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东部白松-蒙古栎混交林林分生长和林下物种多样性研究

2022-03-18杜建平

辽宁林业科技 2022年1期
关键词:纯林冠幅混交林

杜建平

(国有清原满族自治县大边沟林场,辽宁 抚顺 113309)

东部白松Pinusstrobus为松科松属常绿乔木,原产北美洲东北部,在原产地高30~50 m,胸径可达1.5 m。其材质轻柔而有光泽,纹理通直,耐朽力强,可用作船舶材、箱材、天花板、地板、墙壁隔板及纸浆材。辽宁省引种东部白松最早可追溯至20世纪初期,近几十年来,经过辽宁省林业科学研究院多年研究,筛选出适于辽宁地区的优良种源,建立起苗木繁育技术体系,并在辽东山区推广造林。该树种人工林主要为纯林,其存在生产力低、物种多样性少等弊端[1]。研究认为,营造混交林可减少人工纯林的以上弊端[2-4],如冯健等[5]研究长白落叶松Larixolgensis-水曲柳Fraxinusmandshurica混交林认为,混交林在林分生长和生物量分配比例上优于纯林,营造针阔混交林有利于增加植物多样性及提高土壤肥力;边丽宁等[6]研究发现,华北落叶松Larixprincipis-rupprechtii-白桦Betulaplatyphylla、华北落叶松-云杉Piceaasperata混交林在生长和物种多样性方面均优于纯林。为了探究东部白松混交林与纯林在生长和物种多样性方面的差异,本研究以13年生东部白松-蒙古栎Quercusmongoli‐ca混交林为对象,调查了树高、胸径、冠幅等生长指标及灌木层和草本层物种组成,计算了物种多样性,旨在从生长和物种多样性2方面评价东部白松-蒙古栎混交林实施效果,为辽东山区发展东部白松提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

调查样地位于国有清原满族自治县大边沟林场(124°59′~125°10'E,41°59′~42°04′N),林场位于长白山山脉西南延伸边缘地带。属于北温带大陆季风气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,四季分明,年均气温约5℃,最高气温36.5℃,年均降水量700~800 mm,无霜期120~125 d。土壤类型以棕壤和暗棕壤为主。植被属于长白植物区系,主要建群种包括红松Pinuskoraiensis、黄波罗Phelloden‐dronamurense和白桦等[7-8]。

1.2 样地设置与调查

2020年在研究地选择立地条件相似的东部白松-蒙古栎混交林和东部白松纯林,分别设置3个20 m×20 m的样地。对样地内的乔木(胸径≥3 cm)进行每木检尺,测量其树高、活枝下高、胸径和冠幅等。树木高度、活枝下高采用超声波测高仪进行测量,精度0.1 m。胸径采用测树围尺测量,精度为0.1 cm。在每个样地内采用对角线方法设置3个5 m×5 m的样方调查灌木层,同时选取5个1 m×1 m的小样方调查草本层,记录物种名、株数/丛数、高度、盖度、冠幅等。

1.3 数据处理

采用Excel 2003和SPSS 19.0对数据进行统计和分析。

1.3.1 物种重要值

重要值=(相对频度+相对多度+相对盖度)/3

相对频度=(某种的频度/所有种的频度之和)×100%

相对多度=(每一种的个体数/全部种的个体数)×100%

相对盖度=(某一种的基面积之和/所有种的基面积之和)×100%

1.3.2 多样性指数

(1)物种丰富度指数(S)

样地内出现的物种数量。

(2)物种多样性指数

Simpson多样性指数(D):

2 结果与分析

2.1 东部白松-蒙古栎混交林林分生长规律

东部白松-蒙古栎混交林东部白松生长指标见表1。

表1 东部白松-蒙古栎混交林东部白松生长指标

由表1可知,东部白松-蒙古栎混交林中东部白松胸径、树高、冠幅、单株材积和林分蓄积等生长指标均低于纯林,分别低2.58 cm、0.94 m、0.74 m、0.014 m3和40.45 m3·hm-2。T检验结果显示,胸径、树高、冠幅、单株材积和林分蓄积等生长指标在两者间差异达到极显著水平(P<0.01)。东部白松-蒙古栎混交林中东部白松高径比大于纯林,冠高比和冠径比均低于纯林。T检验结果表明,高径比和冠高比在两者间差异达到极显著水平(P<0.01)。

2.2 东部白松-蒙古栎混交林植被特征

调查结果显示,东部白松-蒙古栎混交林林下植物有27种,隶属20科24属,其中灌木树种10种,隶属8科9属;草本植物17种,隶属于12科15属。东部白松纯林林下植物30种,隶属20科28属,其中灌木树种8种,隶属6科8属;草本植物22种,隶属于14科19属。东部白松-蒙古栎混交林和东部白松纯林共有物种16种,其中,草本植物11种,分别为穿龙薯蓣、大三叶升麻Cimicifugahera‐cleifolia、东风菜Asterscabra、铃兰、龙常草Diarrhe‐namandshurica、内折香茶菜、山脉马兰Asterlau‐tureanus、山楂叶悬钩子Rubuscrataegifolius、歪头菜Viciaunijuga、羊胡苔草和玉竹;灌木层植物5种,分别为朝鲜接骨木、刺龙牙、胡枝子、忍冬和卫矛,表明东部白松-蒙古栎混交林与东部白松纯林的物种共有性较高。物种独有情况表明,东部白松-蒙古栎混交林中出现了关苍术Atractylodeslan‐cea、茜草Rubiacordifolia和宽叶山蒿Artemisiasto‐lonifera等草本植物,狗枣猕猴桃Actinidiakolomik‐ta、软枣猕猴桃A.arguta、五味子Schisandrachinen‐sis和山葡萄等藤本植物。

从表2可以看出,草本层重要值10%以上的优势物种在混交林中有5种,在纯林中有6种;灌木层重要值10%以上的优势物种在混交林中有4种,在纯林中有5种。

表2 东部白松混交林和纯林林下灌木层、草本层主要物种的重要值

由表3可知,草本层物种丰富度指数(S)和Shannon-Wiener多样性指数(H)表现为混交林小于纯林,Simpson多样性指数(D)、以Simpson多样性指数为基础的Pielou群落均匀度指数(JD)和以Shannon-Wiener多样性指数为基础的Pielou群落均匀度指数(JH)等3个指数均表现为混交林等于纯林;灌木层中,这5个多样性指数均表现为混交林大于纯林。T检验结果表明,灌木层和草本层多样性指数间差异均未达到显著水平(P>0.05)。

表3 东部白松-蒙古栎混交林及东部白松纯林林下植物的物种多样性指数

3 结论

东部白松-蒙古栎混交林中东部白松胸径、树高、冠幅、单株材积和林分蓄积等生长指标均低于纯林,分别比东部白松纯林低2.58 cm、0.94 m、0.74 m、0.014 m3和40.45 m3·hm-2,但混交林东部白松的形质指标优于纯林。

东部白松-蒙古栎混交提高了林地物种多样性。从植物数量看,东部白松-蒙古栎混交林与东部白松纯林植物分别为27种和30种,共有性较高;从物种多样性指数看,除了草本层的物种丰富度指数(S)和Shannon-Wiener多样性指数(H)表现为东部白松-蒙古栎混交林小于纯林外,其他物种多样性指数均表现为东部白松-蒙古栎混交林≥东部白松纯林。

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