采伐強度對遼東櫟林分生長和林下物種多樣性的短期影響

任 達

(山西省林業和草原科學研究院，山西 太原 030012)

遼東櫟(Quercusliaotungensis)屬于殼斗科櫟屬，是山西省典型的鄉土闊葉樹種之一。目前，山西省遼東櫟林面積達33.99×104hm2，占林地總面積的13.8%.撫育間伐作為森林培育的重要經營措施，會影響林分生長、林下植被更新、物種多樣性等多個方面，但是關于間伐對林下生物多樣性的影響以及采伐時間對林分變化動態過程的影響的研究較少。因此，筆者以撫育間隔3 a的遼東櫟天然林為研究對象，研究間伐對林分生長和林下物種多樣性的短期影響。

1 研究區概況

研究區位于山西省中條山國有林管理局三交中心林場，地處臨汾市浮山縣寨圪塔鄉山交村，地理位置北緯35°54′35.54″，東經112°04′5.47″，海拔1 197 m～2 060 m.屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，無霜期191 d，年降水量550 mm～590 mm，年平均氣溫9.1 ℃.土壤為褐壤，土層厚度20 cm～60 cm.該區域森林類型屬天然次生林，林分類型以遼東櫟林、遼東櫟油松混交林為主，主要喬木樹種有遼東櫟(Quercusliaotungensis)、油松(PinustabuliformisCarr.)、山楊(PopulusdavidianaDode)和漆樹(Toxicodendronvernicifluum)等，主要灌木有連翹(Forsythiasuspensa)、土莊繡線菊(SpiraeapubescensTurcz.)、黃刺玫(RosaxanthinaLindl)和南蛇藤(CelastrusorbiculatusThunb.)等，主要草本植物有苔草(Carexspp.)、黃精(Polygonatumsibiricum)和毛茛(RanunculusjaponicusThunb.)等。

2 研究方法

2.1 樣地設置與調查

2017年11月，在三交林場林分狀況相對一致(均在東北坡，海拔1 220 m～1 276 m，郁閉度0.9以上)的遼東櫟天然次生林中建立了12塊20 m×20 m的固定標準地，每塊標準地相距100 m，樣地四角用水泥石磚進行標記。記錄樣地內所有胸徑(DBH)≥1cm的喬木物種名稱、胸徑、樹高、冠幅、枝下高，并對其掛牌定位。調查結束后，每3個樣地作為1個間伐處理單元，按照株數強度設計4個間伐強度，0%(對照，CK)，15%(輕度間伐，LT)，25%(中度間伐，MT)和35%(重度間伐，HT)，記錄伐去樹木的號牌。經方差分析可知，12塊樣地在間伐前遼東櫟密度、林分平均胸徑和平均樹高等因子無顯著差異。間伐前樣地林分特征見表1.

間伐處理3 a后(2020年8月)，對樣地進行復測。調查林內喬木名稱、號牌、樹高和胸徑，計算林分平均胸徑(幾何平均數)、平均樹高(算術平均數)和胸高斷面積，并根據山西遼東櫟天然林胸徑樹高二元材積式計算單株材積，推算單位面積蓄積量。在每個樣地內調查5個2 m×2 m的灌木樣方，記錄植物名稱、地徑、高度、分枝數、冠幅；5個1 m×1 m的草本樣方，記錄種類、多度、平均高、蓋度。

2.2 物種多樣性計算

2.2.1 重要值

表1 2017年間伐前林分特征

根據植物的相對密度(RDE)、相對蓋度(RC)、相對頻度(RF)，計算該物種的重要值(IV)：

IV=(RDE+RC+RF)/3.

2.2.2 物種多樣性

本研究采用物種豐富度S, Shannon-Wiener多樣性指數H′，Simpson多樣性指數D和Pielou均勻度指數JSW綜合評價不同采伐強度下各群落物種多樣性。

式中：N——物種i所在樣地中所有種的重要值和；

Ni——物種i的重要值；

Pi——物種i的相對重要值。

2.2.3 數據處理

本研究使用WPS對數據進行整理和分析，采用DataDesk6.1軟件進行ANOVA分析和LSD多重比較。

3 結果與分析

3.1 間伐強度對林分生長的影響

不同間伐強度處理3 a后胸徑和樹高增長情況見第16頁表2.

由表2可知，間伐后各處理林分的平均胸徑均有所增長，但平均胸徑差異不顯著(P>0.05)；HT的林分胸徑平均增長量和胸徑年平均增長量顯著高于CK，LT和MT，且CK，LT和MT之間沒有顯著差異。不同間伐強度對遼東櫟樹高平均值、樹高平均增長量和樹高年平均增長量都沒有顯著促進作用(P>0.05)。由此可見，林分胸徑比林分樹高對間伐處理更敏感。

不同間伐強度處理3 a后胸高斷面積和蓄積量變化情況見表3.

由表3可以看出，林分胸高斷面積、斷面積增長量和斷面積年增長量均隨間伐強度的增大而減小，HT和MT處理顯著降低了胸高斷面積、斷面積增長量和斷面積年增長量，但CK和LT之間沒有顯著差異。蓄積量、蓄積增長量和蓄積年增長量隨間伐強度的增大而減小(P<0.05)；LT處理下蓄積量增長量和蓄積量年生長量略高于CK，但是二者間差異并不顯著。間伐顯著影響了林分胸高斷面積和蓄積量，而且在短期內年增長量不能達到對照組水平。

表2 不同間伐強度處理3 a后胸徑與樹高增長情況

表3 不同間伐強度處理3 a后胸高斷面積和蓄積量變化情況

3.2 間伐強度對林下物種多樣性的影響

不同間伐強度處理3 a后林下物種數量見表4.

表4 不同間伐強度處理3 a后林下物種數 種

由表4可知，間伐處理3 a后，CK，LT，MT和HT的喬木物種豐富度無明顯變化。因為在選擇間伐木時，將不同種類喬木有意識進行了保留。MT和HT處理，相較CK，灌木分別增加了2種和4種，草本分別增加了1種和2種，說明間伐能在短期內增加林分物種豐富度。

不同間伐強度處理3 a后林下物種多樣性見表5.

由表5可以看出，間伐3 a后，CK，LT，MT和HT處理下，喬木層Shannon-wiener指數和Simpson指數均無顯著差異。灌木層Shannon-wiener指數和Simpson指數除LT處理與CK無顯著差異外，其余處理均顯著高于CK，而MT和HT之間無顯著差異。間伐處理后，灌木層Pielou均勻度指數均高于CK，但各處理間無顯著差異。HT處理下草本層Shannon-wiener指數和Simpson指數顯著高于其它3組處理，而CK，LT和MT之間無顯著差異。草本層Pielou均勻度指數與灌木層、喬木層一樣，在不同間伐強度處理下均無顯著差異。

表5 不同間伐強度處理3 a后林下物種多樣性

4 結論與討論

短期內，重度間伐可以提高林分胸徑平均增長量和胸徑年平均增長量，對于樹高生長則沒有明顯作用，說明遼東櫟在短期內胸徑比樹高對間伐更為敏感。林分胸高斷面積、斷面積增長量、斷面積年增長量、蓄積量、蓄積增長量、蓄積年增長量均隨間伐強度的增大而減小，且在短期內年增長量不能達到對照組的水平。中度和重度間伐顯著提高了灌木層物種多樣性，重度間伐提高了草本層物種多樣性。間伐處理未能改變物種均勻度大小，說明遼東櫟林中各物種個體數量分布是相對均勻的。為了更好地了解遼東櫟天然林對間伐的響應，摸清其動態變化規律，得出更為科學準確的結論，應對其林分進行長期監測。