1、林業科學研究2007,20(3:319327Forest Research文章編號:100121498(20070320319209封山育林對杉木人工林林下植被物種多樣性恢復的影響蔡道雄,盧立華,賈宏炎,何日明(中國林業科學研究院熱帶林業實驗中心,廣西憑祥532600摘要:通過對杉木純林進行密度調控,并采取封育和非封育管理6a,結果顯示:短期的封山育林對杉木林分的整體狀況沒有產生明顯的影響,但對其林下植被的物種多樣性及植被的生長產生了較顯著的影響,在封育區林下植物有60科、101屬、116種,植被的總蓋度達85%,而非封育區林下植物只有49科、78屬、88種,植被的總蓋度僅達60%;封育區與非

2、封育區比,封育區林下植物種數增加了28種,增量為31.82%,植被總蓋度增加了25%,且多了1層高度>2m的木本植被層。主要植物特征值分析顯示:封育區林下植物的相對密度、相對蓋度及重要值等特征值較高的種數都比非封育區多,所占的比例也高;在封育區,對葉榕的重要值最高,達100.43%,且重要值35%的種有16種,占其林下植物總種數的13.79%,而在非封育區,斷腸草的重要值最高,僅達34.77%,重要值35%的種為零;封育區林下植物的優勢度比非封育區更為明顯。關鍵詞:封山育林;杉木人工林;林下植被;特征值中圖分類號:S755文獻標識碼:AThe I nfluences of C losi

3、n g for Afforest a ti on on Veget a ti on D i versityRestora ti on under Ch i n ese F i r Pl an t a ti onCA I D ao2xiong,LU L i2hua,J I A Hong2yan,HE R i2m ing(Experi m ental Center of Tr op ical Forestry,CAF,Pingxiang532600,Guangxi,ChinaAbstract:By density contr ol and6yearscl osed and non2cl osed

4、manage ment for Chinese fir pure stands,it was found that short2ter m cl osing had no significant influence on the overall perf or mance of Chinese fir p lantati on,but re markably affected the vegetati on bi odiversity and gr owth under f orest.I n cl osed area,there were116p lant s pecies bel ongi

5、ng t o101genera of60fa m ilies,with the vegetati on coverage85%,while in the non2cl osed area,there were only88p lant s pecies bel onging t o78genera of49fa m ilies,the vegetati on coverage was about60%.Further more, there existed a woody vegetati on layer with the height>2m in cl osed area.The r

6、esult of key trait value analysis showed that the relative density,relative coverage and s ome other i m portant traits in cl osed area were higher than that in non2cl osed area.I n cl osed area,F icus hispida had the highest i m portance value:100.43%,and other16 s pecies had the i m portance value

7、 no less than35%,which occup ied13.79%of t otal undergr owth s pecies.I n non2 cl osed area,Gelse m ium elegans had the highest i m portance value(34.77%and there were no s pecies with i m por2 tance value35%.The dom inance of undergr owth in cl osed area was more obvi ous than that in non2cl osed a

8、rea. Key words:Cl osing for aff orestati on;Chinese fir p lantati on;undergr owth;trait value收稿日期:2006211217基金項目:國家“十五”科技攻關項目“林業生態工程構建技術研究與示范”(2001BA510B06作者簡介:蔡道雄(1961,男,廣西北海人,高級工程師,主要從事森林培育、森林生態等研究.林業科學研究第20卷隨著社會的發展,木材資源越來越緊缺,大力發展人工林是解決木材資源嚴重不足的主要途徑,因此,世界范圍內人工林的種植面積在不斷擴大。人工林的發展雖緩解了木材的供求矛盾,但也導致了世界范

9、圍內十分普遍的人工林地力衰退問題。我國人工林的發展非常迅速,栽培面積占世界第1位,在杉木(Cunningham ia lanceolata(La mb.Hook.、落葉松(L a rix gm elin i(Rup r.Kup r.、桉樹(Eucalyp2 tus robusta S m ith、馬尾松(P inus m assoniana La mb.等人工林中,地力衰退現象已較為嚴重14?？梢?人工林地力衰退已成為世界林業共同面對的問題,也是制約林業可持續經營的重要因素。杉木是我國南方林區主栽樹種,也是人工用材林經營時間最長的樹種之一,它的多代連栽現象十分普遍,導致地力衰退日趨嚴重5,6。

10、為了解決杉木人工林連栽而導致的地力衰退問題,我國林業科技工作者進行了大量的探索研究,并取得了一定成果,其中針闊混交已被視為解決杉木人工林地力衰退的最有效途徑7,8。此外,林下植被對林分的養分循環與土壤肥力的恢復有較大影響,當人工林林下植被達到一定覆蓋度和生物量時,對林地地力有明顯的改善作用9,10。因此,恢復和促進杉木人工林的林下植被,對維護和恢復杉木人工林的地力、減緩地力衰退起到很好的作用1113。故通過采取科學的經營措施,促進杉木人工林林下植被的恢復,增加其林下植被的種類、提高其覆蓋度是維護和恢復杉木人工林林地地力的重要手段。有研究表明,通過對林分密度的調控來恢復林下植被是較有效的方法14

11、16,如果能結合封山育林措施,對林下植被的恢復作用將更為明顯;而封山育林是恢復和建設植被最省錢、省工的辦法17。本文通過對杉木封育區與非封育區林下植被變化的對比研究,論述封山育林對杉木人工純林林下植被恢復的影響,為我國南方人工林的可持續經營提供理論依據。1試驗地概況試驗地設在中國林科院熱帶林業實驗中心青山實驗場,該地位于21°574722°1927N,106°3950106°5930E,屬南亞熱帶季風型半濕潤濕潤氣候,冬無嚴寒,夏無酷熱,罕見冰雪,無霜期達350 d。太陽總幅射達439.6kJc m-2a-1,全年日照時數12181620h,年均氣溫20

12、.521.7,10活動積溫60007600;年均降水量12001 500mm,年均蒸發量12611388mm,相對濕度80%84%。試驗樣地設在1989年重茬連栽的杉木人工純林中,林分面積達50h m2,初植密度為3600株h m-2,海拔550650m,南北坡,坡度25°30°,凝灰溶巖發育的山地紅壤。1999年對林分進行強度為45%的間伐,保留1980株hm-2;間伐前林分郁閉度接近1.0,故林下僅偶見耐蔭蕨類。2005年9月分別在封育區和非封育區坡面的上、中、下部位各挖一個土壤剖面,分別調查了腐殖質層厚度和土壤養分狀況,具體見表1。表1封育區與非封育區腐殖質層平均厚度

13、及土壤養分狀況封育類型腐殖質層平均厚度/c m土層深度/cmpH值有機質全氮全磷全鉀(gkg-1堿解氮速效磷速效鉀(mgkg-1鹽基總量/2研究方法采用空間替換時間的研究方法。2005年9月在封育區(嚴格限制人、畜進入的區域及非封育區(人、畜可以自由進入的區域,按坡面的上、中、下3個坡位設置樣地,每個樣地面積20m×30m,4次重復;對每個樣地的杉木進行每木檢尺,測定胸徑和樹高,統計株數;同時,在每個樣地中心及四角各設置1個5m×5m的植被調查樣方,分別記錄樣方內植物的種類、數量、高度、蓋度等,并計算其重要值。重要值=相對密度+相對頻度+相對蓋度3結果與分析3.1封山育林對

14、杉木林分的影響2005年9月對封育區和非封育區杉木林分的生長量與密度進行調查,結果表明:封育區杉木的平023第3期蔡道雄等:封山育林對杉木人工林林下植被物種多樣性恢復的影響均樹高為12.7m,平均胸徑為14.3c m,密度為1970株h m-2,林分郁閉度為0.75;非封育區杉木的平均樹高為12.8m,平均胸徑為14.2c m,密度為1965株h m-2,林分郁閉度為0.75。2種類型林分的生長量、密度、郁閉度基本一致,說明封山育林6a 還沒有對杉木林分產生明顯的影響。3.2封山育林對杉木林下植被蓋度的影響由表2可見:封育區林下植被的總蓋度達85%,比非封育區(60%高了25%。在木本層中,封

15、育區的總蓋度為45%,比非封育區高15%,木本植被各層次的植被蓋度都以封育區大于非封育區,且比非封育區多了一個2m以上高度的層次;在草本層中,封育區的總蓋度達80%,比非封育區(50%高了30%,且其它層次亦大于非封育區。說明封山育林對杉木林下植被的恢復與生長都有促進作用,尤其對草本植被的作用更為明顯。3.3封山育林對杉木林下植物種類的影響對封育區和非封育區杉木林下的植被進行全面調查,其林下植物的共有種及特有種見表3、4。表2封育區與非封育區杉木林下植被的蓋度變化%封育類型林下植被總蓋度木本層總蓋度>2m12m<1m草本層總蓋度12m<1m表3封育區與非封育區杉木林下植物共有

16、種名錄序號種名科名屬名1卷柏Selaginella tam ariscina(Beauv.Sp ring卷柏科Selaginellaceae卷柏屬Selaginella2海金沙Lygodium japonicum(Thunb.S w.海金沙科Schizaeaceae海金沙屬L ygodium3半邊旗P teris se m ipinnata L.鳳尾蕨科Pteridaceae鳳尾蕨屬P teris4扇葉鐵線蕨Adiantum fleabellulatum L.鐵線蕨科Adiantaceae鐵線蕨屬A diantum5江南斷腸蕨A llantodia m etteniana(M iq.Ching

17、蹄蓋蕨科A thyriaceae短腸蕨屬A llantodia6狗脊W oodw ardia japonica(L.fS m.烏毛蕨科B lechnaceae狗脊蕨屬W oodw ardia7鐮形假毛蕨Pseudocyclosorus falacilobus(Hook.Ching金星蕨科Thelyp teridaceae假毛蕨屬Pseudocyclosorus 8暗鱗毛蕨D ryopteris atrata(KunzeChing鱗毛蕨科D ryop teridaceae鱗毛蕨屬D ryopteris10木姜子L itsea pungens He m sl.樟科Lauraceae木姜子屬L is

18、tea11絨毛潤楠M achilus velutina Cha mp.ex Benth.樟科Lauraceae潤楠屬M achilus12野木瓜S tauntonia chinensis DC.木通科Lardizabalaceae野木瓜屬S tauntonia13木防己Cocculus trilobus(Thunb.DC防己科Menis per maceae木防己屬Cocculus17茅瓜Solena am plexicaulis(La m.Gandhi葫蘆科Cucurbitaceae茅瓜屬Solena18秋海棠B egonia evansiana Andr.秋海棠科Begoniaceae秋海

19、棠屬B egonia19細齒葉柃Eurya nitida Korth.茶科Theaceae柃屬Eurya20水東哥Saurauia tristyla DC.水東哥科Saurauiaceae水東哥屬Saurauia21地菍M elasto m a dodecandrum Lour.野牡丹科Melast omaceae野牡丹屬M elasto m a23地桃花U rena lobata L.錦葵科Malvaceae地桃花屬U rena24五月茶Antides m a bunius(L.Sp reng.大戟科Euphorbiaceae五月茶屬A ntides m a26毛果算盤子Glochidion

20、 eriocarpum Cha mp.大戟科Euphorbiaceae算盤子屬Glochidion27白背算盤子Glochidion w rightii Benth.大戟科Euphorbiaceae算盤子屬Glochidion28毛桐M allotus barbatus(W all.Muell.-A rg.大戟科Euphorbiaceae野桐屬M allotus29粗糠柴M allotus philippinensis(La m.Muell.-A rg.大戟科Euphorbiaceae野桐屬M allotus30白背葉M allotus apelta(Lour.Muell.-A rg.大戟科E

21、uphorbiaceae野桐屬M allotus32越南懸鉤子Rubus cochinchinensis Tratt.薔薇科Rosaceae懸鉤子屬R ubus33亮葉圍涎樹Pithecellobium lucidum Benth.含羞草科M i m osaceae圍涎樹屬P ithecellobium 34相思子Abrus precatorius L.蝶形花科Pap ili onaceae相思子屬A brus123林業科學研究第20卷(續表3序號種名科名屬名37小鉤樹B roussonetia kazinoki Sieb.?？芃oraceae構屬B roussonetia38柘樹Cudran

22、ia tricuspidata(Carr.Bureau?？芃oraceae柘屬Cudrania40黃毛榕F icus fulva Reinw.ex B l.桑科Moraceae榕屬Ficus41粗葉榕F icus hirta Vahl.?？芃oraceae榕屬Ficus42水絲麻M aoutia puya(Hook.W edd.蕁麻科U rticaceae水絲麻屬M aoutia43無須藤Hosiea sinensis(O liv.He m sl.etW ils.茶茱萸科I cacinaceae無須藤屬Hosiea47八角楓A langium chinese(Lour.Har m s八角楓科A

23、 langiaceae八角楓屬A langium48蔥木A ralia chinensis L inn.五加科A raliaceae蔥木屬A ralia49鵝掌柴Schefflera octophylla(Lour.Har m s五加科A raliaceae鵝掌柴屬Schefflera50羅傘樹A rdisia quinquegona B lume紫金牛科Myrsinaceae紫金牛屬A rdisia53黑龍骨Periploca forrestii Schlecht.蘿藦科A sclep iadaceae杠柳屬Periploca54吊山桃Secam one sinica Hand.-Mazz.

24、蘿藦科A sclep iadaceae鯽魚藤屬Secam one55扒地蜈蚣Tylophora renchangii Tsiang蘿藦科A sclep iadaceae娃兒藤屬Tylophora56老虎須Tylophora arenicola Merr.蘿藦科A sclep iadaceae娃兒藤屬Tylophora62莢蒾V iburnum lutescens B l.忍冬科Cap rif oliaceae莢蒾屬V iburnum63金銀花Lonicera j aponica Thunb.忍冬科Cap rif oliaceae忍冬屬Lonicera64鬼針草B idens bipinnata

25、 L.菊科Compositae鬼針草屬B idens65千里光Senecio scandens Buch.-Ha m.菊科Compositae千里光屬Senecio66紅絲線Lycianthes biflora(Lour.B itt.茄科Solanaceae紅絲線屬L ycianthes67紅紫株Callicarpa rubella L indl.馬鞭草科Verbenaceae紫株屬Callicarpa68大青C lerodendro m cyrtophyllum Turcz.馬鞭草科Verbenaceae大青屬C lerodendro m69山牡荊V itex quinata(Lour.W

26、ill.馬鞭草科Verbenaceae山牡荊屬V itex70假糙蘇Paraphlo m is j avanica(B l.p rain唇形科Labiatae假糙蘇屬Paraphlo m is 71穿鞘花Am ischotolype hispida(Less.et A.R ich.Hong鴨跖草科Commelinaceae穿鞘花屬Am ischotolype 72野蕉M usa balbisiana Colla芭蕉科Musaceae芭蕉屬M usa73艷山姜A lpinia zerum bet(PersBurtt et S m.姜科Zingiberaceae山姜屬A lpinia74菝葜Sm

27、ilax china L.菝葜科S m ilacaceae菝葜屬Sm ilax75野芋Colocasia antiquorum Schott et Endl.天南星科A raceae芋屬Colocasia76薯蕷D ioscorea opposite Thunb.薯蕷科D i oscoreaceae薯蕷屬D ioscorea77黃獨D ioscorea bulbifera L inn.薯蕷科D i oscoreaceae薯蕷屬D ioscorea78莎草Cyperus rotundus L.莎草科Cyperaceae莎草屬Cyperus80金色狗尾草Setaria glauca Beauv.禾

28、亞科Agr ostidoideae狗尾草屬Setaria從表3、4可見:封育區林下植物有60科、101屬、116種,其中,木本植物72種,草本植物44種;非封育區林下植物有49科、78屬、88種,其中,木本植物67種,草本植物21種;與非封育區相比,封育區林下植物的種數多了28種,增加了31.82%,且以草本種數增加最多,增加了23種,增量達109.52%,而木本僅增5種,增量為7.46%。說明人、畜活動對草本植被的干擾比木本大,這主要是牛、羊等牲畜喜食草類,且草本更易因人、畜踐踏而遭破壞。可見,無論封育區還是非封育區,對林分進行疏伐后,林下植被都得到明顯的恢復,這與已有的報道通過間伐降低林分

29、密度,林下植被種類都能增加18,間伐223第3期蔡道雄等:封山育林對杉木人工林林下植被物種多樣性恢復的影響強度達40%以上時,林下植被有較好恢復的結論相一致19。在封育區和非封育區,林下共有的植物種類為48科、72屬、80種;林下特有的植物種類以封育區較多,有26科、34屬、36種,非封育區較少,僅有8科、8屬、8種,封育區比非封育區多了28種,封育區的特有種比非封育區多了3.5倍。此外,從封育區與非封育區的特有種中可以看到,封育區以偏蔭性的物種為主,如:葫蘆、黃精、高粱姜、金毛狗及所有的厥類植物等都屬于蔭生性植物;而非封育區則以中生偏陽生性的物種相對較多,如:香花崖豆藤、馬鞭草、黃檀等。這主

30、要是封育區表4封育區與非封育區杉木林下植物特有種名錄類型序號種名科名屬名非封育區特有種12345678薄葉卷柏Selaginella delicatula(Desv.A lst on毛黃肉楠Actinodaphne pilosa(Lour.Merr.翻白葉樹P terosper m um heterophyllum Hance南嶺黃檀D albergia balansae Prain山雞血藤M illettia dielsiana Har m s蕁麻U rtica fissa E.Pritz.雞嗉榕Ficus se m icordata.Buch.-Ha m.馬鞭草Verbena offici

31、nalis L.卷柏科Selaginellaceae樟科Lauraceae梧桐科Sterculiaceae蝶形花科Pap ili onaceae蝶形花科Pap ili onaceae蕁麻科U rticaceae桑科Moraceae馬鞭草科Verbenaceae卷柏屬Selaginella黃肉楠屬A ctinodaphne翅子樹屬P terosper m um黃檀屬D albergia崖豆藤屬M illettia蕁麻屬U rtica榕屬Ficus馬鞭草屬V erbena1福建蓮座蕨A ngiopteris fokiensis H ier on.觀音蓮座蕨科Angi op teridaceae觀音蓮座蕨屬Angiopteris 2華南紫萁O s m unda vachellii Hook.紫萁科O s mundaceae紫萁屬O s m unda6烏毛蕨B lech