馬尾松人工林近自然化改造對(duì)物種多樣性及生物量的影響.pdf

1、馬尾松(Pinus massoniana)是我國(guó)南方重要的用材樹種和荒山綠化造林的先鋒樹種,對(duì)生態(tài)治理、生態(tài)服務(wù)功能有著重大的意義。但是,由于馬尾松人工林面積大,以同齡純林為主,生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱,生態(tài)服務(wù)功能較差,不能適應(yīng)森林多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)的需要,探索和研究其近自然化改造途徑成為林業(yè)發(fā)展的新任務(wù)。本研究以中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心1993年?duì)I造的馬尾松人工林為對(duì)象,于2005年實(shí)施4種不同強(qiáng)度(20％、30%、40%、50%)間伐后

2、,設(shè)立600m2固定樣地12塊,在林下套種米老排(Mytilaria laosensis)、紅椎(Castanopsis hystrix)和潤(rùn)楠(Machilus pingii)3種優(yōu)良鄉(xiāng)土闊葉樹種,套種密度均為120株/hm2,同時(shí)設(shè)立固定對(duì)照樣地3塊(無間伐處理)。2013年對(duì)各固定樣地進(jìn)行群落生態(tài)學(xué)調(diào)查和生物量測(cè)定,研究不同間伐處理和套種鄉(xiāng)土闊葉樹種對(duì)馬尾松人工林物種多樣性和生物量的影響,主要結(jié)果如下:
　　(1)不同間伐強(qiáng)

3、度處理對(duì)群落不同層次的物種多樣性影響不同。不同間伐強(qiáng)度處理喬木層的物種豐富度和多樣性指數(shù)存在顯著差異。間伐處理顯著提高了喬木層的物種豐富度、Margalef Index(D’)、Sinpson Index(D)、Shannon-Wiener Index(H’)和Peiluo Index(Jsw)指數(shù),顯著降低生態(tài)優(yōu)勢(shì)度(λ)。間伐處理對(duì)馬尾松林下灌木層和草本層的物種豐富度和多樣性指數(shù)影響不顯著。本實(shí)驗(yàn)采取的較高強(qiáng)度的間伐處理顯著的提高了

4、喬木層的物種多樣性,對(duì)林下灌木層的物種多樣性有一定的促進(jìn)作用,但又未明顯改變草本層的物種多樣性。
　　(2)不同間伐強(qiáng)度處理對(duì)套種樹種的樹高和胸徑生長(zhǎng)的影響各異。樹高生長(zhǎng)量大小排序?yàn)槊桌吓?9.23±0.26m)>紅椎(5.13±0.26m)>潤(rùn)楠(4.89±0.26m);胸徑相應(yīng)為米老排(8.16±0.33cm)>潤(rùn)楠(3.85±0.33cm)>紅椎(3.73±0.33cm)。套種樹種間,隨著間伐強(qiáng)度的增加,米老排平均樹高和胸徑

5、與紅椎、潤(rùn)楠的均存在顯著差異,而紅椎與潤(rùn)楠相比差異不顯著。米老排幼樹樹高和胸徑生長(zhǎng)的最大值均出現(xiàn)在50%間伐強(qiáng)度林分,而紅椎和潤(rùn)楠幼樹樹高和胸徑生長(zhǎng)的最大值則出現(xiàn)在40%間伐強(qiáng)度林分。因此,米老排適于套種在較高間伐強(qiáng)度處理的林分,而紅椎和潤(rùn)楠?jiǎng)t更適于中等稍微偏高的間伐強(qiáng)度。
　　(3)不同間伐強(qiáng)度處理對(duì)自然更新喬木的樹高生長(zhǎng)有顯著影響(P<0.05),而對(duì)胸徑生長(zhǎng)無顯著影響(P>0.05)。與對(duì)照林分相比較,20%間伐、30%間伐

6、、40%間伐和50%間伐強(qiáng)度處理林分的自然更新喬木的樹高分別比對(duì)照提高53.11%、41.05%、39.20%和47.96%。低密度的間伐處理后,經(jīng)過8年的恢復(fù),林冠重新郁閉,對(duì)自然更新喬木產(chǎn)生了不利的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。因此,為了促進(jìn)自然更新喬木的生長(zhǎng),加速異齡針闊混交林的形成,應(yīng)該對(duì)間伐林分實(shí)施新一輪的間伐。
　　(4)間伐對(duì)馬尾松個(gè)體生物量和群體生物量的影響各異。本實(shí)驗(yàn)中,不同間伐強(qiáng)度處理林分馬尾松平均木生物量依次為:50%間伐(48

7、6.77kg/株)>40%間伐(413.01kg/株)>30%間伐(302.36kg/株)>對(duì)照(205.11kg/株)>20%間伐(198.82kg/株)。林分平均單株生物量隨著間伐強(qiáng)度的增加而增加,間伐顯著提高了馬尾松平均單株生物量（P<0.01)。與此相反,馬尾松群體生物量的大小順序?yàn)閷?duì)照處理(267.21t/hm2)>30%間伐(191.67t/hm2)>20%間伐(178.01t/hm2)>40%間伐(159.49t/hm2)

8、>50%間伐(125.66t/hm2)。馬尾松總生物量隨著間伐強(qiáng)度的增加而減少,間伐顯著的降低了林分馬尾松生物量(P<0.05)。
　　(5)本實(shí)驗(yàn)中,馬尾松人工林近自然化改造8年后,各間伐強(qiáng)度處理林分自然更新(含套種)至喬木層的物種數(shù)和個(gè)體數(shù)明顯提高,在600m2樣方中,自然更新至喬木層的平均物種數(shù)由對(duì)照林分的(4.00±0.58)種增加到間伐林分的(12.67±1.77～21.00±1.73)種,個(gè)體數(shù)相應(yīng)的由對(duì)照林分的(5.

9、00±1.16)株增加到間伐林分的(69.33±11.35~102.67±9.56)株。群落中馬尾松的重要值隨著間伐強(qiáng)度的增大而減小,由對(duì)照林分的242.86下降為50%間伐林分的97.94,其它樹種的重要值由對(duì)照林分的57.14增加至50%間伐林分的202.06。間伐處理后8年,喬木層中出現(xiàn)了大葉白紙扇(Mussaenda esquirolii)、白紙扇(Mussaenda philippica)、烏欖(Canarium pimela

10、)、橄欖(Canarium album)、南酸棗(Choerospondias axillaris)、楓香(Liquidambar formosana)、秋楓(Bischofia javanica)、青岡櫟(Cyclobalanopsis glauca)等當(dāng)?shù)靥烊涣种械膬?yōu)勢(shì)種和共優(yōu)勢(shì)種。值得指出的是,本實(shí)驗(yàn)引入的3個(gè)鄉(xiāng)土闊葉樹種米老排、紅椎、潤(rùn)楠都已進(jìn)入喬木亞層,米老排甚至已成為喬木層的次優(yōu)勢(shì)種。調(diào)查發(fā)現(xiàn),米老排和紅椎已在林下出現(xiàn)自然更