3种恢复模式对阿陀岭森林公园次生林植被和土壤的影响

邱明红，童思远，陈国德，符生波，符溶

（海南省林业科学研究所，海南海口 571100）

森林资源是一种可再生资源，具有很强的自我修复能力，但是林木的成长并不能一蹴而就，一旦遭受破坏，自然恢复需要较长时间[1]。近年来，部分森林生态系统受人为破坏及气候条件等的影响，呈现逐渐退化趋势。森林生态系统退化会影响生态系统的物质循环并打乱能量流动过程，严重影响正常森林生态系统的演替，甚至造成生态系统服务功能的丧失[2]。

五指山市是海南省森林生态系统的核心区，森林覆盖率较高，其中次生林占据着极高的比例，但因严重的人为破坏以及藤本植物的过度干扰，这些次生林普遍处于次生林演替的生态脆弱期[3]。为改善海南中部山区次生林群落演替较为缓慢甚至停滞不前的现状，该文以阿陀岭森林公园受金钟藤危害严重的次生林为研究对象，通过对比不同恢复模式对次生林土壤及植被的恢复效果，筛选出能够有效缩短次生林群落演替过程的恢复模式，为该区域次生林的可持续发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于五指山市阿陀岭森林公园，地处五指山腹部地带，属热带雨林季风气候，土壤以砂质红壤为主，较为肥沃，生长着大量热带天然林和人工林，森林资源极为丰富，主要乔木植物为假萍婆(Sterculia lanceolata)、厚皮树(Lanneacoromandelica)、布渣叶 (Strophanthus divaricatus)、银柴(Aporosa dioica)等。

1.2 研究方法

1.2.1 样地布设与植被调查

在试验地选择三种恢复模式，分别为：植被自然恢复（M1）、适当人为干预（M2）与人工恢复（M3）。具体方法如下：

M1处理：通过实地踏查等方式，在受藤本植物危害严重的次生林内布设3个20m×20m的固定监测样方，定期对样方内的植物种类、数量、盖度等进行调查并记录。

M2处理：定期砍除研究区次生林样地内的藤本植物，其他同M1。

M3处理：清除次生林样地内的藤本植物后，在林窗或林分稀疏的地方，补植青皮、枫香等乡土树种，并定期（每隔3个月观测一次）进行观测与抚育管理，其他同M1。

1.2.2 土样采集与室内分析

在研究区固定样地内随机选取3处，做深度为60cm的土壤剖面。将土壤剖面自上而下划分为3层（0～≤20cm、20＜～≤40cm、40＜～≤60cm） 进行采取土样，每层3个重复。用环刀取土1kg后，利用冰袋冷藏并迅速带回实验室进行土壤容重等指标的测定；将土壤样常温风干后，过2mm筛，用于测定土壤理化性质。

土壤理化性质测定：土壤容重、有机质、全氮、全磷、全钾等的测定方法参见《土壤分析技术规范》[4]；

1.3 多样性统计方法

采用Shannon-Wiener指数[5]、Pielou均匀度指数[6]、生态优势度[7]来研究样方内植物多样性特征，计算公式如下：

式中：S为样方内物种总数，N为样方内个体数之和，Pi为种i个体数占所有种个体数的比例，ni为第i种个体数。

1.4 数据分析

利用SAS软件对数据进行差异显著性检验（P＜0.05），图表制作采用Excel 2017软件。

2 结果与分析

2.1 不同恢复模式下次生林群落土壤理化性质变化情况

2.1.1 不同恢复模式下各土层土壤容重变化分析

土壤容重是由土壤孔隙和土壤固体的数量来决定的。由图1可知，0～≤20cm土层，土壤容重样地M1与样地M3土壤容重差异显著（P＜0.05，下同）。20＜～≤40cm、40＜～≤60cm土层，不同恢复模式下的次生林样地土壤容重大小差异均不显著。

图1 不同恢复模式处理下土壤容重差异性比较Fig.1 Comparison of soil bulk density under different restoration modes

2.1.2 不同恢复模式下各土层土壤养分变化分析

由表1可知，自然恢复和人工恢复模式下次生林样地各土层土壤中的养分含量普遍低于适当人为干预恢复模式下的次生林样地，其中不同恢复模式下次生林样地同一土层深度土壤中有机质的含量差异均不显著，自然恢复模式下的次生林样地其0～40cm土层土壤中全钾的含量显著低于适当人为干预恢复模式下的次生林样地，人工恢复模式下的次生林样地其0～≤20cm土层土壤中全磷的含量以及20＜～≤40cm、40＜～≤60cm土层土壤中总氮的含量均显著低于适当人为干预恢复模式下的次生林样地。综上可知，适当人为干预恢复模式可有效提高次生林群落各土层土壤中的养分含量。

表1 不同恢复模式下各土层土壤养分变化情况Tab.1 Changes of soil nutrients in different soil layers under different restoration modes

2.2 不同恢复模式下次生林群落林下植被恢复情况

2.2.1 不同恢复模式下灌木层植被恢复情况

由表2可知，次生林样地自然恢复一年后，灌木层物种丰富度、生态优势度以及Shannon～wiener指数均无明显变化，但其Pielou均匀度指数却稍有下降；次生林样地适当人为干预恢复一年后，其灌木层物种丰富度明显增加，Pielou均匀度指数及Shannon～wiener指数也均有提高；次生林样地人工恢复一年后，灌木层物种丰富度、生态优势度均无明显变化，但其Shannon～wiener指数、Pielou均匀度指数却略有下降。以上结果表明，适当人为干预恢复模式有助于提高研究区次生林群落灌木层的物种丰富及多样性，而自然恢复与人工恢复模式则无明显的恢复作用。

表2 次生林样地灌木层物种多样性与生态优势度的变化Tab.2 Changes in species diversity and ecological dominance of shrub layer in secondary forest plots

2.2.2 不同恢复模式下草本层植被恢复情况

由表3可知，次生林样地自然恢复一年后，草本层物种丰富度、Pielou均匀度指数以及Shannon～wiener指数均无明显变化，仅生态优势度稍有下降；次生林样地适当人为干预恢复一年后，其草本层物种丰富度明显增加，生态优势度及Shannon～wiener指数也略有提高；次生林样地人工恢复一年后，草本层物种丰富度及Shannon～wiener指数均有明显提高，但其生态优势度却稍有下降。以上结果表明，适当人为干预与人工恢复模式均有助于提高研究区次生林群落草本层的物种丰富及多样性。

表3 次生林样地草本层物种多样性与生态优势度的变化Tab.3 Changes in species diversity and ecological dominance of herb layers in secondary forest plots

2.3 人工恢复模式下次生林群落补植树种生长情况

2.3.1 补植乡土树种季平均生长量

由表4可知，在研究区次生林群落人工补植的5种乡土树种，枫香株高季平均生长量最大，显著高于岭南山竹子、青皮以及枝花木奶果（P＜0.05），然而，它们的地径季平均生长量均无显著差异，其中岭南山竹子、枫香地径的季平均生长量相对较多；将人工补植的乡土树种按冠幅季平均生长量的大小进行排序，依次为：枝花木奶果＞枫香＞晃伞枫＞岭南山竹子＞青皮。综上可知，与人工补植的其他乡土树种相比，枫香的生长速度相对较快，长势较好。

表4 补植乡土树种季平均生长量Tab.4 Average seasonal growth of local tree species replaced

2.3.2 补植乡土树种受病虫害危害情况

由图2可知，青皮、岭南山竹子、枝花木奶果随栽植时间的增长，植株个体受病虫害危害的比例逐渐增大，且普遍受病虫害危害严重，单株病虫害比例高达50%～70%。幌伞枫、枫香随栽植时间的增长，植株个体受病虫害危害的比例并无明显变化。由此可知，幌伞枫、枫香的抗病虫害能力较强。

图2 补植乡土树种受病虫害危害情况Fig.2 Disease and insect pest damage of replanting native tree species

3 结论与讨论

五指山市低海拔次生林群落受金钟藤危害严重，该物种通过攀援盖幕作用杀死其它植物[8]，该试验结果表明，适当人为干预可有效控制金钟藤蔓延，并提高次生林群落物种丰富度及多样性，此研究结果与乔保勇等[9]的研究结果基本相同，但在该研究中由于植被覆盖率较高，伐除金钟藤不会造成地表长期裸露，更不会引起严重的水土流失，此结果与前人研究[9]有所差异，究其原因可能是由于阿陀岭森林公园特殊的地形地貌及物种组成等因素所致。

谭学进等[10]认为植被恢复能显著降低土壤容重，该研究试验结果亦表明在次生林进行适当人为干预和人工恢复均可使次生林群落地表层（0～20cm）土壤容重降低，最终达到改善次生林群落地表层土壤结构，增强涵养水源和水土保持功能的目的。在土壤成分含量方面，与自然恢复相比，适当人为干预（伐除金钟藤等藤本植物）恢复可显著提高次生林样地0～≤40cm土层土壤中全钾的含量，同时，也可提高次生林样地各土层土壤中总氮、全磷以及有机质的含量，这与纵熠等[11]的研究结果并不一致，究其原因可能是由于地上植被类型以及立地环境条件等存在差异所致，同时由于人工补植乡土树种等人为干扰措施，使原有的地表植被及土壤结构遭到破坏，从而使人工恢复的次生林样地土壤养分淋溶或流失，无法在短期内呈现出良好的土壤恢复效果。

恢复树种的选择，对次生林群落植被恢复的影响较大，人工补植适宜的乡土树种能够缩短次生林群落恢复演替进程。该试验结果表明，枫香生长速度较快且病虫害较少，为研究区次生林群落较为适宜补植的乡土树种。人工补植乡土树种会使次生林群落郁闭度迅速提高，种间竞争加剧，但该种恢复模式对金钟藤生长扩散以及原有树种有何影响还有待进一步观测。