楊樺次生林林下人工更新樹種的選擇

王金成

摘 要：以紅松、云杉和樟子松為楊樺次生林林下人工更新樹種，以樹高生長量、存活率及林下物種多樣性為研究指標，利用單因素方差分析的方法，對比不同更新樹種間各指標的差異。結果表明：2013、2014年，樹高生長量最大的是樟子松，分別為15.99cm和9.20cm，云杉次之，紅松最低，不同樹種之間樹高年生長量的差異均達到顯著水平（p<0.05）。云杉和紅松的樹高生長量逐年增多，增量為3.63cm、1.43cm，樟子松的生長量雖逐年降低，但總體優于云杉和紅松。樹種的存活率表現為云杉>樟子松>紅松，2013—2014年，各樹種的樹高存活率均有所降低，其中樟子松降低的幅度最大，降低10%，紅松降低的幅度最小，為4%。

關鍵詞：楊樺;次生林;林下更新;樹種選擇

中圖分類號 S79文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）01-0050-03

楊樺次生林是指楊樺原始林分受到自然或人為因素的干擾破壞，以天然更新并自然恢復成為次生群落的林分，在冀北山地廣泛分布。近年來，由于不合理的經營方式，如粗放經營、重取輕予、重造輕管等，使其出現了衰老快、林分不穩定、層次結構簡單、更新緩慢等問題。為此，專家學者們針對人工輔助天然更新開展了大量的研究，但關于樹種選擇的研究仍相對較少。當前，楊樺次生林在人工更新的樹種選擇上，過于注重經濟效益，造林規劃的長期效果不明顯，忽略了其生態效益。由于更新樹種單一，物種多樣性低下，導致林分穩定性差、生產力低[1-3]。林下植被是森林生態系統的重要組分，其蓋度、數量和多樣性是影響林下天然更新的重要因素。物種多樣性是物種水平上的生物多樣性，在一定的空間范圍內，主要通過物種的數量和分布特征來衡量。關于林下更新樹種對物種多樣性的影響研究，目前主要集中在郁閉度、林內微環境、土壤理化性質等方面[4-5]。

人工更新是用人工種植的方法輔助林下重新形成幼林的過程，是依靠人力幫助采伐后的森林完成更新和實現可持續發展，即在原有森林采伐地上，用播種、種植苗木、插條或分根等一系列方式重新營造幼林，其不僅是我國現有森林更新的主要方法，也是及時更新采伐地的重要措施[6];同時，也可以加快地區林分構成及優勢樹種的改變。研究區的楊樺林樹種單一、結構簡單，不能充分利用該地適宜的生態環境使優質資源得到更好的生長，且其木材的經濟利用價值也不高。為此，筆者以圍場縣桃山林場楊樺次生林林下人工更新的紅松、云杉以及樟子松為研究對象，通過對更新樹種存活率、樹高生長量以及林下物種多樣性的對比分析，旨在篩選出適宜楊樺次生林林下更新樹種，使其成為高生產力、高質量和高價值的林分。

1 材料與方法

1.1 研究區概況 研究區位于木蘭圍場國有林場管理局的桃山林場，地處圍場縣的西北部，地理位置為北緯41°35′～42°40′、東經116°32′～118°14′。該區為低山丘陵地帶，海拔在700～2000m，坡度較緩，土壤以暗棕壤為主。氣候為中溫帶大陸性季風氣候，年平均溫度3.3℃，年均降水445mm，雨熱同期，冬季寒冷干燥。植物區系為長白山植物區系，主要喬木有山楊（Populusdavidiana）、白樺（Betulaplatyphylla）、椴樹（Tiliatuan）、胡桃楸（Juglansmandshurica），草本植物以苔草（Carexparva）、鈴蘭（Convallariamajalis）、地榆（Sanguisorba officinalis）為主。

1.2 研究方法 在楊樺次生林中，選擇具有典型代表性的地塊，共設置6塊標準地，分別為A1、A2、A3、A4、A5和A6，面積均為100m×100m。2012年，對標準地A1、A3和A5采取帶狀間伐，2013年，利用不同樹種進行人工更新，其中，標準地A1為樟子松，A3標準地為云杉，A5標準地為紅松。標準地A2、A4和A6均為對照樣地，不做任何處理。為防止標準地受放牧、游憩等其他因素的干擾，用鐵絲網對標準地進行圍禁。調查研究區內各標準地的基本信息，如海拔、坡位等。基于2013、2014年2個調查期，對標準地內人工更新樹種的存活率、樹高生長量以及林下植被的種類、數量、高度和蓋度等進行調查。各標準地的基本情況如表1所示。

1.3 調查項目

1.3.1 樹高生長量及存活率 在各標準地內進行每木檢尺，記錄喬木樹種、胸徑、樹高、地徑和生長量等信息，計算樹高生長量和成活率。

1.3.2 生物多樣性 在各標準地內設置面積為1m×1m的樣方，調查樣方內植物的種類、數量、高度以及蓋度等指標，計算物種豐富度、Simpson多樣性指數（D）和Pielou均勻度指數（E）。計算公式為：

（1）物種豐富度：樣方中所調查的物種數;

（2）Simpson多樣性指數（D）：[H'=-i=1S（Pi）（lnPi）];

（3）Pielou均勻度指數（E）：J=H/lnS

式中，Pi為第i個物種個體數占總物種個體數的比例。

1.4 統計分析 調查的數據利用Excel 2007進行初步的整理和計算，利用SPSS 21.0進行單因素方差分析，用Excel 2007進行制表。

2 結果與分析

2.1 不同更新樹種的生長狀況及存活率 林下更新的樹種不同，導致種間關系存在一定的差異，改變林內微環境，從而影響樹種的生長發育。由表2可知，2013年，樹高生長量最大的是樟子松，為15.99cm，云杉次之，為5.23cm，紅松的生長量最小，僅為2.35cm，不同樹種之間樹高年生長量的差異均達到顯著水平（p<0.05）。2014年，樟子松樹高生長量最高，為9.20cm，云杉次之，為8.86cm，兩者差異不顯著，紅松顯著低于樟子松和云杉，為3.78cm。2013—2014年，云杉和紅松的生長量逐年增多，增量為3.63cm和1.43cm，樟子松的生長量雖逐年降低，但總體優于云杉和紅松。就樹種存活率而言，2013年，云杉的存活率最高，為52%，樟子松次之，為42%，紅松最低，為24%，不同樹種之間樹高年生長量的差異均達到顯著水平（p<0.05）。2014年，樹種的存活率表現為云杉>樟子松>紅松，分別為44%、32%和20%。2013—2014年，各樹種的樹高存活率均有所降低，樟子松降低的幅度最大，降低10%，紅松降低的幅度最小，為4%。總體而言，樟子松的存活率和樹高年生長量較大，是楊樺次生林林下更新最適宜的樹種。

2.2 不同更新樹種的林下物種多樣性 物種多樣性指數是綜合反映群落中物種的豐富程度和均勻程度的數量指標。豐富度指數能夠體現群落或生境中物種數目的多少，Simpson多樣性指數側重于常見種數目的變化，Peilou均勻度指數描述群落中物種分布的均勻程度。林下人工更新通過改變林分密度、林內光照、種間關系等，影響林下植被的生長和發育。由表3可知，物種豐富度以云杉最高，為7.6，與對照樣地相比，增長100%，其次是樟子松7.4，增長94%，紅松最小，為6.4，增長64%;Simpson多樣性指數也以云杉最高，為0.751，與對照地相比增長45%，其次是樟子松0.739，增長43%，紅松最小0.7029，增長36%;Pielou均勻度指數依然是云杉最高0.831，與對照地相比增長19%，其次是紅松0.799，增長15%，最小的是樟子松0.793，增長13%;蓋度指數由大到小依次為樟子松71.6%、紅松47.7%、云杉44.4%，且都遠高于對照地的15.6%。數據顯示，經人工更新的樹種林下生物多樣性豐富度、Simpson多樣性指數、Pielou均勻度指數、蓋度指數與對照地的各項指數均差異明顯，但樟子松、云杉、紅松之間的差異不明顯。

3 結論與討論

在圍場縣桃山林場獨特的自然條件下，人工更新的樟子松的樹高生長量最大，為15.99cm。但通過2年樹高年生長量對比得知，樹高年生長量呈下降的趨勢;云杉的樹高年生長量次之，為5.23m，但樹高生長量有增加的趨勢;紅松樹高年生長量雖有增加的趨勢，但其生長量最低[7-14]。

楊樺次生林林下人工更新，有利于提高灌草層的物種多樣性，與對照樣地相比，采取人工林下更新的樣地物種多樣性更高。就不同更新樹種而言，云杉是楊樺次生林林下人工更新最適宜的樹種，其林下物種豐富度、Simpson多樣性指數和Pielou均勻度指數均高于樟子松和紅松的。

綜合以上研究結果，可初步確定承德圍場縣的綜合桃山林場林區，楊樺次生林3種人工更新的樹種中以云杉表現最佳。由于人工更新樹種只有2年時間，3種樹種的生長情況表現還不十分穩定[15-17]，隨著時間的推移，各樹種的樹高生長量是否能夠遵循現有的規律，尚需要進一步驗證。

通過對楊樺次生林林下植被物種多樣性的研究發現，不同更新樹種之間，林下物種豐富度、Simpson多樣性指數和Pielou均勻度指數的差異不顯著。這可能是由于人工更新的時間較短，林下生物多樣性還未表現出來。為此，今后還需要更長時間的監測、調查。

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（責編：張宏民）