杨桦次生林林下人工更新树种的选择

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　　摘 要：以红松、云杉和樟子松为杨桦次生林林下人工更新树种，以树高生长量、存活率及林下物种多样性为研究指标，利用单因素方差分析的方法，对比不同更新树种间各指标的差异。结果表明：2013、2014年，树高生长量最大的是樟子松，分别为15.99cm和9.20cm，云杉次之，红松最低，不同树种之间树高年生长量的差异均达到显著水平（p<0.05）。云杉和红松的树高生长量逐年增多，增量为3.63cm、1.43cm，樟子松的生长量虽逐年降低，但总体优于云杉和红松。树种的存活率表现为云杉>樟子松>红松，2013—2014年，各树种的树高存活率均有所降低，其中樟子松降低的幅度最大，降低10%，红松降低的幅度最小，为4%。
　　关键词：杨桦;次生林;林下更新;树种选择
　　中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）01-0050-03
　　杨桦次生林是指杨桦原始林分受到自然或人为因素的干扰破坏，以天然更新并自然恢复成为次生群落的林分，在冀北山地广泛分布。近年来，由于不合理的经营方式，如粗放经营、重取轻予、重造轻管等，使其出现了衰老快、林分不稳定、层次结构简单、更新缓慢等问题。为此，专家学者们针对人工辅助天然更新开展了大量的研究，但关于树种选择的研究仍相对较少。当前，杨桦次生林在人工更新的树种选择上，过于注重经济效益，造林规划的长期效果不明显，忽略了其生态效益。由于更新树种单一，物种多样性低下，导致林分稳定性差、生产力低[1-3]。林下植被是森林生态系统的重要组分，其盖度、数量和多样性是影响林下天然更新的重要因素。物种多样性是物种水平上的生物多样性，在一定的空间范围内，主要通过物种的数量和分布特征来衡量。关于林下更新树种对物种多样性的影响研究，目前主要集中在郁闭度、林内微环境、土壤理化性质等方面[4-5]。
　　人工更新是用人工种植的方法辅助林下重新形成幼林的过程，是依靠人力帮助采伐后的森林完成更新和实现可持续发展，即在原有森林采伐地上，用播种、种植苗木、插条或分根等一系列方式重新营造幼林，其不仅是我国现有森林更新的主要方法，也是及时更新采伐地的重要措施[6];同时，也可以加快地区林分构成及优势树种的改变。研究区的杨桦林树种单一、结构简单，不能充分利用该地适宜的生态环境使优质资源得到更好的生长，且其木材的经济利用价值也不高。为此，笔者以围场县桃山林场杨桦次生林林下人工更新的红松、云杉以及樟子松为研究对象，通过对更新树种存活率、树高生长量以及林下物种多样性的对比分析，旨在筛选出适宜杨桦次生林林下更新树种，使其成为高生产力、高质量和高价值的林分。
　　1 材料与方法
　　1.1 研究区概况 研究区位于木兰围场国有林场管理局的桃山林场，地处围场县的西北部，地理位置为北纬41°35′～42°40′、东经116°32′～118°14′。该区为低山丘陵地带，海拔在700～2000m，坡度较缓，土壤以暗棕壤为主。气候为中温带大陆性季风气候，年平均温度3.3℃，年均降水445mm，雨热同期，冬季寒冷干燥。植物区系为长白山植物区系，主要乔木有山杨（Populusdavidiana）、白桦（Betulaplatyphylla）、椴树（Tiliatuan）、胡桃楸（Juglansmandshurica），草本植物以苔草（Carexparva）、铃兰（Convallariamajalis）、地榆（Sanguisorba officinalis）为主。
　　1.2 研究方法 在杨桦次生林中，选择具有典型代表性的地块，共设置6块标准地，分别为A1、A2、A3、A4、A5和A6，面积均为100m×100m。2012年，对标准地A1、A3和A5采取带状间伐，2013年，利用不同树种进行人工更新，其中，标准地A1为樟子松，A3标准地为云杉，A5标准地为红松。标准地A2、A4和A6均为对照样地，不做任何处理。为防止标准地受放牧、游憩等其他因素的干扰，用铁丝网对标准地进行围禁。调查研究区内各标准地的基本信息，如海拔、坡位等。基于2013、2014年2个调查期，对标准地内人工更新树种的存活率、树高生长量以及林下植被的种类、数量、高度和盖度等进行调查。各标准地的基本情况如表1所示。
　　1.3 调查项目
　　1.3.1 树高生长量及存活率 在各标准地内进行每木检尺，记录乔木树种、胸径、树高、地径和生长量等信息，计算树高生长量和成活率。
　　1.3.2 生物多样性 在各标准地内设置面积为1m×1m的样方，调查样方内植物的种类、数量、高度以及盖度等指标，计算物种丰富度、Simpson多样性指数（D）和Pielou均匀度指数（E）。计算公式为：
　　（1）物种丰富度：样方中所调查的物种数;
　　（2）Simpson多样性指数（D）：[H'=-i=1S（Pi）（lnPi）];
　　（3）Pielou均匀度指数（E）：J=H/lnS
　　式中，Pi为第i个物种个体数占总物种个体数的比例。
　　1.4 统计分析 调查的數据利用Excel 2007进行初步的整理和计算，利用SPSS 21.0进行单因素方差分析，用Excel 2007进行制表。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同更新树种的生长状况及存活率 林下更新的树种不同，导致种间关系存在一定的差异，改变林内微环境，从而影响树种的生长发育。由表2可知，2013年，树高生长量最大的是樟子松，为15.99cm，云杉次之，为5.23cm，红松的生长量最小，仅为2.35cm，不同树种之间树高年生长量的差异均达到显著水平（p<0.05）。2014年，樟子松树高生长量最高，为9.20cm，云杉次之，为8.86cm，两者差异不显著，红松显著低于樟子松和云杉，为3.78cm。2013—2014年，云杉和红松的生长量逐年增多，增量为3.63cm和1.43cm，樟子松的生长量虽逐年降低，但总体优于云杉和红松。就树种存活率而言，2013年，云杉的存活率最高，为52%，樟子松次之，为42%，红松最低，为24%，不同树种之间树高年生长量的差异均达到显著水平（p<0.05）。2014年，树种的存活率表现为云杉>樟子松>红松，分别为44%、32%和20%。2013—2014年，各树种的树高存活率均有所降低，樟子松降低的幅度最大，降低10%，红松降低的幅度最小，为4%。总体而言，樟子松的存活率和树高年生长量较大，是杨桦次生林林下更新最适宜的树种。 　　2.2 不同更新树种的林下物种多样性 物种多样性指数是综合反映群落中物种的丰富程度和均匀程度的数量指标。丰富度指数能够体现群落或生境中物种数目的多少，Simpson多样性指数侧重于常见种数目的变化，Peilou均匀度指数描述群落中物种分布的均匀程度。林下人工更新通过改变林分密度、林内光照、种间关系等，影响林下植被的生长和发育。由表3可知，物种丰富度以云杉最高，为7.6，与对照样地相比，增长100%，其次是樟子松7.4，增长94%，红松最小，为6.4，增长64%;Simpson多样性指数也以云杉最高，为0.751，与对照地相比增长45%，其次是樟子松0.739，增长43%，红松最小0.7029，增长36%;Pielou均匀度指数依然是云杉最高0.831，与对照地相比增长19%，其次是红松0.799，增长15%，最小的是樟子松0.793，增长13%;盖度指数由大到小依次为樟子松71.6%、红松47.7%、云杉44.4%，且都远高于对照地的15.6%。数据显示，经人工更新的树种林下生物多样性丰富度、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数、盖度指数与对照地的各项指数均差异明显，但樟子松、云杉、红松之间的差异不明显。
　　3 结论与讨论
　　在围场县桃山林场独特的自然条件下，人工更新的樟子松的树高生长量最大，为15.99cm。但通过2年树高年生长量对比得知，树高年生长量呈下降的趋势;云杉的树高年生长量次之，为5.23m，但树高生长量有增加的趋势;红松树高年生长量虽有增加的趋势，但其生长量最低[7-14]。
　　杨桦次生林林下人工更新，有利于提高灌草层的物种多样性，与对照样地相比，采取人工林下更新的样地物种多样性更高。就不同更新树种而言，云杉是杨桦次生林林下人工更新最适宜的树种，其林下物种丰富度、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数均高于樟子松和红松的。
　　综合以上研究结果，可初步确定承德围场县的综合桃山林场林区，杨桦次生林3种人工更新的树种中以云杉表现最佳。由于人工更新树种只有2年时间，3种树种的生长情况表现还不十分稳定[15-17]，随着时间的推移，各树种的树高生长量是否能够遵循现有的规律，尚需要进一步验证。
　　通过对杨桦次生林林下植被物种多样性的研究发现，不同更新树种之间，林下物种丰富度、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数的差异不显著。这可能是由于人工更新的时间较短，林下生物多样性还未表现出来。为此，今后还需要更长时间的监测、调查。
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