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，利用單因素方差分析的方法，對比不同更新樹種間各指標的差異。結果表明：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%。

關鍵詞：楊樺;次生林;林下更新;樹種選擇

中圖分類號 S79文獻標識碼 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、層次結構簡單、更新緩慢等問題。為此，專家學者們針對人工輔助天然更新開展了大量的研究，但關于樹種選擇的研究仍相對較少。當前，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)林分構成及優(yōu)勢樹種的改變。研究區(qū)的楊樺林樹種單一、結構簡單，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，共設置6塊標準地，分別為A1、A2、A3、A4、A5和A6，面積均為100m×100m。2012年，對標準地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，標準地A1為樟子松，A3標準地為云杉，A5標準地為紅松。標準地A2、A4和A6均為對照樣地，不做任何處理。為防止標準地受放牧、游憩等其他因素的干擾，用鐵絲網(wǎng)對標準地進行圍禁。調(diào)查研究區(qū)內(nèi)各標準地的基本信息，如海拔、坡位等。基于2013、2014年2個調(diào)查期，對標準地內(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。各標準地的基本情況如表1所示。

1.3 調(diào)查項目

1.3.1 樹高生長量及存活率 在各標準地內(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 在各標準地內(nèi)設置面積為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，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，導致種間關系存在一定的差異，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%?？傮w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。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。

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（責編：張宏民）