杉木林间伐对林下植被及生物量影响的研究

李 少 青

（福建省三明市三元区林业局 365000）

杉木林间伐对林下植被及生物量影响的研究

李 少 青

（福建省三明市三元区林业局 365000）

通过对三元区莘口镇莘口村杉木幼龄林、中龄林、成熟林进行间伐与不间伐试验，比较间伐前后杉木林下植被生物量以及物种数量的变化，并分析间伐后杉木人工林林下植被物种多样性及物种组成数量和生物量的动态变化特征，以探讨间伐对杉木林地恢复的影响。结果表明：通过间伐，可以促进杉木人工林林下植被的发育，间伐增加了杉木林下的植被的物种数量，其中幼林增加最明显；间伐后杉木林下的生物量有大幅度的增加，并且间伐3年后林下生物量多于间伐两年后的林下生物量。

杉木人工；间伐；林下植被；生物量

1 前言

杉木[Cunninghamialancedata（Lamb）Hook],是我国南方特有的重要用材树种，生长快，材质好，单产高，已有一千多年的人工栽培历史 。但是目前由于营造了大量杉木人工纯木，导致杉木人工林地力衰退严重[1,2]，因此寻找解决这一问题的途径已成为当务之急。

抚育间伐作为森林经营的主要措施，是影响森林生态系统内部生物多样性的主要因素，也会使森林的生物多样性发生变化，影响森林的生态功能。有研究表明：发展林下植被对杉木人工林保持地力有利。抚育间伐对林下灌木和植被的影响主要体现在林下植被的物种多样性和生物量二个方面，这二个方面是人工林生态系统的一个重要组成部分，在促进人工林养分循环和维护林地地力方面起着不可忽视的作用[3,4]。杨丞栋等认为，通过间伐，增加林分透光度，促进林下植被发育，发展林下生物群落，是维护杉木人工林和土壤退化的有效途径[5,6]，间伐后整个林分生态系统养分的积累均会超过相应的未间伐林分。

本文采用固定标准地调查的方法，在三元区莘口镇莘口村进行了多年的试验，通过对不同生长阶段杉木人工林进行适度间伐，研究其林下植被生物量的发展及物种数量组成的变化，对杉木林地地力的维护和保持人工林长期生产力的稳定具有重要的指导意义。

2 试验地概况

试验地位于福建省三明市三元区莘口镇莘口村，坐落于莘口村东部。属中亚热带季风气候，年平均气温19.6℃，年降雨量1750-1800mm，空气相对湿度80%左右。海拔高度350-580m。林地土壤为红壤，土层厚＞1m。0-20cm土层的有机质含量2.7%-3.2%,水解氮89.3ppm,速效磷3.6ppm,速效钾94ppm,肥力中等。PH值5.6。年平均日照时数为1736.3小时，无霜期为306天。

3 研究方法

3.1 试验设计

试验于2005年5月份在不同林龄（10-12年，16-18年，23-25年）杉木人工林（地位指数为18）建立起200亩试验林。对试验林实施中度间伐，间伐强度为30%－40%。不同林龄的间伐保留密度分别为1500株/hm2（10-12年），1200株/hm2（16-18年），900株/hm2（23-25年）。其中，各林龄试验林分别保留从山顶到山脚带宽为30－50m宽的对照区，不进行间伐和任何处理[8]。在间伐区积极保护和促进林下植被的发育，保留林内天然更新的各类植物。每年对林下植物多样性和地被物生物量进行调查研究。

3.2 调查方法

每种类型林分设置20m×20m的样地3个，每个20m×20m的调查区域内划分16个5×5m小样方。调查小样方内灌木、草本、藤本的个体数，分别不同层次计算各物种的重要性。在20m×20m的样地中再随机选取4-5个1m×1m的小样地，采集小样地里的活地被物，烘干，称取其干重，即为杉木林下植被的生物量。本研究中用物种的重要值代替物种的个体数，乔木层和灌木层植物的相对显著度用地径的断面积计算，重要值的计算公式为：

重要值=（相对多度＋相对显著度＋相对频度）／3

草本层和藤本层植物，以及所有植物不分层次同时计算重要值时，株数往往不易统计，相对显著度以植株的覆盖面积（或覆盖度）计算，重要值的计算均采用以下公式：

重要值=（相对显著度＋相对频度）/2

4 结果分析

4.1 间伐对杉木林下植被物种数量的影响

4.1.1 间伐对杉木林下植物群落植物区系组成的影响

间伐3年后，实验地的杉木林下共出现152种维管束植物，隶属于62科122属。不同类型林下植物群落区系组成以双子叶植物最多，且具有显著优势；双子叶植物构成了杉木林下植被的主体（见表1）。与前两年间伐后杉木林下生物种类数量的比较来看，间伐的林下植被的物种种类都比不间伐的多，其中以间伐2年后的物种种类最多，共出现了165种植物，隶属于65科123属。间伐1年后的种类和间伐3年后的种类数量相同，但是间伐1年后的科数和属数比后者少。间伐3年后幼林的双子叶植物比间伐前增加了20种，间伐2年后增加了28种，间伐1年后增加了11种；间伐3年后中林的双子叶植物比间伐前增加了9种，间伐2年后增加了23种；间伐1年后增加了12种。另外，由于杉木林下植物种群之间的竞争，也会对杉木林下植物种类的数量产生影响（见表1、表2、表3）。

表1 2007年杉木不同类型林下植物群落植物区系组成

表2 2006年杉木不同类型林下植物群落植物区系组成

表3 2005年杉木不同类型林下植物群落植物区系组成

4.1.2 间伐后杉木林下植被优势种的变化

间伐与不间伐对林下植被影响很大，未间伐的幼龄林，其优势种为大叶紫珠、山矾、黑足鳞毛蕨、狗脊、江南短肠蕨和菝葜等；在间伐区，优势种为大叶紫珠、山苍子、白花龙、狗脊、光叶菝葜、菝葜、玉叶金花等。而间伐区内喜光植物开始增加，比如喜光萌发性强的大叶紫珠、山苍子、白花龙开始增多，并成为优势种，并且在间伐区内越来越多的灌木树种占优势地位。在藤本层，光叶菝葜的重要值超过在未间伐区内重要值最高的菝葜，而且新增加了玉叶金花、羊角藤和锈毛霉等植物，使菝葜的重要值降低了近3/4。

未间伐的中龄林，由于林冠逐渐疏开，林内透光率有所增加，对林下植物的生长发育和恢复有明显的促进作用。其优势种主要为耐荫植物粗叶榕、大叶紫珠、大叶白纸扇、广东蛇葡萄、显齿蛇葡萄、葡蟠等。间伐区的优势种主要为杜茎山、大叶白纸扇、空心泡、芒萁狗脊、海金沙、显齿蛇葡萄、玉叶金花等。其中灌木树种杜茎山、大叶白纸扇和空心泡的重要值比不间伐的大许多；在草本层，芒萁的重要值跃居首位，其次是狗脊，其重要值也比不间伐中草本层重要值最高的江南短肠蕨大；在藤本层，重要值最大的几种植物也与不间伐的不同，而且数值比较也平均。

未间伐的成熟林，林下植被的植物组成结构出现明显的三层结构。其主要植物种类有杜茎山、山苍子、观音座莲，在间伐区，林下植被的优势种主要有山苍子、芒萁细圆藤等。

4.2 间伐对杉木林下植被生物量的影响

间伐3年后的杉木林下植被的生物数量比不间伐的林下植被生物数量有所增加。特别是幼林和中林，间伐比不间伐的有大幅度的增加。其中，幼林增加了1739.61%,中林增加了176.34%，而成熟林增加的幅度比较小，只比间伐前增加了14.60%。

从表中还可以看出，间伐的杉木林下生物数量都比不间伐的高，而且间伐3年后的生物数量比间伐2年后的生物数量基本上都有提高（见表4）。

表4 2006年和2005年杉木林下植被生物量（地上部分活地被物） （单位：t/hm2）

综上所述，从杉木人工林三个不同发育阶段的林下植被物种组成特征及生物量变化可以看出，间伐后系统的空间结构发生了改变，不少新物种出现，林下植被逐渐丰富，生物量越来越多，使得林下的生态系统和养分流通发生明显变化，植物固定的有机物也越来越多。并且由于灌草层的凋落物不仅分解速度快，而且还能促进杉木人工林的凋落物的分解，这些都有利于土壤有机质的形成和林地肥力的提高，从而使杉木人工林的立地条件得到改善。

5 结论

（1）间伐的林分林下植被物数量多于不间伐的，间伐后，杉木林下植被的物种多样性大大提高。其中，间伐对幼林林下植被种类影响最大，间伐的比不间伐的增加了32种（45.45%），其次是中林和成林，分别增加了10.26%和10%，但是成林增加的物种种数只比中林的多1种。因此，间伐对林下植被物种多样性的影响程度，幼林、中林均要大于成林。

（2）间伐后，灌木依然是杉木林下植被群落的主体，而且物种数量还有增加，幼林增加最明显。除了灌木，草本和藤本在林下植被所占的种数都有所增加。蕨类植物减少，但对增加林下植被生物量，林下植被、死地被物层养分积累都有好处。

（3）间伐后杉木林下生物量比不间伐的多，不同林分生物量增加的大小依次是幼林林〉中林林〉成熟林。灌木的生物量比草本的生物量增加更多。与间伐2年后杉木林下生物量的变化对比，间伐3年后的生物量总体上有所增加[7]。

[1] 马庆祥.杉木人工林连栽生产力下降研究进展[J].福建林学院学报，2001，21(4):380～385.

[2] 方奇.杉木连栽对土壤肥力及其林木生长的影响[J].林业科学,1987—Z3(4):289～297.

[3] 李春义，马履一，徐昕.抚育间伐对森林生物多样性影响研究进展[J].世界林业研究,2006，12（6）：27～32.

[4] 姚茂和,盛炜彤,熊有强.林下植被对杉木林地地力影响的研究[J].林业研究,1991,4(3):246～252.

[5] 杨承栋,焦如珍,屠星南，等.杉木林下植被对5—15cm土壤性质的改良[J].林业科学研究，1995,8(5):514～519.

[6] 杨承栋,焦如珍,屠星南，等.发育林下植被对改良土壤性质效用的研究[J].生态学报，1997,17(4)：377～385.

[7] 方海波,田大伦.间伐后杉木人工林生态系统生物产量的动态变化[J].中南林学院学报,1999, 19(1):16～19.

[8] 李桂兰,何宏,李铁安，等，杉木林抚育间伐效果的试验[J].湖南林业，2004，4.

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1004-7743（2013）03-0010-03

2013-05-15