曹慧，白晉華，王建讓，郭晉平，賀薇，徐發(fā)良

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 晉中 030801；2.加拿大湖首大學(xué)，加拿大 P7B5E1；3.山西省中條山三交林場(chǎng)，山西 臨汾 042600）

林火引起的演替在地球形成上森林的組成結(jié)構(gòu)和保持物種的多樣性上起著顯著的作用[1]，同時(shí)森林火災(zāi)也是造成全球森林蓄積量下降的重要原因之一。植被恢復(fù)是重建生物群落的第一步，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)不同森林類型植被恢復(fù)已有不少報(bào)道[2－5]，其中油松人工林植被恢復(fù)的影響鮮有報(bào)道。本文通過(guò)對(duì)山西省三交林場(chǎng)火燒跡地上的不同植被組成及其特征進(jìn)行調(diào)查，分析了火燒對(duì)不同植被更新的影響，為華北地區(qū)火燒跡地的植被恢復(fù)及林火的科學(xué)管理提供基礎(chǔ)資料。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地地處中條山與太岳山交匯地帶，位于臨汾市浮山東部。地理坐標(biāo)112°00′—112°13′E，35°49′—36°03′N。林場(chǎng)境內(nèi)地貌屬中起伏侵蝕中山，地勢(shì)北高南低，海拔680～1 460m，在構(gòu)造上總特點(diǎn)是以斷裂作用為主，境內(nèi)巖石主要為砂質(zhì)巖，表面覆蓋第四紀(jì)黃土母質(zhì)。氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，氣候溫和干燥，年平均氣溫約11℃，最高月平均氣溫20℃，最低月平均氣溫－10℃，極端最高氣溫37℃，極端最低氣溫－13℃，年日照時(shí)數(shù)2 293h，年降水量527.7mm，多集中在7—9月，全年無(wú)霜期133d，平均風(fēng)速2.6ms－1，大風(fēng)多在3—4月間，由于冬夏季風(fēng)一年一度交替使得冬春寒冷干旱多風(fēng)，夏秋潮濕多雨，故冬春必須加強(qiáng)森林防火。

2 研究方法

2.1 樣地選擇與設(shè)置

通過(guò)對(duì)山西省三交林場(chǎng)2012年6月火燒跡地的調(diào)查與分析，以重度火燒（活立木＜20%）后的油松人工林、灌木林、草本叢為調(diào)查對(duì)象，共選擇設(shè)置6個(gè)樣地。以未經(jīng)過(guò)火燒且與火燒跡地立地條件和林型基本一致的作為對(duì)照。除了油松人工林設(shè)置20m×20m樣地，其他的樣地內(nèi)分別設(shè)2個(gè)5m×5m的灌木樣方和5個(gè)1m×1m的草本樣方，調(diào)查灌木和草本的個(gè)數(shù)、蓋度和高度。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

物種重要值：以重要值P來(lái)表示某一物種在某一群落或?qū)哟沃械膬?yōu)勢(shì)程度[6]。計(jì)算公式為：

灌木重要值＝（相對(duì)密度＋相對(duì)蓋度＋相對(duì)高度）／3；

草本重要值＝（相對(duì)密度＋相對(duì)蓋度＋相對(duì)高度）／3；

Simpson指數(shù)：該指數(shù)假設(shè)，對(duì)無(wú)限大的群落隨機(jī)取樣，樣本中2個(gè)不同種個(gè)體相遇的概率可以認(rèn)為是一種多樣性的測(cè)度。計(jì)算公式為：

D—Simpson指數(shù)；N—總個(gè)體數(shù)量；Ni—第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 火燒對(duì)林地物種組成及其重要值

不同類型的樣地經(jīng)歷重度火燒后植物的種類組成發(fā)生變化，優(yōu)勢(shì)種的地位也發(fā)生相應(yīng)的變化，通過(guò)樣方調(diào)查，記錄各物種的密度、蓋度、高度，通過(guò)計(jì)算比較火燒前后各物種的重要值。由于油松人工林對(duì)照林地基本沒(méi)有林下植被，因此不計(jì)算其重要值。

由表1、表2看出，草本叢未歷經(jīng)火燒后，草本植物優(yōu)勢(shì)種如鐵桿蒿（0.277）、黃花蒿（0.169）等的重要值與火燒后（其值分別為0.273、0.205）變化不明顯，依然處于重要值的前3位；一些喜光耐旱草本植物如大針茅經(jīng)歷重度火燒后重要值也顯著升高（0.138），并在短期內(nèi)迅速占據(jù)了樣地。喜光類薹草火燒后重要值升高（0.323），并超過(guò)原優(yōu)勢(shì)種鐵桿蒿成為火燒跡地的新的優(yōu)勢(shì)種。

表1 草本叢未火燒樣地物種組成及其重要值

表2 草本叢過(guò)火樣地物種組成及其重要值

表3 灌木林未過(guò)火樣地物種組成及其重要值

表4 灌木林過(guò)火樣地物種組成及其重要值

由表3、表4看出，胡枝子在重度火燒后的重要值（0.438）超過(guò)黃刺玫的重要值（0.338），但依然是優(yōu)勢(shì)種。鐵桿蒿地位上升，出現(xiàn)荊條、大薊、灰綠藜等陽(yáng)生耐旱植物，且重要值相差不大，都成為灌木林火燒跡地上的優(yōu)勢(shì)種。

表5 油松人工林重度火燒樣地物種組成及其重要值

重度火燒后油松人工林出現(xiàn)胡枝子、黃刺玫、荊條等灌木，且灌木的重要值都為前3位；與灌木層的重要值變化基本一致，重度火燒后草本層植物的種類增加了10種。說(shuō)明油松人工林在歷經(jīng)重度火燒后跡地光照充足，適合旱生植物的生長(zhǎng)（表5）。

3.2 不同強(qiáng)度火干擾對(duì)物種多樣性的影響

表6 火燒后不同類型群落的生物多樣性

火燒后所有植物的Simpson多樣性指數(shù)均大于對(duì)照樣地，即重度荒山＞對(duì)照荒山；重度灌木林地＞對(duì)照灌木林地；重度油松人工林＞對(duì)照油松人工林。經(jīng)歷重度火燒后，油松人工林在重度火燒后多樣性明顯升高，即油松人工林＞荒山叢＞灌木林地（表6）。

4 結(jié)論

與對(duì)照相比，重度火燒后荒山叢的優(yōu)勢(shì)種重要值變化不明顯，但喜陰耐旱的植物重要值顯著升高；而灌木層形成以陽(yáng)生耐旱草本植物占主要優(yōu)勢(shì)的灌木林群落，說(shuō)明火干擾所產(chǎn)生的高溫高熱使大部分林下灌木死亡，使得林下灌木物種組成有較大的變化；油松人工林林分群落結(jié)構(gòu)變化只是在灌木層和草本層中一些物種的更替，森林群落冠層喬木死亡后，林下光照增加，有利于林下陽(yáng)生植物的生長(zhǎng)[7]。

重度火燒后，所有植物的Simpson多樣性指數(shù)普遍大于對(duì)照樣地，尤其油松人工林的Simpson多樣性明顯升高，即油松人工林＞荒山叢＞灌木林地，說(shuō)明由于陽(yáng)性樹種的侵入，物種數(shù)量增加，因此導(dǎo)致火燒后各層次的多樣性指數(shù)均增加。

本次研究的結(jié)果，只是在火干擾2a后調(diào)查得到的結(jié)果，沒(méi)有對(duì)幼苗的動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究，而隨著植被恢復(fù)的進(jìn)程，喬木幼苗的更新會(huì)受到草本植物以及灌木生長(zhǎng)的影響[8]，所以需要進(jìn)一步的調(diào)查以探索更準(zhǔn)確的植被恢復(fù)規(guī)律。

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