東江水源林林分改造對林木生長和林地植物多樣性的影響

呂遠(yuǎn)輝等

摘要 研究了5種不同改造類型馬尾松林初期林木生長情況及林下植物多樣性，結(jié)果表明：①在造林初期，不同改造樹種的生長存在明顯差異。其中，紅錐和木荷長勢最好，生長最快；陰香、楓香、黧蒴和火力楠長勢中等，生長較快；樟樹生長速度最慢。②不同改造類型林下植物多樣性不同。紅錐×楓香自然式混交改造類型林下植物多樣性最高，其次是火力楠×黧蒴自然式混交改造類型和楓香×樟樹自然式混交改造類型，而木荷×陰香自然式混交改造類型和木荷×陰香行間混交改造類型較低。本研究是一個林分早期表現(xiàn)的探討，林分改造進(jìn)一步的效應(yīng)有待今后觀測研究。

關(guān)鍵詞 馬尾松；林分改造；鄉(xiāng)土闊葉樹種；林木生長；植物多樣性

中圖分類號 S718.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）14-0140-03

Effects on the Growth of Tree Species and Undergrowth Plant Biodiversity by Transformation of Water-Resource Forests in Dongjiang Area

LV Yuan-hui 1 SUN Tong-gao 2 HUANG Ying-he 2 LIU Wei 3 CHEN Hong-yue 2 *

（1 Dongyuan Forestry Bureau in Guangdong Province，Dongyuan Guangdong 517500； 2 College of Forestry and Landscape Architecture，South China Agricultural University； 3 Heyuan Forestry Bureau）

Abstract Growth of tree species and undergrowth plant biodiversity at the early time of 5 stand transformation types were studied and the main results were as follows：①There were obvious differences among the growth of transformating tree species.Castanopsis hystrix and Schima superba grew quickly while Cinnamomun burmanii，Liquidambar formosana，Castanopsis fissa. and Michelia macclurei grew relatively quickly and Cinnamomun camphora grew relatively slowly.②There were significant differences among undergrowth plant biodiversity of different transformation forms.The undergrowth plant biodiversity of natural mixed stands of M.macclurei×C.fissa and L.formosana×C.camphora were followed by C.hystrix×L.formosana which was the highest one.But that of the natural mixed stands and the line-mixed stands of S.superba×C.burmanii were relatively lower.The paper was just an early report and the farther effects study should be carried out in the future.

Key words Pinus massoniana lamb；forest stand transformation；native broad-leaved trees；growth of tree species；undergrowth plant biodiversity

林分改造是對低效低產(chǎn)的林分進(jìn)行改造，具有優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)、改善林分質(zhì)量以及提高生態(tài)功能等重要作用，是提升森林生態(tài)功能等級的重要途徑。馬尾松林是低效生態(tài)公益林，屬林分改造的主要對象[1]。廣東省各地對馬尾松林分改造已取得了一定效果，如在東江地區(qū)進(jìn)行馬尾松水源林改造對土壤產(chǎn)生了良好的作用[2]。

目前，廣東省還有很大面積的馬尾松林分亟待改造，研究馬尾松林分改造技術(shù)具有重要意義。本研究選擇東江水源林馬尾松低效林為對象，采用鄉(xiāng)土樹種進(jìn)行改造示范，并對其造林初期的幼林生長和植物多樣性進(jìn)行初步研究，旨在為馬尾松林和水源林改造及建設(shè)提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

本研究地區(qū)位于河源市東源縣，地處廣東省東北部，東江中上游，地理位置為東經(jīng)114°48′～115°22′，北緯23°41′～24°13′。東源縣氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，全年光熱充足，雨量充沛，年平均氣溫20.7 ℃，年平均降水量1 889.9 mm，年平均相對濕度77%。全縣主要土壤類型有赤紅壤、紅壤和黃壤，造林地土層較深厚，多在80 cm以上，林地土壤肥力普遍為中等水平。地帶性植被類型為熱帶季雨林型的常綠季雨林，組成種類豐富，但由于長期人為干擾破壞，原生森林植被已不復(fù)存在?，F(xiàn)存植被為松類、相思類、桉樹類等人工林和各種次生林及灌叢草坡。

1.2 供試樹種endprint

本研究改造樹種共7種，分別為火力楠（Michelia mac-clurei）、楓香（Liquidambar formosana）、黧蒴（Castanopsis fissa）、紅錐（Castanopsis hystrix）、樟樹（Cinnamomun camphora）、陰香（Cinnamomun burmanii）、木荷（Schima superba）。

1.3 試驗設(shè)計

研究設(shè)計了5種改造類型，分別為楓香×樟樹、紅錐×楓香、火力楠×黧蒴、木荷×陰香自然式株間混交組合和木荷×陰香行間混交組合。自然式混交組合即2個樹種在林地上均勻、隨機(jī)地種植；行間混交組合即2個樹種按照1∶1的比例在林地上隔行依次種植。

該試驗林于2010年3月造林。采用帶狀清理對馬尾松林地進(jìn)行疏伐，使林分郁閉度控制在0.3～0.4；造林株行距為2.0 m×3.5 m（1 425株/hm2）；植穴規(guī)格為50 cm×50 cm×40 cm；每穴施過磷酸鈣100 g、進(jìn)口復(fù)合肥200 g作基肥；采用一年生、高約30 cm的一級營養(yǎng)袋苗種植；栽植后連續(xù)3年、每年于5—6月和9—10月?lián)嵊?/p>

1.4 研究方法

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)地的建立。2010年12月在示范林5種不同改造類型的林分中選擇代表性的地段各建立3個20 m×30 m的固定標(biāo)準(zhǔn)地，具體情況見表1。

1.4.2 林木生長調(diào)查。在各標(biāo)準(zhǔn)地中每木實測胸徑、地徑、樹高和冠幅。

1.4.3 林地植物多樣性調(diào)查。物種多樣性的調(diào)查采用徐小牛等[3]的方法，在各標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按梅花形機(jī)械設(shè)置5個2 m×2 m的小樣方，調(diào)查、記錄小樣方內(nèi)全部灌木和草本的種類、蓋度、株數(shù)及平均高度。參考文獻(xiàn)[4-7]計算多樣性指標(biāo)。

1.4.4 數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計處理，并運(yùn)用SAS 8.1軟件進(jìn)行Duncan多重比較與聚類分析[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改造類型的林木生長

2.1.1 不同改造類型馬尾松生長狀況。從表2可以看出，5種不同類型林地中的馬尾松，只有胸徑年均生長量存在顯著差異，樹高年均生長量和冠幅年均生長量差異都不明顯。其中，楓香×樟樹自然式混交改造類型林地中馬尾松胸徑年均生長量最大，達(dá)0.83 cm/年；木荷×陰香自然式混交改造類型林地次之，為0.74 cm/年；火力楠×黧蒴自然式混交改造類型林地和紅錐×楓香自然式混交改造類型林地中馬毛松胸徑年均生長量分別為0.71、0.69 cm/年；木荷×陰香行間混交改造類型林地最小，僅為0.60 cm/年。

鄧肯檢驗表明，馬尾松各生長量間沒有顯著差異，這可能是因為改造時間很短，改造類型對于馬尾松的影響尚未表現(xiàn)出來。

2.1.2 改造樹種生長狀況。從表3可以看出，木荷的平均地徑顯著大于其他改造樹種，達(dá)0.922 cm；其次是火力楠，地徑為0.855 cm；紅錐和楓香則分別為0.811、0.750 cm。陰香和黧蒴長勢一般，分別為0.687、0.659 cm。樟樹地徑則顯著小于其他改造樹種，僅為0.568 cm。

樹高方面，最大的是陰香，達(dá)69.1 cm，顯著大于其他改造樹種；木荷、火力楠和楓香樹高長勢較好，分別為64.3、63.9、63.8 cm；紅錐和黧蒴長勢中等，分別為59.7、59.3 cm；樟樹樹高最小，僅為39.3 cm，與其他改造樹種有較大差別。

冠幅方面，最大的是紅錐，達(dá)34.3 cm；其次是木荷、火力楠和黧蒴，分別為28.7、25.3、24.0 cm；楓香和陰香長勢中等，分別為22.7、22.0 cm；樟樹冠幅最小，僅為18.3 cm，顯著小于其他改造樹種。

對上述7個改造樹種進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖1所示。若閾值取0.75，則可以將7個樹種分為3類：第一類為OB7號，即為紅錐，為最速生樹種。第二類為OB2、OB3、OB4、OB5、OB6號，即為楓香、木荷、陰香、火力楠和黧蒴，為生長速度中等樹種。第三類為OB1號，即樟樹，為生長速度最慢樹種。

2.2 不同改造類型的林地植物多樣性

2.2.1 不同改造類型林下灌木層多樣性。調(diào)查表明，林地灌木種類豐富，主要有三叉苦（Melicope pteleifolia）、菝葜（Smilax aberrans）、鬼燈籠（Clerodendron fortunatum）、米碎花（Eurya chinensis）、多花野牡丹（Melastoma polyanthum Bl）、梔子花（Gardenia jasminoides）、潺槁木姜子（Litsea glutinosa）、車輪梅（Rhaphiolepis indica Lindl）、桃金娘（Rhodomyrtus toment-osa）、崗松（Baeckea frutescens L.）、火炭母（Polygonum chine-nsis）、酸藤果（Embelia laeta）、梅葉冬青（Ilex asprella）。

從表4可以看出，楓香×樟樹自然式混交改造類型、火力楠×黧蒴自然式混交改造類型和紅錐×楓香自然式混交改造類型林下灌木種類數(shù)量最多，均為6種；木荷×陰香自然式混交改造類型和木荷×陰香行間混交改造類型林下灌木種類數(shù)量最少，僅2種。

從不同改造類型林下灌木層多樣性指數(shù)表可以看出，木荷×陰香行間混交改造類型林下灌木層的Simpson指數(shù)D最高，達(dá)0.67；木荷×陰香自然式混交改造類型和火力楠×黧蒴自然式混交改造類型較高，分別為0.63和0.61；紅錐×楓香自然式混交改造類型較低，為0.37；楓香×樟樹自然式混交改造類型最低，僅為0.31。Shannon-Winer指數(shù)H以紅錐×楓香自然式混交改造類型最高，達(dá)0.89；火力楠×黧蒴自然式混交改造類型次之，為0.87；第三的是楓香×樟樹自然式混交改造類型，為0.74；木荷×陰香自然式混交改造類型較低，為0.56；木荷×陰香行間混交改造類型最低，僅為0.37。5種改造類型的種間相遇機(jī)率PIE較為接近，介于0.29～0.40之間，以火力楠×黧蒴自然式混交改造類型最高，紅錐×楓香自然式混交改造類型最低。群落均勻度R以火力楠×黧蒴自然式混交改造類型最高，達(dá)0.94；紅錐×楓香自然式混交改造類型次之，為0.91；楓香×樟樹自然式混交改造類型和木荷×陰香自然式混交改造類型較高，分別為0.84和0.81；木荷×陰香行間混交改造類型最低，僅為0.54。endprint

2.2.2 不同改造類型林下草本層多樣性。調(diào)查表明，林地主要草本植物有芒萁（Dicranopteris linearis Under）、黑莎草（Gahnia tristis）、芒草（Miscanthus sinensis）、半邊旗（Pteris se-mipinnata）、海金沙（Lygodium japonicum）、鐵線蕨（Adiantum capillus-veneris）、假臭草（Ageratum houstonianum）。

從表5可以看出，在林下草本種類數(shù)量方面，以楓香×樟樹自然式混交改造類型最多，為4種；紅錐×楓香自然式混交改造類型、木荷×陰香自然式混交改造類型和木荷×陰香行間混交改造類型都為3種；火力楠×黧蒴自然式混交改造類型最少，僅為2種。

從不同改造類型林下草本層多樣性指數(shù)表可以看出，Simpson指數(shù)D大小順序為：木荷×陰香自然式混交改造類型（0.83）>木荷×陰香行間混交改造類型（0.74）>紅錐×楓香自然式混交改造類型（0.69）>楓香×樟樹自然式混交改造類型（0.57）>火力楠×黧蒴自然式混交改造類型（0.39）。Shannon-Winer指數(shù)H以紅錐×楓香自然式混交改造類型最高，達(dá)0.98；楓香×樟樹自然式混交改造類型次之，為0.93；火力楠×黧蒴自然式混交改造類型和木荷×陰香行間混交改造類型較低，分別為0.66和0.49；木荷×陰香自然式混交改造類型最低，僅為0.33。種間相遇機(jī)率PIE以紅錐×楓香自然式混交改造類型最大，達(dá)0.77；楓香×樟樹自然式混交改造類型次之，為0.57；木荷×陰香行間混交改造類型、木荷×陰香自然式混交改造類型和火力楠×黧蒴自然式混交改造類型較低，分別為0.48、0.41和0.39。群落均勻度R以紅錐×楓香自然式混交改造類型最高，達(dá)0.93；楓香×樟樹自然式混交改造類型和火力楠×黧蒴自然式混交改造類型較高，分別為0.91和0.85；木荷×陰香行間混交改造類型較低，為0.53；木荷×陰香自然式混交改造類型最低，僅為0.48。

從表4、5可以看出，以楓香×樟樹自然式混交改造類型林下植物種類最豐富，達(dá)10種；紅錐×楓香自然式混交改造類型次之，為9種；火力楠×黧蒴自然式混交改造類型有8種；木荷×陰香自然式混交改造類型和木荷×陰香行間混交改造類型最低，僅有5種。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同改造類型的林木生長

本研究結(jié)果表明，不同改造類型的馬尾松林木生長基本上沒有顯著差異，這是由于改造時間短，不同改造類型對馬尾松的影響尚未起作用。但不同改造樹種則表現(xiàn)出較大的差異性。從標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)不同改造樹種的生長情況來看，紅錐和木荷長勢最好，生長最快，這與湯文彪[9]的研究一致；陰香、楓香、黧蒴和火力楠長勢中等，這與黃勇來[10]研究表明楓香與馬尾松混交效果不理想的觀點(diǎn)不一致；樟樹則生長速度最慢。

聚類分析可以把本研究的7個改造樹種分為3類：第一類為紅錐，為最速生樹種；第二類為生長速度中等樹種，包括楓香、木荷、陰香、火力楠和黧蒴；第三類為樟樹，為生長速度最慢樹種。

3.2 不同改造類型對林下植物多樣性的影響

林下植物是組成生態(tài)系統(tǒng)的部分之一，它在促進(jìn)林地養(yǎng)分循環(huán)和維護(hù)地力中起著關(guān)鍵的作用[11-12]。植物多樣性不僅由群落本身的類型與結(jié)構(gòu)決定，同時還受其演替階段、微生境及其人為活動因素的影響，并能成為反映群落穩(wěn)定性和動態(tài)的定量指標(biāo)[13]。研究表明，林分改造對提高林下植物多樣性有明顯作用[14]。

綜合灌木層和草本層的各植物多樣性指標(biāo)來看，紅錐×楓香自然式混交改造類型林下植物多樣性最好，火力楠×黧蒴自然式混交改造類型和楓香×樟樹自然式混交改造類型較好，木荷×陰香自然式混交改造類型和木荷×陰香行間混交改造類型較差。

由于改造時間短，本研究是林分改造初期效應(yīng)的一個研究。隨著時間的推移，改造效益可能更為明顯，這有待今后進(jìn)一步的觀測研究。

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