曹慧，白晉華，王建讓，郭晉平，賀薇，徐發(fā)良

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 晉中 030801；2.加拿大湖首大學(xué)，加拿大 P7B5E1；3.山西省中條山三交林場，山西 臨汾 042600）

林火引起的演替在地球形成上森林的組成結(jié)構(gòu)和保持物種的多樣性上起著顯著的作用[1]，同時森林火災(zāi)也是造成全球森林蓄積量下降的重要原因之一。植被恢復(fù)是重建生物群落的第一步，近年來，國內(nèi)對不同森林類型植被恢復(fù)已有不少報道[2－5]，其中油松人工林植被恢復(fù)的影響鮮有報道。本文通過對山西省三交林場火燒跡地上的不同植被組成及其特征進行調(diào)查，分析了火燒對不同植被更新的影響，為華北地區(qū)火燒跡地的植被恢復(fù)及林火的科學(xué)管理提供基礎(chǔ)資料。

1 試驗地概況

試驗地地處中條山與太岳山交匯地帶，位于臨汾市浮山東部。地理坐標(biāo)112°00′—112°13′E，35°49′—36°03′N。林場境內(nèi)地貌屬中起伏侵蝕中山，地勢北高南低，海拔680～1 460m，在構(gòu)造上總特點是以斷裂作用為主，境內(nèi)巖石主要為砂質(zhì)巖，表面覆蓋第四紀黃土母質(zhì)。氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，氣候溫和干燥，年平均氣溫約11℃，最高月平均氣溫20℃，最低月平均氣溫－10℃，極端最高氣溫37℃，極端最低氣溫－13℃，年日照時數(shù)2 293h，年降水量527.7mm，多集中在7—9月，全年無霜期133d，平均風(fēng)速2.6ms－1，大風(fēng)多在3—4月間，由于冬夏季風(fēng)一年一度交替使得冬春寒冷干旱多風(fēng)，夏秋潮濕多雨，故冬春必須加強森林防火。

2 研究方法

2.1 樣地選擇與設(shè)置

通過對山西省三交林場2012年6月火燒跡地的調(diào)查與分析，以重度火燒（活立木＜20%）后的油松人工林、灌木林、草本叢為調(diào)查對象，共選擇設(shè)置6個樣地。以未經(jīng)過火燒且與火燒跡地立地條件和林型基本一致的作為對照。除了油松人工林設(shè)置20m×20m樣地，其他的樣地內(nèi)分別設(shè)2個5m×5m的灌木樣方和5個1m×1m的草本樣方，調(diào)查灌木和草本的個數(shù)、蓋度和高度。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

物種重要值：以重要值P來表示某一物種在某一群落或?qū)哟沃械膬?yōu)勢程度[6]。計算公式為：

灌木重要值＝（相對密度＋相對蓋度＋相對高度）／3；

草本重要值＝（相對密度＋相對蓋度＋相對高度）／3；

Simpson指數(shù)：該指數(shù)假設(shè)，對無限大的群落隨機取樣，樣本中2個不同種個體相遇的概率可以認為是一種多樣性的測度。計算公式為：

D—Simpson指數(shù)；N—總個體數(shù)量；Ni—第i個物種的個體數(shù)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 火燒對林地物種組成及其重要值

不同類型的樣地經(jīng)歷重度火燒后植物的種類組成發(fā)生變化，優(yōu)勢種的地位也發(fā)生相應(yīng)的變化，通過樣方調(diào)查，記錄各物種的密度、蓋度、高度，通過計算比較火燒前后各物種的重要值。由于油松人工林對照林地基本沒有林下植被，因此不計算其重要值。

由表1、表2看出，草本叢未歷經(jīng)火燒后，草本植物優(yōu)勢種如鐵桿蒿（0.277）、黃花蒿（0.169）等的重要值與火燒后（其值分別為0.273、0.205）變化不明顯，依然處于重要值的前3位；一些喜光耐旱草本植物如大針茅經(jīng)歷重度火燒后重要值也顯著升高（0.138），并在短期內(nèi)迅速占據(jù)了樣地。喜光類薹草火燒后重要值升高（0.323），并超過原優(yōu)勢種鐵桿蒿成為火燒跡地的新的優(yōu)勢種。

表1 草本叢未火燒樣地物種組成及其重要值

表2 草本叢過火樣地物種組成及其重要值

表3 灌木林未過火樣地物種組成及其重要值

表4 灌木林過火樣地物種組成及其重要值

由表3、表4看出，胡枝子在重度火燒后的重要值（0.438）超過黃刺玫的重要值（0.338），但依然是優(yōu)勢種。鐵桿蒿地位上升，出現(xiàn)荊條、大薊、灰綠藜等陽生耐旱植物，且重要值相差不大，都成為灌木林火燒跡地上的優(yōu)勢種。

表5 油松人工林重度火燒樣地物種組成及其重要值

重度火燒后油松人工林出現(xiàn)胡枝子、黃刺玫、荊條等灌木，且灌木的重要值都為前3位；與灌木層的重要值變化基本一致，重度火燒后草本層植物的種類增加了10種。說明油松人工林在歷經(jīng)重度火燒后跡地光照充足，適合旱生植物的生長（表5）。

3.2 不同強度火干擾對物種多樣性的影響

表6 火燒后不同類型群落的生物多樣性

火燒后所有植物的Simpson多樣性指數(shù)均大于對照樣地，即重度荒山＞對照荒山；重度灌木林地＞對照灌木林地；重度油松人工林＞對照油松人工林。經(jīng)歷重度火燒后，油松人工林在重度火燒后多樣性明顯升高，即油松人工林＞荒山叢＞灌木林地（表6）。

4 結(jié)論

與對照相比，重度火燒后荒山叢的優(yōu)勢種重要值變化不明顯，但喜陰耐旱的植物重要值顯著升高；而灌木層形成以陽生耐旱草本植物占主要優(yōu)勢的灌木林群落，說明火干擾所產(chǎn)生的高溫高熱使大部分林下灌木死亡，使得林下灌木物種組成有較大的變化；油松人工林林分群落結(jié)構(gòu)變化只是在灌木層和草本層中一些物種的更替，森林群落冠層喬木死亡后，林下光照增加，有利于林下陽生植物的生長[7]。

重度火燒后，所有植物的Simpson多樣性指數(shù)普遍大于對照樣地，尤其油松人工林的Simpson多樣性明顯升高，即油松人工林＞荒山叢＞灌木林地，說明由于陽性樹種的侵入，物種數(shù)量增加，因此導(dǎo)致火燒后各層次的多樣性指數(shù)均增加。

本次研究的結(jié)果，只是在火干擾2a后調(diào)查得到的結(jié)果，沒有對幼苗的動態(tài)進行研究，而隨著植被恢復(fù)的進程，喬木幼苗的更新會受到草本植物以及灌木生長的影響[8]，所以需要進一步的調(diào)查以探索更準(zhǔn)確的植被恢復(fù)規(guī)律。

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[2]鄭煥能，賈松青，胡海清.大興安嶺林區(qū)的林火與森林恢復(fù)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1986，14（4）：1－7

[3]關(guān)克志，張大軍.大興安嶺森林火災(zāi)對植被的影響分析[J].環(huán)境科學(xué)，1990，11（5）：82－89

[4]孔繁花，李秀珍，王緒高，等.林火跡地森林恢復(fù)研究進展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2003，22（2）：60－64

[5]孫明學(xué).塔河林區(qū)林火對土壤性質(zhì)與植被恢復(fù)的影響[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2011

[6]王伯蓀.植物群落學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1987

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[8]董和利，徐鶴忠，劉濱輝，等.大興安嶺火燒跡地主要目的樹種的天然更新[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，34（1）：22－24