全 文 ：间伐强度对秦岭南坡栓皮栎天然林种群更新的影响*
冉摇 然摇 张文辉**摇 何景峰摇 周建云
(西北农林科技大学西部环境与生态教育部重点实验室, 陕西杨凌 712100)
摘摇 要 摇 2006 年 5 月和 2011 年 8 月,以秦岭南坡商洛地区近自然经营的不同间伐强度
(30% 、20% 、10% )下栓皮栎天然林为对象,未间伐林分为对照,分析了间伐前后林分的生长
情况,以及间伐 5 年后种群更新、物种多样性和土壤肥力等指标的变化,并对抚育间伐后的林
地更新、群落发育等效果进行综合评价.结果表明: 1 ~ 6 年生栓皮栎幼苗个体数量随着间伐
强度的增加而增加,6 年生以后的幼苗数量在各间伐强度下无显著差异;间伐 10% 、20%和
30%样地的种群更新潜力分别比对照提高 10. 8 % 、28. 5%和 32. 9% ;间伐促进了乔灌层植株
(尤其是喜光植物)胸径、树冠以及灌木层植株树高的增加,且随着间伐强度的增加,其促进作
用越来越显著;间伐后林地的物种多样性和土壤肥力得到改善,表现为间伐 30% >20% >10%
>对照样地.在栓皮栎郁闭度逸0. 85 的天然林中,间伐强度 30% (郁闭度保留 0. 6)更有利于
其可持续发育.
关键词摇 栓皮栎摇 天然林摇 间伐强度摇 秦岭摇 种群更新
文章编号摇 1001-9332(2014)03-0695-07摇 中图分类号摇 S753. 7摇 文献标识码摇 A
Effects of thinning intensities on population regeneration of natural Quercus variabilis forest on
the south slope of Qinling Mountains. RAN Ran, ZHANG Wen鄄hui, HE Jing鄄feng, ZHOU Jian鄄
yun (Education of Ministry Key Laboratory of Environment and Ecology in West China, Northwest
A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(3): 695-701.
Abstract: Taking the natural Quercus variabilis forest in Shangluo, south slope of Qinling Mountains
as the object in May 2006 and August 2011, which was under close鄄to鄄natural management of dif鄄
ferent thinning intensities (30% , 20% , 10% ), and the un鄄thinned forest as the control, changes
of the stand growth situation before and after thinning, population regeneration, species diversity
and soil fertility after 5 years of thinning were analyzed, and the effects of thinning on forestland
revegetation and community development were evaluated comprehensively. The results showed that
the number of 1 -6 years old Q. variabilis seedlings increased with increasing thinning intensity,
while no significant difference was found for above 6 years old seedlings. The regeneration potentials
of population under 10% , 20% and 30% thinning were respectively increased by 10. 8% , 28. 5%
and 32. 9% compared with the control. Thinning promoted the DBH and crown of the trees and
shrubs, as well as the height of shrubs, especially for light鄄loving plants, and the effect of promotion
increased with increasing thinning intensity. The species diversity and soil fertility were improved af鄄
ter thinning, in order of 30% > 20% > 10% > control. The thinning intensity of 30% (canopy den鄄
sity 0. 6) was more conducive to the continuable development of the natural Q. variabilis forest in
which canopy density was above 0. 85.
Key words: Quercus variabilis; natural forest; thinning intensity; Qinling Mountains; population
regeneration.
*国家林业公益性行业科研专项(201004011)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zwhckh@ 163. com
2013鄄04鄄22 收稿,2013鄄12鄄17 接受.
摇 摇 抚育间伐是一项重要的近自然经营措施,对于
促进森林的可持续发育具有重要的意义[1] . 抚育间
伐影响林分生长、林地更新、森林环境以及生物多样
性,促进林地生态功能的恢复,从而有利于实现经济
效益的最大化和森林的永续利用[2-5] . 目前一些林
业发达国家在林地的抚育间伐上已经取得了显著的
成效[6-9],我国近年来针对抚育间伐的研究也逐渐
增多,相继在侧柏林、油松林、刺槐林和辽东栎林上
进行了试验[10-13] .随着森林经营由以木材生产为主
转向以生态防护和社会服务为主,森林的近自然经
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 3 月摇 第 25 卷摇 第 3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2014, 25(3): 695-701
营改造将成为我国林业发展的必然趋势[14] .
栓皮栎(Quercus variabilis)为壳斗科落叶乔木,
耐干旱、耐瘠薄,是我国暖温带落叶阔叶林和亚热带
常绿落叶阔叶混交林的重要建群种,也是软木、栲胶
和能源树种[15] . 秦巴山区是栓皮栎分布的核心区,
分布着大面积的栓皮栎天然纯林.栓皮栎干形通直,
软木品质优良.对其进行抚育间伐,可促进建群种种
群的自我更新、使目标树种快速生长、群落持续发
育,实现林地的永续利用,避免周期性衰退的发生.
以往对栓皮栎的研究主要集中在种群生殖生态、种
群年龄结构和生物学生态学特性等方面[15-17],有关
不同间伐强度对栓皮栎天然林的种群更新、目标树
生长和群落发育的影响研究很少,而这些是栓皮栎
林抚育措施优化及实现林地可持续发育的关键.
本研究以秦岭南坡商洛地区的天然栓皮栎中龄
纯林为对象,采用不同强度抚育间伐措施,对间伐前
后林地乔灌层植物的生长,以及间伐 5 年后的种群
更新、林下物种多样性和土壤肥力进行综合评价,旨
在阐明抚育间伐对种群更新、目标树生长、群落发育
的影响,为秦岭南坡栓皮栎天然林的可持续经营提
供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区域选择在秦岭南坡栓皮栎林分布较集中
的陕 西 商 洛 地 区 ( 33毅 02忆 30义—34毅 24忆 40义 N,
108毅34忆20义—111毅01忆25义 E).该地区地形结构复杂,西
北高、东南低,最高牛背梁海拔 2802. 1 m、最低梳洗楼
海拔 216. 4 m.属暖温带亚热带过渡型半湿润山地气
候,年均气温 10. 8 益,极端最高气温 40. 8 益,极端最
低气温-21. 6 益,多年平均降水量在710 ~930 mm,降
水主要集中在 7—9月.土壤以黄褐土为主,土层平均
深度 54. 8 cm.植被具有从南向北过渡的特征,乔木层
树种 80%以上是栓皮栎,形成大面积实生纯林,伴生
有圆柏(Sabina chinensis)、华山松(Pinus armandii)
等;灌木植物主要由杜梨(Pyrus betulifolia)、胡枝子
(Lespedeza bicolor)、化香树(Platycarya strobilacea)等
组成;草本植物主要有: 三穗薹草(Carex tristachya)、
白茅( Imperata cylindrica)、麦冬(Ophiopogon japoni鄄
cus)等;藤本植物有: 南蛇藤(Celastrus orbiculatus)、
三叶木通(Akebia trifoliata)等.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1样地设置摇 本研究对象为 20 世纪 50 年代后一
直保护较好的栓皮栎天然林(占树种组成 80%以
上).截至 2006 年,该地乔木层的平均树龄达 50 a,郁
闭度在 0. 85左右,林木生长受到抑制,被压林木有自
然枯死现象,亟需进行抚育经营管理.
2006年 5月,在该地区选择林相基本一致的地
段,设置 20 m伊20 m固定样地共 16 个.其中,1 ~ 4 号
样地标记为对照样地(不间伐),5 ~ 8 号样地标记为
间伐材积强度 10%(保留郁闭度 0. 8),9 ~ 12 号样地
标记为间伐材积强度 20%(保留郁闭度 0. 7),13 ~16
号样地标记为间伐材积强度 30%(保留郁闭度 0. 6).
所有固定样地沿对角线分别设置 3 个 5 m伊5 m的灌
木样方和 3个 1 m伊1 m的草本样方.间伐前对所有固
定样地进行基本林分特征调查(表 1).
表 1摇 间伐前栓皮栎林的林分特征
Table 1摇 Stand characteristics of Quercus variabilis forest before thinning
间伐强度
Thinning
intensity
样地号
Plot No.
郁闭度
Canopy
density
灌木层盖度
Coverage of shrub
(%)
草本层盖度
Coverage of herbage
(%)
海拔
Elevation
(m)
坡向
Aspect
(毅)
坡度
Slope
(毅)
坡位
Location
对照 CK 1 0. 85 5. 5 2. 7 736 阳坡 32 下部
2 0. 83 4. 2 3. 4 742 阳坡 28 中下部
3 0. 82 4. 6 3. 0 747 阳坡 24 下部
4 0. 83 4. 5 3. 3 730 阳坡 27 下部
10% 5 0. 83 4. 7 3. 5 715 阳坡 26 中下部
6 0. 86 4. 2 3. 1 719 阳坡 27 下部
7 0. 85 4. 0 2. 5 683 阳坡 24 中下部
8 0. 85 4. 0 2. 9 692 阳坡 25 中下部
20% 9 0. 85 5. 5 3. 6 658 阳坡 29 下部
10 0. 84 4. 8 2. 8 664 半阳坡 32 中下部
11 0. 83 4. 7 3. 3 643 阳坡 33 中下部
12 0. 85 5. 1 3. 0 669 阳坡 29 下部
30% 13 0. 83 4. 4 3. 4 657 阳坡 31 中下部
14 0. 83 5. 4 2. 7 634 阳坡 30 下部
15 0. 84 4. 9 3. 3 642 阳坡 25 下部
16 0. 83 4. 6 3. 0 659 半阳坡 28 下部
696 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
摇 摇 采用森林近自然经营的理念对其进行抚育间伐
设计.间伐前,对各样地内的树木每木检尺,并分类标
记:树干通直,生长旺盛,干材质量高且损伤少的林木
确定为目标树;对目标树生长无不良影响,但能增加
林地物种多样性的林木确定为生态目标树;对影响目
标树生长的林木、劣质木、病虫木确定为干扰树;其他
林木确定为一般林木,不做标记.抚育间伐时,对目标
树和生态目标树予以保留,分别计算出各样地干扰树
的材积量,通过伐除干扰树达到各样地预设的间伐材
积强度;若此条件下仍然达不到预设的强度,再通过
伐除一般林木达到预设的间伐强度[18] .此后,林地处
于自然恢复和保护状态,未经受过较大的外界干扰.
2011年 8月(间伐 5 年后),对所有固定样地的
环境因子进行调查(表 2),结果表明,随着间伐强度
的增大,林地光照强度、空气温度逐渐增加,空气湿度
逐渐降低,说明抚育间伐措施改善了林地光照、温度
和湿度等环境条件.
1郾 2郾 2调查方法摇 2006 年 5 月(间伐前)和 2011 年 8
月(间伐后)对所有固定样地进行调查. 1)生境调查:
间伐前调查所有样地的地形地貌、海拔、坡向、坡度和
坡位. 2)乔木调查:根据植株高度将栓皮栎划分为成
树 (H逸5. 0 m)和幼苗幼树 (H<5. 0 m) [11] .成树调查
在 20 m 伊 20 m样地中进行,间伐前后分别对样地内
所有乔木进行每木检尺,记录物种名、高度、胸径和冠
幅;幼苗幼树调查在 5 m伊5 m灌木样方中进行,间伐
后统计所有样方内幼苗幼树的年龄、高度和基径. 3)
灌木调查:在 5 m伊5 m灌木样方中,间伐前后分物种
测定灌木的高度、胸径、多度、盖度和频度. 4)草本调
查:在 1 m伊1 m草本样方中,间伐后分物种测定草本
的多度、盖度和频度. 5)环境因子调查:间伐后,选择
晴朗(前 5 d 无雨)的天气,在所有固定样地内,分别
于 10:00、12:00、14:00、16:00测定各样地中心地表以
上 0. 5 m处的空气温度、湿度(DHM2 型通风干湿温
度计)和光照强度(ZDS鄄10型照度计). 6)土壤取样:
表 2摇 间伐 5年后林地的环境因子
Table 2 摇 Forest environmental factors five years after
thinning
间伐强度
Thinning
intensity
光照强度
Light
(伊103 lx)
空气温度
Air temperature
(益)
空气湿度
Air humidity
(%)
对照 CK 2. 93 22. 38 72. 4
10% 3. 29 22. 56 69. 2
20% 5. 17 24. 62 55. 7
30% 8. 22 25. 44 53. 1
间伐后的土壤取样选择在前 10 d 及取样期间均无雨
的时期进行,并集中在 2 d 内完成.在每块样地的 3
个灌木样方内各选择 1处取地表以下 0 ~15 cm混合
土样,采集后带回室内进行测定.
1郾 2郾 3种群更新潜力 以优势乔木树种栓皮栎的幼苗
幼树占优势种群总植株数的比例,作为评价种群更新
潜力的依据[11] .
1郾 2郾 4栓皮栎幼苗年龄结构的划分摇 以 1 a为一个龄
级,共划分 8 个龄级,8 a 以上幼苗不作统计. 1 ~ 4 a
幼苗个体的年龄通过主茎上的芽鳞痕、茎干颜色确
定,4 a以上幼苗个体的年龄通过年龄(y)与基径(x)
的关系方程[19]获得:
y=-11. 81899exp(-x / 0. 09574)-14郾 72548exp(-x /
4. 62366)+16. 27307摇 (R2 =0. 96725)
按样地统计每一龄级的个体数量.将相同间伐
强度样地的数据合并,绘制幼苗年龄结构图.
1郾 2郾 5 物种多样性指标摇 物种丰富度指数(S)、物种
Simpson多样性指数(D)、Shannon多样性指数(H)、
Pielou 均匀度指数 ( J ) 和 Alatalo 均匀度指数
(E) [20] .
1郾 2郾 6 土壤肥力的测定摇 土壤 pH 值采用 ZD鄄2 型电
位滴定计测定;有机质采用重铬酸钾鄄H2SO4容量法
测定;速效磷采用钼锑抗比色法测定,速效钾采用四
苯硼钠比浊法测定,速效氮为铵态氮和硝态氮的总
和,铵态氮采用 2 mol·L-1KCl 浸提鄄靛酚蓝比色法
测定,硝态氮采用酚二磺酸比色法测定[21-22] . 同一
间伐强度样地的数据合并,取平均值.
1郾 3摇 数据处理
采用 Excel软件进行数据预处理和计算;采用
SPSS 13. 0 软件中的单因素方差分析(one鄄way ANO鄄
VA)和 Duncan多重比较法,分析各间伐强度之间的
差异显著性(琢=0. 05).利用 Origin 8. 5 软件作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 间伐后栓皮栎幼苗的年龄结构
幼苗的年龄结构对于种群的更新和发展趋势有
着重要的意义[19] . 由图 1 可以看出,不同间伐强度
下,随着苗龄的增加, 栓皮栎幼苗数量逐渐减少,大
于 6 a的幼苗数量逐渐趋于稳定,说明此时栓皮栎
幼苗已经成功定居. 1 ~ 6 a 实生苗数量表现为间伐
强度 30% >20% >10% >对照.以 1 a 实生苗为例,间
伐 10% 、20%和 30%强度下的幼苗数量比对照分别
增加了 28. 5% 、99. 7%和 122. 2% .在 30%间伐强度
下 ,1 ~ 6 a实生苗数量的增幅最为显著,而7 a和
7963期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冉摇 然等: 间伐强度对秦岭南坡栓皮栎天然林种群更新的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 间伐 5 年后栓皮栎幼苗的年龄结构
Fig. 1摇 Age structure of Quercus variabilis seedlings five years
after thinning (mean依SD).
相同年龄下不同小写字母表示差异显著(P<0. 05) Different small
letters of the same age meant significant difference at 0. 05 level.
8 a实生苗数量在各间伐强度下没有显著性差异.
2郾 2摇 间伐后栓皮栎林的种群更新潜力
由表 3 可以看出,随间伐强度的增加, 样地内
成树数量减少,但幼苗幼树数量大幅增加,林地的种
群更新潜力呈现出增加的趋势. 与对照相比,间伐
10% 、20%和 30%样地的种群更新潜力分别提高了
10. 8% 、28. 5%和 32. 9% ,其中,30%间伐强度最有
利于种群更新.
2郾 3摇 间伐前后栓皮栎林乔木层的生长状况
由表 4 可以看出,与间伐前相比,间伐 5 年后,
对照、间伐 10% 、20%和 30%样地中林木平均胸径
分别增加了 16. 0% 、15. 3% 、19. 2%和 24. 6% ,平均
树高分别增加了 19. 2% 、20. 4% 、20. 5%和 19. 9% .
表 3摇 间伐 5 年后栓皮栎林的种群更新潜力
Table 3摇 Regenerative potential of Quercus variabilis popu鄄
lation five years after thinning (mean依SD)
间伐强度
Thinning
intensity
幼苗幼树
Saplings
(trees·hm-2)
成年树
Mature trees
(trees·hm-2)
总计
Total
( trees·hm-2)
种群更新潜力
Regenerative
potential of
population (% )
对照 CK 4927依37b 2723依48a 7650依80c 64. 4依2. 8b
10% 6060依61b 2430依59a 8490依43c 71. 4依6. 7ab
20% 10053依109ab 2095依101b 12148依94b 82. 7依7. 7ab
30% 11520依13a 1940依26b 13460依37a 85. 6依1. 5a
同列不同小写字母表示差异显著(P<0. 05) Different small letters in
the same low meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The same
below.
间伐前,各间伐强度下的林木平均胸径、树高和冠幅
无显著差异;间伐 5 年后,各间伐强度下的 3 项指标
较伐前均有不同程度的增加,且平均胸径在各间伐
强度间有显著性差异,平均树高无显著性差异.这说
明间伐强度的增大能显著地促进胸径的增加.
2郾 4摇 间伐后栓皮栎林灌木层主要种类的净生长量
由表 5 可以看出,间伐后的 5 年内,灌木层 7 种
主要植物的树高、胸径净生长量随着间伐强度的增
加而呈增大趋势,以间伐 30%样地中各植物的树高
和胸径净增长量最大. 其中,喜光植物杜梨、化香树
的树高和胸径 5 年净生长量增幅较大,而香花槐、胡
枝子、枫杨和鼠李 4 种耐阴植物的增幅较小,说明间
伐对喜光植物生长的促进作用更大.
2郾 5摇 间伐后栓皮栎天然林的物种多样性
由表 6 可以看出,随着间伐强度的增加,林下灌
木、草本层的多样性指数均有所增加,30%间伐强度
时达到最大值.与对照相比,灌木层和草本层增幅最
表 4摇 间伐前后栓皮栎林乔木层的生长状况
Table 4摇 Growth situation of tree layer in Quercus variabilis forest before and after thinning (mean依SD)
间伐强度
Thinning
intensity
平均胸径
Average DBH (cm)
玉 域
平均树高
Average height (m)
玉 域
平均冠幅
Average crown
玉 域
对照 CK 13. 48依0. 06a 15. 64依0. 08c 10. 55依0. 06a 12. 57依0. 02a 2. 7伊2. 6 4. 1伊3. 0
10% 13. 72依0. 13a 15. 82依0. 04c 10. 52依0. 04a 12. 67依0. 03a 2. 9伊2. 8 4. 2伊3. 8
20% 13. 54依0. 09a 16. 14依0. 21b 10. 49依0. 03a 12. 64依0. 03a 2. 8伊2. 2 4. 8伊4. 3
30% 13. 63依0. 10a 16. 98依0. 12a 10. 57依0. 03a 12. 67依0. 10a 2. 9伊2. 1 5. 2伊4. 0
玉: 间伐前 Before thinning; 域: 间伐后 After thinning.
表 5摇 间伐 5 年后灌木层主要种类净生长量
Table 5摇 Net growth of main species in shrub layer five years after thinning (cm)
间伐强度
Thinning
intensity
杜梨
P. betulifolia
树高
Height
胸径
DBH
香花槐
R. pseudoacacia
树高
Height
胸径
DBH
胡枝子
L. bicolor
树高
Height
胸径
DBH
枫杨
P. stenoptera
树高
Height
胸径
DBH
鼠李
R. davurica
树高
Height
胸径
DBH
化香树
P. strobilacea
树高
Height
胸径
DBH
对照 CK 91. 22 0. 75 43. 35 0. 27 30. 14 0. 13 76. 67 0. 52 86. 68 0. 36 110. 34 1. 14
10% 105. 24 0. 92 48. 33 0. 31 33. 29 0. 22 80. 31 0. 55 95. 07 0. 51 111. 62 1. 30
20% 103. 30 1. 01 55. 21 0. 42 36. 68 0. 28 91. 27 0. 64 100. 36 0. 48 121. 60 1. 38
30% 111. 27 1. 08 63. 38 0. 47 35. 51 0. 33 94. 08 0. 65 101. 64 0. 58 132. 63 1. 55
896 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 6摇 间伐 5 年后栓皮栎林的物种多样性指数
Table 6摇 Species diversity indices of Quercus variabilis forest five years after thinning (mean依SD)
间伐强度
Thinning
intensity
灌木层 Shrub layer
S D H J E
草本层 Herb layer
S D H J E
对照 CK 7. 00依0. 33c 1. 18依0. 08b 1. 67依0. 07b 0. 87依0. 08a 3. 42依0. 08c 2. 11依0. 38c 0. 89依0. 05c 1. 13依0. 09c 0. 85依0. 04b 2. 71依0. 02b
10% 7. 55依0. 39c 1. 27依0. 06ab 1. 59依0. 16b 0. 82依0. 03a 3. 55依0. 05b 3. 11依0. 19b 1. 04依0. 08b 1. 21依0. 03c 0. 92依0. 06ab 2. 57依0. 05b
20% 9. 22依0. 51b 1. 20依0. 04b 1. 89依0. 11a 0. 92依0. 04a 3. 62依0. 06b 3. 78依0. 51b 1. 38依0. 12a 2. 40依0. 08b 0. 87依0. 07ab 2. 85依0. 12ab
30% 13. 67依0. 88a 1. 39依0. 09a 2. 04依0. 07a 0. 89依0. 06a 3. 89依0. 05a 6. 22依0. 39a 1. 36依0. 06a 2. 55依0. 11a 0. 96依0. 02a 3. 11依0. 03a
表 7摇 间伐 5 年后栓皮栎林的土壤肥力
Table 7摇 Soil fertility of Quercus variabilis forest five years after thinning (mean依SD)
间伐强度
Thinning
intensity
土壤有机质
Organic matter
(g·kg-1)
土壤速效 N
Total soil N
(mg·kg-1)
土壤速效 P
Total soil P
(mg·kg-1)
土壤速效 K
Total soil K
(mg·kg-1)
土壤 pH
Soil pH
对照 CK 8. 07依0. 11a 70. 46依3. 53b 50. 32依2. 79b 83. 34依2. 47d 7. 49依0. 08a
10% 7. 62依0. 09b 69. 92依3. 26b 48. 45依2. 12b 98. 04依2. 19c 7. 45依0. 14a
20% 6. 45依0. 05c 73. 13依2. 73b 56. 57依2. 00a 123. 26依2. 10b 7. 26依0. 06b
30% 6. 23依0. 15d 97. 65依3. 14a 55. 98依1. 99a 140. 07依3. 32a 7. 33依0. 04b
大的均为丰富度指数(S),30%间伐强度下灌、草层
的 S值分别为对照的 1. 95 和 2. 95 倍,说明间伐后
形成的林窗改变了林内光照的分布,给部分喜光植
物的生长提供了机会,林下物种数目得以增加.由此
可见,合理间伐可以促进灌草层的发育,增加物种多
样性.
2郾 6摇 间伐后栓皮栎天然林的土壤肥力
由表 7 可以看出,随着间伐强度的增加,栓皮栎
林的土壤有机质含量减少,而土壤速效氮、磷、钾均
有不同程度的增加. 与对照相比,间伐强度 10% 、
20%和 30%样地中土壤速效氮分别增加了-0. 8% 、
3. 8%和 38. 6% ,速效磷分别增加了-3. 7% 、12. 4%
和 11. 3% ,速效钾分别增加了 17. 6% 、47. 9% 和
68郾 1% ,其中以 30%间伐强度下的增幅最为显著.
这与林内光照提高了温度,促进了有机物质的分解
有关.说明 30%间伐强度下样地群落密度合理,土
壤养分条件较好.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 间伐对栓皮栎天然林种群更新潜力的影响
森林的天然更新是森林可持续发育的基础[23] .
本研究中,间伐使林窗打开,改善了林内的光照、温
度等条件,林内保留母树结实量增加;另一方面,光
照条件的改善也使得林内土壤温度有所提高,有利
于种子的萌发及幼苗的生长[11] . 因此,虽然间伐减
少了栓皮栎林建群种的成年树数量,但大幅度提高
了林下幼苗、幼树的数量,从而提高了幼苗的更新潜
力,加快了种群更新速度. 这与朱教君等[24]和韩景
军等[25]的研究结果相似.本研究中 7 a 和 8 a 幼苗
数量在各间伐强度下没有显著性差异. 根据时间推
测,这些幼苗是在样地间伐之前就已存在.由于间伐
前各样地生境条件基本一致,因此幼苗数量差异不
大也是很正常的.本研究还得出 6 年生以后的幼苗
数量趋于稳定并成功定居,与韩照祥等[26]的研究结
论一致.
3郾 2摇 间伐对栓皮栎天然林林分生长的影响
间伐后,乔木层林木的平均胸径、树高和冠幅增
加,主要是在间伐过程中,一些小径级的林木、病虫
木和劣质木被伐掉,会一定程度提高林地内林木的
平均胸径、树高和冠幅. 此外,间伐使乔木层林木的
密度减小,单位面积的蓄积量降低,但是保留木个体
之间对林地内水、肥及生存空间的竞争得到缓解,同
时,林地光照条件的改善增强了树冠的活力及其光
合作用,从而促进了乔木层保留木的迅速生
长[11,27-28] .间伐强度的增大能显著促进林分胸径的
增加,但不能有效促进树高生长.可能是由于胸径生
长滞后于树高生长,当林木生长到达一定时期,树高
的生长便会停止,而胸径还会继续增加.这与张水松
等[29]的研究结果相同. 在 30%间伐强度下,灌木层
植株的树高、胸径的增幅最大,可能是因为间伐后产
生的林窗改变了光照在林分中的分布,进而改变了
各种植物对光资源的利用和再分配[30],从而促进林
下灌木,尤其是阳性灌木植物的生长[31] .
3郾 3摇 间伐对栓皮栎天然林物种多样性和土壤肥力
的影响
物种多样性是群落结构和林分质量的重要反
9963期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冉摇 然等: 间伐强度对秦岭南坡栓皮栎天然林种群更新的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
映,丰富的物种多样性是生态系统稳定的基础[27] .
灌、草层物种多样性指数随间伐强度增大而增加,主
要是因为间伐后林分郁闭度降低,林地内光照、温度
等增加,种子库中一些喜光灌木和草本植物的种子
迅速萌发,增加了林下物种种类,有效促进了林下物
种的繁衍与扩张,使林分物种多样性增加.这与徐扬
等[32]对油松(Pinus tabuliformis)中龄人工林及刘明
国等[33]对红松(Pinus koraiensis)人工林的间伐效果
研究结论一致.
土壤参与森林内的物质循环,其理化性质直接
受到林内光、热、水以及林木根系对土壤营养物质的
吸收利用等方面的影响,而这些因素与林分密度密
切相关[34] .间伐通过减小林分密度使林窗打开,林
内光照增强,土壤温度提高,加快了土壤中有机质的
分解,使土壤速效养分增加, 从而提高了林地土壤
肥力[35-36] .本研究发现,相比其他几种间伐强度,
30%间伐强度是最适合林地土壤肥力累积的林分密
度.这与李荣等[11]的研究结论一致.
在今后的栓皮栎中龄林经营管理过程中,对于
郁闭度大于 0. 85 的栓皮栎林,建议采取 30%的抚
育间伐强度(郁闭度保留 0. 6).通过改善林地光照、
温度、土壤养分等因子,对保留木生长空间以及养分
资源进行重新分配,促使栓皮栎种群的更新和生长,
提高群落稳定性,从而有利于栓皮栎天然林的可持
续发育.
参考文献
[1]摇 Li R (李摇 荣), He J鄄F (何景峰), Zhang W鄄H (张
文辉), et al. Effects of close鄄to鄄natural thinning on
ground vegetation and tree regeneration of Quercus
wutaishanica forest. Journal of Northwest A&F University
(Natural Science) (西北农林科技大学学报·自然科
学版), 2011, 39(7): 83-91 (in Chinese)
[2]摇 Lei X鄄D (雷相东), Lu Y鄄C (陆元昌), Zhang H鄄R
(张会儒), et al. Effects of thinning on mixed stands of
Larix olgensis, Abies nephrolepis and Picea jazoensis. Sci鄄
entia Silvae Sinicae (林业科学), 2005, 41(4): 78-
85 (in Chinese)
[3]摇 Deng L (邓 摇 磊), Zhang W鄄H (张文辉), He J鄄F
(何景峰), et al. Effects of different management meas鄄
ures of Quercus liaotungensisin in the Huanglong Moun鄄
tain. Acta Botanica Boreali鄄Occidentalia Sinica (西北植
物学报), 2011, 31(1): 159-166 (in Chinese)
[4]摇 Lahde E, Laiho O, Norokorpi Y, et al. Development of
Norway spruce dominated stands after single鄄tree selec鄄
tion and low thinning. Canadian Journal of Forest Re鄄
search, 2002, 32: 1577-1584
[5]摇 Crow TR, Buckley DS, Nauertz EA, et al. Effects of
management on the composition and structure of northern
hardwood forests in upper Michigan. Forest Science,
2002, 48: 129-145
[6]摇 Sullivan TP, Sullivan DS, Lindgren PM, et al. Influ鄄
ence of conventional and chemical thinning on stand
structure and diversity of plant and mammal communities
in young lodgepole pine forest. Forest Ecology and Ma鄄
nagement, 2002, 170: 173-187
[7]摇 Alam A, Kilpelainen A, Kellomaki S. Impacts of
thinning on growth, timber production and carbon stocks
in Finland under changing climate. Scandinavian Jour鄄
nal of Forest Research, 2008, 23: 501-512
[8]摇 Ishii HT, Maleque MA, Taniguchi S. Line thinning pro鄄
motes stand growth and understory diversity in Japanese
cedar (Cryptomeria japonica D. Don) plantations. Jour鄄
nal of Forest Research, 2008, 13: 73-78
[9]摇 Irland LC. Timber productivity research gaps for exten鄄
sive forest management. Small Scale Forestry, 2011,
10: 389-400
[10]摇 Duan J (段摇 劼), Ma L鄄Y (马履一), Jia L鄄M (贾黎
明), et al. Effect of thinning on Platycladus orientalis
plantation and the diversity of undergrowth vegetation.
Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2010, 30 (6):
1431-1441 (in Chinese)
[11]摇 Li R (李摇 荣), Zhang W鄄H (张文辉), He J鄄F (何
景峰), et al. Effects of thinning intensity on community
stability of Quercus liaotungensis forest on Loess Plateau.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2011, 22(1): 14-20 (in Chinese)
[12]摇 Wang K鄄Q (王克勤), Wang B鄄R (王斌瑞). Study on
thinning to Robinia pseudoacacia forest on the Loess
Plateau. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态
学报), 2002, 13(1): 11-15 (in Chinese)
[13]摇 Pan D鄄Q (潘德乾), Zhao W鄄J (赵文杰), Liu W鄄Z
(刘文桢), et al. Evaluation on thinning effect in young
and middle鄄aged Pinus tabulaeformis forest in Xiaolong鄄
shan forest region. Journal of Northeast Forestry University
(东北林业大学学报), 2012, 40(12): 14-19 (in Chi鄄
nese)
[14] 摇 Liu J鄄S (刘进社). Forest Management Technology.
Beijing: China Forestry Press, 2007 (in Chinese)
[15]摇 Zhang W鄄H (张文辉), Zu Y鄄G (祖元刚), Liu G鄄B
(刘国彬). Population ecological characteristics and
analysis on endangered cause of ten endangered plant
species. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2002, 22
(9): 1512-1520 (in Chinese)
[16]摇 Han Z鄄X (韩照祥), Shan L (山摇 仑). Variation and
adaptive countermeasures of Quercus variabilis population
in Shaanxi Province. Scientia Silvae Sinicae (林业科
学), 2005, 41(6): 16-22 (in Chinese)
[17]摇 Wu M (吴 摇 敏), Zhang W鄄H (张文辉), Zhou J鄄Y
(周建云), et al. Dynamics of Quercus variabilis seed
rain and soil seed bank in different habitats on the north
slope of Qinling Mountains. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2011, 22(11): 2807-2814
(in Chinese)
[18]摇 Guo Q鄄Q (郭其强). Characteristics of Chinese Pine
forest and Chinese Pine鄄Liaodong Oak Mixed Forest and
007 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
the Evaluation on the Nature鄄Approximation Management
in Huanglong Mountains. Master Thesis. Yangling:
Northwest A&F University, 2007 (in Chinese)
[19]摇 Ma L鄄W (马莉薇), Zhang W鄄H (张文辉), Xue Y鄄Q
(薛瑶芹), et al. Growth characteristics and influencing
factors of Quercus variabilis seedlings on the north slope
of Qinling Mountains. Acta Ecologica Sinica (生态学
报), 2010, 30(23): 6512-6520 (in Chinese)
[20]摇 Ma K鄄P (马克平). The measure method of bio鄄commu鄄
nity diversity (玉): The method of 琢鄄diversity. Biodi鄄
versity Science (生物多样性), 1994, 2(3): 162-168
(in Chinese)
[21]摇 Ruan C鄄J (阮成江), Li D鄄Q (李代琼). Community
characteristics of Hippophae rhamnoides forest and water
and nutrient condition of the woodland. Chinese Journal
of Applied Ecology (应用生态学报), 2002, 13(9):
1061-1064 (in Chinese)
[22]摇 Lu J鄄W (卢金伟), Li Z鄄B (李占斌), Zheng L鄄Y (郑
良勇), et al. Spatial variation of soil water and nutrient
content on loess slope in Shanbei, China. Journal of
Mountain Science (山地学报), 2002, 20 (1): 108 -
111 (in Chinese)
[23]摇 Du XJ, Guo QF, Gao XM, et al. Seed rain, soil seed
bank, seed loss and regeneration of Castanopsis fargesii
(Fagaceae) in a subtropical evergreen broad鄄leaved for鄄
est. Forest Ecology and Management, 2007, 238: 212-
219
[24]摇 Zhu J鄄J (朱教君), Liu Z鄄G (刘足根), Wang H鄄X
(王贺新). Obstacles for natural regeneration of Larix
olgensis plantations in montane regions of eastern Liaon鄄
ing Province, China. Chinese Journal of Applied Ecology
(应用生态学报), 2008, 19(4): 695-703 ( in Chi鄄
nese)
[25]摇 Han J鄄J (韩景军), Xiao W鄄F (肖文发), Luo J鄄C (罗
菊春). Effects of different cutting methods on regenera鄄
tion and habitat for spruce鄄fir forests. Scientia Silvae
Sinicae (林业科学), 2000, 36(1): 90-96 ( in Chi鄄
nese)
[26]摇 Han Z鄄X (韩照祥), Zhang W鄄H (张文辉), Shan L
(山摇 仑), et al. Study on area variability of Quercus
variabilis population爷s demography characteristics in
Shaanxi region. Journal of Arid Land Resources and En鄄
vironment (干旱区资源与环境), 2004, 18(3): 148-
153 (in Chinese)
[27]摇 Shen H鄄H (谌红辉), Fang S鄄Z (方升佐), Ding G鄄J
(丁贵杰), et al. Thinning density effects on Masson
pine plantation. Scientia Silvae Sinicae (林业科学),
2010, 46(5): 84-91 (in Chinese)
[28]摇 Gong N鄄N (公宁宁), Ma L鄄Y (马履一), Jia L鄄M
(贾黎明), et al. Effects of different stand densities and
site conditions on crown of Pinus tabulaeformis planta鄄
tions in Beijing Mountain area. Journal of Northeast Fo鄄
restry University (东北林业大学学报), 2010, 38(5):
9-12 (in Chinese)
[29]摇 Zhang S鄄S (张水松), Chen C鄄F (陈长发), Wu K鄄X
(吴克选), et al. Growth effect of intermediate cuttings
intensity experiment for twenty years in Cunninghamia
lanceolata. Scientia Silvae Sinicae (林业科学), 2005,
41(5): 56-65 (in Chinese)
[30]摇 Guo Z鄄G (郭正刚), Liu H鄄X (刘慧霞), Sun X鄄G
(孙学刚), et al. Characteristics of species diversity of
plant communities in the upper reaches of Bailong Ri鄄
ver. Acta Phytoecologica Sinica (植物生态学报),
2003, 27(3): 388-395 (in Chinese)
[31]摇 Deng S鄄Q (邓送求), Yan J鄄F (闫家锋), Wang Y
(王摇 宇), et al. Short鄄term effects of thinning intensity
on species diversity of undergrowth layer in different
stands. Journal of Northeast Forestry University (东北林
业大学学报), 2010, 38(3): 31-46 (in Chinese)
[32]摇 Xu Y (徐 摇 扬), Liu Y (刘 摇 勇), Li G鄄L (李国
雷), et al. Effects of the thinning intensity on the diver鄄
sity of undergrowth vegetation in Pinus tabulaeformis
plantations. Journal of Nanjing Forestry University (Na鄄
tural Science) (南京林业大学学报·自然科学版),
2008, 32(3): 135-138 (in Chinese)
[33]摇 Liu M鄄G (刘明国), Han Y鄄F (韩玉芬), Hu W鄄L
(胡万良), et al. The effect of different thinning inten鄄
sity on Pinus koraiensis plantations. Journal of Fujian
Forestry Science and Technology (福建林业科技),
2008, 35(2): 47-51 (in Chinese)
[34]摇 Zhang D鄄H (张鼎华), Ye Z鄄F (叶章发), Fan B鄄Y
(范必有), et al. Influence of thinning on soil fertility
in artificial forests. Chinese Journal of Applied Ecology
(应用生态学报), 2001, 12(5): 672-676 ( in Chi鄄
nese)
[35]摇 Su F鄄L (苏芳莉), Liu M鄄G (刘明国), Chi D鄄X (迟
德霞), et al. Effect of different thinning intensity on
the properties of litter. Chinese Journal of Soil Science
(土壤通报), 2007, 38(6): 1096-1099 (in Chinese)
[36]摇 Yuan Z (袁摇 喆), Luo C鄄D (罗承德), Li X鄄W (李
贤伟), et al. Soil readily oxidizable carbon and carbon
pool management index in spruce plantation (Picea aspe鄄
rata) with different thinning intensity in western Si鄄
chuan. Journal of Soil and Water Conservation (水土保
持学报), 2010, 24(6): 127-131 (in Chinese)
作者简介摇 冉摇 然,女,1988 年生,硕士研究生.主要从事森
林培育和园林植物研究. E鄄mail: ranran789456@ 126. com
责任编辑摇 李凤琴
1073期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冉摇 然等: 间伐强度对秦岭南坡栓皮栎天然林种群更新的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇