劉 奇，孫 楠，張怡春(.黑龍江省林業(yè)科學(xué)院，黑龍江哈爾濱5008;.黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，黑龍江哈爾濱5008)

20世紀(jì)中期由于過度采伐造成森林資源短缺，長白落葉松生長速度快，適應(yīng)性強成為黑龍江省主要的造林樹種［1－4］。大面積的長白落葉松人工純林密度偏大，林下植被稀疏、群落結(jié)構(gòu)簡單、生物多樣性銳減、土壤酸化、養(yǎng)分衰竭、土壤板結(jié)、地力下降、涵養(yǎng)水源能力下降，生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，無法發(fā)揮生態(tài)公益效能［5－7］。該文研究不同皆伐帶寬的林下生物多樣性及林下的天然更新情況，為現(xiàn)有長白落葉松人工純林的可持續(xù)經(jīng)營提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域概況

孟家崗林場位于黑龍江省樺南縣東北部，地理坐標(biāo)為130°32'42″～130°52'36″E，46°20'16″～46°30'50″N。地處完達(dá)山西麓余脈，以低山丘陵為主，坡度較為平緩，大部分坡度在10°～20°，平均海拔250 m，屬東亞大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫2.7℃，年≥10℃積溫2 547℃，年平均降水量550 mm，無霜期120 d左右。

2 研究方法

2.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)在黑龍江省佳木斯市孟家崗林場52林班的11小班和69林班的11、12小班，林齡為41年，面積為10.8 hm2，其中5，6，7 區(qū)采伐帶寬為 15 m，8，9，10 區(qū)采伐帶寬為30 m，1，2，3區(qū)采伐帶寬為50 m，每個小區(qū)設(shè)置固定標(biāo)準(zhǔn)地1塊，共計9塊。各區(qū)的試驗設(shè)計為:1區(qū)穴狀整地，株行距為2.0 m ×2.5 m，2區(qū)穴狀整地，株行距為2.0 m ×1.5 m，3區(qū)不整地，4區(qū)為未采伐對照區(qū)，5區(qū)穴狀整地，株行距為2.0 m ×2.5 m，6 區(qū)不整地，7 區(qū)穴狀整地，株行距為2.0 m×1.5 m，8 區(qū)不整地，9 區(qū)穴狀整地，株行距為2.0 m ×1.5 m，10 區(qū)穴狀整地，株行距為2.0 m ×2.5 m。

圖1 試驗區(qū)設(shè)置

2.2 生物多樣性調(diào)查 在不同試驗區(qū)內(nèi)設(shè)置固定標(biāo)準(zhǔn)地，共計10塊，標(biāo)準(zhǔn)地大小為20 m×30 m，對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沿樣地的4個角和中心的位置設(shè)置5個2 m×2 m的樣方。在樣方內(nèi)調(diào)查草本的種名、個體數(shù)(叢數(shù))、高度、蓋度，調(diào)查灌木的種類、數(shù)量、高度，將喬木幼苗統(tǒng)計為林下更新。生物多樣性的分析采用物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)。

(1)物種豐富度指數(shù)。

S=出現(xiàn)在所有樣方中的物種總數(shù)

(2)物種多樣性指數(shù)采用Simpson多樣性指數(shù)和Shannon－Wiener多樣性指數(shù)。

(3)均勻度指數(shù)采用Pielou指數(shù)和Alatalo指數(shù):

Pielou指數(shù):

Alatalo指數(shù):

式中，Pi為第i種的重要值，灌木植物Pi=(相對密度 +相對頻度)/2;草本植物Pi=(相對密度 +相對蓋度 +相對頻度)/3;S=出現(xiàn)在所有樣方中的物種總數(shù)。

由于科技創(chuàng)新政策的制定主體多樣化，也就導(dǎo)致了科技創(chuàng)新政策目的的多元化，如何保證不同的制定主體的科技創(chuàng)新政策最后形成政策合力，對我國的科技創(chuàng)新形成促進(jìn)作用，對其政策制定過程進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)就顯得十分必要。針對科技創(chuàng)新政策的制定過程，各部門之間要加強溝通與綜合協(xié)調(diào)，對于各部門制定的科技創(chuàng)新政策要進(jìn)行充分的論證，力爭將科技創(chuàng)新政策沖突減至最小。國家科技教育領(lǐng)導(dǎo)小組要加強科技創(chuàng)新政策制定的協(xié)調(diào)力度和政策沖突性審查，針對互相沖突的科技創(chuàng)新政策要督促相關(guān)部門進(jìn)行及時整改。

3 結(jié)果與分析

3.1 皆伐帶寬對林下物種豐富度的影響 長白落葉松人工林帶狀皆伐林分林下草本植物共有43種，3種皆伐帶寬的林分林下物種數(shù)較對照有不同程度的增加，其中，皆伐帶寬為15 m的長白落葉松人工林的草本植物種數(shù)較對照林分增加了17.39%，灌木種數(shù)與對照相同;皆伐帶寬為30 m的長白落葉松人工林的草本植物種數(shù)較對照林分增加了21.74%，灌木種數(shù)較對照增加了25.00%;皆伐帶寬為50 m的長白落葉松人工林的草本植物種數(shù)較對照林分增加了21.74%，灌木種數(shù)較對照增加了100.00%。草本物種數(shù)和灌木種數(shù)隨著皆伐帶寬的增大而增多。

表1 不同皆伐帶寬林下草本及灌木種數(shù)

3.2 皆伐帶寬對林下物種密度、蓋度、平均高的影響 長白落葉松帶狀皆伐后，對不同皆伐帶寬的物種密度、蓋度和平均高進(jìn)行調(diào)查。由表2可知，長白落葉松帶狀皆伐后，草本密度、蓋度和平均高都有所增加，15 m皆伐帶寬的林分，草本密度、蓋度和平均高較對照林分高出18.50%、95.99%和4.82%;30 m皆伐帶寬的林分，草本密度、蓋度和平均高較對照林分高出28.57%、169.63%和8.47%;50 m皆伐帶寬的林分，草本密度、蓋度和平均高較對照林分高出51.88%、191.41%和18.88%，長白落葉松帶狀皆伐后，草本密度、蓋度和平均高隨著皆伐帶寬的增大而增加。帶狀皆伐后灌木的密度較未采伐對照的林分有不同程度的降低，15 m皆伐帶寬的林分，灌木平均高較對照林分低，30 m和50 m皆伐帶寬的林分，灌木平均高較對照林分高出2.14%和26.33%，長白落葉松帶狀皆伐后，灌木密度和平均高隨著皆伐帶寬的增大而增加。

表2 不同皆伐帶寬林下草本及灌木的密度、蓋度、平均高

3.3 皆伐帶寬對林下植物重要值的影響 由表3可知，長白落葉松采伐2年后，3種皆伐帶寬的林分，重要值排在前10位的草本植物有益母草、水金鳳、箭葉蓼、牡蒿、繁縷、野蘇子、蚊子草、電燈花、老鸛草和蕁麻，皆伐帶寬15 m的林分，這10種草本植物的重要值達(dá)到0.751 1，皆伐帶寬30 m的林分，這10種草本植物的重要值達(dá)到0.743 6，皆伐帶寬50 m的林分，這10種草本植物的重要值達(dá)到0.740 0。未采伐對照林分，蚊子草、蹄蓋蕨、電燈花、牡蒿和豬秧秧5種草本植物的重要值合計達(dá)到了0.547 4，是長白落葉松人工林草本植物的主體。與對照林分相比，采伐后林分中繁縷、野蘇子和箭葉蓼等喜光草本的重要值增加，蹄蓋蕨的重要值下降。這是由于蕨類植物適宜在陰濕的環(huán)境下生長，帶狀皆伐后，林地的光照增加，喜光的草本植物會侵入，而喜陰耐濕的蕨類就會減少。

帶狀皆伐2年后，灌木植物重要值較對照林分也有相應(yīng)的變化，對照林分灌木植物重要值的排序從大到小為繡線菊、衛(wèi)矛、溲疏、刺老芽、刺梅，其中，繡線菊和衛(wèi)矛的重要值合計達(dá)到了近0.800 0。3種皆伐帶寬的林分，繡線菊的重要值都有不同程度的下降，尤其是皆伐帶寬15 m的林分，繡線菊已經(jīng)從林地消失了，皆伐帶寬30 m和50 m的林分，繡線菊的重要值也分別降低，比較喜光的榛子進(jìn)入林地，3種皆伐帶寬的林分，榛子重要值分別為0.316 7、0.313 9和 0.151 2。

3.4 皆伐帶寬對林下植物多樣性的影響 由表4可知，采伐2年后，草本植物的 Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Alatalo均勻度指數(shù)4個指數(shù)均低于未采伐的對照林分，而灌木植物的4個指數(shù)均高于對照林分。草本植物多樣性和均勻性較好的是皆伐帶寬為15 m的林分，灌木植物多樣性和均勻性較好的是皆伐帶寬為50 m的林分。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因是:帶狀皆伐后，林地內(nèi)的光照、溫度、濕度等發(fā)生改變，林地內(nèi)喜光的草本植物就會快速生長，其他草本植物的比例就相對降低，造成多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)降低，皆伐帶寬越大，草本多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)就越低。而灌木植物隨著光照的增加，物種數(shù)增加，灌木的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都增加，皆伐帶寬越大，灌木植物的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)就越高。

3.5 皆伐帶寬對林下天然更新的影響 長白落葉松不同帶寬皆伐后2年，對林下天然更新苗木的種類、株數(shù)和平均高進(jìn)行調(diào)查。由表5可知，長白落葉松帶狀皆伐后，林下天然更新的樹種為10種，分別是茶條槭、山槐、白樺、柞樹、榆樹、柳樹、落葉松、紫椴、楊樹和糖槭。從整體上看，帶狀皆伐后，林下天然更新樹種較未采伐林分增加，平均高增大，單位面積株數(shù)降低。3種皆伐帶寬(15 m、30 m、50 m)的林分，天然更新樹種數(shù)較對照林分分別高出20%、25%和75%;天然更新平均高較對照林分高出57.28%、64.97%和79.03%。其中，皆伐帶寬50 m的林分，出現(xiàn)了高度1.5 m以上的幼樹，而對照林分的天然更新幼樹的高度均在50 cm左右。帶狀皆伐后，天然更新的單位面積株數(shù)較對照林分有不同程度的降低，皆伐帶寬越大，天然更新的樹種數(shù)和株數(shù)就越多，平均高就越高。

表3 不同間伐強度林分林下草本及灌木的重要值

表4 不同皆伐帶寬林分林下草本及灌木的多樣性及均勻度指數(shù)

表5 不同皆伐帶寬林下天然更新苗木種類、密度、平均高

4 結(jié)論與討論

(2)帶狀皆伐后，草本植物和灌木植物的重要值也發(fā)生變化，耐陰植物減少，重要值降低(如蹄蓋蕨)，相反，喜光的草本植物和灌木植物的重要值增加(如繁縷、野蘇子、榛子)。帶狀皆伐后的林分，林地內(nèi)光照增加后，喜光的草本植物快速生長，數(shù)量劇增，其他競爭力弱或耐陰種類數(shù)量減少或消失，皆伐后，灌木種類增加，數(shù)量增加不大，所以計算結(jié)果顯示草本植物的多樣性和均勻度均低于對照林分，皆伐帶寬越大，草本多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)就越低，灌木植物的多樣性和均勻度高于對照林分，皆伐帶寬越大，灌木植物的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)就越高。

(3)長白落葉松人工林按照3種不同帶寬皆伐后，天然更新樹種較對照林分增加，平均高增大，但單位面積株數(shù)降低，這是由于生長環(huán)境和營養(yǎng)空間的改變，使外來樹種容易下種，同時，由于帶狀皆伐后幼樹在早春會發(fā)生凍害，熱量增高后蟲害增加，還有草本植物和幼樹間的競爭，都會導(dǎo)致林下更新幼樹株數(shù)的降低。

(4)建議對長白落葉松人工林進(jìn)行帶狀皆伐時，皆伐帶寬大于30 m，出于水土流失和防護(hù)等原因，皆伐帶寬不要超過50 m。

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