徐國(guó)巧，馬嬌嬌，陳哲，王海濤，李娟，盧金平

摘要：為了探究疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)林分林下植物多樣性的影響，以53a山楊林分為研究對(duì)象，設(shè)置對(duì)照和疏伐轉(zhuǎn)化試驗(yàn)固定樣地，分別于2015、2017、2019年對(duì)各樣地進(jìn)行林下植物多樣性的定期觀察與測(cè)定，比較分析疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)林下植物多樣性的影響。結(jié)果表明，疏伐轉(zhuǎn)化增加了草本層林下植物種類數(shù)，且疏伐轉(zhuǎn)化后草本層林下植物重要值發(fā)生變化。疏伐轉(zhuǎn)化降低了灌木層林下植物種類數(shù)，且疏伐轉(zhuǎn)化后灌木層林下植物重要值變化不明顯，毛榛始終為灌木層林下植物優(yōu)勢(shì)種。疏伐轉(zhuǎn)化提高了草本層林下植物多樣性指數(shù)。各年份疏伐轉(zhuǎn)化Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均大于對(duì)照，2015年疏伐轉(zhuǎn)化Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)分別比對(duì)照增加了0.14、0.21、0.02，但Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)差異不顯著（P>0.05）;2017年Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)分別比對(duì)照增加了0.14、0.51、0.12，疏伐轉(zhuǎn)化和對(duì)照Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05），Shannon-Wiener指數(shù)呈顯著差異（P<0.05）;2019年分別比對(duì)照增加了0.08、0.49、0.05，疏伐轉(zhuǎn)化和對(duì)照Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05），Shannon-Wiener指數(shù)呈顯著差異（P<0.05）。隨著時(shí)間的變化疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)灌木層林下植物多樣性指數(shù)無(wú)明顯影響。各年份疏伐轉(zhuǎn)化與對(duì)照除Shannon-Wiener指數(shù)差異顯著（P<0.05）外，Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05）。因此，疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)山楊林下植物多樣性有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：疏伐轉(zhuǎn)化;山楊;林下植物多樣性

The effect of thinning and transformation on understory plant diversity

（XuGuoqiao1，MaJiaojiao1，ChenZhe2，Wang haitao1，LiJuan1，LuJinping1）

（1. Mulanweichang State-owned Forest Farm in Hebei Province，Hebei，Chengde，068450;

2.Agricultural University of Hebei，Hebei，Baoding，071000）

Abstract： In order to explore the impact of thinning and transformation on the diversity of understory plants， a 53-year poplar forest was used as the research object， and a fixed sample plot for the control and thinning transformation experiment was set up. Periodic observation and measurement of understory plant diversity， and comparative analysis of the impact of thinning transformation on understory plant diversity. The results showed that the thinning transformation increased the number of understory plants in the herb layer， and the important value of the undergrowth plants in the herb layer changed after the thinning transformation. Thinning transformation reduced the number of undergrowth plants in the shrub layer， and the important value of undergrowth plants in the shrub layer did not change significantly after thinning and transformation. Corylus mandshurica was always the dominant species of undergrowth plants in the shrub layer. Thinning transformation improves the diversity index of understory plants in the herb layer. The Simpson index， Shannon-Wiener index， and Pielou index of thinning conversion in each year were all larger than the control. In 2015， the thinning conversion Simpson index， Shannon-Wiener index and Pielou index increased by 0.14， 0.21， and 0.02， respectively. The difference between Wiener index and Pielouindex is not significant （P>0.05）; in 2017， Simpson index， Shannon-Wiener index and Pielou index increased by 0.14， 0.51， and 0.12 respectively compared with the control， and the thinning conversion and the control Simpson index and Pielou index were all different Not significant （P>0.05）， the Shannon-Wiener index showed a significant difference （P<0.05）; in 2019， it increased by 0.08， 0.49， and 0.05 compared with the control， respectively. There was no significant difference between the thinning transformation and the control Simpson index and Pielou index （P>0.05）， the Shannon-Wiener index showed a significant difference （P<0.05）. Transformation of thinning over time has no obvious effect on the plant diversity index of shrub layer understory. There was no significant difference between the thinning transformation and the control Simpson indexand Pielou index in each year （P>0.05），except Shannon-Wiener indexshowed a significant difference （P<0.05）.Therefore，thinning and transformation can promote plant diversity under poplar forests.

Keywords： thinning and transformation; poplar; understory plant diversity

疏伐轉(zhuǎn)化是一種撫育間伐措施。關(guān)于撫育間伐對(duì)林下植物多樣性的影響已有相關(guān)研究。董凱麗等[1]研究了撫育間伐對(duì)濕地松人工林林下植物多樣性的影響，結(jié)果表明，撫育間伐后，林下植被種類數(shù)增加，Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均有所提高。馬雙嬌等[2]研究弱度間伐對(duì)水曲柳天然林植物多樣性的影響，結(jié)果得出，間伐增加了灌木層和草本層的種數(shù)，草本層的Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)，以及灌木層的Simpson指數(shù)均有顯著提高（P<0.05），灌木層和草本層的Margalef豐富度指數(shù)也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，草本層增加幅度大于灌木層。湯景明等[3]按照不同撫育間伐強(qiáng)度對(duì)日本落葉松人工林林下植物多樣性進(jìn)行研究，研究得出，撫育間伐能增加植物多樣性，而且強(qiáng)度間伐促進(jìn)效果最好。劉俊杰等[4]按照不同目標(biāo)樹(shù)經(jīng)營(yíng)密度對(duì)杉木人工林林下植物多樣性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，目標(biāo)樹(shù)經(jīng)營(yíng)能顯著增加灌木層的生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)（P<0.05）。關(guān)于疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)山楊林下植物多樣性的影響的研究較少。所以本文以53年生山楊天然次生林為研究對(duì)象，研究疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)山楊天然次生林林下植物多樣性的影響。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)置在河北省承德市圍場(chǎng)縣木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)孟灤分場(chǎng)。該林場(chǎng)地處河北省圍場(chǎng)縣西北部的灤河上游地區(qū)，北與渾善達(dá)克沙地南緣相望，總經(jīng)營(yíng)面積1.87萬(wàn)公頃、有林地面積1.53萬(wàn)公頃、森林覆蓋率82 %，是為京津阻沙源、為灤河蓄水源的重要生態(tài)屏障。地理位置為北緯41°35'～42°40'， 東經(jīng)116°32'～118°14'， 海拔為700～2000m， 地勢(shì)西北高， 東南低;該地區(qū)屬于半濕潤(rùn)半干旱的過(guò)渡地區(qū)，冬季酷寒干燥，夏季涼爽無(wú)暑熱，春秋兩季多風(fēng)沙，年均降水量為445mm，年均氣溫為3.3℃，喬木樹(shù)種主要為華北落葉松（Larix principis-rupprechtii ）、山楊（Populus davidiana）、白樺（Betula platyphylla）、五角楓（Acer elegantulum）、蒙古櫟（Quercus mongolica）等，林下灌木主要為平榛（Corylus heterophylla）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、毛榛（Corylus mandshurica）等，草本植物主要為烏蘇里薹草（Carex ussuriensis）、龍牙草（Agrimonia pilosa）、林地早熟禾（Poa nemoralis）等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

2013年在孟灤分場(chǎng)選擇林分生長(zhǎng)狀況、地形、海拔、坡位、坡向、坡度、土壤類型等立地條件相對(duì)一致，林分密度相差不多，林齡為53a的山楊人工林作為研究對(duì)象，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地大小為20m×30m，對(duì)照與疏伐轉(zhuǎn)化樣地各設(shè)置3次重復(fù)，間伐強(qiáng)度為36%。在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地四角和中心位置設(shè)置5個(gè)5m×5m灌木小樣方，再在每個(gè)灌木樣方內(nèi)設(shè)置1個(gè)1m×1m 的草本小樣方，調(diào)查樣方中灌木、草本的種類、株數(shù)、高度（m）、蓋度（%），記錄樣方中的更新苗的狀況。分別于2015、2017、2019年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地保留木進(jìn)行重新檢尺，記錄樹(shù)高、胸徑等，調(diào)查灌木和草本的種類、高度、蓋度、株數(shù)、更新幼苗種類和數(shù)量。樣地基本信息如表1所示。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

2.2.1 重要值分析

根據(jù)物種的相對(duì)多度、相對(duì)蓋度或相對(duì)頻度，計(jì)算每塊標(biāo)準(zhǔn)地中各物種的重要值IV。

重要值IV=（RA+RF+RS）/3? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：RA為相對(duì)多度;RF為相對(duì)頻度;RS為相對(duì)蓋度。

2.2.2 林下植物多樣性指數(shù)分析

植物多樣性測(cè)定采用Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

Simpson指數(shù)：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

Shannon-Wiener指數(shù)：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

Pielou指數(shù)： （4）

式中，Pi為某物種個(gè)體數(shù)占樣地群落總個(gè)體數(shù)的比例; S 為樣方中出現(xiàn)的物種類群數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)山楊林下植物種類數(shù)和重要值的影響

由表2可知，疏伐轉(zhuǎn)化后草本層林下植物種類數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。隨著時(shí)間的變化疏伐轉(zhuǎn)化草本層林下植物種類數(shù)逐漸增加，對(duì)照則呈逐漸減小的趨勢(shì)。2015年對(duì)照草本層林下植物種類數(shù)大于對(duì)照，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，疏伐轉(zhuǎn)化草本層林下植物種類數(shù)逐漸超過(guò)對(duì)照，2017、2019年分別比對(duì)照增加了6、10種。由此可知，疏伐轉(zhuǎn)化能夠提高草本層物種豐富度。

由表2可知，疏伐轉(zhuǎn)化后草本層林下植物重要值發(fā)生變化。2015年對(duì)照草本層林下植物重要值較高的為五?；ǎ?2.73）、大葉糙蘇（11.62），疏伐轉(zhuǎn)化重要值較高的為大葉糙蘇（20.25）、蹄蓋蕨（12.51）;2017年對(duì)照草本層林下植物重要值較高的為匍枝委陵菜（17.14）、五福花（9.74），間伐樣地重要值較高的變?yōu)榇笕~糙蘇（21.17）、白花碎米薺（13.26）;2019年對(duì)照草本層林下植物重要值較高的為大葉糙蘇（16.11），疏伐轉(zhuǎn)化重要值較高的為大葉糙蘇（25.53）、五?；ǎ?.47）。由此可知，對(duì)照和疏伐轉(zhuǎn)化的共有種為白花碎米薺、大葉糙蘇、二葉舞鶴草、鳳毛菊、廣布野豌豆、鹿藥、盤果菊、披針葉薹草、五福花、展枝唐松草，其中大葉糙蘇始終為對(duì)照和疏伐轉(zhuǎn)化草本層林下植物重要值較高的物種。

由表3可知，疏伐轉(zhuǎn)化后降低了灌木層林下植物種類數(shù)。隨著時(shí)間的變化，疏伐轉(zhuǎn)化灌木層林下植物種類數(shù)逐漸減小，對(duì)照林下植物種類數(shù)逐漸增加。2015年疏伐轉(zhuǎn)化灌木層林下植物種類數(shù)大于對(duì)照，比對(duì)照增加了2種，但2017、2019年疏伐轉(zhuǎn)化灌木層林下植物種類數(shù)均小于對(duì)照。

由表3可知，疏伐轉(zhuǎn)化后灌木層林下植物重要值變化不明顯。2015年，對(duì)照灌木層林下植物重要值較高的為毛榛（56.84），疏伐轉(zhuǎn)化重要值較高的為毛榛（20.37）、胡枝子（18.61）、毛榆（15.45）;2017年對(duì)照灌木層林下植物重要值較高的為毛榛（51.22），疏伐轉(zhuǎn)化重要值較高的為毛榛（48.45）、胡枝子（13.2）;2019年對(duì)照灌木層林下植物重要值較高的也為毛榛（38.96）、雞樹(shù)條莢蒾（9.83），疏伐轉(zhuǎn)化重要值較高的為毛榛（40.11）、胡枝子（11.36）、華北忍冬（10.69）、栓翅衛(wèi)矛（10.27）。由此可知，疏伐轉(zhuǎn)化后，灌木層林下植物優(yōu)勢(shì)種始終為毛榛，而胡枝子（11.36）、華北忍冬（10.69）的重要值逐漸增強(qiáng)。

3.2 疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)山楊林下植物多樣性指數(shù)的影響

3.2.1 疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)山楊草本層林下植物多樣性指數(shù)的影響

由圖1可知，疏伐轉(zhuǎn)化提高了草本層林下植物多樣性指數(shù)。2015年疏伐轉(zhuǎn)化草本層Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均大于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了0.14、0.21、0.02，但疏伐轉(zhuǎn)化和對(duì)照Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)差異不顯著（P>0.05），2017年疏伐轉(zhuǎn)化Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)也均大于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了0.14、0.51、0.12，疏伐轉(zhuǎn)化和對(duì)照Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05），Shannon-Wiener指數(shù)呈顯著差異（P<0.05）;2019年疏伐轉(zhuǎn)化Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均大于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了0.08、0.49、0.05，疏伐轉(zhuǎn)化和對(duì)照Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05），Shannon-Wiener指數(shù)呈顯著差異（P<0.05）。由此可知，疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)草本層林下植物多樣性有促進(jìn)作用。

由圖2可知2015年疏伐轉(zhuǎn)化灌木層Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均大于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了0.16、0.31、0.15，疏伐轉(zhuǎn)化和對(duì)照Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05）;2017年疏伐轉(zhuǎn)化灌木層Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)大于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了0.06、0.19，Pielou指數(shù)無(wú)變化，疏伐轉(zhuǎn)化和對(duì)照Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05）;2019年疏伐轉(zhuǎn)化灌木層Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)大于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了0.01、0.02，Pielou指數(shù)無(wú)變化，疏伐轉(zhuǎn)化和對(duì)照Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05）。由此可知，隨著時(shí)間的變化，疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)灌木層Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)無(wú)明顯影響。

4 結(jié)論與討論

撫育間伐可以調(diào)整林內(nèi)關(guān)系，增大林窗，使林內(nèi)裸露空間擴(kuò)大，環(huán)境異質(zhì)性增加，改變了林內(nèi)光照、水分、溫度等環(huán)境因子，為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供了充足的自然資源，使得林下植被迅速更新，從而提高了植物多樣性。疏伐轉(zhuǎn)化也是撫育間伐的一種，因此對(duì)林下植物多樣性有促進(jìn)作用。本研究表明疏伐轉(zhuǎn)化增加了草本層林下植物種類數(shù)，這與馬雙嬌等[2]研究結(jié)果一致，且疏伐轉(zhuǎn)化后草本層林下植物重要值發(fā)生變化。疏伐轉(zhuǎn)化降低了灌木層林下植物種類數(shù)，且疏伐轉(zhuǎn)化后灌木層林下植物重要值變化不明顯，毛榛始終為灌木層林下植物優(yōu)勢(shì)種。疏伐轉(zhuǎn)化提高了草本層林下植物多樣性指數(shù)。各年份疏伐轉(zhuǎn)化Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均大于對(duì)照，這與郭海灃等[5]、董凱麗等[1]研究結(jié)果一致。隨著時(shí)間的變化疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)灌木層林下植物多樣性指數(shù)無(wú)明顯影響。各年份疏伐轉(zhuǎn)化與對(duì)照Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)均差異不顯著（P>0.05）。由此說(shuō)明疏伐轉(zhuǎn)化對(duì)山楊林下植物多樣性有促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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[5]郭海灃，王濤，賈煒瑋.撫育間伐對(duì)林口林業(yè)局主要針葉樹(shù)種生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及生物多樣性的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，47（12）：1-6.