火烧对不同植被恢复类型物种多样性的影响

曹慧，白晋华，王建让，郭晋平，贺薇，徐发良

（1.山西农业大学 林学院，山西 晋中 030801；2.加拿大湖首大学，加拿大 P7B5E1；3.山西省中条山三交林场，山西 临汾 042600）

林火引起的演替在地球形成上森林的组成结构和保持物种的多样性上起着显著的作用[1]，同时森林火灾也是造成全球森林蓄积量下降的重要原因之一。植被恢复是重建生物群落的第一步，近年来，国内对不同森林类型植被恢复已有不少报道[2－5]，其中油松人工林植被恢复的影响鲜有报道。本文通过对山西省三交林场火烧迹地上的不同植被组成及其特征进行调查，分析了火烧对不同植被更新的影响，为华北地区火烧迹地的植被恢复及林火的科学管理提供基础资料。

1 试验地概况

试验地地处中条山与太岳山交汇地带，位于临汾市浮山东部。地理坐标112°00′—112°13′E，35°49′—36°03′N。林场境内地貌属中起伏侵蚀中山，地势北高南低，海拔680～1 460m，在构造上总特点是以断裂作用为主，境内岩石主要为砂质岩，表面覆盖第四纪黄土母质。气候属暖温带季风气候，气候温和干燥，年平均气温约11℃，最高月平均气温20℃，最低月平均气温－10℃，极端最高气温37℃，极端最低气温－13℃，年日照时数2 293h，年降水量527.7mm，多集中在7—9月，全年无霜期133d，平均风速2.6ms－1，大风多在3—4月间，由于冬夏季风一年一度交替使得冬春寒冷干旱多风，夏秋潮湿多雨，故冬春必须加强森林防火。

2 研究方法

2.1 样地选择与设置

通过对山西省三交林场2012年6月火烧迹地的调查与分析，以重度火烧（活立木＜20%）后的油松人工林、灌木林、草本丛为调查对象，共选择设置6个样地。以未经过火烧且与火烧迹地立地条件和林型基本一致的作为对照。除了油松人工林设置20m×20m样地，其他的样地内分别设2个5m×5m的灌木样方和5个1m×1m的草本样方，调查灌木和草本的个数、盖度和高度。

2.2 数据处理方法

物种重要值：以重要值P来表示某一物种在某一群落或层次中的优势程度[6]。计算公式为：

灌木重要值＝（相对密度＋相对盖度＋相对高度）／3；

草本重要值＝（相对密度＋相对盖度＋相对高度）／3；

Simpson指数：该指数假设，对无限大的群落随机取样，样本中2个不同种个体相遇的概率可以认为是一种多样性的测度。计算公式为：

D—Simpson指数；N—总个体数量；Ni—第i个物种的个体数量。

3 结果与分析

3.1 火烧对林地物种组成及其重要值

不同类型的样地经历重度火烧后植物的种类组成发生变化，优势种的地位也发生相应的变化，通过样方调查，记录各物种的密度、盖度、高度，通过计算比较火烧前后各物种的重要值。由于油松人工林对照林地基本没有林下植被，因此不计算其重要值。

由表1、表2看出，草本丛未历经火烧后，草本植物优势种如铁杆蒿（0.277）、黄花蒿（0.169）等的重要值与火烧后（其值分别为0.273、0.205）变化不明显，依然处于重要值的前3位；一些喜光耐旱草本植物如大针茅经历重度火烧后重要值也显著升高（0.138），并在短期内迅速占据了样地。喜光类薹草火烧后重要值升高（0.323），并超过原优势种铁杆蒿成为火烧迹地的新的优势种。

表1 草本丛未火烧样地物种组成及其重要值

表2 草本丛过火样地物种组成及其重要值

表3 灌木林未过火样地物种组成及其重要值

表4 灌木林过火样地物种组成及其重要值

由表3、表4看出，胡枝子在重度火烧后的重要值（0.438）超过黄刺玫的重要值（0.338），但依然是优势种。铁杆蒿地位上升，出现荆条、大蓟、灰绿藜等阳生耐旱植物，且重要值相差不大，都成为灌木林火烧迹地上的优势种。

表5 油松人工林重度火烧样地物种组成及其重要值

重度火烧后油松人工林出现胡枝子、黄刺玫、荆条等灌木，且灌木的重要值都为前3位；与灌木层的重要值变化基本一致，重度火烧后草本层植物的种类增加了10种。说明油松人工林在历经重度火烧后迹地光照充足，适合旱生植物的生长（表5）。

3.2 不同强度火干扰对物种多样性的影响

表6 火烧后不同类型群落的生物多样性

火烧后所有植物的Simpson多样性指数均大于对照样地，即重度荒山＞对照荒山；重度灌木林地＞对照灌木林地；重度油松人工林＞对照油松人工林。经历重度火烧后，油松人工林在重度火烧后多样性明显升高，即油松人工林＞荒山丛＞灌木林地（表6）。

4 结论

与对照相比，重度火烧后荒山丛的优势种重要值变化不明显，但喜阴耐旱的植物重要值显著升高；而灌木层形成以阳生耐旱草本植物占主要优势的灌木林群落，说明火干扰所产生的高温高热使大部分林下灌木死亡，使得林下灌木物种组成有较大的变化；油松人工林林分群落结构变化只是在灌木层和草本层中一些物种的更替，森林群落冠层乔木死亡后，林下光照增加，有利于林下阳生植物的生长[7]。

重度火烧后，所有植物的Simpson多样性指数普遍大于对照样地，尤其油松人工林的Simpson多样性明显升高，即油松人工林＞荒山丛＞灌木林地，说明由于阳性树种的侵入，物种数量增加，因此导致火烧后各层次的多样性指数均增加。

本次研究的结果，只是在火干扰2a后调查得到的结果，没有对幼苗的动态进行研究，而随着植被恢复的进程，乔木幼苗的更新会受到草本植物以及灌木生长的影响[8]，所以需要进一步的调查以探索更准确的植被恢复规律。

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