華山松林幼樹天然更新影響因子分析

摘 要：對松華壩水庫華山松林幼樹更新情況進(jìn)行調(diào)查，分析了林分組成、郁閉度、灌木蓋度以及坡位等因子對幼樹更新的影響。結(jié)果表明，華山松混交林的幼樹天然更新效果要好于純林；中等郁閉度（0.50～0.79）條件下幼樹天然更新效果最好；隨著灌木蓋度的增加，華山松幼樹每hm2株數(shù)也隨之增加；坡下部幼樹的天然更新效果好于坡上部。

關(guān)鍵詞：華山松林；幼樹；天然更新；松華壩水庫

中圖分類號 S791.241 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）18-106-03

華山松是我國的重要用材樹種，分布范圍較廣，更新繁殖容易，生長比較迅速，產(chǎn)材性質(zhì)優(yōu)良，種子可供食用，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。華山松不僅是現(xiàn)有天然林的主要組成樹種之一，成為不少地區(qū)的采伐利用對象，同時(shí)也是大面積荒山造林的主要樹種。它在松華壩水庫分布廣泛，對該地區(qū)的水土保持和水源涵養(yǎng)具有重要作用，在松華壩水庫的森林生態(tài)系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用。華山松的更新對于華山松林作用的可持續(xù)性具有關(guān)鍵作用。天然更新是充分依靠自然的力量來實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)環(huán)境自然恢復(fù)，不僅可以培育出合乎自然規(guī)律的高生物多樣性和高生態(tài)質(zhì)量的森林，而且是一種低投入高產(chǎn)出的森林培育方式。本研究是在對華山松林幼樹天然更新調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用定性與定量相結(jié)合的研究方法，對影響松華壩水庫華山松林幼樹更新的主要因子進(jìn)行了研究分析，為華山松林合理更新提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)的自然概況 松華壩水庫位于昆明市東北面，盤龍江中游，屬長江流域金沙江水系，地勢由東北向西南傾斜，橫跨嵩明縣和官渡區(qū)，北部和尋甸縣接壤，西部與富民縣相交。地處東經(jīng)102°54′～102°59′，北緯25°10′～25°28′，南北長約36km，東西寬約24km，總面積629.8km2，庫區(qū)流域面積293km2，年均徑流量211m3，是昆明市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水的主要來源。海拔1 890～2 590m，屬低緯度高海拔，受季風(fēng)影響，形成干濕分明，“冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，遇雨成冬”和上、中、下層次分明的立體氣候。年平均氣溫14.7℃，最冷月1月平均氣溫7.4℃，極端最低氣溫-5.4℃，最熱月7月平均氣溫21.05℃，極端最高氣溫31.5℃；≥10℃的活動積溫為4 480℃，區(qū)內(nèi)年平均日照為2 470.3h，較為充足，年降雨量900～1 200mm，全年氣候溫和，年溫差較小，日溫差較大，夏秋雨量充沛，冬春雨量不足。松華壩地區(qū)植物種類豐富，其中主要的喬木優(yōu)勢樹種有：云南松（Pinusyunnanensis）、旱冬瓜（Alnusnepalensis）、滇油杉（Keteleeriaevelyniana）、滇青岡（Cyclobanopsisglaucoides）、華山松（Pinusarmandii）；主要灌木有：梾木（Cornusmacrophylla）、杜鵑（Rhododendron spp.）、水紅木（Viburnum cylindricum）、栒子（Cotoneaster horizontalis）、小鐵子（Cotoneaster microphyllus）、火棘（Puracanthafortuneana）、懸鉤子（Rubuscorchorifolius）等。森林土壤包括地帶性土壤和非地帶性土壤，按土類分，主要有紅壤、黃棕壤、石灰土、紫色土4個(gè)土類。

1.2 外業(yè)調(diào)查方法及內(nèi)容

1.2.1 樣地設(shè)置 通過對松華壩水庫周圍的水源涵養(yǎng)林踏查后，選擇有代表性的華山松林設(shè)置圓形樣地，分別對坡向、坡位、林分密度（郁閉度）、林木組成等要素進(jìn)行調(diào)查，樣地面積為600m2，半徑為13.82m。對樣地內(nèi)喬木層進(jìn)行每木調(diào)查，同時(shí)測定林分年齡、平均高、郁閉度等因子；在每個(gè)樣地的中心及東、西、南、北4個(gè)方向分別設(shè)置4m×4m或2m×2m的調(diào)查樣方5個(gè)。對每個(gè)樣方內(nèi)下木層的種類、蓋度、高度以及幼樹的種類、數(shù)量、高度、生長勢等因子進(jìn)行調(diào)查，然后分樹種統(tǒng)計(jì)幼樹（直徑<3cm，高度>30cm）株數(shù)并換算成單位面積株數(shù)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)計(jì)算各樣地的幼樹樹種豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度等；在每個(gè)下木層調(diào)查樣方內(nèi)設(shè)置1m×1m的小樣方調(diào)查草本和地被物層的蓋度、厚度等。采用定性與定量相結(jié)合的分析方法分析華山松林幼樹天然更新的主要影響因子。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 （1）林分平均胸徑：采用林分林木胸徑的平方平均數(shù)方法進(jìn)行計(jì)算，即：

[d=d2n]

（2）林分平均高：用林分平均胸徑查樹高曲線的方法獲得林分平均高。

（3）林分蓄積量：用滇中地區(qū)一元材積表計(jì)算林分蓄積量。

（4）樹種組成：用林分中各樹種蓄積量占林分總蓄積的比重來表示。用十分法表示。

（5）物種豐富度：指一個(gè)群落中物種的數(shù)目。

（6）物種多樣性指數(shù)（Species Diversity Index）：采用香農(nóng)—威納指數(shù)計(jì)算，即：

式中：H′是指數(shù)值，S是種的總數(shù)，Pi是樣本中屬于i種的所有個(gè)體的比重或物種的重要值，N是樣本中全部種的個(gè)體數(shù)總計(jì)。H′最小為0，即僅有1個(gè)種，最大可達(dá)到7或更高。

（7）均勻度：種間個(gè)體數(shù)的分配稱之為種的均勻度。當(dāng)所有種的個(gè)體數(shù)均相等時(shí)，種的均勻度最大。常用均勻度指數(shù)E表示。

式中：S為物種數(shù)，H′為物種多樣性指數(shù)——香農(nóng)指數(shù)。

（8）物種空間分布格局：本研究中采用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法計(jì)算空間分布格局來描述幼樹的空間分布格局。通常分為3種，即：①聚集分布：這是自然界中最廣泛的一種種群分布。②均勻分布：這種分布自然界中很少見，大多為人工群落。③隨機(jī)分布：這種分布在自然界中不多。依靠種子繁殖的植物，在初侵入到一個(gè)新的地方，常常是隨機(jī)分布。

計(jì)算公式為：[s2=（x-m）2n-1]

式中：n為所取樣方個(gè)數(shù)，x為各樣方實(shí)際個(gè)體數(shù)，m為各樣方的平均個(gè)體數(shù)。當(dāng)S2=0時(shí)為均勻型，當(dāng)S2>m時(shí)為聚集型，S2

2 結(jié)果與分析

對調(diào)查所得的華山松林幼樹更新數(shù)據(jù)進(jìn)行物種多樣性計(jì)算，得出：幼樹物種的豐富度在1～5，平均值為3；多樣性指數(shù)在0～1.795 7，平均值為1.061 5；均勻度在0～0.773 4，平均值為0.494 8；生長勢普遍良好；物種的空間分布格局有聚集和隨機(jī)2種類型。在林分組成、郁閉度、灌木蓋度、坡位不同的情況下，其更新情況又各不相同。

2.1 林分組成對幼樹天然更新的影響分析 華山松林中不同樹種組成下幼樹天然更新的株數(shù)見表1。從表1可以看出，華山松林下幼樹天然更新效果為：在混交林中的天然更新效果比在純林中要好，優(yōu)勢樹種和其主要組成（伴生）樹種都有同樣的規(guī)律。在華山松純林中，華山松幼樹幾乎沒有天然更新，而滇油杉以及萌生的青岡幼樹更新較好。在混交林中，以“8華2油”組成的華山松混交林分其幼樹天然更新效果最好，有利于導(dǎo)向多樹種組成的針闊混交林；與櫟類充分混交的華山松林，其優(yōu)勢樹種華山松幼樹天然更新不如櫟類和云南松幼樹的天然更新效果好[14-17]。華山松純林中幼樹樹種多樣性指數(shù)和均勻度均小于混交林相應(yīng)指標(biāo)，幼樹分布為聚集型；混交林中幼樹樹種多樣性指數(shù)、均勻度等變化較小，分布均為隨機(jī)分布。

注：樹種分布格局、生長勢均是指優(yōu)勢樹種，表中青岡幼樹多為萌生，樹種組成、多樣性指數(shù)及均勻度為各樣地的平均值。下同。

2.2 郁閉度對幼樹天然更新的影響分析 華山松林中不同郁閉度下幼樹天然更新情況見表2。從表2中可以看出，在華山松林中的總體更新表現(xiàn)為中等郁閉度條件下最好，其天然更新的幼樹每hm2總株數(shù)接近郁閉度等級為疏的林下更新幼樹總株數(shù)的1.4倍；就優(yōu)勢樹種華山松來說，所調(diào)查的疏、中等級郁閉度林分對其幼樹更新情況影響不大；主要組成樹種滇油杉在中等郁閉度的林分中天然更新較好；青岡總體變化不大，而麻櫟和云南松在疏等級郁閉度的林分中天然更新較好；主要樹種華山松天然更新幼樹均為隨機(jī)分布格局。從郁閉度與物種豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度的關(guān)系中（見圖1）可以看出，隨著郁閉度增加，華山松林中幼樹的物種豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度均逐漸減小。

綜合表2和圖1可知，隨著郁閉度增加，華山松林中幼樹更新每hm2株數(shù)增加，而物種豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度均減小，在郁閉度為0.41～0.64時(shí)，樹種多樣性指數(shù)和均勻度較高且穩(wěn)定。

2.3 灌木蓋度對幼樹天然更新的影響分析 把華山松林按疏（<25%）、中（25%～39%）、密（≥40%）3個(gè)灌木蓋度等級進(jìn)行劃分統(tǒng)計(jì)。華山松林中不同灌木覆蓋度下幼樹的天然更新情況見表3，灌木蓋度與單位面積幼樹株數(shù)之間的關(guān)系見圖2。

2.4 坡位對幼樹天然更新的影響分析 華山松林在調(diào)查區(qū)山地上海拔分布范圍較窄，因此在同一坡向上坡位分為上部和下部進(jìn)行典型樣地選設(shè)和調(diào)查。調(diào)查樣地內(nèi)幼樹更新情況見表4。

從表3和圖2中看出，隨著灌木蓋度的增加，華山松、滇油杉和青岡這3個(gè)樹種的幼樹每hm2株數(shù)也隨之增加，在灌木蓋度大于40%時(shí)更新效果最好，反映出這3個(gè)樹種在幼樹更新時(shí)更喜歡陰蔽的環(huán)境。

從表4可以看出，華山松林中，在同一坡向（陰坡）的不同坡位幼樹的天然更新情況為：坡下部幼樹天然更新數(shù)量好于坡上部，尤以華山松和滇油杉2個(gè)樹種表現(xiàn)突出。

3 結(jié)論

（1）林分組成對該林分幼樹天然更新有影響：混交林的幼樹天然更新效果比純林要好。優(yōu)勢樹種組成系數(shù)在5～8時(shí)，不論更新的幼樹總株數(shù)還是優(yōu)勢樹種華山松、組成樹種滇油杉的幼樹天然更新均較好。（2）林分郁閉度對華山松林幼樹天然更新的影響表明：中等郁閉度（0.50～0.79）條件下幼樹天然更新效果最好。因此，在營林過程中，應(yīng)該采取人為干預(yù)措施把郁閉度控制在較為理想的范圍之內(nèi)。（3）在華山松林中隨著灌木蓋度的增加，華山松、滇油杉和青岡這3個(gè)樹種的幼樹每hm2株數(shù)也隨之增加，但華山松更新效果不如滇油杉和青岡。（4）雖然此次研究只調(diào)查了陰坡，但結(jié)果表明在華山松林中坡下部幼樹的天然更新效果比坡上部好，林分主要組成樹種華山松和滇油杉的幼樹天然更新尤為明顯。

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（責(zé)編：徐世紅）