任 達(dá)

(山西省林業(yè)和草原科學(xué)研究院，山西 太原 030012)

遼東櫟(Quercusliaotungensis)屬于殼斗科櫟屬，是山西省典型的鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)種之一。目前，山西省遼東櫟林面積達(dá)33.99×104hm2，占林地總面積的13.8%.撫育間伐作為森林培育的重要經(jīng)營(yíng)措施，會(huì)影響林分生長(zhǎng)、林下植被更新、物種多樣性等多個(gè)方面，但是關(guān)于間伐對(duì)林下生物多樣性的影響以及采伐時(shí)間對(duì)林分變化動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響的研究較少。因此，筆者以撫育間隔3 a的遼東櫟天然林為研究對(duì)象，研究間伐對(duì)林分生長(zhǎng)和林下物種多樣性的短期影響。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山西省中條山國(guó)有林管理局三交中心林場(chǎng)，地處臨汾市浮山縣寨圪塔鄉(xiāng)山交村，地理位置北緯35°54′35.54″，東經(jīng)112°04′5.47″，海拔1 197 m～2 060 m.屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，無(wú)霜期191 d，年降水量550 mm～590 mm，年平均氣溫9.1 ℃.土壤為褐壤，土層厚度20 cm～60 cm.該區(qū)域森林類型屬天然次生林，林分類型以遼東櫟林、遼東櫟油松混交林為主，主要喬木樹(shù)種有遼東櫟(Quercusliaotungensis)、油松(PinustabuliformisCarr.)、山楊(PopulusdavidianaDode)和漆樹(shù)(Toxicodendronvernicifluum)等，主要灌木有連翹(Forsythiasuspensa)、土莊繡線菊(SpiraeapubescensTurcz.)、黃刺玫(RosaxanthinaLindl)和南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb.)等，主要草本植物有苔草(Carexspp.)、黃精(Polygonatumsibiricum)和毛茛(RanunculusjaponicusThunb.)等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

2017年11月，在三交林場(chǎng)林分狀況相對(duì)一致(均在東北坡，海拔1 220 m～1 276 m，郁閉度0.9以上)的遼東櫟天然次生林中建立了12塊20 m×20 m的固定標(biāo)準(zhǔn)地，每塊標(biāo)準(zhǔn)地相距100 m，樣地四角用水泥石磚進(jìn)行標(biāo)記。記錄樣地內(nèi)所有胸徑(DBH)≥1cm的喬木物種名稱、胸徑、樹(shù)高、冠幅、枝下高，并對(duì)其掛牌定位。調(diào)查結(jié)束后，每3個(gè)樣地作為1個(gè)間伐處理單元，按照株數(shù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)4個(gè)間伐強(qiáng)度，0%(對(duì)照，CK)，15%(輕度間伐，LT)，25%(中度間伐，MT)和35%(重度間伐，HT)，記錄伐去樹(shù)木的號(hào)牌。經(jīng)方差分析可知，12塊樣地在間伐前遼東櫟密度、林分平均胸徑和平均樹(shù)高等因子無(wú)顯著差異。間伐前樣地林分特征見(jiàn)表1.

間伐處理3 a后(2020年8月)，對(duì)樣地進(jìn)行復(fù)測(cè)。調(diào)查林內(nèi)喬木名稱、號(hào)牌、樹(shù)高和胸徑，計(jì)算林分平均胸徑(幾何平均數(shù))、平均樹(shù)高(算術(shù)平均數(shù))和胸高斷面積，并根據(jù)山西遼東櫟天然林胸徑樹(shù)高二元材積式計(jì)算單株材積，推算單位面積蓄積量。在每個(gè)樣地內(nèi)調(diào)查5個(gè)2 m×2 m的灌木樣方，記錄植物名稱、地徑、高度、分枝數(shù)、冠幅；5個(gè)1 m×1 m的草本樣方，記錄種類、多度、平均高、蓋度。

2.2 物種多樣性計(jì)算

2.2.1 重要值

表1 2017年間伐前林分特征

根據(jù)植物的相對(duì)密度(RDE)、相對(duì)蓋度(RC)、相對(duì)頻度(RF)，計(jì)算該物種的重要值(IV)：

IV=(RDE+RC+RF)/3.

2.2.2 物種多樣性

本研究采用物種豐富度S, Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H′，Simpson多樣性指數(shù)D和Pielou均勻度指數(shù)JSW綜合評(píng)價(jià)不同采伐強(qiáng)度下各群落物種多樣性。

式中：N——物種i所在樣地中所有種的重要值和；

Ni——物種i的重要值；

Pi——物種i的相對(duì)重要值。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理

本研究使用WPS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，采用DataDesk6.1軟件進(jìn)行ANOVA分析和LSD多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 間伐強(qiáng)度對(duì)林分生長(zhǎng)的影響

不同間伐強(qiáng)度處理3 a后胸徑和樹(shù)高增長(zhǎng)情況見(jiàn)第16頁(yè)表2.

由表2可知，間伐后各處理林分的平均胸徑均有所增長(zhǎng)，但平均胸徑差異不顯著(P>0.05)；HT的林分胸徑平均增長(zhǎng)量和胸徑年平均增長(zhǎng)量顯著高于CK，LT和MT，且CK，LT和MT之間沒(méi)有顯著差異。不同間伐強(qiáng)度對(duì)遼東櫟樹(shù)高平均值、樹(shù)高平均增長(zhǎng)量和樹(shù)高年平均增長(zhǎng)量都沒(méi)有顯著促進(jìn)作用(P>0.05)。由此可見(jiàn)，林分胸徑比林分樹(shù)高對(duì)間伐處理更敏感。

不同間伐強(qiáng)度處理3 a后胸高斷面積和蓄積量變化情況見(jiàn)表3.

由表3可以看出，林分胸高斷面積、斷面積增長(zhǎng)量和斷面積年增長(zhǎng)量均隨間伐強(qiáng)度的增大而減小，HT和MT處理顯著降低了胸高斷面積、斷面積增長(zhǎng)量和斷面積年增長(zhǎng)量，但CK和LT之間沒(méi)有顯著差異。蓄積量、蓄積增長(zhǎng)量和蓄積年增長(zhǎng)量隨間伐強(qiáng)度的增大而減小(P<0.05)；LT處理下蓄積量增長(zhǎng)量和蓄積量年生長(zhǎng)量略高于CK，但是二者間差異并不顯著。間伐顯著影響了林分胸高斷面積和蓄積量，而且在短期內(nèi)年增長(zhǎng)量不能達(dá)到對(duì)照組水平。

表2 不同間伐強(qiáng)度處理3 a后胸徑與樹(shù)高增長(zhǎng)情況

表3 不同間伐強(qiáng)度處理3 a后胸高斷面積和蓄積量變化情況

3.2 間伐強(qiáng)度對(duì)林下物種多樣性的影響

不同間伐強(qiáng)度處理3 a后林下物種數(shù)量見(jiàn)表4.

表4 不同間伐強(qiáng)度處理3 a后林下物種數(shù) 種

由表4可知，間伐處理3 a后，CK，LT，MT和HT的喬木物種豐富度無(wú)明顯變化。因?yàn)樵谶x擇間伐木時(shí)，將不同種類喬木有意識(shí)進(jìn)行了保留。MT和HT處理，相較CK，灌木分別增加了2種和4種，草本分別增加了1種和2種，說(shuō)明間伐能在短期內(nèi)增加林分物種豐富度。

不同間伐強(qiáng)度處理3 a后林下物種多樣性見(jiàn)表5.

由表5可以看出，間伐3 a后，CK，LT，MT和HT處理下，喬木層Shannon-wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)均無(wú)顯著差異。灌木層Shannon-wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)除LT處理與CK無(wú)顯著差異外，其余處理均顯著高于CK，而MT和HT之間無(wú)顯著差異。間伐處理后，灌木層Pielou均勻度指數(shù)均高于CK，但各處理間無(wú)顯著差異。HT處理下草本層Shannon-wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)顯著高于其它3組處理，而CK，LT和MT之間無(wú)顯著差異。草本層Pielou均勻度指數(shù)與灌木層、喬木層一樣，在不同間伐強(qiáng)度處理下均無(wú)顯著差異。

表5 不同間伐強(qiáng)度處理3 a后林下物種多樣性

4 結(jié)論與討論

短期內(nèi)，重度間伐可以提高林分胸徑平均增長(zhǎng)量和胸徑年平均增長(zhǎng)量，對(duì)于樹(shù)高生長(zhǎng)則沒(méi)有明顯作用，說(shuō)明遼東櫟在短期內(nèi)胸徑比樹(shù)高對(duì)間伐更為敏感。林分胸高斷面積、斷面積增長(zhǎng)量、斷面積年增長(zhǎng)量、蓄積量、蓄積增長(zhǎng)量、蓄積年增長(zhǎng)量均隨間伐強(qiáng)度的增大而減小，且在短期內(nèi)年增長(zhǎng)量不能達(dá)到對(duì)照組的水平。中度和重度間伐顯著提高了灌木層物種多樣性，重度間伐提高了草本層物種多樣性。間伐處理未能改變物種均勻度大小，說(shuō)明遼東櫟林中各物種個(gè)體數(shù)量分布是相對(duì)均勻的。為了更好地了解遼東櫟天然林對(duì)間伐的響應(yīng)，摸清其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，得出更為科學(xué)準(zhǔn)確的結(jié)論，應(yīng)對(duì)其林分進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。