全 文 ：第 30卷 第 5期 四 川 林 业 科 技 Vo1.30, No.5
2009年 10月 JournalofSichuanForestryScienceandTechnology Oct., 2009
收稿日期:2009-05-04
致谢:本文在撰写中得到胡庭兴(四川农业大学 、教授),邓朝经(绵阳市林业局 、高级工程师),杨韧(绵阳市林业局 、高级工程师)的大力支
持 ,在此一并表示感谢。
不同封育措施对绵阳市低山丘陵区柏木低效林
物种多样性的影响
徐培富1 ,陈进军 2
(1.绵阳市林业科技推广中心 ,四川 绵阳 621000;2.绵阳市林业局 ,四川绵阳 621000)
摘 要:以梓潼 、盐亭两县的柏木低效林为研究对象 ,对各种封育技术措施对柏木低效林植物多样性的影响进行了
调查研究 , 研究结果表明:
(1)在 3年封育期中 , 各种封育措施对柏木低效林物种多样性变化均产生不同程度的影响。 其中封禁型 、封补
型 、封调型 3种类型的物种多样性和丰富度指数呈逐年上升趋势;封禁型的均匀度逐年下降 , 封补型和封调型的均
匀度呈上升趋势。封改型的物种多样性变化最剧烈 ,骤降骤升 , 原有的物种会消失 ,不利于生物多样性保护。
(2)对于同一群落类型来说 ,不同的封育措施优劣程度是不一致的;柏木纯林封育措施优劣次序为:封补型 >
封调型 >封禁型。柏桤混交林封育措施优劣次序为:封禁型 >封补型。而封改型不利于生物多样性保护 , 因此应
选择地势平坦 、土壤肥沃的地点 , 其经营措施应当采取大穴整地 ,减少对灌 、草层的破坏。
关键词:绵阳市;柏木低效林;生物多样性
中图分类号:S718.54 文献标识码:A 文章编号:1003-5508(2009)05-0088-07
TheEfectsofDiferentCulturalPracticeonSpeciesDiversityof
Low-beneficialCypresForestsinLowHilsofMianyangCity
XUPei-fu1 CHENJin-jun2
(1.ForestryScienceandTechnologyExtensionCenterofMianyangCity, Mianyang 621000;
2.ForestryBureauofMianyangCity, Mianyang 621000, China)
Abstract:Takingthelow-beneficialcypressforestastheresearchobjectinZitongandYantingCounties,
thisstudyfocusesonthespeciesdiversityefectsofvariousculturalpracticeonlow-beneficialcypresfor-
ests.Theresultshaveshownasfowlows:
1.Inthethreeyearsofcultivationofthestands, fourmeasureswereadopted, includingtypeone:
setingaparthilsforsilviculture, typetwo:introducingnewtreespecies, typethree:adjustingthestruc-
tureofstands, andtypefour:upgradingvariety.Thesemeasuresafectedthechangesofspeciesdiversityof
low-beneficialcypresforestsindiferentdegrees.Thespeciesdiversityandrichnessindexesincreasedin
thetypeone, typetwoandtypethree.Theevennessindexdecreasedintypeone, butitincreasedintype
twoandthree.Thechangesofspeciesdiversityintypefourarethemostintense, increasedsometimesand
decreasedsometimes, andoriginalspecieswoulddisappeare.Sotypefourwouldnotavailbiodiversitypro-
tection.
2.Tothesamecommunity, thequalityisnotidenticalwhenthemeasuresarediferent.Tocypress
stand, thequalitysequenceis:typetwo>typethree>typeone.Tothemixedforestofcypressandalder,
itis:typeone>typetwo.Typefourdosentavailbiodiversityprotection, sotheevenandrichlandshould
bechosenfortreeplantingandthebigholeshouldbedug.
Keywords:MianyangCity, Low-beneficalcypressforest, Biodiversity
低效林分是一种退化的防护林森林生态系
统 [ 1] 。低效林分改造与重建属于国土治理的一个
重要方面 ,是兴利除害 、改善生态环境 、治理水土流
失的一条有效途径 ,通过综合运用封育技术 、补植技
术 、改造技术及森林病虫害防治技术来提高森林的
综合效益。
柏木低效林是一种退化生态系统 ,主要表现在:
(1)低质:树木生长缓慢 ,低矮 ,形质差 ,病虫害
频繁发生。
(2)低产:柏木林地生产力仅为 4.13 t· hm-2
· a-1较杉木林 (8.44 t· hm-2 · a-1)、水杉林
(17.51 t·hm-2·a-1)、马尾松林(5.03 t· hm-2·
a-1)、湿地松林(8.95 t· hm-2· a-1)都低 ,林分平
均蓄积量只有 45.39 m3·hm-2 ,远远低于我国森林
平均蓄积量 83.6m3· hm-2的水平;出材率低 ,经济
出材率仅为 20% ～ 40%。
⑶低效:纯林多 ,混交林少 ,生物多样性差 ,层
次结构简单 ,导致地力衰退 ,生产力下降。
柏木低效林在绵阳比较普遍 ,无法满足人们的
多方面的需求 ,导致了绵阳市林业效益不高 ,出现了
山绿民不富的现象 ,也制约了绵阳林业生态经济的
持续发展 ,影响并阻碍行业和区域的经济与社会的
健康发展 。为此 , 2004年至 2006年绵阳市林业局
在梓潼 、盐亭两县采用封禁 、封调 、封补 、封改技术措
施 ,营建 173 hm2柏木低效林改造试验示范林。
本文通过线路调查和典型样地调查相结合的方
法 ,研究封禁 、封调 、封补 、封改技术措施对物种多样
性的影响 ,经过调查数据的分析比较 ,确定各封育技
术措施的优劣 ,为柏木低效林恢复与重建提供依据 ,
为退化生态系统的恢复重建提供参考。
1 材料与方法
1.1样地设置
在梓潼 、盐亭两地共选择 12个小班 。小班最大
面积 24.8 hm2 ,最小面积 2.1 hm2。每个小班在其
中有代表性的地段样地设置一个固定样地 ,其基本
情况见表 1。
表 1 样地基本情况
封育
类型 时间 林型 小班号
海拔
(m)
坡度
(°) 坡向 土壤名称
土壤厚度
(cm)
封禁型 2004年 柏木纯林 盐亭林山 1 510～ 525 32 E 紫色土 40
盐亭林山 2 495～ 515 33 E 紫色土 40
梓潼 2 805～ 815 20 WS 紫色土 40
柏桤混交 梓潼 3 675～ 685 15 EN 紫色土 50
梓潼 4 660～ 670 15 WS 紫色土 50
封补型 2004年 柏木纯林 盐亭林山 3 475～ 490 30 ES 紫色土 30
盐亭林山 5 515～ 530 30 EN 紫色土 30
柏木疏林 梓潼 7 530～ 540 16 WS 紫色土 20
柏桤混交 盐亭毛公 2 535～ 445 16 S 紫色土 50
梓潼 6 605～ 610 10 ES 紫色土 50
封调型 2004年 柏木纯林 盐亭林山 4 490～ 510 39 WS 紫色土 40
封改型 2004年 核桃幼林 梓潼 5 590～ 595 2 S 紫色土 80
1.2 调查内容与方法
1.2.1 柏木低效林植物群落及多样性调查
线路调查:2004年 ,每个小班设置两条垂直等
高线 、贯穿全小班的线路 ,记载小班的地理位置 、地
形 、地貌 、土壤状况 、植物种类组成 、分布状况 、群落
层次结构 ,灌木 、草本层的盖度 。
典型选样调查:根据线路调查情况 ,选择有代表
性的地段 ,在试验示范区设置固定样地。在每一个
小班 ,乔木层设置 1个固定的 31.62 m×31.62m的
样方 ,调查乔木层树种种类 、组成 、树高 、胸径;在乔
木层样方四角布置 4个 4m×5m灌木层样方 ,在每
个灌木层样方中布置 2 m×2m草本层样方 ,分别调
查灌 、草层的植物种类 、数量 、高度 、盖度及分布。
2004年 ～ 2006年 ,连续 3 a于 2月 ～ 6月份进行调
查。
1.2.2 数据整理分析方法
生物多样性的计量采用物种丰富度指数(S和
Dma)、物种多样性指数 (Ds、Dm、H)、均匀度指数
(Pielou指数(J))及重要值(IV)来计量 [ 2 ～ 4, 6 ～ 7] 。
物种丰富度指数:物种数 S和 Margalef指数 Dma
895期 徐培富 , 等:不同封育措施对绵阳市低山丘陵区柏木低效林物种多样性的影响
图 1 柏木低效林不同封育措施各物种多样性比较(封禁型)
Dma =(S-1)lnN (1)
式中 , S:样方中出现的物种数;N:样方中记录的个
体总数 。
物种多样性指数:Simpson指数(Ds)、Mclntosh
指数(Dm)和 Shannon-Wiener指数(H)。
Ds=1 -∑si=1 Ni(Ni-1)N(N-1) (2)
Dm =
N- ∑si=1 N2i
N- N (3)
H=-∑si=1 PilnPi, Pi=Ni/N (4)
式中 , i为物种数;Ni为第 i种的个体总数。
均匀度指数:Pielou指数(J)
J= HlnS (5)
2 结果与分析
2.1 植被恢复中 a多样性的变化
在生态系统中 ,物种的多样性最能反映生物组
分的特征 ,物种多样性又是生态系统其它诸多特征
的集中反映[ 7] 。 a多样性是群落内部的物种数量以
及物种间通过竞争资源或利用同种生境而产生的共
存结果 ,能很好地反映各时间序列的群落多样性特
征[ 2] 。封禁 、封补 、封调 、封改型中乔木层 、灌木层 、
草本层及群落总体物种多样性指标计算如图 1、2、
90 四 川 林 业 科 技 30卷
3、4所示 ,柏木低效林封育 3 a中 ,柏木林分乔木层
处于相对稳定状态 ,因此其丰富度指数 、多样性指
数 、均匀度指数均无变化或变化不明显;而灌 、草层
则发生较大的变化 。
图 2 柏木低效林不同封育措施各物种多样性比较(封补型)
2.1.1 植物物种丰富度动态变化
由图 1、2、3、4表明 ,物种数(S)表示的群落丰
富度和 Marglef指数(DMa)表示的丰富度在柏木低
效林封育的 3 a中 ,其变化趋势基本相同 ,封禁 、封
补 、封调型呈逐年上升趋势 ,封改型 2004年至 2005
年呈下降趋势 , 2005年至 2006年又呈上升趋势 。
封禁型:物种数(S)由 2004年的 12种上升到
2006年的 19种 ,增加了 7种 ,灌木层增加 4种 ,草
本层增加 3种;丰富度指数(DMa)总体由 2004年的
1.01上升到 2006年的 1.51,灌木层由 0.69上升到
1.02,草本层由 0.41上升到 0.63。
封补型:物种数(S)由 2004年的 12种上升到
2006年的 17种 ,增加了 5种 ,灌木层增加 3种 ,草
本层增加 2种;丰富度指数(DMa)总体由 2004年的
0.98上升到 2006年的 1.28,灌木层由 0.61上升到
0.88,草本层由 0.44上升到 0.57。
封调型:物种数 (S)由 2004年的 13种上升到
2006年的 18种 ,增加了 5种 ,灌木层增加 4种 ,草
本层增加 1种;丰富度指数(DMa)总体由 2004年的
1.12上升到 2006年的 1.46,灌木层由 0.75上升到
1.10,草本层由 0.47上升到 0.52。
封改型:由于全垦整地 ,促进核桃生长 ,致使灌 、
草层的物种数量大量减少;停止整地后 ,灌 、草层的
物种数量又逐渐回升 ,首先出现的灌木树种有盐肤
915期 徐培富 , 等:不同封育措施对绵阳市低山丘陵区柏木低效林物种多样性的影响
图 3 柏木低效林不同封育措施各物种多样性比较(封调型)
木和野漆树 ,草本层则主要有白茅和小白酒草等植
物 。
2.1.2 植物物种多样性动态变化
由图 1、2、3、4表明 , Simpson指数(Ds)、Mcltosh
指数(Dm)、Shannon-Wiener指数(H)3种多样性指
数所反映出的物种多样性变化趋势是一致的。
封禁型:总体多样性值逐年呈上升趋势 。无论
灌木层还是草本层 ,在第一年 ,由于植物物种种类和
数量都比较低 ,其多样性值较低 ,通过减少人为干
扰 ,其植被迅速得到恢复 ,尤其物种的个体数量增加
较大 ,因此 ,多样性值在 2004年至 2005年增幅较
大;例如 Simpson指数值 (Ds)总体由 0.55上升到
0.73,增加了 0.18,灌木层由 0.31上升到 0.50 ,增
加了 0.19, 草本层由 0.48上升到 0.68, 增加了
0.20。 2005年至 2006年 ,新的物种出现较多 ,例如
盐亭林山 2小班样地出现了崖爬藤 、粉刺莓 、刺悬钩
子 ,打破碗碗花植物 ,物种间的竞争更加激烈 ,所以
多样性值有所增加 ,但增速减缓 ,例如 Simpson指数
值(Ds)总体只增加了 0.01,而 Mcltosh指数值(Dm)
总体没变化。
封补型:其物种多样性变化趋势与封禁型基本
相似 ,只是由于立地条件比封禁型差 ,物种间的相互
竞争更为激烈 ,因此 ,其植被的恢复比封禁型困难得
多 ,虽然通过人为措施 ,改善立地条件 ,引入新物种 ,
其多样性值逐年呈上升趋势 ,但增速较缓 。 2004年
至 2005年 , Simpson指数值(Ds)总体由 0.58上升
到 0.67,增加了 0.09,灌木层由 0.38上升到 0.41,
增加了 0.03,草本层由 0.55上升到 0.64,增加了
92 四 川 林 业 科 技 30卷
图 4 柏木低效林不同封育措施各物种多样性比较(封改型)
0.09。 2005年至 2006年 , Simpson指数(Ds)值和
Mcltosh指数值(Dm)总体没变化 , Shannon-Wiener指
数值(H)总体由 1.55上升到 1.81,增加了 0.26。
封调型:总体多样性和草本层的多样性变化趋
势与封禁型 、封补型基本一致 ,逐年呈上升趋势;灌
木层 2004年至 2005年呈上升趋势 ,例如 Simpson
指数值(Ds)由 0.50上升到 0.54,增加了 0.04;2005
年至 2006年通过调整林分密度 、改善林分状况 ,新
物种(芫花 、崖爬藤 、多花杭子梢 、竹叶草)大量出
现 ,但分布不均 ,因此导致多样性值出现下降趋势 ,
例如 Simpson指数值 (Ds)灌木层由 0.54下降到
0.46,下降了 0.08。
封改型:由于人为的经营活动 ,致使其多样性值
波动较大 ,但 3种指数均反映同样的变化规律:总
体 、灌 、草层 2004年至 2005年均表现出急剧下降趋
势 ,例如 Simpson指数值(Ds)灌木层由 0.63下降到
0.00,下降了 0.63;而 2005年至 2006年 ,由于灌 、草
层中先锋物种的侵入 ,物种个体数量的急剧增加 ,导
致多样性值又急剧上升 ,例如 Simpson指数值(Ds)
灌木层由 0.00上升到 0.56,增加了 0.56。
2.1.3 植物物种均匀度动态变化
由图 1、2、3、4表明 ,总体的均匀度变化和草本
层的均匀度变化基本一致 ,说明总体的均匀度变化
受草本层的均匀度变化影响更大 。
封禁型:灌木层 2004年至 2005年 ,随着物种个
体数量的增加 ,其均匀度呈缓慢上升趋势 , Pielou指
数(J)由 0.51上升到 0.53;2005年至 2006年 ,随着
新物种的出现 ,其均匀度又呈下降趋势 , Pielou指数
935期 徐培富 , 等:不同封育措施对绵阳市低山丘陵区柏木低效林物种多样性的影响
(J)又由 0.53下降到 0.51。总体的均匀度变化和
草本层的均匀度变化是一致的 ,逐年呈下降趋势 ,
2004年至 2006年 , Pielou指数(J)总体由 0.64下降
到 0.60,草本层由 0.77下降到 0.72。
封补型:总体的均匀度变化和草本层以及灌木
层的均匀度变化是一致的 ,逐年呈上升趋势 , 2004
年至 2006年 , Pielou指数(J)总体由 0.51上升到
0.64,灌木层由 0.46上升到 0.52,草本层由 0.64上
升到 0.80。
封调型:总体的均匀度变化和草本层的均匀度
变化基本一致 ,都是呈上升趋势 , 2004年至 2006
年 , Pielou指数(J)总体由 0.69上升到 0.72,草本层
由 0.86上升到 0.96。灌木层的均匀度变化则逐年
呈下降趋势 , 2004年至 2006年 , Pielou指数(J)由
0.54下降到 0.44。
封改型:总体的均匀度变化和草本层的均匀度
变化基本一致 , 都是呈上升趋势 , 2004年至 2006
年 , Pielou指数(J)总体由 0.38上升到 0.55,草本层
由 0.61上升到 0.70。灌木层的 Pielou指数 (J)由
2004年的 0.96骤降到 2005年的 0.00,而 2006年 ,
随着先锋物种的侵入以及物种个体数量的增加 ,
Pielou指数(J)又骤升到 0.86。
2.2 不同封育类型物种多样性变化比较
封禁型 、封补型 、封调型 、封改型中 , 3a来 ,物种
数量 、丰富度指数(Dma)、多样性指数(H)、均匀度
指数(J)变化情况见表 2。
表 2 不同封育类型物种多样性变化比较表
封育
类型
林分
类型
数量特征比较值
物种数(S)
04 06 增量
丰富度指数(DMa)
04 06 增量
多样性指数(H)
04 06 增量
均匀度指数(J)
04 06 增量
封 纯林 12 19 7 1.01 1.51 0.50 1.57 1.76 0.19 0.64 0.60 -0.04
禁 混交林 15 26 11 1.38 2.13 0.75 1.75 2.02 0.27 0.64 0.63 -0.01
封 纯林 12 17 5 0.98 1.28 0.30 1.29 1.81 0.52 0.51 0.64 0.13
补 混交林 14 19 5 1.14 1.48 0.34 1.55 1.52 -0.03 0.57 0.52 -0.05
封调 纯林 13 18 5 1.12 1.46 0.34 1.77 2.07 0.30 0.69 0.72 0.03
封改 核桃幼林 6 8 2 0.42 0.58 0.16 0.69 0.67 -0.02 0.38 0.55 0.17
在柏木纯林中 ,物种数量及丰富度指数增量的
大小顺序是:封禁型 >封补型 >封调型;多样性指数
(H)增幅的大小顺序是:封补型 >封调型 >封禁
型;均匀度指数(J)增幅的大小顺序是:封补型 >封
调型 >封禁型。而在桤柏混交林中 ,其多样性值的
增幅都是封禁型 >封补型 。
封禁型 、封补型 、封调型丰富度 、多样性指数均
呈正增长 ,封禁型的均匀度指数呈负增长 ,而封补型
和封调型的均匀度指数呈正增长 。这表明 ,柏木低
效林在减少人为干扰 ,处于近自然状态下 ,植被恢复
是呈不均匀的。封补型是人为引入新物种 ,其栽植
有规律 ,因此植被恢复是趋于均匀的。封调型是人
为有规律调整林分密度 ,改善林分状况 ,其植被恢复
也是趋于均匀的 。
封改型多样性指数呈负增长 ,而均匀度指数增
幅最大 ,这是由于人为经营措施所致 ,灌木层只留下
分布均匀的核桃 ,而草本层处于早期恢复过程中 ,物
种数较少 ,均匀度较高 ,这与高山松火烧迹地草本层
的植被恢复是一致的 [ 7] 。
3结论与讨论
绵阳市柏木低效林封育中植物物种多样性的变
化 ,主要体现在灌木层和草本层 ,体现在物种数 、物
种的个体数量以及分布状况的变化;而乔木层的柏
木和桤木都处于相对稳定状态 ,其物种多样性变化
均不明显 。
物种数(S)和 Marglef指数(DMa)表示的丰富度
在柏木低效林封育中均反映出灌木层 >草本层;3
种多样性指数和均匀度指数又均反映出草本层 >灌
木层 。
封禁型通过减少人为干扰 ,使柏木林分处于近
自然状态;封补型通过引入新物种 ,增加物种数量;
封调型通过调整乔木层林分密度 ,改善林分状况;这
3种类型在柏木低效林封育 3a中 ,均对物种多样性
变化产生影响 。其物种多样性和丰富度指数逐年呈
上升趋势;封禁型的均匀度逐年呈下降趋势 ,封补型
和封调型的均匀度呈上升趋势 。同时 ,灌木植物的
侵入 ,也增加了柏木林分的层次结构 。封改型是核
桃幼林 ,由于人为经营活动 ,其物种多样性变化最剧
烈 ,骤降骤升 ,原有的物种会消失 ,不利于生物多样
性保护。
在柏木低效林封育中 ,柏木纯林中草本层的物
种间相互竞争比灌木层的更激烈 ,而在柏桤混交林
(下转第 112页)
94 四 川 林 业 科 技 30卷
因食量增大 ,会出现多次迁移现象。幼虫共 5龄 ,老
熟幼虫于被害梢蛀道的上端化蛹 ,蛹期 11 d～ 18 d
左右。第 2代幼虫一般 10月中下旬开始越冬 ,越冬
后幼虫一般在被害梢内继续蛀食 ,有的迁移到另一
新梢内蛀食 。
3 防控技术
3.1 大力营造混交林 ,在人工造林中 ,多造混交林 ,
特别是大量营造针阔混交林。造林时要注意品种合
理搭配 ,设置乡土树种组成病虫隔离带。对已郁闭
成林 ,密度过大 ,通风透光条件不好的林分 ,应及时
进行抚育 ,可以采取修枝 、间伐等措施 ,彻底清除枯
死木 、风折木 、长势弱的林木 ,保持良好的林内卫生
状况。
3.2 人工物理防治:幼虫危害期采用人工剪除被害
枝梢集中烧毁 。成虫羽化期根据成虫的趋光性 ,设
置黑光灯诱杀减小虫口密度 。
3.3 化学防治:用敌敌畏乳油 、黄土 、红油漆 、柴油
混合配成毒泥睹孔 ,于春夏两季进行 ,在松梢螟危害
口处 ,用毒泥睹孔 ,见口就睹 。幼虫危害期用 80%
敌敌畏 800倍液或 50%辛硫磷 2 000倍液喷雾防治
或 30%乙酰甲胺磷 2 000倍液每 10d1次 ,连喷 2次
～ 3次进行喷雾防治。
参考文献:
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(上接第 94页)
中则情况正好相反。
综上所述 ,在柏木低效林分中 ,灌 、草层物种数
量最多 ,竞争最激烈 ,同时也是最不稳定的层次 ,因
此应优先考虑对灌 、草层的保护。不同的封育措施
对不同的群落类型 ,其影响是不同的。对于柏木纯
林 ,总体来看 ,虽然封禁型的物种数增幅是最大 ,但
封补型和封调型在增加物种的同时 ,其物种分布更
均匀 ,物种间相互竞争更小 ,群落的结构更稳定 ,更
有利于森林功能的发挥 ,相比较 ,封补型的多样性指
数和均匀度指数的增幅要大于封调型 。因此 ,其优
劣次序为:封补型 >封调型 >封禁型。对于柏桤混
交林 ,数量特征值增幅都是封禁型 >封补型 ,因此 ,
其优劣次序是:封禁型 >封补型。而封改型不利于
生物多样性保护 ,因此应选择地势平坦 、土壤肥沃的
地点 ,其经营措施应当采取大穴整地 ,减少对灌 、草
层的破坏 。
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112 四 川 林 业 科 技 30卷