抚育间伐对华北落叶松林分草本植物多样性的影响研究

李云飞 邓丽娟 陈继东 平丽丽 屈柏林 董宁

摘  要：以木兰林管局华北落叶松人工纯林、落桦混交林和落油混交林3种典型林分类型为研究对象，分析抚育间伐对华北落叶松林分草本多样性的影响。结果表明：（1）未抚育间伐的不同类型的华北落叶松林分，草本物种丰富度表现为落桦混交林>落叶松纯林>落油混交林。（2）抚育间伐后的不同类型的华北落叶松林分，林下草本的物种丰富度、盖度、多样性指数和物种均匀度指数均增加，且随着抚育间伐后年份的增加呈上升趋势。

关键词：抚育间伐;华北落叶松;植物多样性

中图分类号 S79文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）04-0074-02

森林抚育是培育森林的基础和关键性技术环节，也是森林生态系统经营的重要组成部分[1]。合理的森林抚育能够使森林结构更加优化，物种多样性得到有效恢复，森林的稳定性得到提高，并能促进森林涵养水源、防风固沙、保持水土等生态功能的进一步发挥。本研究以木兰林管局华北落叶松人工纯林、落桦混交林和落油混交林3种典型林分类型为研究对象，分析抚育间伐对华北落叶松林分的草本植物多样性的影响，对科学评价华北落叶松林的森林抚育成效，促进冀北山地森林的可持续经营具有重要意义。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况 河北省木兰围场国有林场管理局（木兰林管局）位于河北省围场县满族蒙古族自治县境内，地理坐标为N41°35′～42°40′，E116°32′～117°14′，距承德140km、北京340km。全年无霜期67～128d，年平均气温-1.4～4.7℃，年降水量在380～560mm，主要集中在7—9月，年蒸发量1462～1556mm，平均相对湿度63%。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置与调查 2013年8月，在木兰林管局孟滦林场选取立地条件较为一致的华北落叶松林分设置固定样地，样地类型分华北落叶松纯林、落桦混交林、落油混交林，优势树种均为华北落叶松。每种林分各设1组（抚育与对照）样地，共6块，面积为50m×50m。抚育样地间伐强度20%～25%（表1），在每块样地的4角及中心位置分别设5个5m×5m的灌木样方和1m×1m的草本样方，调查样方内灌草层物种的种类、数量、高度和盖度。2013年对抚育样地（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和对照样地（CK-Ⅰ、CK-Ⅱ、CK-Ⅲ）进行调查，2014和2016年重复测量。

1.2.2 指标测定 森林生物多样性在某种程度上是衡量森林质量的重要指标，可直接反映林分的结构特征和生态功能的差异。本研究采用常用的物种多样性指数，包括物种丰富度指数（S）[2]、Simpson多样性指数（D）[3]、Shannon-Wiener多样性指数（H′）[4]和Pielou均匀度指数（E）[4]，各指标计算公式如下：

（1）丰富度指数：以样方中物种的数目表示物种丰富度。

（2）Simpson多样性指数：

（3）Shannon-Wiener多样性指数：

（4）Pielou均匀度指数：

研究通过EXCEL完成调查数据的计算及图表绘制，运用SPSS17.0对数据进行单因子方差分析。

2 结果与分析

2.1 抚育间伐前草本的多样性 对2013年（伐前）各林分类型草本层物种丰富度及多样性指数进行计算，结果如表2所示。由表2可知，各樣地物种丰富度在6.4～11.7，落桦混交林物种丰富度最高。总体上看，不同林分类型草本植物丰富度表现为落桦混交林>落叶松纯林>落油混交林。

2.2 抚育间伐后草本的多样性 对抚育间伐后各林分类型草本层物种丰富度及多样性进行计算，结果如表3所示。由表3可知，抚育间伐后，与对照样地相比，各类型林分草本层物种丰富度及多样性指数均出现小幅增长。相比2014年，2016年各类型林分的林地草本丰富度均有明显提高，抚育样地的草本丰富度增长更为明显，这与抚育后林分密度降低，林间空隙增大，一些喜光的草本种类有所增加有关。

2016年各样地的草本多样性指数均大于2014年，这是由于抚育后第3年，在林地草本物种数量略微增加的基础上，其数量、盖度有所增加，因而多样性指数有所提高，这也与李春义[5]提出的短期抚育间伐对林地草本多样性的研究结果相一致。抚育后，各样地的Pielou均匀度指数均有所提高，但抚育样地和对照样地相比，并未呈现特别明显的变化规律，这可能由于在间伐初期，林地光照不均，草本的生长在短时期内还未能够均匀分布。

3 结论

森林抚育改变了华北落叶松的林分结构，在短期内增加了林分光照，但在作业过程中，也破坏了原有的地表结构和林下植被，从而影响林下草本植物的多样性。通过本研究得出：（1）未抚育间伐的不同类型的华北落叶松林分的草本植物物种丰富度表现为落桦混交林>落叶松纯林>落油混交林。（2）抚育间伐后的不同类型的华北落叶松林分，林下草本的物种丰富度、盖度和多样性指数均增加，且随着抚育间伐后年份的增加呈上升趋势。抚育间伐后各样地的分布均匀度指数均有所提高，但抚育样地和对照样地相比，并未呈现特别明显的变化规律。

参考文献

[1]杨新兵，张伟，张建华，等.生态抚育对华北落叶松幼龄林枯落物和土壤水文效应的影响[J].水土保持学报，2010（1）：119-122.

[2]刘红梅.秦淮河流域主要林分类型结构特征研究[D].南京：南京林业大学，2010：45-46.

[3]任立忠，罗菊春，李新彬.抚育采伐对山杨次生林植物多样性影响的研究[J].北京林业大学学报，2000，22（4）：14-17.

[4]Pielou E C.The measurement of diversity in different types of biological collections[J]Journal of Theoretical Biology，1966，238（13）：131-135.

[5]李春义.抚育间伐对北京山区侧柏、油松人工林林下植物的影响[D].北京：北京林业大学，2007：61-63.

（责编：张宏民）