人工針闊混交林生物多樣性功能分析

盧志華

(鳳城市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院,遼寧 丹東 118100)

人工針闊混交林生物多樣性功能分析

盧志華

(鳳城市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院,遼寧 丹東 118100)

通過對紅松、刺楸人工針闊混交林和紅松人工純林生物多樣性功能的試驗分析,結(jié)果表明:針闊混交林能增加蚯蚓的數(shù)量，林齡25年時，混交林的蚯蚓數(shù)量比人工純林高48.4%;人工針闊混交林招引各種鳥類達33種，每天食蟲量達1 500條，抑制了森林蟲害的發(fā)生;人工針闊混交林日平均氣溫0.5 m和1.8 m處分別比紅松純林低2.4～1.0 ℃，相對濕度0.5 m處比紅松純林提高24%，絕對濕度提高2.3%，1.8 m處混交林相對濕度比純林提高11%，絕對濕度比純林提高5.2%;混交林比純林能降低風(fēng)速0.7～1.2 ms-1。針闊混交林的各項功能指標(biāo)都優(yōu)于純林。

針闊混交林；生物多樣性；功能

培育人工針闊混交林，是向著多功能，多效益，多用途的目標(biāo)發(fā)展。它不僅能調(diào)整林種結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，提高生態(tài)效益，而且能保護森林生態(tài)系統(tǒng)，維護森林多樣化功能。

人工針闊混交林的培育歷史時間不長，20世紀(jì)60年代，遼東山區(qū)開始小面積的培育人工針闊混交林，隨著時間的變化，混交林展現(xiàn)出多樣化功能的優(yōu)勢，而針葉純林且暴露出弱點和弊端?，F(xiàn)在大規(guī)模的人工針闊混交林體系正在逐步形成，防火、防蟲、改良土壤、調(diào)整林內(nèi)的溫、濕度等特點有顯著表現(xiàn)。為了及時總結(jié)出人工針闊混交林的功能作用，進行了全面調(diào)查，其目的是為今后大力發(fā)展混交林提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查地的自然概況

調(diào)查地位于本溪縣偏嶺鎮(zhèn)新農(nóng)村，該區(qū)屬溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫6.3 ℃，年均降水量800 mm，相對濕度70%，無霜期147 d，海拔200～1 000 m。

調(diào)查林型為紅松與刺楸混交林和紅松純林，林齡20 a，林地位置為EN坡3～15°,山下腹，土層厚度為40～60 cm，混交方式為帶狀混交，混交比例為6∶2，株行距為2.0 m×1.5 m，進行過透光撫育和生長撫育各一次，紅松的保存率為83%，刺楸的保存率為78%。

2 調(diào)查方法

2.1 不同林型蚯蚓和枯落葉調(diào)查

在針闊混交林和紅松純林內(nèi)，設(shè)置1.0 m×1.0 m的樣方挖土后測定蚯蚓數(shù)量，共設(shè)置樣方5處，取平均值計算各林型的蚯蚓在單位面積上的總量。同時在樣方內(nèi)收集各林型的全部枯落葉，稱質(zhì)量。在105 ℃條件下，計算單位面積的枯枝落葉量。

2.2 不同林型鳥類的活動頻率調(diào)查

選擇在不同林型設(shè)置的定位觀測地(1 000 m2)全天觀察鳥類的活動，記載鳥類的種類、活動范圍、活動次數(shù)、食物來源、筑巢數(shù)量等。

2.3 不同林型火環(huán)境的調(diào)查

在不同林型進行火環(huán)境條件調(diào)查，選擇標(biāo)準(zhǔn)木進行生物量測定，并分別樹干、樹冠稱質(zhì)量，然后取樣在105 ℃烘干箱烘干計算含水量，并分別不同林型測定相對濕度。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林型蚯蚓數(shù)量

蚯蚓是使植物凋落物和土壤相結(jié)合的主要的動力，特別是凋落物轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)過程中，蚯蚓的作用更大，蚯蚓在不同的林型中，有大量的多樣性食物提供，特別是混交林內(nèi)，攝取的食物非常豐富，給蚯蚓的生活創(chuàng)造了良好的條件，導(dǎo)致蚯蚓繁殖快，活動頻繁，數(shù)量不斷增加，使土壤在蚯蚓的頻繁活動中變得疏松、透氣，土壤有機質(zhì)含量在不斷增加，使土壤結(jié)構(gòu)得到大大的改善。

據(jù)調(diào)查得知，蚯蚓的數(shù)量在不同的林型中區(qū)別很大，而且和林齡的大小有直接關(guān)系(見圖1)。

圖1 不同林型不同林齡蚯蚓的數(shù)量變化

從圖1中看出，紅松純林和混交林蚯蚓的數(shù)量均隨林齡的增加而在不斷上升，25年時，針闊混交林的蚯蚓數(shù)量達到11.8萬頭hm-2，人工純林達到6.1萬頭hm-2。混交林比純林高48.4%。

3.2 不同林型的枯落物數(shù)量

紅松刺楸混交林和紅松純林每年的凋落物區(qū)別很大，在混交林中因有闊葉樹伴生，林地凋落物的組成主要是闊葉樹的干枝和樹葉，有少量的松針。由于混交林的垂直結(jié)構(gòu)有2層林冠，增強透光性導(dǎo)致很多物種侵入，增加了物種的多樣性和豐富度，使草本層和灌木層每年有大量的凋落物，造成混交林內(nèi)的凋落物明顯增多，蚯蚓的食物來源更加豐富。而紅松純林，因紅松屬常綠樹種，每年的凋落物很少，加之透光性能差，侵入的物種少，為蚯蚓提供的食物來源有限，會直接影響蚯蚓的數(shù)量。調(diào)查表明，紅松刺楸混交林凋落物為9.8 thm-2，紅松純林凋落物為3.6 thm-2。

表1 不同林型凋落物數(shù)量

從表1中看出，紅松刺楸混交林的凋落物是紅松純林的2.7倍。

3.3 不同林型鳥類的流動頻率

不同林型招引鳥類的種類、數(shù)量各異。調(diào)查表明，紅松刺楸針闊混交林能招引各種鳥類33種以上，以喜鵲、山雞、樹琴、灰喜鵲、畫眉為多，日流動頻率達60多次。而紅松人工純林招引各種鳥類18種，日流動頻率20多次。鳥類在混交林中活動比純林頻繁。說明混交林層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣候濕潤，能形成優(yōu)越的自然環(huán)境，適宜鳥類的生存和繁衍。

據(jù)調(diào)查，鳥的日均食蟲量為50條，按30種鳥的活動頻率計算，每天食蟲量達1 500條，如果在春季鳥的繁殖季節(jié)，需要撫養(yǎng)幼雛，鳥的日食蟲量會增大幾倍，這對抑制森林害蟲的發(fā)生和蔓延起到重要作用。同時也增加了物種多樣性能，維護了森林生態(tài)平衡。

3.4 不同林型的防火功能

3.4.1 不同林型火環(huán)境比較 火災(zāi)是森林的大敵，能在瞬間吞噬大面積的森林，使森林資源受到嚴(yán)重的威脅，所以抑制火災(zāi)的發(fā)生和蔓延是十分重要，火災(zāi)的發(fā)生可以用生物防治方法來控制，培育森林時可以制造不利火易燃的環(huán)境條件，將火災(zāi)降低到最小的程度。通過對不同林型火環(huán)境的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同林型防火的功能差別很大，現(xiàn)將結(jié)果列入表2。

表2 不同林型火環(huán)境條件的比較

表2看出，紅松刺楸混交林，日平均氣溫0.5 m和1.8 m高度處，都低于紅松純林，低1.0～2.4 ℃。日平均濕度，0.5 m高度相對濕度，紅松刺楸混交林比紅松純林提高24%，絕對濕度提高2.3%。1.8 m高度相對濕度混交林比純林高11%，絕對濕度高5.2%。紅松刺楸混交林枯落葉吸水量比紅松純林提高1倍多。紅松刺楸混交林比林外降低風(fēng)速1.4～2.8 ms-1，而紅松純林比林外降低風(fēng)速為0.7～1.6 ms-1?？梢?，紅松刺楸混交林的森林環(huán)境有抑制火災(zāi)發(fā)生的能力，火環(huán)境不利火的燃燒和蔓延。

3.4.2 不同林型可燃物的空間分布 可燃物的水平連續(xù)分布，易引起火燒的速度，而垂直的連續(xù)分布會導(dǎo)致地表火擴展成樹冠火。不同林型的空間水平分布差別很大，紅松刺楸混交林地表凋落物有刺楸的枯葉，而刺楸枯葉易分解，含水量大，持水能力強，可降低燃燒性。紅松純林的地表凋落物主要是松針，分解慢，易干燥，持水能力差，可提高燃燒性。

空間的垂直分布，紅松刺楸混交林在20年時，紅松枯枝平均高為2.08 m，刺楸枯枝平均高為3.16 m，兩樹種的枯枝高度在垂直空間上有1 m多的間距，同時冠層為針闊間隙分布，呈不連續(xù)狀態(tài)，不利樹冠火的蔓延。紅松純林的枯枝平均高為1.6 m，與灌木和草本層間距短，地表火易發(fā)展成樹冠火。

因此，利用樹種的生物學(xué)特性，發(fā)展人工針闊混交林，利用闊葉樹種冠層斷性的蔓延，可抑制地面火和樹冠火的針冠層發(fā)生。

4 小結(jié)

紅松刺楸人工針闊混交林有大量的多樣性食物提供給蚯蚓，導(dǎo)致蚯蚓數(shù)量增多，林齡25 a時，混交林的蚯蚓數(shù)量比人工純林高48.4%?；旖涣种械牡蚵湮飻?shù)量是紅松純林的2.7倍。

人工針闊混交林能招引各種鳥類33種，日活動頻率60多次，每天食蟲量達1 500條，可抑制森林蟲害的發(fā)生。

人工針闊混交林日平均氣溫0.5 m和1.8 m處比紅松純林低1.0～2.4 ℃，相對濕度0.5 m外比純林提高24%，絕對濕度提高2.3%，1.8 m處相對濕度比純林提高11%，絕對濕度比純林提高5.2%，混交林的枯落葉吸水量比純林多1倍多，混交林比純林能降低風(fēng)速0.7～1.2 ms-1。人工針闊混交林使闊葉樹種在林分中形成冠層間斷性蔓延帶，可抑制地面針火和樹冠火。

Functions of Biodiversity of Artificial Broadleaved-Coniferous Mixed Forest

Lu Zhihua

(Forest Inventory and Planning Institute of Fengcheng City, Dandong 118100, China)

The functions of the biodiversity of the artificial pure forest forPinuskoraiensisand the artificial broadleaved-coniferous mixed forest ofPinuskoraiensisandKalopanaxseptemlobuswere analyzed.Result shows that: broadleaved-coniferous mixed forest can increase the number of earthworms;the numbers of earthworm in the mixed forest are 48.4% higher than that of the artificial forests while the forest age being 25 years;the broadleaved-coniferous mixed forest can attract 33 kinds of birds, and the insectivorous number are 1 500 per day, which inhibit the occurrence of forest pests;the daily average temperature of the broadleaved-coniferous mixed forest at 0.5 m and 1.8 m is 2.4 ℃ and 1.0℃ respectively lower than that of the pure forest ofPinuskoraiensis;the relative humidity and the absolute humidity is 24% and 2.3% higher than that of the pure forest at the height of 0.5 m respectively;the relative humidity and the absolute humidity is 11% and 5.2% higher than that of the pure forest at the height of 1.8 m respectively;the mixed forest can reduce the wind speed by 0.7-1.2 ms-1than that of the pure forest.The function indicators of the broadleaved-coniferous mixed forest are superior to that of the pure forest.

broadleaved-coniferous mixed forest;biodiversity;function

1005-5215(2015)01-0025-03

2014-09-24

盧志華(1968-)，女，遼寧鳳城人，大學(xué)，工程師，主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計工作.

S725.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.009