人工更新对杨桦次生林的影响

陈志刚

摘 要：该文以山湾子林场杨桦次生林为研究对象，通过人工更新在带状间伐地栽植樟子松、云杉、红松3种不同造林树，并调查其成活率、树高生长量以及林下生物多样性的差异，分析人工更新对杨桦次生林的影响。结果表明：当年及二年成活率均为云杉>樟子松>红松；树高年生长量均为樟子松>云杉>红松。3种更新树种林下植被丰富度、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数以及盖度都高于对照，但不同更新造林树种间差异不显著。因此，可初步确定对研究区域内杨桦次生林进行人工更新有助于提高林下生物多样性。

关键词：人工更新；次生林；生物多样性

中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）18-0001-03

1 引言

1.1 研究的目的及意义 森林更新是森林经营的一个重要过程，是森林生态系统经营研究中的主要领域之一[1]，按实施方法可分为天然更新和人工更新。其中，人工更新是用人工种植、直播、插条或移植地下茎等方法恢复森林的过程[2]。人工更新可加快地区林分构成及优势树种的改变，是我国森林更新的主要方法。目前，围场地区大面积杨桦林次生林存在树种单一、垂直结构简单、经济价值低、生态稳定性差等问题，面临逆向演替、退化严重的风险。因此，在该地区开展杨桦次生林更新研究，利用合理的人工干扰措施促进杨桦次生林更新，使其健康发展，逐步发挥经济、生态价值具有重要意义。为此，本试验以山湾子林场杨桦次生林为研究对象，通过在带状间伐地栽植樟子松、云杉、红松三种不同造林树，并调查其成活率、树高生长量以及林下生物多样性，分析人工更新对杨桦次生林的影响，从而选择合适的方法促进杨桦林森林更新向具有较高经济、社会及生态效益的针阔混交林发展。

1.2 国内研究概况

1.2.1 人工更新的研究 我国森林资源丰富，建国初期森林的天然更新能保证森林的可持续利用，但是随着经济的日益发展，天然更新的弊端也逐渐显露出来。为解决这一问题，人工促进天然更新的观点被科学家提出，并在这一方向作了深远的探索，取得了一定的成果[3]。但是仍存在注重眼前的经济利益、盲目追求材积量，造林规划的长期效果不明显，忽略了树木特有的生态学及其他价值等问题。这就造成更新树种品种单一，缺乏多样性，导致一些稀有树种及特有林分的减少和毁灭。

1.2.2 人工更新对林下生物多样性的影响研究 林下生物多样性是林下植物的盖度、种类、株数及丰富度的总体状况，在一定程度上代表了标准地内植物生存环境的好坏，同时也是林分稳定性高低的体现。现有的更新树种对林下生物多样性的研究主要是从对林下郁闭度，空气温度，水分，土壤的含水量，有机质，以及对植物生长空间的影响上，判断对林下生物多样性的影响。

2 研究内容

2.1 研究区概况 木兰围场国有林场管理局山湾子林场大素汰林区处于承德市最北部。地理位置为北纬41°35′～42°40′，东经116°32′～118°14′，海拔在700～2000m，年平均温度3.3℃，年均降水445mm，雨热同期。属低山丘陵地带，坡度较缓。特有的中温带大陆性季风气候，夏季温暖湿润，冬季寒冷干燥。土壤以暗棕壤为主。属于长白山植物区系，主要乔木为山杨、白桦、椴树、胡桃楸、落叶松，草本植物以苔草、铃兰、地榆为主。

2.2 试验材料与方法

2.2.1 试验材料 根据苗木生长习性，本次林下更新研究用耐荫蔽、抗逆性强的樟子松、云杉和红松，并统一使用2年生的容器苗按2m×3m的间距林下造林。

2.2.2 试验方法 样地设在杨桦天然次生林中，2015年对其进行带状间伐，于2016年4月份，在间伐带中人工更新为红松、樟子松以及云杉。在人工更新的红松、樟子松以及云杉林中各设1块100m×100m的样地，如表1所示，A1样地为樟子松，A3样地为云杉，A5样地为红松。另外设置3块100m×100m未做人工更新的白桦次生林为对照，依次为样地A2、A4、A6。同时为了防止除考察因子以外的因素影响，用铁丝网隔离6块样地，保证其与外界自然环境相对独立存在，也防止当地畜牧业的影响。样地基本情况如表1所示。2016年9月和2017年7月对上述6块样地分别进行基本情况调查，调查人工更新树种的成活率、树高生长量以及林下植被生物多样性。

2.2.3 高度生长量及成活率调查 对每个样地的实验树种进行每木检尺，测量其高度生长量、地径、株数等基本信息，整理成Excel表格，然后计算树高生长量均值，成活率。并用SPSS软件进行方差分析。

2.2.4 生物多样性的调查 每个样地内，梅花取样法设置1m×1m的小样方，调查样方内植物的种类、高度、株数以及盖度等指标，然后求算多样性指数，计算公式如下：

Simpson多样性指数（D）：

Pielou均匀度指数（E）：J=H/lnS

其中，Pi为第i个物种个体数占总物种个体数的比例。

3 结果与分析

3.1 不同树种的生长状况分析 对基本数据整理，统计出2016年和2017年各树种高度生长量和成活率，如表2所示。从表2中可以看出，2016年高生长量是樟子松，明显高于其他两种树种，其次为云杉，红松的生长量最小，对其进行方差分析得知，三树种的树高年生长量差异显著。2017年，樟子松高生长量依然保持较高的水平，其次为云杉、红松。同时，从表中可以看出2017年樟子松树高年生长量较2016年减少，而红松及云杉的树高年生长量较2016年增加。经方差分析得知，2017年樟子松与云杉苗高年生长量差异不显著，而樟子松与红松苗高年生长量以及云杉与红松苗高年生长量差异极显著。两年高生长量樟子松>云杉>红松，分别达到25.19cm、14.09cm、6.13cm。2016年仅云杉成活率达到50%以上，而成活率最低的红松仅24%。2017年成活率均下降，但其下降速度具有差异。2017年成活率较2016年成活率樟子松下降了10%、云杉下降了8%、紅松下降了4%。当年和二年成活率均为云杉>樟子松>红松。

3.2 不同树种林的生物多样性分析 生物多样性（biological diversity），又被称为物种歧异度，地球上物种的多样性，通过物种之间的交替、影响，使地球生态保持平衡。而林分生物多样性的高低，通过影响林下的空气温度，湿度，土壤的含水量，养分含量，以及林下的透光率，光照强度等间接影响林下某物种的生长状况。不同树种林下生物多样性指数如表3所示。对比的各项指标中，丰富度以云杉最高为7.6，比对照地高100%，其次为樟子松高95%，再次为红松，较对照高68%。Simpson多样性指数也是云杉最高为0.751，与对照地相比高45%，其次为樟子松，较对照高43%，再次为红松，较对照高36%。Pielou均匀度指数依然是云杉最高为0.831，比对照地高19%，其次为红松，较对照高15%，再次为樟子松，较对照高14%。盖度指数为樟子松>红松>云杉，且都远远高于对照地的15.6%。可见，经人工更新的树种林下生物多样性丰富度，Simpson多样性指数，Pielou均匀度指数，盖度指数与对照地的各项指数差异性明显。但樟子松、云杉、红松之间的差异性不明显。

4 结论

研究区内杨桦次生林人工更新苗木苗高年生长量2016年和2017年均为樟子松>云杉>红松，成活率则是云杉>樟子松>红松，且2016年仅云杉成活率达到50%以上。这与其他研究相应造林苗木成活率相差较多[4-6]。分析原因可能是造林区域地理环境、造林技术等不同引起的[7]。

对3种更新树种林下生物多样性研究发现，3种更新树种林下植被丰富度，Simpson多样性指数，Pielou均匀度指数，盖度都高于对照，说明人工更新有助于提高林下生物多样性，维持林分的生态平衡，而樟子松、云杉、红松林下植被的丰富度、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数及盖度差异不显著。

综上所述，可初步确定对研究区域内杨桦次生林林下人工植入樟子松、云杉、红松有助于提高林下生物多样性；植苗更新中，3种造林树种均有一定成活率和高生长量，可进一步开展大苗补植等营林措施，并调查后期生长状况，以确定适合本地区内杨桦次生林林下更新树种及更新、营林方式。

参考文献

[1]何小红，谢毓芬.森林更新研究进展[J].陕西林业科技，2014（06）：39-42.

[2]沈国舫，翟明普.森林培育（第二版）[M].北京：中国林业出版社，2011.

[3]李巍.人工促进天然更新的方法介绍[J].林业勘查设计，2011，3：16-17.

[4]刘奇，孙楠，李亚洲.间伐强度及更新密度对长白落叶松人工林林下更新生长的影响[J].安徽农业科学，2015，43（26）：163-165.

[5]董希文，姜永范，苑增武，等.樟子松不同类型苗木造林效果评价[J].防护林科技，1994（02）：27-29.

[6]刘传照，李景文，刘吉春，等.白桦林下红松人工更新技术的研究[J].东北林业大学学报，1993（03）：77-83.

[7]李瑞琼.云杉造林成活率低的原因及改进措施[J].林业科技，1993（04）：14.

（責编：张宏民）endprint