陳志剛

摘 要：該文以山灣子林場(chǎng)楊樺次生林為研究對(duì)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(zhǎng)量以及林下生物多樣性的差異，分析人工更新對(duì)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(zhǎng)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(duì)照，但不同更新造林樹種間差異不顯著。因此，可初步確定對(duì)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(yíng)的一個(gè)重要過程，是森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)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(shì)樹種的改變，是我國(guó)森林更新的主要方法。目前，圍場(chǎng)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(jiǎn)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(chǎng)楊樺次生林為研究對(duì)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(zhǎng)量以及林下生物多樣性，分析人工更新對(duì)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(guó)內(nèi)研究概況

1.2.1 人工更新的研究 我國(guó)森林資源豐富，建國(guó)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(zhǎng)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(duì)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(duì)林下生物多樣性的研究主要是從對(duì)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(duì)植物生長(zhǎng)空間的影響上，判斷對(duì)林下生物多樣性的影響。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 研究區(qū)概況 木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)管理局山灣子林場(chǎng)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(rùn)，冬季寒冷干燥。土壤以暗棕壤為主。屬于長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)量以及林下植被生物多樣性。

2.2.3 高度生長(zhǎng)量及成活率調(diào)查 對(duì)每個(gè)樣地的實(shí)驗(yàn)樹種進(jìn)行每木檢尺，測(cè)量其高度生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)狀況分析 對(duì)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(zhǎng)量和成活率，如表2所示。從表2中可以看出，2016年高生長(zhǎng)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(zhǎng)量最小，對(duì)其進(jìn)行方差分析得知，三樹種的樹高年生長(zhǎng)量差異顯著。2017年，樟子松高生長(zhǎng)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(zhǎng)量較2016年減少，而紅松及云杉的樹高年生長(zhǎng)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(zhǎng)量差異不顯著，而樟子松與紅松苗高年生長(zhǎng)量以及云杉與紅松苗高年生長(zhǎng)量差異極顯著。兩年高生長(zhǎng)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(zhǎng)狀況。不同樹種林下生物多樣性指數(shù)如表3所示。對(duì)比的各項(xiàng)指標(biāo)中，豐富度以云杉最高為7.6，比對(duì)照地高100%，其次為樟子松高95%，再次為紅松，較對(duì)照高68%。Simpson多樣性指數(shù)也是云杉最高為0.751，與對(duì)照地相比高45%，其次為樟子松，較對(duì)照高43%，再次為紅松，較對(duì)照高36%。Pielou均勻度指數(shù)依然是云杉最高為0.831，比對(duì)照地高19%，其次為紅松，較對(duì)照高15%，再次為樟子松，較對(duì)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(duì)照地的15.6%?？梢姡?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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)量，可進(jìn)一步開展大苗補(bǔ)植等營(yíng)林措施，并調(diào)查后期生長(zhǎng)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(yíng)林方式。

參考文獻(xiàn)

[1]何小紅，謝毓芬.森林更新研究進(jìn)展[J].陜西林業(yè)科技，2014（06）：39-42.

[2]沈國(guó)舫，翟明普.森林培育（第二版）[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2011.

[3]李巍.人工促進(jìn)天然更新的方法介紹[J].林業(yè)勘查設(shè)計(jì)，2011，3：16-17.

[4]劉奇，孫楠，李亞洲.間伐強(qiáng)度及更新密度對(duì)長(zhǎng)白落葉松人工林林下更新生長(zhǎng)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（26）：163-165.

[5]董希文，姜永范，苑增武，等.樟子松不同類型苗木造林效果評(píng)價(jià)[J].防護(hù)林科技，1994（02）：27-29.

[6]劉傳照，李景文，劉吉春，等.白樺林下紅松人工更新技術(shù)的研究[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1993（03）：77-83.

[7]李瑞瓊.云杉造林成活率低的原因及改進(jìn)措施[J].林業(yè)科技，1993（04）：14.

（責(zé)編：張宏民）endprint