经营模式对马尾松天然次生林林下植被生物量及其分布格局的影响

罗 佳， 邓鹰鸿， 田育新， 周小玲，陈建华， 曾掌权， 牛艳东，姚 敏

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004； 3.湖南省林业厅， 湖南 长沙 410004)

经营模式对马尾松天然次生林林下植被生物量及其分布格局的影响

罗 佳1,2， 邓鹰鸿3， 田育新1*， 周小玲1，陈建华2， 曾掌权1， 牛艳东1，姚 敏1

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004； 3.湖南省林业厅， 湖南 长沙 410004)

以不同森林经营模式下马尾松天然次生林为研究对象，对经营1年后其林下植被生物量的分布特征进行研究。结果表明：不同经营模式下，马尾松天然次生林下活地被生物量均以灌木层生物量为主，枯落物层生物量对林下植被总生物量的贡献亦大。经营模式为保留密度900株/hm2的马尾松林下植被总生物量最高，而保留密度为2100株/hm2的马尾松林下植被总生物量最低。保留密度过大或过小林下植被生物量都不高，说明适宜的保留密度才有利于提高马尾松天然次生林下植被的生物量。

林下植被； 生物量； 分布格局； 森林经营

林下植被作为森林生态系统重要组分，由森林林下灌木、草本和藤本植物等组成。它在维持森林的生物多样性、生态功能稳定性、森林生态系统的物质循环、林地生产力以及森林的发展与演替等方面具有重要的作用[1-6]。国外针对林下植物的相关研究起源于19世纪末，主要是研究林下植物对立地指示作用，其后对林下植被生物量和其他相关生态学特征进行了研究。而我国对这方面的研究起步较晚，且多数集中在对杉木林下植被的研究，研究内容相对较窄[7-11]。近年来，林下植被的研究逐渐受到重视[12-15]，但对林下植被生物量的研究较少。目前，针对不同经营措施对马尾松天然次生林下植被生物量及其分布格局影响的有关报道更为鲜见，我们进行相关研究旨在为马尾松天然次生林下植被的科学管理及可持续经营提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于张家界市慈利县二坊坪乡双联村，地处北纬29°16′0.56″、东经111°10′48.41″，海拔为116.91m。该区域属中亚热带季风湿润气候区，年降雨量1615.1mm，年平均气温为18.2℃，年日照时数1482.8h，无霜期302天，相对湿度75.8%。马尾松林地土壤为板页岩发育的红壤，从1998年开始陆续飞播造林，造林密度约为3300株/ hm2。

2 研究方法

于2012年对马尾松林进行了不同措施的森林经营。根据不同的林分密度设计4个处理，每1个处理重复3次或6次，共设置20m×30m的600m2标准地18个，按照不同的密度进行间伐、择伐。林地生境因子基本相同，标准地概况见表1。

于2013年对经营1年后的标准地进行每木调查，按对角线分别设置小样方5个，规格为1m×1m，记录每个小样方内植物种类和数量。林下植被生物量的测定采用“全体收获法”[16]，按不同层次不同器官称取鲜重，采集样品带回实验室，在80～85℃恒温下烘干至恒重并称重，求出干鲜重之比，最后将鲜重换算成干重。

表1 标准地概况Tab.1 Generalconditionofstandardplots林分类型处理标准地个数(样地编号)经营措施16(1,3,8,11,15,17)通过间伐、择伐,保留马尾松27株,阔叶树18株,密度450株/hm226(2,4,5,10,13,14)通过间伐、择伐,保留马尾松54株,阔叶树14株,密度900株/hm2马尾松天然次生林33(6,7,9)保留马尾松81株,阔叶树9株,其他间伐、择伐,密度1350株/hm24(CK)3(12,16,18)未间伐,密度2100株/hm2

3 结果与分析

3.1 不同经营模式对林下活地被生物量的影响

林下活地被作为林下植被总生物量的主要贡献者之一，对林木、小气候条件、土壤的更新有一定影响。由表2可知，不同森林经营措施，马尾松林林下活地被总生物量不同，大小排序是处理2>处理3>处理1>处理4(CK)，经处理2经营后的马尾松林下活地被生物量为5369.74kg/hm2，是处理4的1.4倍，其他两种处理方式下马尾松林下活地被生物量亦高于处理4。不同的保留密度处理方式使林下光照强度、土壤养分状况等各不相同，从而影响林下活地被生物量。研究结果在一定程度上表明处理2的经营措施有助于提高马尾松活地被生物量，处理3次之。4个不同处理中，草本层生物量均低于灌木层，且两个层次总生物量相差很大，这与马尾松林下植被以灌木为主，草本植物分布较少存在一定关系。在灌木层各组分生物量中，叶的生物量最低，范围在802.62～1076.47kg/hm2之间。在不同处理中，草本层地上部分与地下部分生物量相差不大，地下部分略高于地上部分。

表2 不同经营模式下马尾松林下活地被生物量 Tab.2 ThebiomassoflivingvegetationofPinusmassonianaforestunderdifferentforestmanagement (kg/hm2)林分类型处理灌木层草本层叶茎根地上部分地下部分合计1865.721657.431474.36105.78140.214243.502953.902183.152045.7680.38106.555369.74马尾松天然次生林31076.471817.322122.9270.1993.045179.944802.621553.701263.6282.05108.763810.75

3.2 不同经营模式对枯落物生物量的影响

由表3可以看出，马尾松林枯落物层总生物量范围在3970.35～6227.12kg/hm2之间，马尾松林内的枯枝落叶层较厚，生物量较大。未分解凋落物与半分解凋落物生物量基本相当，占枯落物生物量的20%左右。在不同处理下，经处理2经营后的马尾松林已分解凋落物生物量所占比例最高，说明该经营措施下的林地凋落物最易分解，生物物质循环速度快，最有利于养分元素归还土壤。针对不同的经营措施，马尾松林枯落物生物量大小排序为处理2>处理1>处理3>处理4(CK)，此结果表明，处理2的森林经营措施最有利于提高枯落物生物量，从而可对林地起到更好的保水保肥作用。

表3 不同经营模式下马尾松林下枯落物生物量Tab.3 LitterbiomassofPinusmassonianaforestunderdifferentforestmanagement(kg/hm2)林分类型处理未分解半分解已分解合计11205.231095.673177.435478.3321183.151245.423798.556227.12马尾松天然次生林31039.19897.482786.934723.6041071.99794.072104.293970.35

3.3 不同经营模式对地被物生物量空间分布的影响

生物量空间分布特征表示生态系统生物量在乔木、灌木、草本以及枯落物等不同层次的分配。由图1可知，不同经营措施下马尾松林生物量空间分布特征不同，马尾松林地被物灌木层与枯落物层生物量所占比例大小亦不同，这与不同经营措施下乔木层的优势高、树冠覆盖度等林分特征因素对林下植被生物量的影响有关。不同处理方式下，草本层生物量所占比例均低，仅在1.6%～2.5%之间，这是因为马尾松林下植被中草本植物并不多。经处理2经营后的马尾松林下植被总生物量最大，达11596.86kg/hm2，说明此经营措施最有利于马尾松林下植被生物量的提高。

图1 马尾松林地被物生物量的空间分布Fig.1 Spatial distribution of undergrowth vegetation biomass of Pinus massoniana forest

4 结论与讨论

(1) 不同森林经营模式下，马尾松林下活地被物生物量均表现为草本层生物量低于灌木层，草本层地上部分与地下部分生物量相差不大，地下部分略高于地上部分；枯落物层生物量的变化趋势大致为：已分解凋落物>未分解凋落物>半分解凋落物。在林下植被生物量空间分布中，不同经营措施下枯落物层生物量所占比例均较大，在35.7%～67.2%之间。

(2) 不同的经营模式造成乔木层优势高、平均胸径等林分特征因素各不相同，从而影响林下植被生物量。经过处理2(保留密度900株/hm2)经营后的马尾松林下植被生物量最高，说明该马尾松林郁闭度适中，灌木生长良好，有利于群落更新与演替，枯枝落叶覆盖量大，对林地的保水保肥作用大。传统经营模式下(未间伐，保留密度2100株/hm2)马尾松林下植被生物量最低，保留密度过大或过小林下植被生物量都不高，适宜的保留密度才有利于提高马尾松林下植被的生物量。

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EffectofdifferentforestmanagementonthebiomassanddistributionpatternofundergrowthvegetationofthenaturalsecondaryforestofPinusmassoniana

LUO Jia1,2, DENG Yinghong3, TIAN Yuxin1*, ZHOU Xiaoling1, CHEN Jianhua2, ZENG Zhangquan1, NIU Yandong1, YAO Min1

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China;2.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China;3.Forestry Department of Hunan Province, Changsha 410004, China)

With the natural secondary forest ofPinusmassonianaby different forest management as the research object, the distribution pattern of the biomass of undergrowth vegetation after managing one year was analyzed. The results showed that, under different forest management, the biomass of living vegetation of levels of the natural secondary forest ofPinusmassonianawas the highest in shrub layer, the other contribution of total biomass of undergrowth vegetation was litter lay. The total biomass of undergrowth vegetation ofPinusmassonianaforest was the highest by treatment method of reserved density of 900 plants per hectare, the lowest by reserved density of 2100 plants per hectare. The biomass of undergrowth vegetation was not high when the reserved density was high or low, this demonstrated that the suitable reserved density could increase the biomass of undergrowth vegetation of the natural secondary forest ofPinusmassoniana.

undergrowth vegetation; biomass; distribution pattern; forest management

2014-02-14

中德财政合作湖南小农户造林项目(BMZ — 2002 65 702)；湖南省林业科技计划项目“武陵山区森林资源可持续经营模式研究”(2012-10)；“十二五”国家科技支撑计划(2011BAD38B0405)。

罗 佳(1983-)，女，湖南省长沙市人，助理研究员，博士研究生，主要从事生态学、水土保持学、生物学研究。

*为通讯作者。

S 718.54+2

A

1003 — 5710(2014)02 — 0065 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 02. 016

(文字编校：张 珉)