杉木林間伐對(duì)林下植被及生物量影響的研究

李 少 青

（福建省三明市三元區(qū)林業(yè)局 365000）

杉木林間伐對(duì)林下植被及生物量影響的研究

李 少 青

（福建省三明市三元區(qū)林業(yè)局 365000）

通過(guò)對(duì)三元區(qū)莘口鎮(zhèn)莘口村杉木幼齡林、中齡林、成熟林進(jìn)行間伐與不間伐試驗(yàn)，比較間伐前后杉木林下植被生物量以及物種數(shù)量的變化，并分析間伐后杉木人工林林下植被物種多樣性及物種組成數(shù)量和生物量的動(dòng)態(tài)變化特征，以探討間伐對(duì)杉木林地恢復(fù)的影響。結(jié)果表明：通過(guò)間伐，可以促進(jìn)杉木人工林林下植被的發(fā)育，間伐增加了杉木林下的植被的物種數(shù)量，其中幼林增加最明顯；間伐后杉木林下的生物量有大幅度的增加，并且間伐3年后林下生物量多于間伐兩年后的林下生物量。

杉木人工；間伐；林下植被；生物量

1 前言

杉木[Cunninghamialancedata（Lamb）Hook],是我國(guó)南方特有的重要用材樹種，生長(zhǎng)快，材質(zhì)好，單產(chǎn)高，已有一千多年的人工栽培歷史 。但是目前由于營(yíng)造了大量杉木人工純木，導(dǎo)致杉木人工林地力衰退嚴(yán)重[1,2]，因此尋找解決這一問(wèn)題的途徑已成為當(dāng)務(wù)之急。

撫育間伐作為森林經(jīng)營(yíng)的主要措施，是影響森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部生物多樣性的主要因素，也會(huì)使森林的生物多樣性發(fā)生變化，影響森林的生態(tài)功能。有研究表明：發(fā)展林下植被對(duì)杉木人工林保持地力有利。撫育間伐對(duì)林下灌木和植被的影響主要體現(xiàn)在林下植被的物種多樣性和生物量二個(gè)方面，這二個(gè)方面是人工林生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，在促進(jìn)人工林養(yǎng)分循環(huán)和維護(hù)林地地力方面起著不可忽視的作用[3,4]。楊丞棟等認(rèn)為，通過(guò)間伐，增加林分透光度，促進(jìn)林下植被發(fā)育，發(fā)展林下生物群落，是維護(hù)杉木人工林和土壤退化的有效途徑[5,6]，間伐后整個(gè)林分生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的積累均會(huì)超過(guò)相應(yīng)的未間伐林分。

本文采用固定標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查的方法，在三元區(qū)莘口鎮(zhèn)莘口村進(jìn)行了多年的試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)不同生長(zhǎng)階段杉木人工林進(jìn)行適度間伐，研究其林下植被生物量的發(fā)展及物種數(shù)量組成的變化，對(duì)杉木林地地力的維護(hù)和保持人工林長(zhǎng)期生產(chǎn)力的穩(wěn)定具有重要的指導(dǎo)意義。

2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省三明市三元區(qū)莘口鎮(zhèn)莘口村，坐落于莘口村東部。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫19.6℃，年降雨量1750-1800mm，空氣相對(duì)濕度80%左右。海拔高度350-580m。林地土壤為紅壤，土層厚＞1m。0-20cm土層的有機(jī)質(zhì)含量2.7%-3.2%,水解氮89.3ppm,速效磷3.6ppm,速效鉀94ppm,肥力中等。PH值5.6。年平均日照時(shí)數(shù)為1736.3小時(shí)，無(wú)霜期為306天。

3 研究方法

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2005年5月份在不同林齡（10-12年，16-18年，23-25年）杉木人工林（地位指數(shù)為18）建立起200畝試驗(yàn)林。對(duì)試驗(yàn)林實(shí)施中度間伐，間伐強(qiáng)度為30%－40%。不同林齡的間伐保留密度分別為1500株/hm2（10-12年），1200株/hm2（16-18年），900株/hm2（23-25年）。其中，各林齡試驗(yàn)林分別保留從山頂?shù)缴侥_帶寬為30－50m寬的對(duì)照區(qū)，不進(jìn)行間伐和任何處理[8]。在間伐區(qū)積極保護(hù)和促進(jìn)林下植被的發(fā)育，保留林內(nèi)天然更新的各類植物。每年對(duì)林下植物多樣性和地被物生物量進(jìn)行調(diào)查研究。

3.2 調(diào)查方法

每種類型林分設(shè)置20m×20m的樣地3個(gè)，每個(gè)20m×20m的調(diào)查區(qū)域內(nèi)劃分16個(gè)5×5m小樣方。調(diào)查小樣方內(nèi)灌木、草本、藤本的個(gè)體數(shù)，分別不同層次計(jì)算各物種的重要性。在20m×20m的樣地中再隨機(jī)選取4-5個(gè)1m×1m的小樣地，采集小樣地里的活地被物，烘干，稱取其干重，即為杉木林下植被的生物量。本研究中用物種的重要值代替物種的個(gè)體數(shù)，喬木層和灌木層植物的相對(duì)顯著度用地徑的斷面積計(jì)算，重要值的計(jì)算公式為：

重要值=（相對(duì)多度＋相對(duì)顯著度＋相對(duì)頻度）／3

草本層和藤本層植物，以及所有植物不分層次同時(shí)計(jì)算重要值時(shí)，株數(shù)往往不易統(tǒng)計(jì)，相對(duì)顯著度以植株的覆蓋面積（或覆蓋度）計(jì)算，重要值的計(jì)算均采用以下公式：

重要值=（相對(duì)顯著度＋相對(duì)頻度）/2

4 結(jié)果分析

4.1 間伐對(duì)杉木林下植被物種數(shù)量的影響

4.1.1 間伐對(duì)杉木林下植物群落植物區(qū)系組成的影響

間伐3年后，實(shí)驗(yàn)地的杉木林下共出現(xiàn)152種維管束植物，隸屬于62科122屬。不同類型林下植物群落區(qū)系組成以雙子葉植物最多，且具有顯著優(yōu)勢(shì)；雙子葉植物構(gòu)成了杉木林下植被的主體（見表1）。與前兩年間伐后杉木林下生物種類數(shù)量的比較來(lái)看，間伐的林下植被的物種種類都比不間伐的多，其中以間伐2年后的物種種類最多，共出現(xiàn)了165種植物，隸屬于65科123屬。間伐1年后的種類和間伐3年后的種類數(shù)量相同，但是間伐1年后的科數(shù)和屬數(shù)比后者少。間伐3年后幼林的雙子葉植物比間伐前增加了20種，間伐2年后增加了28種，間伐1年后增加了11種；間伐3年后中林的雙子葉植物比間伐前增加了9種，間伐2年后增加了23種；間伐1年后增加了12種。另外，由于杉木林下植物種群之間的競(jìng)爭(zhēng)，也會(huì)對(duì)杉木林下植物種類的數(shù)量產(chǎn)生影響（見表1、表2、表3）。

表1 2007年杉木不同類型林下植物群落植物區(qū)系組成

表2 2006年杉木不同類型林下植物群落植物區(qū)系組成

表3 2005年杉木不同類型林下植物群落植物區(qū)系組成

4.1.2 間伐后杉木林下植被優(yōu)勢(shì)種的變化

間伐與不間伐對(duì)林下植被影響很大，未間伐的幼齡林，其優(yōu)勢(shì)種為大葉紫珠、山礬、黑足鱗毛蕨、狗脊、江南短腸蕨和菝葜等；在間伐區(qū)，優(yōu)勢(shì)種為大葉紫珠、山蒼子、白花龍、狗脊、光葉菝葜、菝葜、玉葉金花等。而間伐區(qū)內(nèi)喜光植物開始增加，比如喜光萌發(fā)性強(qiáng)的大葉紫珠、山蒼子、白花龍開始增多，并成為優(yōu)勢(shì)種，并且在間伐區(qū)內(nèi)越來(lái)越多的灌木樹種占優(yōu)勢(shì)地位。在藤本層，光葉菝葜的重要值超過(guò)在未間伐區(qū)內(nèi)重要值最高的菝葜，而且新增加了玉葉金花、羊角藤和銹毛霉等植物，使菝葜的重要值降低了近3/4。

未間伐的中齡林，由于林冠逐漸疏開，林內(nèi)透光率有所增加，對(duì)林下植物的生長(zhǎng)發(fā)育和恢復(fù)有明顯的促進(jìn)作用。其優(yōu)勢(shì)種主要為耐蔭植物粗葉榕、大葉紫珠、大葉白紙扇、廣東蛇葡萄、顯齒蛇葡萄、葡蟠等。間伐區(qū)的優(yōu)勢(shì)種主要為杜莖山、大葉白紙扇、空心泡、芒萁狗脊、海金沙、顯齒蛇葡萄、玉葉金花等。其中灌木樹種杜莖山、大葉白紙扇和空心泡的重要值比不間伐的大許多；在草本層，芒萁的重要值躍居首位，其次是狗脊，其重要值也比不間伐中草本層重要值最高的江南短腸蕨大；在藤本層，重要值最大的幾種植物也與不間伐的不同，而且數(shù)值比較也平均。

未間伐的成熟林，林下植被的植物組成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的三層結(jié)構(gòu)。其主要植物種類有杜莖山、山蒼子、觀音座蓮，在間伐區(qū)，林下植被的優(yōu)勢(shì)種主要有山蒼子、芒萁細(xì)圓藤等。

4.2 間伐對(duì)杉木林下植被生物量的影響

間伐3年后的杉木林下植被的生物數(shù)量比不間伐的林下植被生物數(shù)量有所增加。特別是幼林和中林，間伐比不間伐的有大幅度的增加。其中，幼林增加了1739.61%,中林增加了176.34%，而成熟林增加的幅度比較小，只比間伐前增加了14.60%。

從表中還可以看出，間伐的杉木林下生物數(shù)量都比不間伐的高，而且間伐3年后的生物數(shù)量比間伐2年后的生物數(shù)量基本上都有提高（見表4）。

表4 2006年和2005年杉木林下植被生物量（地上部分活地被物） （單位：t/hm2）

綜上所述，從杉木人工林三個(gè)不同發(fā)育階段的林下植被物種組成特征及生物量變化可以看出，間伐后系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，不少新物種出現(xiàn)，林下植被逐漸豐富，生物量越來(lái)越多，使得林下的生態(tài)系統(tǒng)和養(yǎng)分流通發(fā)生明顯變化，植物固定的有機(jī)物也越來(lái)越多。并且由于灌草層的凋落物不僅分解速度快，而且還能促進(jìn)杉木人工林的凋落物的分解，這些都有利于土壤有機(jī)質(zhì)的形成和林地肥力的提高，從而使杉木人工林的立地條件得到改善。

5 結(jié)論

（1）間伐的林分林下植被物數(shù)量多于不間伐的，間伐后，杉木林下植被的物種多樣性大大提高。其中，間伐對(duì)幼林林下植被種類影響最大，間伐的比不間伐的增加了32種（45.45%），其次是中林和成林，分別增加了10.26%和10%，但是成林增加的物種種數(shù)只比中林的多1種。因此，間伐對(duì)林下植被物種多樣性的影響程度，幼林、中林均要大于成林。

（2）間伐后，灌木依然是杉木林下植被群落的主體，而且物種數(shù)量還有增加，幼林增加最明顯。除了灌木，草本和藤本在林下植被所占的種數(shù)都有所增加。蕨類植物減少，但對(duì)增加林下植被生物量，林下植被、死地被物層養(yǎng)分積累都有好處。

（3）間伐后杉木林下生物量比不間伐的多，不同林分生物量增加的大小依次是幼林林〉中林林〉成熟林。灌木的生物量比草本的生物量增加更多。與間伐2年后杉木林下生物量的變化對(duì)比，間伐3年后的生物量總體上有所增加[7]。

[1] 馬慶祥.杉木人工林連栽生產(chǎn)力下降研究進(jìn)展[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，21(4):380～385.

[2] 方奇.杉木連栽對(duì)土壤肥力及其林木生長(zhǎng)的影響[J].林業(yè)科學(xué),1987—Z3(4):289～297.

[3] 李春義，馬履一，徐昕.撫育間伐對(duì)森林生物多樣性影響研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究,2006，12（6）：27～32.

[4] 姚茂和,盛煒彤,熊有強(qiáng).林下植被對(duì)杉木林地地力影響的研究[J].林業(yè)研究,1991,4(3):246～252.

[5] 楊承棟,焦如珍,屠星南，等.杉木林下植被對(duì)5—15cm土壤性質(zhì)的改良[J].林業(yè)科學(xué)研究，1995,8(5):514～519.

[6] 楊承棟,焦如珍,屠星南，等.發(fā)育林下植被對(duì)改良土壤性質(zhì)效用的研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1997,17(4)：377～385.

[7] 方海波,田大倫.間伐后杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)生物產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化[J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào),1999, 19(1):16～19.

[8] 李桂蘭,何宏,李鐵安，等，杉木林撫育間伐效果的試驗(yàn)[J].湖南林業(yè)，2004，4.

S753

B

1004-7743（2013）03-0010-03

2013-05-15