种资源分布,做好种质资源库和保护小区的划分工作,积极争取纳入省级和国家级种质资源库,以期实现特殊林木基因的长期保护.
4.4、 加强珍稀濒危树种繁育体系建设
依托长白县山楂海棠、朝鲜崖柏国家种质资源库,集安刺楸国家种质资源库,红石林业局水曲柳种质资源库,加强珍稀濒危树种繁育保护中心建设,积极稳妥地保护好山楂海棠、朝鲜崖柏、天女木兰、刺楸等珍稀濒危树种遗传资源.积极探索濒危树种有性、无性繁育技术,提高繁殖系数,实现濒危树种苗木培育、扩繁,构建珍稀濒危树种繁育体系,满足社会对园林绿化树种苗木的需求.
4.5、 深入开展科学研究
进一步研究珍稀濒危树种生长规律,为繁育奠定基础.同时,要开展选优、繁殖 (播种育苗、扦插、嫁接、植物组织培养等) 及种质资源收集保存,优良家系、优良无性系选择,杂交育种等方面的试验研究,实现珍稀、濒危树种种质资源收集、保存及扩繁利用,保护和发展生物多样性.
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