馬尾松木荷混交林植被恢復效應初報

林榮標

摘 要：通過灰色關聯分析方法對森林火災易發區4種處理的植被恢復效應評價，結果表明：不同處理的灰色關聯序為混交比1∶1（0.985）>1∶2（0.665）>5∶2（0. 518）>對照（0.334）。馬尾松木荷混交林能有效促進火災易發區林分植被的生長和物種多樣性的恢復，及土壤物理性狀和林分小氣候的改善。混交林的植被恢復效應均比馬尾松純林好，其中混交比為1∶1的植被恢復效應表現最好。

關鍵詞：馬尾松；木荷；混交林；植被恢復；灰色關聯分析

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）17-0095-04

連城縣是福建西部的主要林區縣之一，馬尾松（Pinus massoniana）、木荷（Schima superba）是該縣的重要鄉土用材樹種。森林火災易發區都是鄰近居民區和道路的山場，人為野外用火頻繁，導致隔3-5a“燒一次”的惡性循環，植被重復破壞，水土流失嚴重，立地質量差，歷史營造的馬尾松純林，生長緩慢，植被單一，水源涵養差，在無雨干燥季節，極易形成引發森林火災的火環境。本文通過對森林火災易發區馬尾松木荷混交林植被恢復相關因子的灰色關聯分析，以期為森林火災易發區森林植被恢復提供參考數據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 連城縣隔川鄉地處116°41′48″～116°46′13″E，25°43′18″～25°47′07″N，年均氣溫19℃，極端高溫38℃，極端低溫-5.6℃，年均日照時數1761h，降水量1734mm，蒸發量1558mm，相對濕度76%，屬中亞熱帶海洋性季風氣候，主要森林植被為馬尾松林。試驗地在隔川鄉聯益村茶亭嶺山場，為2006年火跡造林試驗地，面積41.4km2，坡向東南，土壤紅壤，平均土層厚度80cm。試驗是按馬尾松與木荷1∶2、1∶1、5∶2的混交比例沿等高線水平行間混交及馬尾松純林4種方式設計，共設計4個小區（每個小區都是從山頂連續到山腳）進行造林對比試驗。造林整地穴規格60cm×40cm×40cm，密度2500株/hm2，苗木為本地1a生馬尾松、木荷裸根苗；造林當年5月擴穴施復合肥（0.25kg/株）1次，10月鋤草撫育1次，第2、3年劈雜鋤草各2次。

1.2 樣地設置 按隨機區組設計，設置馬尾松木荷混交比例為1∶2（處理Ⅰ）、1∶1（處理Ⅱ）、5∶2（處理Ⅲ）和馬尾松純林對照（ck）4種處理，重復3次，共設置面積為20m×20m樣地12塊，并在每個樣地的西南、東北角和中心設置3個2m×2m樣方。

1.3 樣地調查 2016年10月，樣地進行全林每木檢尺，調查記錄樹種名稱、株數和胸徑，根據平均胸徑分樹種選取3株平均木測定樹高、冠幅和冠高；樣方內調查記錄灌木、草本的物種名稱、株數、高度和蓋度。在每個樣地的對角線交叉處挖1個土壤剖面，采用環刀法在土壤剖面10cm處提取原狀土做土壤物理性狀測定；在樣地林分內離地面1.5m處，用照度計觀測林中光照強度，用通風干濕表測定林中氣溫和相對濕度，地表溫度用溫度計測定，觀測時段為每日13：00～15：00，連續觀測5d，重復3次。

（3）根據灰色關聯分析方法[3]，選擇植被因子實測值（參考序列）的最優值組成比較數列，對參考數列實測值無量綱化后進行灰色關聯分析[3]。關聯系數、關聯度計算公式如下：

式中：是參考序列與比較序列對應絕對差值；是分辯系數取0.5。

（4）數據采用Excel 2003和SPSS 19.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 林分結構差異 從表1可見，不同處理間，林分密度表現為處理Ⅱ>處理Ⅰ>處理Ⅲ>ck，只有混交林與ck純林間呈顯著差異；林分樹高、胸徑表現為，混交林顯著大于ck純林，混交林間以處理Ⅱ表現最大且與其他處理呈顯著差異。冠幅投影面積={（冠幅東西、南北長+冠高）÷4}2×[4]，相對冠長=（冠幅/樹高）×100%。冠幅投影面積、相對冠長是指林分林木平均單株值，混交林的冠幅投影面積、相對冠長是林分各樹種冠幅投影面積、相對冠長的加權平均值，兩者反映了林分樹冠覆蓋程度的空間結構。冠幅投影面積越大，樹冠覆蓋度越大，則林分光合作用面積越大，林內光照量越少，林中溫度也越低；相對冠長越大，林分阻擋氣流效果也越好[5]。表1分析表明，不同處理間，冠幅投影面積、相對冠長都表現為處理Ⅱ>處理Ⅰ>處理Ⅲ>ck，且都以處理Ⅱ顯著最大、ck顯著最小、處理Ⅰ與處理Ⅱ間無顯著差異。

2.2 林分及其各器官生物量差異

2.2.1 林分總生物量 生物量是植物生長過程干物質不斷更新積累的結果。表2中可見，各處理的林分干物質總量大小表現為處理Ⅱ>處理Ⅲ>處理Ⅰ>ck。處理Ⅱ的林分干物總量（16.17t/hm2）顯著大于其他處理，分別比處理Ⅰ大93.9%、處理Ⅲ大77.9%、ck大147.6%。

2.2.2 林分各器官生物量 表2中呈示，混交林的各器官生物量都是以樹干最大，樹根其次，然后為樹葉、樹枝；ck純林則表現為樹干最大，其次是樹葉、樹枝，最小是樹根。各處理間，樹干的生物量大小為處理Ⅱ>處理Ⅰ>處理Ⅲ>ck，樹根的生物量大小為處理Ⅱ>處理Ⅲ>處理Ⅰ>ck；樹干、樹根生物量都表現為：混交林顯著大于ck純林，處理Ⅰ、Ⅲ間差異不顯著，處理Ⅱ為最大且與其他處理有顯著差異。

2.3 植被群落物種多樣性差異 圖1可見，Margalef指數與Shannon-Wiener指數大小都表現為處理Ⅱ>處理Ⅰ>處理Ⅲ>ck；Simposn指數大小則表現為處理Ⅰ>處理Ⅱ=處理Ⅲ>ck。單因素方差分析（P<0.05）表明，不同處理植被群落間Margalef指數呈顯著差異，其中處理Ⅱ（4.00±0.64a）為最大，ck（1.51±0.45d）為最小；Simposn指數和Shannon-Wiener指數只表現混交林群落與ck純林群落間呈顯著差異，混交林群落間無差異，其中Simposn指數以處理Ⅰ（0.62±0.14a）為最大、ck（0.32±0.04b）為最小，Shannon-Wiener指數以處理Ⅱ（1.54±0.41a）為最大、ck（0.76±0.06b）為最小。這表明混交林更有利于林下植被物種多樣性的恢復，其中處理Ⅱ的植被群落恢復的物種種類最多。endprint

2.4 林內小氣候差異 樹冠覆蓋遮檔，對陽光吸收和反折射，樹冠枝葉對氣流的阻隔，影響了林內光照量和林內外熱量、濕度的交換，使林內光照強度減弱、溫度降低、濕度增大，從而減小了森林植被的著火燃燒概率。從表3可見，混交林內的光照強度、相對濕度、平均溫度和地表溫度與ck純林相比有顯著差異。處理Ⅱ林內光照強度、平均溫度和地表溫度為最小，比ck純林（最大）分別降低了60.02%、13.21%、14.95%；相對濕度最大，比ck純林（最小）增大了20.99%，且處理Ⅱ的光照強度、相對濕度和地表溫度與其他處理均呈顯著差異。

2.5 土壤物理性差異 容重越小的土壤質地越疏松，反之越緊實。土壤孔隙是土壤空氣、水分、養分的運輸貯藏空間，孔隙狀況受土壤的質地、結構及其有機質含量的影響；土壤水體是土壤物質循環的載體，土壤孔隙度直接影響土壤持水量能力[6]。從表4可知，不同處理間，土壤容重大小表現為處理Ⅱ<處理Ⅰ<處理Ⅲ處理Ⅰ>處理Ⅲ>ck的顯存差異。表4分析表明，混交林對土壤物理性狀的改善顯著好于ck純林，其中處理Ⅱ表現為最好。處理Ⅱ的土壤容重（1.11g/cm3）最小，孔隙度最大，持水能力最強，從而提高了土壤循環能力，更有利于林木根系吸收營養物質。

2.6 植被恢復效應灰色關聯分析 本試驗選擇林分生長、植被多樣性、土壤物理性狀和小氣候等23個因子為植被恢復效應評價指標，把各因子不同處理的實測值為參考序列，把各因子不同處理中最佳特征值組成比較序列，再把各參考序列實測值除以比較序列數值進行無量綱后，計算灰色關聯系數和關聯度（見表5）。灰色關聯度越大，比較序列與參比序列的發展趨勢越接近[6-7]。從表5結果表明，4種處理植被恢復效應灰色關聯度大小為處理Ⅱ>處理Ⅰ>處理Ⅲ>ck，其中處理Ⅱ的灰色關聯度為0.985表現最大，其植被恢復效應表現最好。

3 小結與討論

（1）從森林火災易發區4種不同處理的林分生長、植被多樣性、土壤物理性狀和林內小氣候分析表明，馬尾松木荷混交林能有效促進火災易發區林分植被的生長和物種多樣性的恢復，及土壤物理性狀和林分小氣候的改善；4種不同處理的植被恢復效應的灰色關聯分析表明，其灰色關聯序表現為處理Ⅱ（0.985）>處理Ⅰ（0.665）>處理Ⅲ（0.518）>ck（0.334），混交林的植被恢復效應均比馬尾松純林好，其中處理Ⅱ的植被恢復效應表現最好。

（2）從林分冠幅和小氣候分析表明，混交林比馬尾松純林更有效形成不利于森林火災發生和蔓延的火環境，且以處理Ⅱ的林分植被環境表現最理想。但對不同混交比例的馬尾松木荷混交林植被抗火效果有待于進一步研究對比。

參考文獻

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[3]蔡麗平，劉明新，侯曉龍，等.長汀強度水土流失區不同治理模式恢復效果的灰色關聯分析[J].中國農學通報，2014，30（1）：85-92.

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（責編：徐煥斗）