采伐强度对辽东栎林分生长和林下物种多样性的短期影响

任 达

(山西省林业和草原科学研究院，山西 太原 030012)

辽东栎(Quercusliaotungensis)属于壳斗科栎属，是山西省典型的乡土阔叶树种之一。目前，山西省辽东栎林面积达33.99×104hm2，占林地总面积的13.8%.抚育间伐作为森林培育的重要经营措施，会影响林分生长、林下植被更新、物种多样性等多个方面，但是关于间伐对林下生物多样性的影响以及采伐时间对林分变化动态过程的影响的研究较少。因此，笔者以抚育间隔3 a的辽东栎天然林为研究对象，研究间伐对林分生长和林下物种多样性的短期影响。

1 研究区概况

研究区位于山西省中条山国有林管理局三交中心林场，地处临汾市浮山县寨圪塔乡山交村，地理位置北纬35°54′35.54″，东经112°04′5.47″，海拔1 197 m～2 060 m.属于暖温带半湿润大陆性季风气候，无霜期191 d，年降水量550 mm～590 mm，年平均气温9.1 ℃.土壤为褐壤，土层厚度20 cm～60 cm.该区域森林类型属天然次生林，林分类型以辽东栎林、辽东栎油松混交林为主，主要乔木树种有辽东栎(Quercusliaotungensis)、油松(PinustabuliformisCarr.)、山杨(PopulusdavidianaDode)和漆树(Toxicodendronvernicifluum)等，主要灌木有连翘(Forsythiasuspensa)、土庄绣线菊(SpiraeapubescensTurcz.)、黄刺玫(RosaxanthinaLindl)和南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb.)等，主要草本植物有苔草(Carexspp.)、黄精(Polygonatumsibiricum)和毛茛(RanunculusjaponicusThunb.)等。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

2017年11月，在三交林场林分状况相对一致(均在东北坡，海拔1 220 m～1 276 m，郁闭度0.9以上)的辽东栎天然次生林中建立了12块20 m×20 m的固定标准地，每块标准地相距100 m，样地四角用水泥石砖进行标记。记录样地内所有胸径(DBH)≥1cm的乔木物种名称、胸径、树高、冠幅、枝下高，并对其挂牌定位。调查结束后，每3个样地作为1个间伐处理单元，按照株数强度设计4个间伐强度，0%(对照，CK)，15%(轻度间伐，LT)，25%(中度间伐，MT)和35%(重度间伐，HT)，记录伐去树木的号牌。经方差分析可知，12块样地在间伐前辽东栎密度、林分平均胸径和平均树高等因子无显著差异。间伐前样地林分特征见表1.

间伐处理3 a后(2020年8月)，对样地进行复测。调查林内乔木名称、号牌、树高和胸径，计算林分平均胸径(几何平均数)、平均树高(算术平均数)和胸高断面积，并根据山西辽东栎天然林胸径树高二元材积式计算单株材积，推算单位面积蓄积量。在每个样地内调查5个2 m×2 m的灌木样方，记录植物名称、地径、高度、分枝数、冠幅；5个1 m×1 m的草本样方，记录种类、多度、平均高、盖度。

2.2 物种多样性计算

2.2.1 重要值

表1 2017年间伐前林分特征

根据植物的相对密度(RDE)、相对盖度(RC)、相对频度(RF)，计算该物种的重要值(IV)：

IV=(RDE+RC+RF)/3.

2.2.2 物种多样性

本研究采用物种丰富度S, Shannon-Wiener多样性指数H′，Simpson多样性指数D和Pielou均匀度指数JSW综合评价不同采伐强度下各群落物种多样性。

式中：N——物种i所在样地中所有种的重要值和；

Ni——物种i的重要值；

Pi——物种i的相对重要值。

2.2.3 数据处理

本研究使用WPS对数据进行整理和分析，采用DataDesk6.1软件进行ANOVA分析和LSD多重比较。

3 结果与分析

3.1 间伐强度对林分生长的影响

不同间伐强度处理3 a后胸径和树高增长情况见第16页表2.

由表2可知，间伐后各处理林分的平均胸径均有所增长，但平均胸径差异不显著(P>0.05)；HT的林分胸径平均增长量和胸径年平均增长量显著高于CK，LT和MT，且CK，LT和MT之间没有显著差异。不同间伐强度对辽东栎树高平均值、树高平均增长量和树高年平均增长量都没有显著促进作用(P>0.05)。由此可见，林分胸径比林分树高对间伐处理更敏感。

不同间伐强度处理3 a后胸高断面积和蓄积量变化情况见表3.

由表3可以看出，林分胸高断面积、断面积增长量和断面积年增长量均随间伐强度的增大而减小，HT和MT处理显著降低了胸高断面积、断面积增长量和断面积年增长量，但CK和LT之间没有显著差异。蓄积量、蓄积增长量和蓄积年增长量随间伐强度的增大而减小(P<0.05)；LT处理下蓄积量增长量和蓄积量年生长量略高于CK，但是二者间差异并不显著。间伐显著影响了林分胸高断面积和蓄积量，而且在短期内年增长量不能达到对照组水平。

表2 不同间伐强度处理3 a后胸径与树高增长情况

表3 不同间伐强度处理3 a后胸高断面积和蓄积量变化情况

3.2 间伐强度对林下物种多样性的影响

不同间伐强度处理3 a后林下物种数量见表4.

表4 不同间伐强度处理3 a后林下物种数 种

由表4可知，间伐处理3 a后，CK，LT，MT和HT的乔木物种丰富度无明显变化。因为在选择间伐木时，将不同种类乔木有意识进行了保留。MT和HT处理，相较CK，灌木分别增加了2种和4种，草本分别增加了1种和2种，说明间伐能在短期内增加林分物种丰富度。

不同间伐强度处理3 a后林下物种多样性见表5.

由表5可以看出，间伐3 a后，CK，LT，MT和HT处理下，乔木层Shannon-wiener指数和Simpson指数均无显著差异。灌木层Shannon-wiener指数和Simpson指数除LT处理与CK无显著差异外，其余处理均显著高于CK，而MT和HT之间无显著差异。间伐处理后，灌木层Pielou均匀度指数均高于CK，但各处理间无显著差异。HT处理下草本层Shannon-wiener指数和Simpson指数显著高于其它3组处理，而CK，LT和MT之间无显著差异。草本层Pielou均匀度指数与灌木层、乔木层一样，在不同间伐强度处理下均无显著差异。

表5 不同间伐强度处理3 a后林下物种多样性

4 结论与讨论

短期内，重度间伐可以提高林分胸径平均增长量和胸径年平均增长量，对于树高生长则没有明显作用，说明辽东栎在短期内胸径比树高对间伐更为敏感。林分胸高断面积、断面积增长量、断面积年增长量、蓄积量、蓄积增长量、蓄积年增长量均随间伐强度的增大而减小，且在短期内年增长量不能达到对照组的水平。中度和重度间伐显著提高了灌木层物种多样性，重度间伐提高了草本层物种多样性。间伐处理未能改变物种均匀度大小，说明辽东栎林中各物种个体数量分布是相对均匀的。为了更好地了解辽东栎天然林对间伐的响应，摸清其动态变化规律，得出更为科学准确的结论，应对其林分进行长期监测。