马尾松木荷混交林植被恢复效应初报
2017-09-21林荣标
林荣标
摘 要：通过灰色关联分析方法对森林火灾易发区4种处理的植被恢复效应评价，结果表明：不同处理的灰色关联序为混交比1∶1（0.985）>1∶2（0.665）>5∶2（0. 518）>对照（0.334）。马尾松木荷混交林能有效促进火灾易发区林分植被的生长和物种多样性的恢复，及土壤物理性状和林分小气候的改善。混交林的植被恢复效应均比马尾松纯林好，其中混交比为1∶1的植被恢复效应表现最好。
关键词：马尾松；木荷；混交林；植被恢复；灰色关联分析
中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）17-0095-04
连城县是福建西部的主要林区县之一，马尾松（Pinus massoniana）、木荷（Schima superba）是该县的重要乡土用材树种。森林火灾易发区都是邻近居民区和道路的山场，人为野外用火频繁，导致隔3-5a“烧一次”的恶性循环，植被重复破坏，水土流失严重，立地质量差，历史营造的马尾松纯林，生长缓慢，植被单一，水源涵养差，在无雨干燥季节，极易形成引发森林火灾的火环境。本文通过对森林火灾易发区马尾松木荷混交林植被恢复相关因子的灰色关联分析，以期为森林火灾易发区森林植被恢复提供参考数据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 连城县隔川乡地处116°41′48″～116°46′13″E，25°43′18″～25°47′07″N，年均气温19℃，极端高温38℃，极端低温-5.6℃，年均日照时数1761h，降水量1734mm，蒸发量1558mm，相对湿度76%，属中亚热带海洋性季风气候，主要森林植被为马尾松林。试验地在隔川乡联益村茶亭岭山场，为2006年火迹造林试验地，面积41.4km2，坡向东南，土壤红壤，平均土层厚度80cm。试验是按马尾松与木荷1∶2、1∶1、5∶2的混交比例沿等高线水平行间混交及马尾松纯林4种方式设计，共设计4个小区（每个小区都是从山顶连续到山脚）进行造林对比试验。造林整地穴规格60cm×40cm×40cm，密度2500株/hm2，苗木为本地1a生马尾松、木荷裸根苗；造林當年5月扩穴施复合肥（0.25kg/株）1次，10月锄草抚育1次，第2、3年劈杂锄草各2次。
1.2 样地设置 按随机区组设计，设置马尾松木荷混交比例为1∶2（处理Ⅰ）、1∶1（处理Ⅱ）、5∶2（处理Ⅲ）和马尾松纯林对照（ck）4种处理，重复3次，共设置面积为20m×20m样地12块，并在每个样地的西南、东北角和中心设置3个2m×2m样方。
1.3 样地调查 2016年10月，样地进行全林每木检尺，调查记录树种名称、株数和胸径，根据平均胸径分树种选取3株平均木测定树高、冠幅和冠高；样方内调查记录灌木、草本的物种名称、株数、高度和盖度。在每个样地的对角线交叉处挖1个土壤剖面，采用环刀法在土壤剖面10cm处提取原状土做土壤物理性状测定；在样地林分内离地面1.5m处，用照度计观测林中光照强度，用通风干湿表测定林中气温和相对湿度，地表温度用温度计测定，观测时段为每日13：00～15：00，连续观测5d，重复3次。
（3）根据灰色关联分析方法[3]，选择植被因子实测值（参考序列）的最优值组成比较数列，对参考数列实测值无量纲化后进行灰色关联分析[3]。关联系数、关联度计算公式如下：
式中：是参考序列与比较序列对应绝对差值；是分辩系数取0.5。
（4）数据采用Excel 2003和SPSS 19.0进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 林分结构差异 从表1可见，不同处理间，林分密度表现为处理Ⅱ>处理Ⅰ>处理Ⅲ>ck，只有混交林与ck纯林间呈显著差异；林分树高、胸径表现为，混交林显著大于ck纯林，混交林间以处理Ⅱ表现最大且与其他处理呈显著差异。冠幅投影面积={（冠幅东西、南北长+冠高）÷4}2×[4]，相对冠长=（冠幅/树高）×100%。冠幅投影面积、相对冠长是指林分林木平均单株值，混交林的冠幅投影面积、相对冠长是林分各树种冠幅投影面积、相对冠长的加权平均值，两者反映了林分树冠覆盖程度的空间结构。冠幅投影面积越大，树冠覆盖度越大，则林分光合作用面积越大，林内光照量越少，林中温度也越低；相对冠长越大，林分阻挡气流效果也越好[5]。表1分析表明，不同处理间，冠幅投影面积、相对冠长都表现为处理Ⅱ>处理Ⅰ>处理Ⅲ>ck，且都以处理Ⅱ显著最大、ck显著最小、处理Ⅰ与处理Ⅱ间无显著差异。
2.2 林分及其各器官生物量差异
2.2.1 林分总生物量 生物量是植物生长过程干物质不断更新积累的结果。表2中可见，各处理的林分干物质总量大小表现为处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅰ>ck。处理Ⅱ的林分干物总量（16.17t/hm2）显著大于其他处理，分别比处理Ⅰ大93.9%、处理Ⅲ大77.9%、ck大147.6%。
2.2.2 林分各器官生物量 表2中呈示，混交林的各器官生物量都是以树干最大，树根其次，然后为树叶、树枝；ck纯林则表现为树干最大，其次是树叶、树枝，最小是树根。各处理间，树干的生物量大小为处理Ⅱ>处理Ⅰ>处理Ⅲ>ck，树根的生物量大小为处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅰ>ck；树干、树根生物量都表现为：混交林显著大于ck纯林，处理Ⅰ、Ⅲ间差异不显著，处理Ⅱ为最大且与其他处理有显著差异。
2.3 植被群落物种多样性差异 图1可见，Margalef指数与Shannon-Wiener指数大小都表现为处理Ⅱ>处理Ⅰ>处理Ⅲ>ck；Simposn指数大小则表现为处理Ⅰ>处理Ⅱ=处理Ⅲ>ck。单因素方差分析（P<0.05）表明，不同处理植被群落间Margalef指数呈显著差异，其中处理Ⅱ（4.00±0.64a）为最大，ck（1.51±0.45d）为最小；Simposn指数和Shannon-Wiener指数只表现混交林群落与ck纯林群落间呈显著差异，混交林群落间无差异，其中Simposn指数以处理Ⅰ（0.62±0.14a）为最大、ck（0.32±0.04b）为最小，Shannon-Wiener指数以处理Ⅱ（1.54±0.41a）为最大、ck（0.76±0.06b）为最小。这表明混交林更有利于林下植被物种多样性的恢复，其中处理Ⅱ的植被群落恢复的物种种类最多。endprint
2.4 林内小气候差异 树冠覆盖遮档，对阳光吸收和反折射，树冠枝叶对气流的阻隔，影响了林内光照量和林内外热量、湿度的交换，使林内光照强度减弱、温度降低、湿度增大，从而减小了森林植被的着火燃烧概率。从表3可见，混交林内的光照强度、相对湿度、平均温度和地表温度与ck纯林相比有显著差异。处理Ⅱ林内光照强度、平均温度和地表温度为最小，比ck纯林（最大）分别降低了60.02%、13.21%、14.95%；相对湿度最大，比ck纯林（最小）增大了20.99%，且处理Ⅱ的光照强度、相对湿度和地表溫度与其他处理均呈显著差异。
2.5 土壤物理性差异 容重越小的土壤质地越疏松，反之越紧实。土壤孔隙是土壤空气、水分、养分的运输贮藏空间，孔隙状况受土壤的质地、结构及其有机质含量的影响；土壤水体是土壤物质循环的载体，土壤孔隙度直接影响土壤持水量能力[6]。从表4可知，不同处理间，土壤容重大小表现为处理Ⅱ<处理Ⅰ<处理Ⅲ
2.6 植被恢复效应灰色关联分析 本试验选择林分生长、植被多样性、土壤物理性状和小气候等23个因子为植被恢复效应评价指标，把各因子不同处理的实测值为参考序列，把各因子不同处理中最佳特征值组成比较序列，再把各参考序列实测值除以比较序列数值进行无量纲后，计算灰色关联系数和关联度（见表5）。灰色关联度越大，比较序列与参比序列的发展趋势越接近[6-7]。从表5结果表明，4种处理植被恢复效应灰色关联度大小为处理Ⅱ>处理Ⅰ>处理Ⅲ>ck，其中处理Ⅱ的灰色关联度为0.985表现最大，其植被恢复效应表现最好。
3 小结与讨论
（1）从森林火灾易发区4种不同处理的林分生长、植被多样性、土壤物理性状和林内小气候分析表明，马尾松木荷混交林能有效促进火灾易发区林分植被的生长和物种多样性的恢复，及土壤物理性状和林分小气候的改善；4种不同处理的植被恢复效应的灰色关联分析表明，其灰色关联序表现为处理Ⅱ（0.985）>处理Ⅰ（0.665）>处理Ⅲ（0.518）>ck（0.334），混交林的植被恢复效应均比马尾松纯林好，其中处理Ⅱ的植被恢复效应表现最好。
（2）从林分冠幅和小气候分析表明，混交林比马尾松纯林更有效形成不利于森林火灾发生和蔓延的火环境，且以处理Ⅱ的林分植被环境表现最理想。但对不同混交比例的马尾松木荷混交林植被抗火效果有待于进一步研究对比。
参考文献
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（责编：徐焕斗）
