趙渺

(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃監(jiān)測院，遼寧 沈陽 110122)

通過研究不同間伐強(qiáng)度對油松林的影響，得出最佳間伐強(qiáng)度。通過試驗得到此林分最適宜的間伐強(qiáng)度，可以在相似林分中應(yīng)用，為林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營服務(wù)。森林間伐可降低林木密度，改善林木生長條件，還能收獲部分木材，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。但是在兼顧經(jīng)濟(jì)效益的同時，應(yīng)重點(diǎn)考慮森林的生態(tài)效益，通過試驗可以得到不同間伐強(qiáng)度林分林下植被多樣性，得到其變化趨勢和最適強(qiáng)度，為森林生態(tài)系統(tǒng)和恢復(fù)建設(shè)提供依據(jù)。[1]

1 研究區(qū)域概況

1.1 植被條件

木蘭圍場自然保護(hù)區(qū)共有種子植物 793種，隸屬 90 科 371 屬，分別占河北植物區(qū)系總數(shù)的36.9%、70.3%和52.0%。其中，裸子植物3科7屬11 種，即松科(Pinaceae)、柏科(Cupressaceae)和麻黃科(Ephedraceae)；被子植物87 科364 屬782種。其中，雙子葉植物76 科 293 屬 653 種，單子葉植物 11 科 71 屬 129 種，其中物種較多的科為禾本科(Gramineae)、薔薇科(Rosaceae)、菊科(Compositae)、豆科(Leguminosae)等。

1.2 試驗地概況

河北省承德市木蘭圍場海拔1 220 m，坡度 25°～35°的陽坡山地。林齡均為28 a。為了保證樣地設(shè)置的科學(xué)性，盡量保證變量外的其他因子保持一致。

1.3 樣地設(shè)置

空白對照：即原密度林分作為對照(CK)。

間伐強(qiáng)度分為四級：弱度(27.3%)、中度(40.5%)、強(qiáng)度(50.4%)、超強(qiáng)度(67.8%)。

每個采伐強(qiáng)度設(shè)置3個20 m×20 m的樣地。在每個樣地的四個角上設(shè)置5 m×5 m的正方形樣方進(jìn)行灌木調(diào)查，共設(shè)置60個灌木樣方；同時在每個灌木樣方的四個角上設(shè)置1 m×1 m的正方形樣方進(jìn)行草本調(diào)查，共設(shè)置240個草本樣方。

2 研究方法

詳細(xì)記錄標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)每一樣方內(nèi)灌木的種數(shù)、高度和蓋度，調(diào)查并記錄草本樣方內(nèi)植物的物種、高度和蓋度。將更新的喬木幼苗(高<1 m)統(tǒng)計在灌木中。 統(tǒng)計各樣方中植物的物種蓋度、頻度，分別計算每個樣地中各植物的相對蓋度(RC)和相對頻度(RF)，進(jìn)而得到各植物的重要值。各指標(biāo)計算公式如下：

相對蓋度(RC)=C(某個種的蓋度)/∑C(全部種的蓋度之和)×100

相對頻度(RF)=F(某個種的頻度)/∑F(全部種的總頻度)×100

重要值(VI)=(RC+RF)/2

物種均勻度指數(shù)

Jsw= -∑PilnPi/lns

Simpson多樣性指數(shù)

D=-∑(PilnPi)

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)

H′=1-∑Pi2

式中Pi為種i的相對重要值，S為樣方出現(xiàn)的物種數(shù)。[2]

3 結(jié)果與分析

3.1 不同間伐強(qiáng)度對灌木及草本種類數(shù)量的影響

3.1.1 對灌木種類的影響分析 通過對灌木、草本樣方進(jìn)行調(diào)查，得到不同間伐強(qiáng)度的灌木和草本物種的數(shù)量，通過與對照進(jìn)行對比和不同間伐強(qiáng)度之間類比，得到植物種類變化規(guī)律(表1)。

表1 不同間伐強(qiáng)度油松林林下植物種類變化

由表1可知，隨著間伐強(qiáng)度的增大，油松林下灌木種類增加。對照林分出現(xiàn)灌木種類5種，優(yōu)勢種為大果榆和繡線菊。由于林內(nèi)環(huán)境改善，林下植物迅速更新，弱度、中度、強(qiáng)度間伐的林分林下植物分別比對照增加了3、5、4 種。這與李國雷研究北京山區(qū)間伐后油松林下植被變化結(jié)果一致。[3]其中弱度間伐后林分出現(xiàn)了蒙古櫟、五角楓、榆樹等幼苗更新和山丁子、金銀木等灌木，優(yōu)勢種除了大果榆和繡線菊外還增加了榆樹幼苗，說明間伐有利于林分自然更新。中度間伐林分增加了蒙古櫟、胡枝子、銳齒鼠李、圓葉鼠李和小葉鼠李等幼苗更新，其中除大果榆外，蒙古櫟幼苗也具有一定優(yōu)勢。強(qiáng)度間伐增加的物種與中度間伐基本一致，大果榆、繡線菊和蒙古櫟為優(yōu)勢種。

在弱度、中度和強(qiáng)度間伐以及對照林分中，大果榆均為優(yōu)勢種，作為主要物種，鼠李、繡線菊也均出現(xiàn)。與弱度間伐相比，中度間伐林分中出現(xiàn)新物種與弱度間伐不同，出現(xiàn)的新的優(yōu)勢種均為喬木更新，可能與周圍林分種子傳播有關(guān)，但與對照相比物種數(shù)均有增加，間伐效果很明顯。強(qiáng)度間伐和中度間伐出現(xiàn)的新物種基本一致，喬木更新效果也很明顯?？梢钥闯?，間伐后林分更新效果好，灌木物種數(shù)也有所增加。這幾種間伐強(qiáng)度均有利于灌木的生長。

超強(qiáng)度間伐后物種少于對照，沒有出現(xiàn)新物種，可能是由于間伐強(qiáng)度過大導(dǎo)致林內(nèi)光照驟增，陰生植物不適宜生長所致。由此得到超強(qiáng)度間伐可能不利于林分灌木生長。

3.1.2 對草本種類的影響分析 比較對照幾個間伐強(qiáng)度林下草本物種數(shù)，可以看出中度、強(qiáng)度和超強(qiáng)度間伐草本數(shù)量有所增加，弱度間伐草本物種數(shù)減少，說明中度以上間伐強(qiáng)度有利于增加草本種數(shù)。結(jié)合重要值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)雖然林下草本種類波動很大，但是總的物種數(shù)量相差不大，而其優(yōu)勢種變化范圍更是十分有限。在對照和幾個間伐梯度中，寬葉苔草、細(xì)葉苔草和唐松草均為優(yōu)勢種；弱度、中度和強(qiáng)度間伐出現(xiàn)了鵝觀草這一新的優(yōu)勢種。超強(qiáng)度間伐林分林下較弱度、中度和強(qiáng)度間伐又出現(xiàn)了鐵桿蒿和糙蘇這兩種新的優(yōu)勢種。

由此可以看出，隨著間伐強(qiáng)度的增加，草本種類有所波動，其優(yōu)勢種數(shù)量增加。通過此結(jié)果可認(rèn)為間伐強(qiáng)度增加，優(yōu)勢種物種數(shù)在增加，間伐強(qiáng)度增加有利于草本植物生長。

3.2 對植物多樣性的影響分析

通過油松林下各物種的蓋度和頻度，計算其相對蓋度和相對頻度，取其平均值作為該物種重要值，分別計算各間伐強(qiáng)度下灌木和草本的均勻度指數(shù)、Simpson 多樣性指數(shù)和 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)，比較其物種多樣性，得到表2和3。

表2 不同間伐強(qiáng)度林分植物多樣性指數(shù)(灌木)

注：Jsw—物種均勻度指數(shù)；D—Simpson 指數(shù)；H′—Shannon-Wiener 指數(shù)

表3 不同間伐強(qiáng)度林分植物多樣性指數(shù)(草本)

注：Jsw：物種均勻度指數(shù)；D：Simpson 指數(shù)；H′：Shannon-Wiener 指數(shù)

根據(jù)計算得出油松不同間伐強(qiáng)度林下植物多樣性指數(shù)。由表 3.3可以看出，與對照相比，間伐后油松林下灌木Simpson 多樣性指數(shù)和Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)變化趨勢基本一致，弱度和中度間伐其多樣性指數(shù)在逐漸增大，強(qiáng)度和超強(qiáng)度間伐其林下灌木多樣性指數(shù)又降低。這與李國雷等研究北京山區(qū)油松林植被發(fā)育影響物種豐富度和多樣性增加的結(jié)果一致。比較對照和各間伐強(qiáng)度灌木均勻度指數(shù)，發(fā)現(xiàn)除中度間伐外，其他間伐強(qiáng)度情況下均勻度指數(shù)均小于對照。因此，間伐對油松林下灌木多樣性的顯著提高不具有長期性，經(jīng)過較長時間后，林下灌木種類、數(shù)量均會比間伐初期有所降低。

由此可看出，間伐改善了林分條件，弱度和中度間伐有利于促進(jìn)灌木多樣性的增加；由于間伐強(qiáng)度過大，導(dǎo)致耐陰性植物生長受阻，繼續(xù)增大間伐強(qiáng)度，其多樣性又會逐漸減小。對照林分中的林下灌木均勻度已經(jīng)很高，而間伐后樣地上出現(xiàn)的種類均沒有形成優(yōu)勢，其均勻度指數(shù)均小于對照。因此從灌木多樣性的角度考慮，對此類人工林中度間伐更為適合。

與對照相比，各間伐強(qiáng)度林分中草本的 Simpson 多樣性指數(shù)和Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)變化趨勢基本一致。弱度間伐后其多樣性指數(shù)急劇減小，中度間伐后開始增加，其中強(qiáng)度間伐情況下的Simpson 多樣性指數(shù)略有反彈。草本的均勻度指數(shù)隨著間伐強(qiáng)度增加而增加，但都小于對照。中度以上間伐有利于草本多樣性提高，有利于改善林分環(huán)境。

4 結(jié)論與討論

除超強(qiáng)度間伐外，其他幾個間伐強(qiáng)度灌木物種數(shù)均有所增加，有利于灌木的生長。超強(qiáng)度間伐后植物種類少于對照，沒有出現(xiàn)新物種，由此得到超強(qiáng)度間伐可能不利于林分灌木生長。隨著間伐強(qiáng)度的增加，草本種類有所波動，其優(yōu)勢種數(shù)量增加。通過此結(jié)果可認(rèn)為間伐強(qiáng)度增加，優(yōu)勢種物種數(shù)在增加，間伐強(qiáng)度增加有利于草本植物生長。

與對照相比，弱度間伐后草本多樣性指數(shù)急劇減小，中度間伐后開始增加。草本的均勻度指數(shù)隨著間伐強(qiáng)度增加而增加，但都小于對照。從草本多樣性的角度看，中度以上間伐有利于其多樣性提高，有利于改善林分環(huán)境。[4]

綜合考慮林下植被種類數(shù)量和多樣性指數(shù)，得到在中度以上間伐強(qiáng)度有利于樹木生長和林分健康，但不能高于超強(qiáng)度間伐強(qiáng)度。因此，間伐強(qiáng)度在中度到強(qiáng)度之間效果最好，保留木為 900～1 000 株·hm-2，間伐強(qiáng)度為40%～50%。