东江水源林林分改造对林木生长和林地植物多样性的影响

吕远辉等

摘要 研究了5种不同改造类型马尾松林初期林木生长情况及林下植物多样性，结果表明：①在造林初期，不同改造树种的生长存在明显差异。其中，红锥和木荷长势最好，生长最快；阴香、枫香、黧蒴和火力楠长势中等，生长较快；樟树生长速度最慢。②不同改造类型林下植物多样性不同。红锥×枫香自然式混交改造类型林下植物多样性最高，其次是火力楠×黧蒴自然式混交改造类型和枫香×樟树自然式混交改造类型，而木荷×阴香自然式混交改造类型和木荷×阴香行间混交改造类型较低。本研究是一个林分早期表现的探讨，林分改造进一步的效应有待今后观测研究。

关键词 马尾松；林分改造；乡土阔叶树种；林木生长；植物多样性

中图分类号 S718.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）14-0140-03

Effects on the Growth of Tree Species and Undergrowth Plant Biodiversity by Transformation of Water-Resource Forests in Dongjiang Area

LV Yuan-hui 1 SUN Tong-gao 2 HUANG Ying-he 2 LIU Wei 3 CHEN Hong-yue 2 *

（1 Dongyuan Forestry Bureau in Guangdong Province，Dongyuan Guangdong 517500； 2 College of Forestry and Landscape Architecture，South China Agricultural University； 3 Heyuan Forestry Bureau）

Abstract Growth of tree species and undergrowth plant biodiversity at the early time of 5 stand transformation types were studied and the main results were as follows：①There were obvious differences among the growth of transformating tree species.Castanopsis hystrix and Schima superba grew quickly while Cinnamomun burmanii，Liquidambar formosana，Castanopsis fissa. and Michelia macclurei grew relatively quickly and Cinnamomun camphora grew relatively slowly.②There were significant differences among undergrowth plant biodiversity of different transformation forms.The undergrowth plant biodiversity of natural mixed stands of M.macclurei×C.fissa and L.formosana×C.camphora were followed by C.hystrix×L.formosana which was the highest one.But that of the natural mixed stands and the line-mixed stands of S.superba×C.burmanii were relatively lower.The paper was just an early report and the farther effects study should be carried out in the future.

Key words Pinus massoniana lamb；forest stand transformation；native broad-leaved trees；growth of tree species；undergrowth plant biodiversity

林分改造是对低效低产的林分进行改造，具有优化群落结构、改善林分质量以及提高生态功能等重要作用，是提升森林生态功能等级的重要途径。马尾松林是低效生态公益林，属林分改造的主要对象[1]。广东省各地对马尾松林分改造已取得了一定效果，如在东江地区进行马尾松水源林改造对土壤产生了良好的作用[2]。

目前，广东省还有很大面积的马尾松林分亟待改造，研究马尾松林分改造技术具有重要意义。本研究选择东江水源林马尾松低效林为对象，采用乡土树种进行改造示范，并对其造林初期的幼林生长和植物多样性进行初步研究，旨在为马尾松林和水源林改造及建设提供一定的理论依据和技术基础。

1 材料与方法

1.1 研究地区概况

本研究地区位于河源市东源县，地处广东省东北部，东江中上游，地理位置为东经114°48′～115°22′，北纬23°41′～24°13′。东源县气候属亚热带季风气候，全年光热充足，雨量充沛，年平均气温20.7 ℃，年平均降水量1 889.9 mm，年平均相对湿度77%。全县主要土壤类型有赤红壤、红壤和黄壤，造林地土层较深厚，多在80 cm以上，林地土壤肥力普遍为中等水平。地带性植被类型为热带季雨林型的常绿季雨林，组成种类丰富，但由于长期人为干扰破坏，原生森林植被已不复存在。现存植被为松类、相思类、桉树类等人工林和各种次生林及灌丛草坡。

1.2 供试树种endprint

本研究改造树种共7种，分别为火力楠（Michelia mac-clurei）、枫香（Liquidambar formosana）、黧蒴（Castanopsis fissa）、红锥（Castanopsis hystrix）、樟树（Cinnamomun camphora）、阴香（Cinnamomun burmanii）、木荷（Schima superba）。

1.3 试验设计

研究设计了5种改造类型，分别为枫香×樟树、红锥×枫香、火力楠×黧蒴、木荷×阴香自然式株间混交组合和木荷×阴香行间混交组合。自然式混交组合即2个树种在林地上均匀、随机地种植；行间混交组合即2个树种按照1∶1的比例在林地上隔行依次种植。

该试验林于2010年3月造林。采用带状清理对马尾松林地进行疏伐，使林分郁闭度控制在0.3～0.4；造林株行距为2.0 m×3.5 m（1 425株/hm2）；植穴规格为50 cm×50 cm×40 cm；每穴施过磷酸钙100 g、进口复合肥200 g作基肥；采用一年生、高约30 cm的一级营养袋苗种植；栽植后连续3年、每年于5—6月和9—10月抚育。

1.4 研究方法

1.4.1 标准地的建立。2010年12月在示范林5种不同改造类型的林分中选择代表性的地段各建立3个20 m×30 m的固定标准地，具体情况见表1。

1.4.2 林木生长调查。在各标准地中每木实测胸径、地径、树高和冠幅。

1.4.3 林地植物多样性调查。物种多样性的调查采用徐小牛等[3]的方法，在各标准地内按梅花形机械设置5个2 m×2 m的小样方，调查、记录小样方内全部灌木和草本的种类、盖度、株数及平均高度。参考文献[4-7]计算多样性指标。

1.4.4 数据分析。数据采用Microsoft Excel 2003进行统计处理，并运用SAS 8.1软件进行Duncan多重比较与聚类分析[8]。

2 结果与分析

2.1 不同改造类型的林木生长

2.1.1 不同改造类型马尾松生长状况。从表2可以看出，5种不同类型林地中的马尾松，只有胸径年均生长量存在显著差异，树高年均生长量和冠幅年均生长量差异都不明显。其中，枫香×樟树自然式混交改造类型林地中马尾松胸径年均生长量最大，达0.83 cm/年；木荷×阴香自然式混交改造类型林地次之，为0.74 cm/年；火力楠×黧蒴自然式混交改造类型林地和红锥×枫香自然式混交改造类型林地中马毛松胸径年均生长量分别为0.71、0.69 cm/年；木荷×阴香行间混交改造类型林地最小，仅为0.60 cm/年。

邓肯检验表明，马尾松各生长量间没有显著差异，这可能是因为改造时间很短，改造类型对于马尾松的影响尚未表现出来。

2.1.2 改造树种生长状况。从表3可以看出，木荷的平均地径显著大于其他改造树种，达0.922 cm；其次是火力楠，地径为0.855 cm；红锥和枫香则分别为0.811、0.750 cm。阴香和黧蒴长势一般，分别为0.687、0.659 cm。樟树地径则显著小于其他改造树种，仅为0.568 cm。

树高方面，最大的是阴香，达69.1 cm，显著大于其他改造树种；木荷、火力楠和枫香树高长势较好，分别为64.3、63.9、63.8 cm；红锥和黧蒴长势中等，分别为59.7、59.3 cm；樟树树高最小，仅为39.3 cm，与其他改造树种有较大差别。

冠幅方面，最大的是红锥，达34.3 cm；其次是木荷、火力楠和黧蒴，分别为28.7、25.3、24.0 cm；枫香和阴香长势中等，分别为22.7、22.0 cm；樟树冠幅最小，仅为18.3 cm，显著小于其他改造树种。

对上述7个改造树种进行聚类分析，结果如图1所示。若阈值取0.75，则可以将7个树种分为3类：第一类为OB7号，即为红锥，为最速生树种。第二类为OB2、OB3、OB4、OB5、OB6号，即为枫香、木荷、阴香、火力楠和黧蒴，为生长速度中等树种。第三类为OB1号，即樟树，为生长速度最慢树种。

2.2 不同改造类型的林地植物多样性

2.2.1 不同改造类型林下灌木层多样性。调查表明，林地灌木种类丰富，主要有三叉苦（Melicope pteleifolia）、菝葜（Smilax aberrans）、鬼灯笼（Clerodendron fortunatum）、米碎花（Eurya chinensis）、多花野牡丹（Melastoma polyanthum Bl）、栀子花（Gardenia jasminoides）、潺槁木姜子（Litsea glutinosa）、车轮梅（Rhaphiolepis indica Lindl）、桃金娘（Rhodomyrtus toment-osa）、岗松（Baeckea frutescens L.）、火炭母（Polygonum chine-nsis）、酸藤果（Embelia laeta）、梅叶冬青（Ilex asprella）。

从表4可以看出，枫香×樟树自然式混交改造类型、火力楠×黧蒴自然式混交改造类型和红锥×枫香自然式混交改造类型林下灌木种类数量最多，均为6种；木荷×阴香自然式混交改造类型和木荷×阴香行间混交改造类型林下灌木种类数量最少，仅2种。

从不同改造类型林下灌木层多样性指数表可以看出，木荷×阴香行间混交改造类型林下灌木层的Simpson指数D最高，达0.67；木荷×阴香自然式混交改造类型和火力楠×黧蒴自然式混交改造类型较高，分别为0.63和0.61；红锥×枫香自然式混交改造类型较低，为0.37；枫香×樟树自然式混交改造类型最低，仅为0.31。Shannon-Winer指数H以红锥×枫香自然式混交改造类型最高，达0.89；火力楠×黧蒴自然式混交改造类型次之，为0.87；第三的是枫香×樟树自然式混交改造类型，为0.74；木荷×阴香自然式混交改造类型较低，为0.56；木荷×阴香行间混交改造类型最低，仅为0.37。5种改造类型的种间相遇机率PIE较为接近，介于0.29～0.40之间，以火力楠×黧蒴自然式混交改造类型最高，红锥×枫香自然式混交改造类型最低。群落均匀度R以火力楠×黧蒴自然式混交改造类型最高，达0.94；红锥×枫香自然式混交改造类型次之，为0.91；枫香×樟树自然式混交改造类型和木荷×阴香自然式混交改造类型较高，分别为0.84和0.81；木荷×阴香行间混交改造类型最低，仅为0.54。endprint

2.2.2 不同改造类型林下草本层多样性。调查表明，林地主要草本植物有芒萁（Dicranopteris linearis Under）、黑莎草（Gahnia tristis）、芒草（Miscanthus sinensis）、半边旗（Pteris se-mipinnata）、海金沙（Lygodium japonicum）、铁线蕨（Adiantum capillus-veneris）、假臭草（Ageratum houstonianum）。

从表5可以看出，在林下草本种类数量方面，以枫香×樟树自然式混交改造类型最多，为4种；红锥×枫香自然式混交改造类型、木荷×阴香自然式混交改造类型和木荷×阴香行间混交改造类型都为3种；火力楠×黧蒴自然式混交改造类型最少，仅为2种。

从不同改造类型林下草本层多样性指数表可以看出，Simpson指数D大小顺序为：木荷×阴香自然式混交改造类型（0.83）>木荷×阴香行间混交改造类型（0.74）>红锥×枫香自然式混交改造类型（0.69）>枫香×樟树自然式混交改造类型（0.57）>火力楠×黧蒴自然式混交改造类型（0.39）。Shannon-Winer指数H以红锥×枫香自然式混交改造类型最高，达0.98；枫香×樟树自然式混交改造类型次之，为0.93；火力楠×黧蒴自然式混交改造类型和木荷×阴香行间混交改造类型较低，分别为0.66和0.49；木荷×阴香自然式混交改造类型最低，仅为0.33。种间相遇机率PIE以红锥×枫香自然式混交改造类型最大，达0.77；枫香×樟树自然式混交改造类型次之，为0.57；木荷×阴香行间混交改造类型、木荷×阴香自然式混交改造类型和火力楠×黧蒴自然式混交改造类型较低，分别为0.48、0.41和0.39。群落均匀度R以红锥×枫香自然式混交改造类型最高，达0.93；枫香×樟树自然式混交改造类型和火力楠×黧蒴自然式混交改造类型较高，分别为0.91和0.85；木荷×阴香行间混交改造类型较低，为0.53；木荷×阴香自然式混交改造类型最低，仅为0.48。

从表4、5可以看出，以枫香×樟树自然式混交改造类型林下植物种类最丰富，达10种；红锥×枫香自然式混交改造类型次之，为9种；火力楠×黧蒴自然式混交改造类型有8种；木荷×阴香自然式混交改造类型和木荷×阴香行间混交改造类型最低，仅有5种。

3 结论与讨论

3.1 不同改造类型的林木生长

本研究结果表明，不同改造类型的马尾松林木生长基本上没有显著差异，这是由于改造时间短，不同改造类型对马尾松的影响尚未起作用。但不同改造树种则表现出较大的差异性。从标准地内不同改造树种的生长情况来看，红锥和木荷长势最好，生长最快，这与汤文彪[9]的研究一致；阴香、枫香、黧蒴和火力楠长势中等，这与黄勇来[10]研究表明枫香与马尾松混交效果不理想的观点不一致；樟树则生长速度最慢。

聚类分析可以把本研究的7个改造树种分为3类：第一类为红锥，为最速生树种；第二类为生长速度中等树种，包括枫香、木荷、阴香、火力楠和黧蒴；第三类为樟树，为生长速度最慢树种。

3.2 不同改造类型对林下植物多样性的影响

林下植物是组成生态系统的部分之一，它在促进林地养分循环和维护地力中起着关键的作用[11-12]。植物多样性不仅由群落本身的类型与结构决定，同时还受其演替阶段、微生境及其人为活动因素的影响，并能成为反映群落稳定性和动态的定量指标[13]。研究表明，林分改造对提高林下植物多样性有明显作用[14]。

综合灌木层和草本层的各植物多样性指标来看，红锥×枫香自然式混交改造类型林下植物多样性最好，火力楠×黧蒴自然式混交改造类型和枫香×樟树自然式混交改造类型较好，木荷×阴香自然式混交改造类型和木荷×阴香行间混交改造类型较差。

由于改造时间短，本研究是林分改造初期效应的一个研究。随着时间的推移，改造效益可能更为明显，这有待今后进一步的观测研究。

4 参考文献

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