抚育间伐对落叶松林下物种多样性的影响

管 健

(辽宁林业职业技术学院，沈阳110101)

1 研究的目的和意义

落叶松是东北地区常见的造林树种，不仅为经济建设提供了大量的木材，更在改善当地生态环境、涵养水源、保持水土、调节气候等方面都发挥着重要的作用。森林生物多样性是衡量森林质量的指标之一，物种的多样性是维护生态系统稳定的基础。在林分生长发育的过程中，抚育间伐作为一种必不可少的森林经营措施，在调整林分树种组成、促进目的树种良好生长方面，在清除劣质林木、提高林分质量方面，在调整林分密度、缩短工艺成熟期方面，在林木早期利用、提高木材利用率方面，在增强林分抗性、充分发挥森林有益性能方面均能发挥积极作用。但不同的采伐强度对林分改造的效果是不一样的，为探明哪一种采伐强度能够提高林下物种多样性，特开展此项研究并进行分析，通过研究不同间伐措施在森林群落多样性方面的影响对森林经营工作有一定的指导意义。

2 研究的区域和方法

研究的区域选设在辽宁省的东部山区，该地区地理坐标为E 124°59′～125°18′，N 41°51′～42°00′。地处长白山脉龙岗支脉，一般山峰海拔600～900m，相对高度200～500m，一般坡度在10°～25°。年降水量714.2～1025.3mm，雨量多集中在每年的7、8月份。气候属暖温带大陆性季风气候，冬季漫长而寒冷，夏季炎热而多雨，年平均气温4.2℃，年最低气温在1月，年最高气温在7月。极端最高气温为35.8℃，极端最低气温为-41.5℃。研究的具体指标如下。

生物多样性指标：

相对重要值：Pi 丰富度指数:RO=S

多样性指数采用Simpson指数(SP)和Shannon-wiener(SW)指数计算:

SP=1-∑(Pi)2；SW=-∑PilnPi

均匀度指数采用Pielou指数:

Jsw=(-∑PilnPi)/lnS;

Jsi=(1-∑(Pi)2)/(1-1/S)

S为样方中物种数,Pi为Ni/N，Ni为第i种的个体数，i=1，2…，S，N为所有种个体总数。注：SW指数即Shannon-Wiener指数

表1 间伐试验样地基本情况

3 结果分析

分析图1可知，受到不同强度间伐后林下灌木层的多样性由高到低依次是对照区、弱度区、中度区和强度区。草本层的多样性则相反，其中Shannon-Wiener多样性指数对间伐强度更敏感，故更具研究价值。图2均匀度指数呈现出与多样性相同的变化趋势，即随林分间伐强度的增加，灌木植被下降，草本植被增加。原因是因为间伐后林分郁闭度减小，林内透光度好，增加了生境在空间、时间的异质性，植物生境异质性的增加必然会增多植物种类。林分均匀度指数反应林分植物分布状况，和植物种数量成正比。由于样地位于半阴坡，水分不是限制植物生长的条件。草本更容易适应变化的环境，数量增加，故均匀度指数增加。灌木在伐后1年数量减少，尽管次年灌木萌株较多，但难以恢复到伐前水平，故多样性和均匀度都会降低。故间伐可以维持植物多样性，且以强度抚育效果最好。

图1 不同间伐类型落叶松林下植物多样性指数

图2 不同间伐类型落叶松林下植物均匀度指数

3.1 抚育间伐对林下物种多样性的影响

表2 不同间伐强度落叶松林下植物多样性指数

分别对样地的林下植物在灌木层和草本层方面进行测度，多样性指数结果见表2。结果表明，间伐1年后，不同立地条件落叶松林Simpson指数和Shannon-Wiener指数随间伐强度的增加而升高，其中阳坡薄土、阴坡厚土、阳坡厚土落叶松林灌木Simpson指数分别高于对照林分42.5%～73.5%、14.7%～30.6%、5.8%～11.6%，草本Simpson指数分别高出对照林分100%、7.8%～22.6%、38.5%～58.6%；灌木Shannon-Wiener指数分别高于对照林分39.1%～48.4%、10.3%～28.9%、2.8%～8.6%，草本Shannon-Wiener指数分别高于对照林分100%、34.8%～53.4%、34.6%～82.9%。均匀度指数无明显规律，这是由于间伐后，落叶松林下受光不够均匀。

间伐5年后，各林分多样性指数及均匀度指数基本表现出与间伐强度正相关的规律，Shannon-Wiener指数规律最为明显，阴坡厚土、阳坡厚土、阳坡薄土落叶松林灌木Shannon-Wiener指数分别高于对照林分47.5%～74.5%，25.2%～32.5%、23.5%～25.4%，草本Shannon-Wiener指数分别高于对照林分31.9%～107.6%、52.7%～75.4%、25.3%～61.2%，灌木及草本Shannon-Wiener指数高于对照林分的比例高于间伐1年，且各项指数均高于间伐1年，这与间伐5年后林下植被种类增加有关。

3.2 抚育间伐对林分枯落物蓄积量的影响

表3 间伐对落叶松林下生物量的影响 kg·hm-2

抚育后林下植物生物量变化明显。林分总生物量由高到低依次为弱度间伐、未间伐、中度间伐、强度间伐。呈现出灌木层的生物量与间伐强度成反比。经过弱度、中度、强度间伐措施后比未伐林分减少。原因是间伐时间短，伐后灌木数量减少、均匀度减少，故灌木的生物量会有下降。但是轻度的采伐改善了林分的环境，树冠开阔，林内光照得到改善的同时极大的促进了林下植物的生长，改善林分立地质量，增强林分保持水土的能力。

4 分析结论

各林分多样性指数及均匀度指数基本表现出与间伐强度正相关的规律，Shannon-Wiener指数规律最为明显，阳坡厚土、阴坡厚土、阳坡薄土落叶松林灌木Shannon-Wiener指数分别高于对照林分47.7%～74.8%，25.2%～32.5%、23.4%～25.7%，草本Shannon-Wiener指数分别高于对照林分31.9%～109.7%、52.7%～77.3%、25.3%～60.2%。间伐时间短，伐后灌木数量减少、均匀度减少，故灌木的生物量会有下降。但是轻度的采伐改善了林分的环境，树冠开阔，林内光照得到改善的同时极大的促进了林下植物的生长，改善林分立地质量，增强林分保持水土的能力。抚育间伐可以增加落叶松林分枯落物蓄积量，提高枯落物持水量，适宜间伐强度依立地类型而定，间伐1年内对林地枯落物的作用不明显，原因是抚育间隔时间较短，林下生物多样性较少，而间伐5年后，随着林分生物多样性增加，生物量增大，从而增加了枯落物的蓄积量及持水量。抚育间伐有利于增加林分年枯落物蓄积量，适宜间伐强度根据不同立地类型而定。从枯落物蓄积量角度看，改善效果最好的为阳坡薄土落叶松林。