曾偉, 雷江麗, 史正軍, 袁峰均, 裴男才, 孫冰

林分改造模式對馬占相思森林群落木本植物更新的影響

曾偉1, 雷江麗1, 史正軍1, 袁峰均1, 裴男才2, 孫冰2

1. 深圳市中國科學(xué)院仙湖植物園, 深圳 518004 2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所, 廣州 510520

隨著全國森林質(zhì)量精準(zhǔn)提升工程的全面實(shí)施, 急需開展林分改造模式效果評估。采用4種改造模式的馬占相思純林(12年林齡)經(jīng)過16年森林群落演替后生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到相對穩(wěn)定, 擬從林分密度、物種多樣性、徑級分布等方面對這4種林分改造模式效果進(jìn)行分析和評價(jià)。結(jié)果表明: (1)4個(gè)模式改造的林分中, 皆伐后天然更新模式Ⅰ林分(簡稱皆伐Ⅰ林分)的木本植物密度最高; 其次是不存在顯著差異的間伐后補(bǔ)種更新模式Ⅲ林分(簡稱間伐補(bǔ)種Ⅲ林分)和封山育林更新模式CK林分(簡稱封育CK林分); 皆伐后補(bǔ)種更新模式Ⅱ林分(簡稱皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分)最低, 僅為皆伐Ⅰ林分的35% (<0.01)。(2)間伐補(bǔ)種Ⅲ林分和皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分的Margalef指數(shù)沒有顯著差異, 且均高于沒有顯著差異的封育CK林分和皆伐Ⅰ林分。Shannon-Wiener指數(shù)以間伐補(bǔ)種Ⅲ林分最高, 而封育CK林分、皆伐Ⅰ林分、皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分三者之間沒有顯著差異。Simpson指數(shù)也以間伐補(bǔ)種Ⅲ林分最高, 而封育CK林分、皆伐Ⅰ林分、皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分三者之間沒有顯著差異。間伐補(bǔ)種Ⅲ林分和封育CK林分兩者的Pielou均勻性指數(shù)沒有顯著差異, 均高于沒有顯著差異的皆伐Ⅰ林分和皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分(<0.05)。(3)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、CK這4個(gè)改造模式林分中, 胸徑小于10 cm的木本植物株數(shù)所占比重均在60%以上, 它們的胸高斷面積占林分總胸高斷面的比重依次減少。綜合分析改造林分中木本植物密度、物種多樣性、林分徑階分布等特性, 4種馬占相思林改造模式中以間伐補(bǔ)種模式Ⅲ較為合理。

改造模式; 物種多樣性; 林分結(jié)構(gòu); 馬占相思; 木本植物

0 前言

我國森林長期面臨生產(chǎn)力不高、生態(tài)功能脆弱等問題, 開展低效林改造更新和質(zhì)量精準(zhǔn)提升是當(dāng)前林業(yè)生態(tài)建設(shè)的重點(diǎn)[1-3], 而評估和篩選合理的林分改造模式是低效林生態(tài)系統(tǒng)逐步得到恢復(fù)的關(guān)鍵[4-7]。

馬占相思()原產(chǎn)于澳大利亞、印度尼西亞等地, 具有速生豐產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)、固氮改土等特點(diǎn)[8-9], 在我國華南地區(qū)被廣泛應(yīng)用于荒山綠化和速生豐產(chǎn)林營造[8-11]。馬占相思以純林經(jīng)營為主, 11年后生物量積累趨于緩慢[9], 對輻射和水分資源利用能力下降[12], 心腐病感染率增加[13,14],林分生產(chǎn)力和生態(tài)服務(wù)功能逐漸退化[7,11,15]。過熟的馬占相思林郁閉后, 林內(nèi)透光率低[8,10], 導(dǎo)致林內(nèi)物種豐富度和多樣性較低, 對林下鄉(xiāng)土物種的更新和多樣性保育有一定的影響[4,16]。因此, 對低產(chǎn)低效的馬占相思人工林進(jìn)行改造和改造模式評估變得十分迫切。

目前, 馬占相思林改造模式大多是通過砍伐調(diào)整林分郁閉度并套種其他樹種[17-19], 并在林分改造后短期內(nèi)進(jìn)行評估, 得出了馬占相思林改造后物種多樣性增加[19]或減少[15]的結(jié)論。這相反的研究結(jié)論可能與改造模式、改造時(shí)間短而生態(tài)系統(tǒng)尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)等因素有關(guān)[10]。因此, 在改造后的馬占相思林分達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后, 開展不同改造模式效果評估更加科學(xué)合理。本研究對林齡為12年的馬占相思純林采取封山育林更新(CK)、皆伐后天然更新(模式I)、皆伐后補(bǔ)種更新(模式II)、間伐后補(bǔ)種更新(模式III)4種改造模式, 改造16年后對已經(jīng)達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)的4種改造林分進(jìn)行植物群落調(diào)查, 分析不同改造模式對森林群落和植物多樣性的影響, 從生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和森林質(zhì)量提升角度對不同改造模式進(jìn)行評價(jià), 從而為馬占相思人工林科學(xué)合理改造提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究區(qū)域位于深圳市仙湖植物園 (E 114°10′ 51′′, N 23°34′43′′)內(nèi), 屬于南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候, 夏長冬短, 無霜期長, 雨量充沛, 光照充足, 年平均降水量1940 mm, 年平均氣溫22.1 ℃, 極高氣溫36.7 ℃, 極端氣溫0.2 ℃, 災(zāi)害性天氣為臺風(fēng)和寒露風(fēng)。地形以低山丘陵為主, 土壤為砂巖發(fā)育的赤紅壤。

1992年, 為達(dá)到快速綠化和構(gòu)建生態(tài)安全屏障的目的, 在深圳市仙湖植物園荒山上通過“砍雜清山”種植了大量馬占相思樹營建的馬占相思純林株行距為3 m×3 m, 初始種植密度為1111 株?ha-1。2003年通過封山育林更新、皆伐后天然更新、皆伐后補(bǔ)種更新、間伐后補(bǔ)種更新4種改造模式對馬占相思林進(jìn)行更新改造。4種改造模式中, 采取封山育林更新方式的馬占相思林為對照 (CK); 皆伐后天然更新模式Ⅰ為皆伐不種植其他樹種, 讓林分自然更新; 皆伐后補(bǔ)種更新模式Ⅱ皆伐后按照1:1的比例進(jìn)行補(bǔ)種其他樹種; 間伐后補(bǔ)種更新模式Ⅲ為對林分進(jìn)行強(qiáng)度50%的均勻間伐, 然后按照1:1的比例進(jìn)行補(bǔ)種其他樹種。皆伐和間伐補(bǔ)種模式在全面清理立地后采取穴狀整地, 造林株行距分別為3 m× 3 m 和3 m×6 m, 按照苗木順序依次等量種植, 補(bǔ)種的苗木(2年生)包括杜英()、楓香()、高山榕()、瓜栗()、觀光木()木犀()、含笑()、木荷()、紅豆杉()、蝴蝶果()、臺灣相思()、小葉榕()、長芒杜英()、中華杜英()、朱蕉()。

2020年3月27-4月3日, 在改造了16年的4個(gè)林分內(nèi)分別設(shè)置3個(gè)20 m×30 m觀測樣地(表1), 利用相鄰格子法將每個(gè)樣方劃分為10 m×10 m 樣方[20], 然后對樣地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺調(diào)查, 胸高直徑≥1 cm的木本植物進(jìn)行定位調(diào)查, 并記錄其胸徑、樹高、冠幅等生長指標(biāo)。

1.2 數(shù)據(jù)處理分析

重要值計(jì)算公式如下:

重要值=(相對密度+相對頻度+

相對優(yōu)勢度)/3×100% (1)

其中:

相對密度=(某樹種的株數(shù)/全部植物的總株數(shù)) × 100%

相對頻度=(某樹種的頻度/全部植物的頻度總和) ×100%

相對優(yōu)勢度=(某樹種的胸高面積和/全部植物的胸高面積總和) ×100%

物種多樣性指數(shù)計(jì)算式如下:

式中:為樣方內(nèi)樹種總數(shù);為物種i的個(gè)體數(shù)所占總個(gè)體數(shù)的比例 (=)。

采用SPSS11.5軟件進(jìn)行方差分析和多重比較 (Duncun法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改造模式林分的木本植物密度比較

通過調(diào)查改造后的4種林分得出, 皆伐后天然更新模式Ⅰ林分(簡稱皆伐Ⅰ林分)的木本個(gè)體密度最高, 平均約為3192 株·ha-1; 皆伐后補(bǔ)種更新模式Ⅱ林分(簡稱皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分)最低, 平均約為1117 株·ha-1, 僅為皆伐Ⅰ林分的35%。間伐后補(bǔ)種更新模式Ⅲ林分(簡稱間伐補(bǔ)種Ⅲ林分)與封山育林更新模式CK林分 (簡稱封育CK林分)差異不顯著, 處于中等水平, 平均分別為1825和1642 株·ha-1(圖1)。即, 木本植物密度大小排序?yàn)? 皆伐Ⅰ林分＞間伐補(bǔ)種Ⅲ林分和封育CK林分＞皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分 (<0.01)。

封育CK林分的馬占相思現(xiàn)存密度平均為525 株·ha-1, 間伐補(bǔ)種Ⅲ林分為358 株·ha-1(圖1)。皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分和間伐補(bǔ)種Ⅲ林分中補(bǔ)種樹種的現(xiàn)存密度接近, 平均分別為442和483 株·ha-1, 但相對于初始種植密 (1111和556 株·ha-1), 二者淘汰率則差異較大, 平均分別為60%和13%。即, 在砍伐后補(bǔ)種更新模式中, 間伐后補(bǔ)種更新模式Ⅲ的補(bǔ)種樹種保存率遠(yuǎn)高于皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分。改造后的4種林分中, 以皆伐Ⅰ林分中天然更新樹種的個(gè)體密度最高, 其次是兩者沒有顯著差異的間伐補(bǔ)種Ⅲ林分和封育CK林分; 皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分最低, 平均為675 株·ha-1, 約為皆伐Ⅰ林分的20%左右。

2.2 不同改造模式林分的木本植物多樣性與組成比較

通過比較改造后的4種林分木本植物多樣性指數(shù)發(fā)現(xiàn), 間伐補(bǔ)種Ⅲ林分和皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分的Margalef指數(shù)接近, 均高于封育CK林分和皆伐Ⅰ林分。Shannon-Wiener指數(shù)以間伐補(bǔ)種Ⅲ林分最高, 為2.75, 封育CK林分、皆伐Ⅰ林分、皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分三者之間沒有顯著差異 (表2)。Simpson指數(shù)也以間伐補(bǔ)種Ⅲ林分最高, 封育CK林分、皆伐Ⅰ林分、皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分三者之間沒有顯著差異。間伐補(bǔ)種Ⅲ林分和封育CK林分兩者的Pielou均勻性指數(shù)沒有顯著差異, 高于皆伐Ⅰ林分和皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分, 后兩者沒有顯著差異(<0.05)。

表1 樣地信息

圖1 不同改造模式保留木、種植木和天然更新個(gè)體密度

Figure 1 Individual density of reserved, planted and natural regeneration woody plants in different transformation modes.

在封育CK林分和間伐補(bǔ)種Ⅲ林分中, 馬占相思的重要值均較高, 分別為46.90和30.68, 在林分中占有絕對優(yōu)勢 (表2)。皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分的人工補(bǔ)種樹種的重要值是天然更新樹種的4倍。皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分中的補(bǔ)種樹種現(xiàn)存10種, 其中鳳凰木()、蝴蝶果(i)、小葉榕()等陽性樹種的現(xiàn)存株數(shù)和重要值均較高, 密度在150-270 株?ha-1, 三個(gè)樹種密度和重要值均占總體的60%以上, 其余樹種的密度和重要值均較低。間伐補(bǔ)種Ⅲ林分的補(bǔ)種樹種現(xiàn)存8種, 其中紅豆杉()、含笑()、臺灣相思()、儀花()等耐蔭性較強(qiáng)的密度和重要值較高, 三個(gè)樹種密度和重要值均約占總體的20%以上。

表2 不同林分改造模式物種多樣性

皆伐Ⅰ林分的天然更新樹種數(shù)最高, 達(dá)到34種, 皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分、封育CK林分、皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分分別為23、21、12種。4種林分累計(jì)出現(xiàn)樹種58種, 分屬38科58屬。天然更新的樹種主要以九節(jié)()、三丫苦()、豺皮樟(var.)、粗葉榕()、鼠刺()、鴨腳木()、黃牛木()等常見地帶性鄉(xiāng)土樹種為主。

表3 不同改造模式中人工種植和天然更新樹種重要值

續(xù)表

續(xù)表

2.3 不同改造模式林分結(jié)構(gòu)比較

4種改造林分中, 胸徑在10 cm以下的木本植物個(gè)體比例較高, 皆伐Ⅰ林分最高, 高達(dá)90%, 其次是皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分、間伐補(bǔ)種Ⅲ林分、封育CK林分, 分別為75%、68%、61% (圖2)。皆伐Ⅰ林分的大徑級個(gè)體極少, 僅為10%, 皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分中大徑級個(gè)體以補(bǔ)種樹種為主。數(shù)量構(gòu)成比例雖然以天然更新小徑級個(gè)體為主, 但在封育CK林分和間伐補(bǔ)種Ⅲ林分的大徑級個(gè)體的胸高斷面積在林分總胸高斷面積中均占有很大比重, 而胸徑小于10 cm的個(gè)體胸高斷面積僅占林分總胸高斷面比重的21%和28%, 皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分中約為36%。皆伐Ⅰ林分中胸徑小于10 cm的個(gè)體胸高斷面積所占比重較大, 約占林分總胸高斷面積的67% (圖2)。

圖2 不同改造模式各徑級和累積胸高斷面積比例

Figure 2 The percentage of number and cumulative sectional area at DBH of diameter grades in different transformation modes

從空間結(jié)構(gòu)來看, 在封育CK林分和間伐補(bǔ)種Ⅲ林分中, 保留木馬占相思占絕對優(yōu)勢, 占據(jù)主要林冠層。在皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分中, 補(bǔ)種樹種占據(jù)林冠層, 主要是楓香(a)、蝴蝶果、小葉榕等, 天然更新樹種處于林冠下層。在皆伐Ⅰ林分中, 黃牛木()、山烏桕()、赤楊葉()、鐵冬青()等占據(jù)上層林冠。4種改造林分中, 處于林冠下層個(gè)體的平均冠幅較小平均在2 m左右, 其他徑級冠幅平均在3.5-6.5 m。總體來看, 樹高和冠幅均與徑級表現(xiàn)出一致的變化趨勢, 即隨著徑級升高, 樹高和冠幅相應(yīng)增加。

3 討論

馬占相思人工林生長速度快, 林分郁閉早, 迅速地?fù)屨剂謨?nèi)空間和生長資源[9], 對其他物種豐富度和多樣性[4,10,12,16]、林分產(chǎn)量和生態(tài)服務(wù)功能均有影響[7,11,15], 對低產(chǎn)低效的人工林改造需求迫切。12年林齡的馬占相思純林分別采用皆伐Ⅰ、皆伐補(bǔ)種Ⅱ、間伐補(bǔ)種Ⅲ、封育CK等四種改造模式, 經(jīng)過16年森林群落演替后這4種林分達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。皆伐Ⅰ林分除去優(yōu)勢樹種馬占相思林后, 林分上層原有的生長空間、陽光、雨水等資源得于釋放, 林下木本植物乘機(jī)迅速生長和搶占資源[21-24], 新增的光合有效輻射促進(jìn)木本植物光合作用和生長, 同時(shí)木本植物雨水截留量也得到增加。所以, 4個(gè)改造林分中的皆伐Ⅰ林分木本植物密度最高, 約為3192 株·ha-1; 其次是不存在顯著差異的間伐補(bǔ)種Ⅲ林分和封育CK林分, 這是由于封育CK林分內(nèi)種間競爭及優(yōu)勢樹種老化等原因, 使馬占相思保留木數(shù)量降低到525 株·ha-1, 給林內(nèi)其他木本植物預(yù)留了較好的生長空間和資源, 但兩個(gè)林分中優(yōu)勢樹種馬占相思樹對林內(nèi)其他木本植物仍具有較大的競爭優(yōu)勢和一定的抑制作用[17]; 皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分木本植物密度最低, 僅為皆伐Ⅰ林分的35% (<0.01), 這可能是由于該林分補(bǔ)種的小葉榕、鳳凰木等強(qiáng)陽性樹種迅速郁閉并快速搶占了林分的上層陽光、空間和水肥等資源, 經(jīng)過16年的群落演替后使補(bǔ)種樹種60%被競爭淘汰而林內(nèi)其他木本植物的生長也受到了嚴(yán)重抑制。

皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分和間伐補(bǔ)種Ⅲ林分的初始補(bǔ)種密度分別為1111和556 株·ha-1, 經(jīng)過16年演替后補(bǔ)種樹種的現(xiàn)存密度分別為442和483 株·ha-1, 補(bǔ)種樹種的淘汰率平均分別為60%和13%。這是由于皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分補(bǔ)種的強(qiáng)陽性樹種居多, 森林演替過程中種間競爭激烈, 物種淘汰率高, 而間伐補(bǔ)種Ⅲ林分以補(bǔ)種耐陰性樹種為主, 非常適合在間伐后的馬占相思林內(nèi)生長, 種間競爭矛盾不突出。因此, 在林分改造中, 應(yīng)充分考慮強(qiáng)陽性樹種、中陽性樹種、耐陰樹種的有機(jī)搭配, 同時(shí)也要基于生境和改造模式來選擇更新樹種。

群落物種多樣性是描述群落功能和穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[16]。Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)均以間伐補(bǔ)種Ⅲ林分最高, 而封育CK林分、皆伐Ⅰ林分、皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分三者之間沒有顯著差異(<0.05), 這與鮑斌等[25]研究相吻合, 即中度間伐干擾有利于物種多樣性提高。葉永昌等[16]以馬占相思過熟林(20年林齡)間伐補(bǔ)種3年后的樣地為研究對象, 得出馬占相思林間伐補(bǔ)種模式并不能提高物種多樣性, 而采取封山育林更新模式可能更有利于促進(jìn)林分結(jié)構(gòu)優(yōu)化與群落演替。這可能是由于該研究中馬占相思林僅改造3年, 林分受到干擾較大且尚未得到恢復(fù), 生態(tài)系統(tǒng)尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[26], 從而導(dǎo)致間伐補(bǔ)種林分多樣性低于封山育林更新模式林分。

圖3 不同改造模式各徑級高度和冠幅

Figure 3 The height and crown width of diameter grades in different transformation modes

在皆伐Ⅰ林分、皆伐補(bǔ)種Ⅱ林分、間伐補(bǔ)種Ⅲ林分、封育CK林分中, 胸徑小于10 cm的木本植物株數(shù)所占比重均在60%以上; 胸徑小于10 cm的木本植物胸高斷面積占林分總胸高斷面的比重也依次減小。這表明, 皆伐Ⅰ模式對林木胸徑生長、蓄積量積累等影響最大, 其次是皆伐補(bǔ)種Ⅱ模式, 間伐補(bǔ)種Ⅲ和封育CK對林分蓄積量的影響相對較小。

本研究采用4種常見的林分改造模式對12年林齡的馬占相思進(jìn)行更新, 改造16年后4種林分的生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。綜合分析這4個(gè)改造林分中木本植物密度、物種多樣性、林分徑階分布等特性, 4種馬占相思林改造模式中以間伐補(bǔ)種模式Ⅲ較為合理。

[1] 盛煒彤. 人工林的生物學(xué)穩(wěn)定性與可持續(xù)經(jīng)營[J].世界林業(yè)研究, 2001, 14(6): 14–21.

[2] 劉世榮, 楊予靜, 王暉. 中國人工林經(jīng)營發(fā)展戰(zhàn)略與對策: 從追求木材產(chǎn)量的單一目標(biāo)經(jīng)營轉(zhuǎn)向提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和效益的多目標(biāo)經(jīng)營[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2018, 38(1): 1–10.

[3] 張會(huì)儒, 雷相東, 張春雨, 等. 森林質(zhì)量評價(jià)及精準(zhǔn)提升理論與技術(shù)研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 41(5): 1–18.

[4] 彭文成, 熊夢輝, 龍文興, 等. 海南尖峰嶺兩類人工林中天然更新群落特征研究[J].林業(yè)科學(xué)研究, 2015, 28(5): 739–743.

[5] 張樹梓, 李梅, 張樹彬, 等. 塞罕壩華北落葉松人工林天然更新影響因子[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 35(16): 5403–5411.

[6] 湯景明, 孫擁康, 馮駿, 等. 不同強(qiáng)度間伐對日本落葉松人工林生長及林下植物多樣性的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2018, 38(6): 90–93.

[7] 段文軍, 王金葉, 李海防. 華南退化生態(tài)系統(tǒng)三種典型生態(tài)恢復(fù)模式的小氣候效應(yīng)研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(6): 911–916.

[8] 任海, 彭少麟, 余作岳. 馬占相思的生態(tài)生物學(xué)特征[J].生態(tài)學(xué)雜志, 1996, 15(4): 1–5.

[9] 任海, 彭少麟, 向言詞. 鶴山馬占相思人工林的生物量和凈初級生產(chǎn)力[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2000, 24(1): 18–21.

[10] 張寧南, 許涵, 徐大平, 等. 廣東省尾巨桉和馬占相思人工林林下植物多樣性動(dòng)態(tài)變化[J].林業(yè)科學(xué)研究, 2009, 22(2): 262–268.

[11] 劉憲釗, 薛楊, 王小燕, 等. 海南省東北部沿海地區(qū)更新造林實(shí)驗(yàn)研究[J].生態(tài)科學(xué), 2017, 36(3): 130–134.

[12] 趙平, 鄒綠柳, 饒興權(quán), 等. 成熟馬占相思林的蒸騰耗水及年際變化[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 31(20): 6038–6048.

[13] 劉運(yùn)華, 韋繼光, 秦武明, 等. 廣西相思樹病害的調(diào)查與防治[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué), 2007, 26(2): 154–158.

[14] 岑炳沾, 馮惠玲, 謝海標(biāo). 廣東馬占相思病害調(diào)查研究[J].廣東林業(yè)科技, 2004, 20(1): 1–7.

[15] 葉永昌, 張浩, 陳葵仙, 等. 香港人工林改造對林下植物自然更新和物種多樣性的早期影響[J].林業(yè)與環(huán)境科學(xué), 2016, 32(6): 1–9.

[16] 劉敏, 邱治軍, 周光益, 等. 深圳鳳凰山馬占相思林下植物多樣性分析[J].廣東林業(yè)科技, 2007, 23(6): 26–31.

[17] 儲(chǔ)雙雙, 張兵, 莫羅堅(jiān), 等. 林分改造對馬占相思林水土和養(yǎng)分保持效能的影響[J].水土保持學(xué)報(bào), 2014, 28(3): 72–77.

[18] LOREAU M, NAEEM S, INCHAUSTI P, et al. Biodiversity and ecosystem functioning: current knowledge and future challenges[J]. Science, 2001, 294(5543): 804– 808.

[19] 韋蘭英, 申衛(wèi)軍. 鄉(xiāng)土樹種改造豆科人工純林對植物群落和土壤微生物學(xué)和化學(xué)屬性的影響[J].水土保持研究, 2013, 20(6): 24–31+53.

[20] 王伯蓀, 余世孝, 彭少麟. 植物群落學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊[M].廣州: 廣東高等教育出版社, 1996.

[21] FELDMANN E, DROBLER L, HAUCK M,et al. Canopy gap dynamics and tree understory release in a virgin beech forest, Slovakian Carpathians[J]. Forest Ecology and Management, 2018, 1(415-416): 38–46.

[22] SENECAL J F, DOYON F, MESSIER C. Management implications of varying gap detection height thresholds and other canopy dynamics processes in temperate deciduous forests[J]. Forest Ecology and Management, 2018, 1(410): 84–94.

[23] VALLADARES F, GUZMAN B. Canopy structure and spatial heterogeneity of understory light in an abandoned Holm oak woodland[J]. Annals of Forest Science, 2006, 63(7), 749–761.

[24] 石君杰, 陳忠震, 王廣海, 等. 間伐對楊樺次生林冠層結(jié)構(gòu)及林下光照的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2019, 30(6): 1956–1964.

[25] 鮑斌, 丁貴杰. 撫育間伐對馬尾松林分生長與植物多樣性的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 33(3): 30– 33+46.

[26] 郭其強(qiáng), 張文輝, 曹旭平. 基于模糊綜合評判的森林群落穩(wěn)定性評價(jià)體系模型構(gòu)建: 以黃龍山主要森林群落為例[J]. 林業(yè)科學(xué), 2009, 45(10): 19–24.

Effects of transformation mode on woody plant regeneration inplantations

ZENG Wei1, LEI Jiangli1, SHI Zhengjun1, YUAN Fengjun1, Pei nancai2, Sun bing2

1. Fairy Lake Botanical Garden, Shenzhen & Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518004, China 2. Research Institute of Tropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Guangzhou 510520, China

With the comprehensive implementation of the national forest quality precision improvement project, it was urgent to evaluate the effect of the forest stand reconstruction mode. The 12-year-oldpure forests transformedby 4 models had become relatively stable ecosystems after 16 years’ forest successions, and the effects of the 4 forest transformation models were evaluated in terms of forest density, species diversity, and size distribution. The results are as follows. (1) Among the 4 transformed forests, the natural regeneration pattern Ⅰ stands after clear cutting (referred to as standsⅠ) had the highest density of woody plants; followed by the replanting model Ⅲ stands after thinning(referred to asstandsⅢ) and the closed forest's natural regeneration model CK stands (referred to as stands CK) which there was no significant difference between; the clear cutting and replanting mode Ⅱ stands (referred to as standsⅡ) was the lowest, only 35% of the standsⅠ(<0.01). (2) There was no significant difference in Margalef index between standsⅢand standsⅡ, which were both higher than that of stands CK and standsⅠ. The Shannon-Wiener index of the stands Ⅲwas highest, and there were no significant differences among the stands CK, standsⅠ, and standsⅡ. The Simpson index of the standsⅢwas also the highest, and there were no significant differences along the stands CK, standsⅠ, andstands Ⅱ. There was no significant difference in Pielou index between standsⅢ and stands CK, which were both higher than that of stands Ⅰand stands Ⅱ (<0.05). (3) Among the standsⅠ, standsⅡ, standsⅢ and stands CK, the proportions of woody plants whose diameters at breast height were less than 10 cm were over 60%, and the ration of their basal areas to the total forest basal areas decreased respectively. A comprehensive analysis was based on the woody plant density, species diversity, and distribution of forest diameter in the 4 transformed forests, the thinning and replanting model Ⅲwas more reasonable among the 4 transformation modes of.

transformation mode; species diversity; stand structure;; woody plant

曾偉, 雷江麗, 史正軍, 等. 林分改造模式對馬占相思森林群落木本植物更新的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2023, 42(1): 164–171.

ZENG Wei, LEI Jiangli, SHI Zhengjun, et al. Effects of transformation mode on woody plant regeneration inplantations[J]. Ecological Science, 2023, 42(1): 164–171.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2023.01.019

S754.5

A

1008-8873(2023)01-164-08

2020-11-18;

2020-12-30

廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2021—2023)珠三角城市群彩葉林相美學(xué)文化與功能評價(jià); 國家林草局林業(yè)科技創(chuàng)新平臺運(yùn)行補(bǔ)助項(xiàng)目(2020-KYXM-09)“廣東深圳城市森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站運(yùn)行補(bǔ)助”; 廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新平臺建設(shè)項(xiàng)目“林業(yè)生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)”; 深圳市仙湖植物園科研基金項(xiàng)目“深圳市低效林不同改造模式生態(tài)效益評估”; 深圳市仙湖植物園科研基金項(xiàng)目“相思林碳匯模型構(gòu)建及低效林改造技術(shù)探討”

曾偉(1982—), 男, 江西豐城人, 博士, 副研究員, 主要從事城市森林生態(tài)學(xué)研究, E-mail: wuhuanzi@126.com