人工更新對楊樺次生林的影響

陳志剛

摘 要：該文以山灣子林場楊樺次生林為研究對象，通過人工更新在帶狀間伐地栽植樟子松、云杉、紅松3種不同造林樹，并調(diào)查其成活率、樹高生長量以及林下生物多樣性的差異，分析人工更新對楊樺次生林的影響。結(jié)果表明：當(dāng)年及二年成活率均為云杉>樟子松>紅松；樹高年生長量均為樟子松>云杉>紅松。3種更新樹種林下植被豐富度、Simpson多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)以及蓋度都高于對照，但不同更新造林樹種間差異不顯著。因此，可初步確定對研究區(qū)域內(nèi)楊樺次生林進(jìn)行人工更新有助于提高林下生物多樣性。

關(guān)鍵詞：人工更新；次生林；生物多樣性

中圖分類號(hào) S79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）18-0001-03

1 引言

1.1 研究的目的及意義 森林更新是森林經(jīng)營的一個(gè)重要過程，是森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營研究中的主要領(lǐng)域之一[1]，按實(shí)施方法可分為天然更新和人工更新。其中，人工更新是用人工種植、直播、插條或移植地下莖等方法恢復(fù)森林的過程[2]。人工更新可加快地區(qū)林分構(gòu)成及優(yōu)勢樹種的改變，是我國森林更新的主要方法。目前，圍場地區(qū)大面積楊樺林次生林存在樹種單一、垂直結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)價(jià)值低、生態(tài)穩(wěn)定性差等問題，面臨逆向演替、退化嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在該地區(qū)開展楊樺次生林更新研究，利用合理的人工干擾措施促進(jìn)楊樺次生林更新，使其健康發(fā)展，逐步發(fā)揮經(jīng)濟(jì)、生態(tài)價(jià)值具有重要意義。為此，本試驗(yàn)以山灣子林場楊樺次生林為研究對象，通過在帶狀間伐地栽植樟子松、云杉、紅松三種不同造林樹，并調(diào)查其成活率、樹高生長量以及林下生物多樣性，分析人工更新對楊樺次生林的影響，從而選擇合適的方法促進(jìn)楊樺林森林更新向具有較高經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)效益的針闊混交林發(fā)展。

1.2 國內(nèi)研究概況

1.2.1 人工更新的研究 我國森林資源豐富，建國初期森林的天然更新能保證森林的可持續(xù)利用，但是隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，天然更新的弊端也逐漸顯露出來。為解決這一問題，人工促進(jìn)天然更新的觀點(diǎn)被科學(xué)家提出，并在這一方向作了深遠(yuǎn)的探索，取得了一定的成果[3]。但是仍存在注重眼前的經(jīng)濟(jì)利益、盲目追求材積量，造林規(guī)劃的長期效果不明顯，忽略了樹木特有的生態(tài)學(xué)及其他價(jià)值等問題。這就造成更新樹種品種單一，缺乏多樣性，導(dǎo)致一些稀有樹種及特有林分的減少和毀滅。

1.2.2 人工更新對林下生物多樣性的影響研究 林下生物多樣性是林下植物的蓋度、種類、株數(shù)及豐富度的總體狀況，在一定程度上代表了標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)植物生存環(huán)境的好壞，同時(shí)也是林分穩(wěn)定性高低的體現(xiàn)?，F(xiàn)有的更新樹種對林下生物多樣性的研究主要是從對林下郁閉度，空氣溫度，水分，土壤的含水量，有機(jī)質(zhì)，以及對植物生長空間的影響上，判斷對林下生物多樣性的影響。

2 研究內(nèi)容

2.1 研究區(qū)概況 木蘭圍場國有林場管理局山灣子林場大素汰林區(qū)處于承德市最北部。地理位置為北緯41°35′～42°40′，東經(jīng)116°32′～118°14′，海拔在700～2000m，年平均溫度3.3℃，年均降水445mm，雨熱同期。屬低山丘陵地帶，坡度較緩。特有的中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季溫暖濕潤，冬季寒冷干燥。土壤以暗棕壤為主。屬于長白山植物區(qū)系，主要喬木為山楊、白樺、椴樹、胡桃楸、落葉松，草本植物以苔草、鈴蘭、地榆為主。

2.2 試驗(yàn)材料與方法

2.2.1 試驗(yàn)材料 根據(jù)苗木生長習(xí)性，本次林下更新研究用耐蔭蔽、抗逆性強(qiáng)的樟子松、云杉和紅松，并統(tǒng)一使用2年生的容器苗按2m×3m的間距林下造林。

2.2.2 試驗(yàn)方法 樣地設(shè)在楊樺天然次生林中，2015年對其進(jìn)行帶狀間伐，于2016年4月份，在間伐帶中人工更新為紅松、樟子松以及云杉。在人工更新的紅松、樟子松以及云杉林中各設(shè)1塊100m×100m的樣地，如表1所示，A1樣地為樟子松，A3樣地為云杉，A5樣地為紅松。另外設(shè)置3塊100m×100m未做人工更新的白樺次生林為對照，依次為樣地A2、A4、A6。同時(shí)為了防止除考察因子以外的因素影響，用鐵絲網(wǎng)隔離6塊樣地，保證其與外界自然環(huán)境相對獨(dú)立存在，也防止當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的影響。樣地基本情況如表1所示。2016年9月和2017年7月對上述6塊樣地分別進(jìn)行基本情況調(diào)查，調(diào)查人工更新樹種的成活率、樹高生長量以及林下植被生物多樣性。

2.2.3 高度生長量及成活率調(diào)查 對每個(gè)樣地的實(shí)驗(yàn)樹種進(jìn)行每木檢尺，測量其高度生長量、地徑、株數(shù)等基本信息，整理成Excel表格，然后計(jì)算樹高生長量均值，成活率。并用SPSS軟件進(jìn)行方差分析。

2.2.4 生物多樣性的調(diào)查 每個(gè)樣地內(nèi)，梅花取樣法設(shè)置1m×1m的小樣方，調(diào)查樣方內(nèi)植物的種類、高度、株數(shù)以及蓋度等指標(biāo)，然后求算多樣性指數(shù)，計(jì)算公式如下：

Simpson多樣性指數(shù)（D）：

Pielou均勻度指數(shù)（E）：J=H/lnS

其中，Pi為第i個(gè)物種個(gè)體數(shù)占總物種個(gè)體數(shù)的比例。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹種的生長狀況分析 對基本數(shù)據(jù)整理，統(tǒng)計(jì)出2016年和2017年各樹種高度生長量和成活率，如表2所示。從表2中可以看出，2016年高生長量是樟子松，明顯高于其他兩種樹種，其次為云杉，紅松的生長量最小，對其進(jìn)行方差分析得知，三樹種的樹高年生長量差異顯著。2017年，樟子松高生長量依然保持較高的水平，其次為云杉、紅松。同時(shí)，從表中可以看出2017年樟子松樹高年生長量較2016年減少，而紅松及云杉的樹高年生長量較2016年增加。經(jīng)方差分析得知，2017年樟子松與云杉苗高年生長量差異不顯著，而樟子松與紅松苗高年生長量以及云杉與紅松苗高年生長量差異極顯著。兩年高生長量樟子松>云杉>紅松，分別達(dá)到25.19cm、14.09cm、6.13cm。2016年僅云杉成活率達(dá)到50%以上，而成活率最低的紅松僅24%。2017年成活率均下降，但其下降速度具有差異。2017年成活率較2016年成活率樟子松下降了10%、云杉下降了8%、紅松下降了4%。當(dāng)年和二年成活率均為云杉>樟子松>紅松。

3.2 不同樹種林的生物多樣性分析 生物多樣性（biological diversity），又被稱為物種歧異度，地球上物種的多樣性，通過物種之間的交替、影響，使地球生態(tài)保持平衡。而林分生物多樣性的高低，通過影響林下的空氣溫度，濕度，土壤的含水量，養(yǎng)分含量，以及林下的透光率，光照強(qiáng)度等間接影響林下某物種的生長狀況。不同樹種林下生物多樣性指數(shù)如表3所示。對比的各項(xiàng)指標(biāo)中，豐富度以云杉最高為7.6，比對照地高100%，其次為樟子松高95%，再次為紅松，較對照高68%。Simpson多樣性指數(shù)也是云杉最高為0.751，與對照地相比高45%，其次為樟子松，較對照高43%，再次為紅松，較對照高36%。Pielou均勻度指數(shù)依然是云杉最高為0.831，比對照地高19%，其次為紅松，較對照高15%，再次為樟子松，較對照高14%。蓋度指數(shù)為樟子松>紅松>云杉，且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對照地的15.6%?？梢?，經(jīng)人工更新的樹種林下生物多樣性豐富度，Simpson多樣性指數(shù)，Pielou均勻度指數(shù)，蓋度指數(shù)與對照地的各項(xiàng)指數(shù)差異性明顯。但樟子松、云杉、紅松之間的差異性不明顯。

4 結(jié)論

研究區(qū)內(nèi)楊樺次生林人工更新苗木苗高年生長量2016年和2017年均為樟子松>云杉>紅松，成活率則是云杉>樟子松>紅松，且2016年僅云杉成活率達(dá)到50%以上。這與其他研究相應(yīng)造林苗木成活率相差較多[4-6]。分析原因可能是造林區(qū)域地理環(huán)境、造林技術(shù)等不同引起的[7]。

對3種更新樹種林下生物多樣性研究發(fā)現(xiàn)，3種更新樹種林下植被豐富度，Simpson多樣性指數(shù)，Pielou均勻度指數(shù)，蓋度都高于對照，說明人工更新有助于提高林下生物多樣性，維持林分的生態(tài)平衡，而樟子松、云杉、紅松林下植被的豐富度、Simpson多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)及蓋度差異不顯著。

綜上所述，可初步確定對研究區(qū)域內(nèi)楊樺次生林林下人工植入樟子松、云杉、紅松有助于提高林下生物多樣性；植苗更新中，3種造林樹種均有一定成活率和高生長量，可進(jìn)一步開展大苗補(bǔ)植等營林措施，并調(diào)查后期生長狀況，以確定適合本地區(qū)內(nèi)楊樺次生林林下更新樹種及更新、營林方式。

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（責(zé)編：張宏民）endprint