撫育間伐對落葉松林下物種多樣性的影響

管 健

(遼寧林業職業技術學院，沈陽110101)

1 研究的目的和意義

落葉松是東北地區常見的造林樹種，不僅為經濟建設提供了大量的木材，更在改善當地生態環境、涵養水源、保持水土、調節氣候等方面都發揮著重要的作用。森林生物多樣性是衡量森林質量的指標之一，物種的多樣性是維護生態系統穩定的基礎。在林分生長發育的過程中，撫育間伐作為一種必不可少的森林經營措施，在調整林分樹種組成、促進目的樹種良好生長方面，在清除劣質林木、提高林分質量方面，在調整林分密度、縮短工藝成熟期方面，在林木早期利用、提高木材利用率方面，在增強林分抗性、充分發揮森林有益性能方面均能發揮積極作用。但不同的采伐強度對林分改造的效果是不一樣的，為探明哪一種采伐強度能夠提高林下物種多樣性，特開展此項研究并進行分析，通過研究不同間伐措施在森林群落多樣性方面的影響對森林經營工作有一定的指導意義。

2 研究的區域和方法

研究的區域選設在遼寧省的東部山區，該地區地理坐標為E 124°59′～125°18′，N 41°51′～42°00′。地處長白山脈龍崗支脈，一般山峰海拔600～900m，相對高度200～500m，一般坡度在10°～25°。年降水量714.2～1025.3mm，雨量多集中在每年的7、8月份。氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候，冬季漫長而寒冷，夏季炎熱而多雨，年平均氣溫4.2℃，年最低氣溫在1月，年最高氣溫在7月。極端最高氣溫為35.8℃，極端最低氣溫為-41.5℃。研究的具體指標如下。

生物多樣性指標：

相對重要值：Pi 豐富度指數:RO=S

多樣性指數采用Simpson指數(SP)和Shannon-wiener(SW)指數計算:

SP=1-∑(Pi)2；SW=-∑PilnPi

均勻度指數采用Pielou指數:

Jsw=(-∑PilnPi)/lnS;

Jsi=(1-∑(Pi)2)/(1-1/S)

S為樣方中物種數,Pi為Ni/N，Ni為第i種的個體數，i=1，2…，S，N為所有種個體總數。注：SW指數即Shannon-Wiener指數

表1 間伐試驗樣地基本情況

3 結果分析

分析圖1可知，受到不同強度間伐后林下灌木層的多樣性由高到低依次是對照區、弱度區、中度區和強度區。草本層的多樣性則相反，其中Shannon-Wiener多樣性指數對間伐強度更敏感，故更具研究價值。圖2均勻度指數呈現出與多樣性相同的變化趨勢，即隨林分間伐強度的增加，灌木植被下降，草本植被增加。原因是因為間伐后林分郁閉度減小，林內透光度好，增加了生境在空間、時間的異質性，植物生境異質性的增加必然會增多植物種類。林分均勻度指數反應林分植物分布狀況，和植物種數量成正比。由于樣地位于半陰坡，水分不是限制植物生長的條件。草本更容易適應變化的環境，數量增加，故均勻度指數增加。灌木在伐后1年數量減少，盡管次年灌木萌株較多，但難以恢復到伐前水平，故多樣性和均勻度都會降低。故間伐可以維持植物多樣性，且以強度撫育效果最好。

圖1 不同間伐類型落葉松林下植物多樣性指數

圖2 不同間伐類型落葉松林下植物均勻度指數

3.1 撫育間伐對林下物種多樣性的影響

表2 不同間伐強度落葉松林下植物多樣性指數

分別對樣地的林下植物在灌木層和草本層方面進行測度，多樣性指數結果見表2。結果表明，間伐1年后，不同立地條件落葉松林Simpson指數和Shannon-Wiener指數隨間伐強度的增加而升高，其中陽坡薄土、陰坡厚土、陽坡厚土落葉松林灌木Simpson指數分別高于對照林分42.5%～73.5%、14.7%～30.6%、5.8%～11.6%，草本Simpson指數分別高出對照林分100%、7.8%～22.6%、38.5%～58.6%；灌木Shannon-Wiener指數分別高于對照林分39.1%～48.4%、10.3%～28.9%、2.8%～8.6%，草本Shannon-Wiener指數分別高于對照林分100%、34.8%～53.4%、34.6%～82.9%。均勻度指數無明顯規律，這是由于間伐后，落葉松林下受光不夠均勻。

間伐5年后，各林分多樣性指數及均勻度指數基本表現出與間伐強度正相關的規律，Shannon-Wiener指數規律最為明顯，陰坡厚土、陽坡厚土、陽坡薄土落葉松林灌木Shannon-Wiener指數分別高于對照林分47.5%～74.5%，25.2%～32.5%、23.5%～25.4%，草本Shannon-Wiener指數分別高于對照林分31.9%～107.6%、52.7%～75.4%、25.3%～61.2%，灌木及草本Shannon-Wiener指數高于對照林分的比例高于間伐1年，且各項指數均高于間伐1年，這與間伐5年后林下植被種類增加有關。

3.2 撫育間伐對林分枯落物蓄積量的影響

表3 間伐對落葉松林下生物量的影響 kg·hm-2

撫育后林下植物生物量變化明顯。林分總生物量由高到低依次為弱度間伐、未間伐、中度間伐、強度間伐。呈現出灌木層的生物量與間伐強度成反比。經過弱度、中度、強度間伐措施后比未伐林分減少。原因是間伐時間短，伐后灌木數量減少、均勻度減少，故灌木的生物量會有下降。但是輕度的采伐改善了林分的環境，樹冠開闊，林內光照得到改善的同時極大的促進了林下植物的生長，改善林分立地質量，增強林分保持水土的能力。

4 分析結論

各林分多樣性指數及均勻度指數基本表現出與間伐強度正相關的規律，Shannon-Wiener指數規律最為明顯，陽坡厚土、陰坡厚土、陽坡薄土落葉松林灌木Shannon-Wiener指數分別高于對照林分47.7%～74.8%，25.2%～32.5%、23.4%～25.7%，草本Shannon-Wiener指數分別高于對照林分31.9%～109.7%、52.7%～77.3%、25.3%～60.2%。間伐時間短，伐后灌木數量減少、均勻度減少，故灌木的生物量會有下降。但是輕度的采伐改善了林分的環境，樹冠開闊，林內光照得到改善的同時極大的促進了林下植物的生長，改善林分立地質量，增強林分保持水土的能力。撫育間伐可以增加落葉松林分枯落物蓄積量，提高枯落物持水量，適宜間伐強度依立地類型而定，間伐1年內對林地枯落物的作用不明顯，原因是撫育間隔時間較短，林下生物多樣性較少，而間伐5年后，隨著林分生物多樣性增加，生物量增大，從而增加了枯落物的蓄積量及持水量。撫育間伐有利于增加林分年枯落物蓄積量，適宜間伐強度根據不同立地類型而定。從枯落物蓄積量角度看，改善效果最好的為陽坡薄土落葉松林。