楊樺次生林林下人工更新樹種的選擇

王金成

摘 要：以紅松、云杉和樟子松為楊樺次生林林下人工更新樹種，以樹高生長量、存活率及林下物種多樣性為研究指標(biāo)，利用單因素方差分析的方法，對比不同更新樹種間各指標(biāo)的差異。結(jié)果表明：2013、2014年，樹高生長量最大的是樟子松，分別為15.99cm和9.20cm，云杉次之，紅松最低，不同樹種之間樹高年生長量的差異均達到顯著水平（p<0.05）。云杉和紅松的樹高生長量逐年增多，增量為3.63cm、1.43cm，樟子松的生長量雖逐年降低，但總體優(yōu)于云杉和紅松。樹種的存活率表現(xiàn)為云杉>樟子松>紅松，2013—2014年，各樹種的樹高存活率均有所降低，其中樟子松降低的幅度最大，降低10%，紅松降低的幅度最小，為4%。

關(guān)鍵詞：楊樺;次生林;林下更新;樹種選擇

中圖分類號 S79文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）01-0050-03

楊樺次生林是指楊樺原始林分受到自然或人為因素的干擾破壞，以天然更新并自然恢復(fù)成為次生群落的林分，在冀北山地廣泛分布。近年來，由于不合理的經(jīng)營方式，如粗放經(jīng)營、重取輕予、重造輕管等，使其出現(xiàn)了衰老快、林分不穩(wěn)定、層次結(jié)構(gòu)簡單、更新緩慢等問題。為此，專家學(xué)者們針對人工輔助天然更新開展了大量的研究，但關(guān)于樹種選擇的研究仍相對較少。當(dāng)前，楊樺次生林在人工更新的樹種選擇上，過于注重經(jīng)濟效益，造林規(guī)劃的長期效果不明顯，忽略了其生態(tài)效益。由于更新樹種單一，物種多樣性低下，導(dǎo)致林分穩(wěn)定性差、生產(chǎn)力低[1-3]。林下植被是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，其蓋度、數(shù)量和多樣性是影響林下天然更新的重要因素。物種多樣性是物種水平上的生物多樣性，在一定的空間范圍內(nèi)，主要通過物種的數(shù)量和分布特征來衡量。關(guān)于林下更新樹種對物種多樣性的影響研究，目前主要集中在郁閉度、林內(nèi)微環(huán)境、土壤理化性質(zhì)等方面[4-5]。

人工更新是用人工種植的方法輔助林下重新形成幼林的過程，是依靠人力幫助采伐后的森林完成更新和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，即在原有森林采伐地上，用播種、種植苗木、插條或分根等一系列方式重新營造幼林，其不僅是我國現(xiàn)有森林更新的主要方法，也是及時更新采伐地的重要措施[6];同時，也可以加快地區(qū)林分構(gòu)成及優(yōu)勢樹種的改變。研究區(qū)的楊樺林樹種單一、結(jié)構(gòu)簡單，不能充分利用該地適宜的生態(tài)環(huán)境使優(yōu)質(zhì)資源得到更好的生長，且其木材的經(jīng)濟利用價值也不高。為此，筆者以圍場縣桃山林場楊樺次生林林下人工更新的紅松、云杉以及樟子松為研究對象，通過對更新樹種存活率、樹高生長量以及林下物種多樣性的對比分析，旨在篩選出適宜楊樺次生林林下更新樹種，使其成為高生產(chǎn)力、高質(zhì)量和高價值的林分。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 研究區(qū)位于木蘭圍場國有林場管理局的桃山林場，地處圍場縣的西北部，地理位置為北緯41°35′～42°40′、東經(jīng)116°32′～118°14′。該區(qū)為低山丘陵地帶，海拔在700～2000m，坡度較緩，土壤以暗棕壤為主。氣候為中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均溫度3.3℃，年均降水445mm，雨熱同期，冬季寒冷干燥。植物區(qū)系為長白山植物區(qū)系，主要喬木有山楊（Populusdavidiana）、白樺（Betulaplatyphylla）、椴樹（Tiliatuan）、胡桃楸（Juglansmandshurica），草本植物以苔草（Carexparva）、鈴蘭（Convallariamajalis）、地榆（Sanguisorba officinalis）為主。

1.2 研究方法 在楊樺次生林中，選擇具有典型代表性的地塊，共設(shè)置6塊標(biāo)準(zhǔn)地，分別為A1、A2、A3、A4、A5和A6，面積均為100m×100m。2012年，對標(biāo)準(zhǔn)地A1、A3和A5采取帶狀間伐，2013年，利用不同樹種進行人工更新，其中，標(biāo)準(zhǔn)地A1為樟子松，A3標(biāo)準(zhǔn)地為云杉，A5標(biāo)準(zhǔn)地為紅松。標(biāo)準(zhǔn)地A2、A4和A6均為對照樣地，不做任何處理。為防止標(biāo)準(zhǔn)地受放牧、游憩等其他因素的干擾，用鐵絲網(wǎng)對標(biāo)準(zhǔn)地進行圍禁。調(diào)查研究區(qū)內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)地的基本信息，如海拔、坡位等?；?013、2014年2個調(diào)查期，對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)人工更新樹種的存活率、樹高生長量以及林下植被的種類、數(shù)量、高度和蓋度等進行調(diào)查。各標(biāo)準(zhǔn)地的基本情況如表1所示。

1.3 調(diào)查項目

1.3.1 樹高生長量及存活率 在各標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進行每木檢尺，記錄喬木樹種、胸徑、樹高、地徑和生長量等信息，計算樹高生長量和成活率。

1.3.2 生物多樣性 在各標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)置面積為1m×1m的樣方，調(diào)查樣方內(nèi)植物的種類、數(shù)量、高度以及蓋度等指標(biāo)，計算物種豐富度、Simpson多樣性指數(shù)（D）和Pielou均勻度指數(shù)（E）。計算公式為：

（1）物種豐富度：樣方中所調(diào)查的物種數(shù);

（2）Simpson多樣性指數(shù)（D）：[H'=-i=1S（Pi）（lnPi）];

（3）Pielou均勻度指數(shù)（E）：J=H/lnS

式中，Pi為第i個物種個體數(shù)占總物種個體數(shù)的比例。

1.4 統(tǒng)計分析 調(diào)查的數(shù)據(jù)利用Excel 2007進行初步的整理和計算，利用SPSS 21.0進行單因素方差分析，用Excel 2007進行制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同更新樹種的生長狀況及存活率 林下更新的樹種不同，導(dǎo)致種間關(guān)系存在一定的差異，改變林內(nèi)微環(huán)境，從而影響樹種的生長發(fā)育。由表2可知，2013年，樹高生長量最大的是樟子松，為15.99cm，云杉次之，為5.23cm，紅松的生長量最小，僅為2.35cm，不同樹種之間樹高年生長量的差異均達到顯著水平（p<0.05）。2014年，樟子松樹高生長量最高，為9.20cm，云杉次之，為8.86cm，兩者差異不顯著，紅松顯著低于樟子松和云杉，為3.78cm。2013—2014年，云杉和紅松的生長量逐年增多，增量為3.63cm和1.43cm，樟子松的生長量雖逐年降低，但總體優(yōu)于云杉和紅松。就樹種存活率而言，2013年，云杉的存活率最高，為52%，樟子松次之，為42%，紅松最低，為24%，不同樹種之間樹高年生長量的差異均達到顯著水平（p<0.05）。2014年，樹種的存活率表現(xiàn)為云杉>樟子松>紅松，分別為44%、32%和20%。2013—2014年，各樹種的樹高存活率均有所降低，樟子松降低的幅度最大，降低10%，紅松降低的幅度最小，為4%。總體而言，樟子松的存活率和樹高年生長量較大，是楊樺次生林林下更新最適宜的樹種。

2.2 不同更新樹種的林下物種多樣性 物種多樣性指數(shù)是綜合反映群落中物種的豐富程度和均勻程度的數(shù)量指標(biāo)。豐富度指數(shù)能夠體現(xiàn)群落或生境中物種數(shù)目的多少，Simpson多樣性指數(shù)側(cè)重于常見種數(shù)目的變化，Peilou均勻度指數(shù)描述群落中物種分布的均勻程度。林下人工更新通過改變林分密度、林內(nèi)光照、種間關(guān)系等，影響林下植被的生長和發(fā)育。由表3可知，物種豐富度以云杉最高，為7.6，與對照樣地相比，增長100%，其次是樟子松7.4，增長94%，紅松最小，為6.4，增長64%;Simpson多樣性指數(shù)也以云杉最高，為0.751，與對照地相比增長45%，其次是樟子松0.739，增長43%，紅松最小0.7029，增長36%;Pielou均勻度指數(shù)依然是云杉最高0.831，與對照地相比增長19%，其次是紅松0.799，增長15%，最小的是樟子松0.793，增長13%;蓋度指數(shù)由大到小依次為樟子松71.6%、紅松47.7%、云杉44.4%，且都遠高于對照地的15.6%。數(shù)據(jù)顯示，經(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)與對照地的各項指數(shù)均差異明顯，但樟子松、云杉、紅松之間的差異不明顯。

3 結(jié)論與討論

在圍場縣桃山林場獨特的自然條件下，人工更新的樟子松的樹高生長量最大，為15.99cm。但通過2年樹高年生長量對比得知，樹高年生長量呈下降的趨勢;云杉的樹高年生長量次之，為5.23m，但樹高生長量有增加的趨勢;紅松樹高年生長量雖有增加的趨勢，但其生長量最低[7-14]。

楊樺次生林林下人工更新，有利于提高灌草層的物種多樣性，與對照樣地相比，采取人工林下更新的樣地物種多樣性更高。就不同更新樹種而言，云杉是楊樺次生林林下人工更新最適宜的樹種，其林下物種豐富度、Simpson多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)均高于樟子松和紅松的。

綜合以上研究結(jié)果，可初步確定承德圍場縣的綜合桃山林場林區(qū)，楊樺次生林3種人工更新的樹種中以云杉表現(xiàn)最佳。由于人工更新樹種只有2年時間，3種樹種的生長情況表現(xiàn)還不十分穩(wěn)定[15-17]，隨著時間的推移，各樹種的樹高生長量是否能夠遵循現(xiàn)有的規(guī)律，尚需要進一步驗證。

通過對楊樺次生林林下植被物種多樣性的研究發(fā)現(xiàn)，不同更新樹種之間，林下物種豐富度、Simpson多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)的差異不顯著。這可能是由于人工更新的時間較短，林下生物多樣性還未表現(xiàn)出來。為此，今后還需要更長時間的監(jiān)測、調(diào)查。

參考文獻

[1]王登山.論造林更新樹種選擇系統(tǒng)[J].農(nóng)林科技，2013（10）：237.

[2]王金盾.杉木·馬尾松人工林林下更新層樹種評價與選擇[J].安徽農(nóng)業(yè)科技，2014，42（4）：1093-1097.

[3]劉春廷.塞罕壩地區(qū)華北落葉松人工林采伐跡地更新樹種選擇的研究[J].山東林業(yè)科技，2008（6）：28-29.

[4]龔固堂，牛牧，慕長龍，等.間伐強度對柏木人工林生長及林下植物的影響[J].林業(yè)科學(xué)，2015，51（4）：10-15.

[5]張象軍，王慶成，郝龍飛，等.長白落葉松人工林林隙間伐對林下更新及植物多樣性的影響[J].林業(yè)科學(xué)，2011，47（8）：8-11.

[6]張樹榟，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，2015，35（16）：5403-5411.

[7]林嚇寶.杉木人工林林下更新實驗研究初報[J].綠色科技，2012（9）：85-87.

[8]朱霖，許彥紅，陸欣瑋.森林更新的研究[J].南方農(nóng)業(yè)，2011，5（1）：81-85.

[9]程仲輝.馬尾松人工純林林分改造問題的探討[J].福建林業(yè)科技，1997，26（4），69-71.

[10]閆茹.關(guān)帝山天然次生華北落葉松林林下更新特征研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（5）：505-507.

[11]宋新章，張智婷，肖文發(fā)，等.長白山楊樺次生林采伐林隙幼苗更新動態(tài)[J].林業(yè)科學(xué)，2008，44（3）：13-17.

[12]郭韋韋，張青，亢新剛，等.長白山云冷杉林不同演替階段樹種組成及林下更新研究[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017，41（1）：109-114.

[13]周曉果，溫遠光，朱宏光，等.大明山常綠闊葉林冠層垂直結(jié)構(gòu)與林下植物更新[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2017，28（2）：367-374.

[14]劉何銘，馬遵平，楊慶松，等.天童常綠闊葉林定居幼苗存活和生長的關(guān)聯(lián)[J].生物多樣性，2017，25（1）：11-22.

[15]宋思夢，譚波，周揚，等. 林窗大小對馬尾松人工林更新植物生態(tài)化學(xué)計量特征的影響[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2016，22（6）：1040-1047.

[16]楊玲，康永祥，李小軍，等.黃帝陵古柏群林下天然更新研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報，2015，30（1）：82-86.

[17]金瑩杉，翟明普，馬潤國，等.北京西山風(fēng)景林林下更新空間分布特征研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報，2007，22（3）：11-15.

（責(zé)編：張宏民）