不同方式疏伐荔枝林对林分改造树种生长的影响*

胡秋艳 莫罗坚 陈红跃 叶永昌 林 艳

(1.东莞市林业科学研究所/广东珠江口城市群森林生态系统国家定位观测研究站，广东 东莞 523106；2.华南农业大学林学与风景园林学院，广东 广州 510642；3.东莞市林业事务中心，广东 东莞 523003）

我国人工林面积约占全球人工林面积的1/4[1]。人工林是人为控制下形成的生物群落，与天然林相比具有不稳定﹑群落结构单一﹑林下植被发育差等特点[2]。随着人工林的生长，人工林过度郁闭会限制林下植被的生长。因此，人工林改造和研究成为面临的问题。东莞市是广东荔枝Litchi chinensis的传统产区，素有“荔枝之乡”的美誉。20 世纪90 年代开始，东莞人工荔枝林面积迅速增长，至2005 年面积达26 000 hm2，近全市森林总面积的1/2。由于种植面积扩张迅速，导致整个荔枝产业进入低迷期，价格走低[3-4]。果农生产积极性受挫，大量荔枝林被砍伐或处于撂荒状态，其经济效益和生态效益也难以得到很好的发展。同时，撂荒荔枝林会带来了一些生态问题以及景观问题[3,5-6]：相对于地带性的植物群落，荔枝林树种单一，林分结构简单，生物多样性低，生态功能不强。由于长期的耕作，果园内灌木和草本植物保留相对较少，地表裸露严重，易受径流冲刷，造成水土流失，果树施肥也对水库水质造成污染[7-9]。此外，荔枝园在失管状态下，易受到薇甘菊等外来有害生物的入侵，威胁生态安全；荔枝林林冠低矮，形成极不协调的外貌景观，群落结构简单，仅乔木层和草本层，灌木层植物仅有少量分布，林木稀疏，层间植物缺少。群落组成物种色泽单调，林相单一[10]，且失管的荔枝林缺少精细的肥水管理，多数生长不良，缺乏观赏价值。因此，通过林分改造提高撂荒荔枝林的生态功能和景观功能是迫切需要解决的现实问题。

研究表明，间伐和套种树种是实施林分改造最基本的方法，对森林生态系统的多功能性和可持续性具有显著促进作用[11-13]。间伐使林冠稀疏，扩大保留木的生长空间，促进林分生长；套种阔叶树种是改善林分结构﹑提高土壤肥力和实现森林多目标经营的重要措施[14]。目前，荔枝研究主要集中在高产优质品种育种﹑采后贮藏保鲜技术提升及多样性分析等，尚未有疏伐和套种对林分改造树种及荔枝林生长影响的研究。本文研究以东莞人工荔枝林为研究对象，采用不同疏伐处理进行林分改造，探索荔枝林林分改造的经验和技术，以期为亚热带果树林﹑人工林林分改造和生态功能恢复提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

东莞地处广东省中南部，珠江口东岸，属亚热带季风气候，年均温21～28 °C，年均降雨量2 042.6 mm。试验地位于东莞市大岭山森林公园内，为撂荒荔枝果园（N22°51’，E113°47’），面积约3.5 hm2，荔枝林树龄为15 年，株行距约为4.0 m×6.0 m，平均高度3.68 m，平均冠幅4.3 m，平均地径13.4 cm。林下灌木主要分布在行间，以岗茶Eurya chinensis﹑粗叶榕Ficus hirta﹑野牡丹Melastoma candidum﹑九节Psychotria rubra为主，草本植物以耳草Hedyotis auricularia﹑扛板归Persicaria perfoliata﹑薇甘菊Mikania micrantha为主。

1.2 试验方法

为了研究不同疏伐处理和套种方式对林分改造树种生长的影响，2007 年对该荔枝林进行改造。选择立地条件基本相近的荔枝林进行疏伐处理，疏伐处理包括：回缩，锯除离地面1.3 m 以上的枝条，保留树冠直径约1.0 m；修剪，将50%的荔枝进行回缩处理，50%进行4～5 级分枝修剪，保留直径3.0 m 左右的树冠；全砍，将果树及3.0 m 以下的杂树全部砍除；保留（对照，CK），完全保留原有果树。

疏伐处理后，选择7 种乔木和2 种灌木，采用株间和行间均匀混交的方式进行套种（表1）。

表1 套种树种的基本信息Table 1 Information of the interplanting tree species

根据试验设计将改造树种均匀分布到每个处理中，相邻的树种不为同一树种。改造树种的平均种植密度为2.0 m×1.5 m，其中，黧蒴Castanopsis fissa﹑黄桐Endospermum chinense﹑岭南酸枣Spondias lakonensis﹑山杜英Elaeocarpus sylvestris﹑樟树Cinnamomum camphora﹑土沉香Aquilaria sinensis树种的平均种植密度为4.0 m×3.0 m，铁冬青Ilex rotunda﹑鸭脚木Schefflera octophylla﹑九节树均根据实地情况种植于上述树种和原有果林之间。

栽植前进行穴状整地，种植穴规格为40 cm×40 cm×40 cm，基肥每穴施干鸡粪2.5 kg。栽植一个月后全面检查成活情况，发现死株及时进行补植，确保植株成活率在95%以上。连续抚育3年，主要工作是铲草﹑松土﹑施肥和补植。

1.3 项目测定

于2013 年10 月，即林分改造6 年后，在每种改造类型林地各选择具有代表性的地段，建立3 个20 m×20 m 的标准地，对各改造林林地的标准样地进行调查。用钢尺测量标准地中荔枝以及林分改造树种的树高和冠幅，用胸径尺测量胸径，记录并计算树种的平均生长量。

物种多样性的调查采用徐小牛等[14]的方法，在各标准地内按梅花形机械设置5 个2 m×2 m 的小样方，调查﹑记录小样方内全部灌木和草本的种类﹑盖度﹑株数及平均高度。计算多样性的指标如下。

（1）物种丰富度指数：物种丰富度指数（S）是表示一个种群在群落中的个体数目的多少或丰富程度。这里是指某物种在标准地中的总数[15]。

（2）物种多样性指数：多样性指数通常用来测量群落中物种的丰富程度及均匀性。测量的公式有很多，其中以Simpson 指数和Shannon-Wiener 指数用的最广泛[16]。其计算公式为：

（3）群落均匀度：

上述公式（2）和（3）中N为所有物种的总个体数。ni：第i种的个体数；Pi：第i种的个体数ni占总个体数N的比例，即Pi＝ni/N；S：标准地中物种总数。

1.4 数据分析

采用Excel 2016 软件进行数据统计与分析，采用SPSS 18.0 软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同疏伐处理对林分生长比较

通过对荔枝林进行生长监测，结果显示，改造6 年后，不同疏伐处理下荔枝林生长存在一定的差异。不同处理下的荔枝平均胸径在8.42～12.53 cm之间，平均树高在5.35～7.62 m 之间，平均冠幅在3.72～4.00 m 之间，总体来看，修剪套种处理的平均生长量最高，回缩套种处理次之（表2）。方差分析结果表明，修剪套种处理的平均胸径显著高于全砍套种处理，与回缩套种﹑保留套种处理的差异不大。修剪套种处理的平均树高显著高于回缩套种和保留套种处理，与全砍套种处理的差异未达到显著水平，4 个处理间的平均冠幅差异较小。

表2 不同疏伐处理下林分生长的比较Table 2 Comparison of stand growth under different conversion treatments

表3 不同疏伐处理下荔枝生长量的比较Table 3 Comparison of litchi growth under different conversion treatments

2.2 不同疏伐处理对荔枝生长量比较

对不同疏伐处理下荔枝生长量进行比较发现，荔枝的平均胸径﹑平均树高和平均冠幅均以修剪套种处理最高，分别为8.19 cm﹑4.97 m 和4.20 m，保留套种处理的生长量次之，回缩套种处理最低。方差分析结果表明，在P<0.05 水平下，修剪套种和保留套种处理的树高﹑冠幅生长量均显著高于回缩套种处理，3 个处理间的平均胸径生长量均未达到显著水平。

2.3 不同疏伐处理对套种树种生长量的影响

对改造6 年后的套种树种的生长量进行比较，结果表明，不同疏伐方式对套种树种的生长量也存在一定影响。套种树种胸径生长量范围在9.04～14.14 cm 之间，树高生长量范围在5.72～7.96 m 之间，冠幅生长量范围在3.61～4.16 m 之间（表4）。套种树种的平均胸径﹑树高和冠幅均以修剪套种组最高，回缩套种组次之，全砍套种组最低，分别为14.14 cm﹑7.96 m 和4.16 m。方差分析结果显示，修剪套种组的平均胸径和树高显著高于其它3 个处理，4 个处理间的平均冠幅差异最小。

表4 不同疏伐处理对套种树种的生长量的影响Table 4 Comparison of tree growth under different conversion treatments

表5 不同疏伐处理下灌木层植物多样性对比Table 5 Comparison of plant diversity in the shrub layers under different conversion treatments

2.4 不同疏伐处理林下植物多样性比较

对荔枝林林下植物多样性进行调查并统计分析，发现各样地灌木层林下植物种类数量均有所差异，以全砍套种处理种类最丰富，保留套种﹑修剪套种﹑回缩套种处理次之。在灌木层物种多样性指数方面，辛普森指数最大的是回缩套种处理，为0.83，其丰富度指数为3。全砍套种处理的辛普森指数虽然不是最大，为0.76，但其丰富度最高，有4 种，种间相遇机率也最大。保留套种和修剪套种处理的辛普森指数分别为0.77 和0.65。Shannon-Winer 指数最大的为全砍套种处理，为1.75，其灌木层优势度不明显，种类较为丰富。保留套种﹑修剪套种﹑回缩套种处理的Shannon-Winer 指数分别为1.34﹑1.13﹑1.28，处于中等水平。从群落均匀度来看，全砍套种和回缩套种处理最大，均为1.14，表明其各植物种类个体数目最为均匀，修剪套种和保留套种处理的群落均匀度分别为1.12 和1.09。

综上，从丰富度看，全砍套种>保留套种=修剪套种=回缩套种；从Simpson 指数看，回缩>保留套种>全砍套种>修剪套种；从Shannon-Winer 指数，全砍套种>保留套种>回缩套种>修剪套种；从群落均匀度看，全砍套种=回缩套种>修剪套种>保留套种。综合灌木层各多样性和均匀度指标来看，全砍套种最好，其次为保留套种﹑回缩套种﹑修剪套种处理。

对不同改造林地草本层植物多样性进行比较，从表6 可以看出，各标准地草本层林下植物种类数量具有所差异，保留套种﹑修剪套种和回缩套种处理的丰富度最大，均为6 种；全砍套种处理次之，有5 种。辛普森指数和种间相遇机率最大的是回缩套种和修剪套种处理，均为0.65，它们的丰富度指数均为6；全砍套种处理的辛普森指数和种间相遇机率偏低，仅为0.42；保留套种处理的辛普森指数和种间相遇机率最低，仅为0.41。Shannon-Winer 指数最大的为回缩，为1.85；修剪套种处理的Shannon-Winer 指数也较高，为1.82；保留套种处理的Shannon-Winer 指数分别为1.25﹑1.27，处于中等水平；全砍套种处理的Shannon-Winer 指数最低，仅为1.17。群落均匀度方面，修剪套种处理的最大，为1.08，表明其各植物种类个体数目最为均匀；回缩套种处理次之，为1.04，说明种类个体数量差异较小，保留套种处理的群落均匀度分别为0.95 和0.72，全砍套种处理的群落均匀度最低，仅为0.71。

表6 不同疏伐处理下草本层植物多样性比较Table 6 Comparison of plant diversity in the herbaceous layers under different conversion treatments

综上，从丰富度看，保留套种=修剪套种=回缩套种>全砍套种；从辛普森指数看，修剪套种=回缩套种>全砍套种>保留套种。从Shannon-Winer 指数看，回缩套种>修剪套种>保留套种>全砍套种。从群落均匀度看，修剪套种>回缩套种>保留套种>全砍套种。综合来看，修剪套种和回缩套种处理草本植物多样性最高，其次为保留套种处理，全砍套种处理多样性最低。

3 结论与讨论

本研究采用不同疏伐处理进行林分改造，结果发现，不同疏伐处理下撂荒荔枝林对改造树种的平均树高生长量﹑冠幅生长量和胸径生长量均存在影响。回缩套种和修剪套种处理的林分树高和胸径生长量均高于其它处理，表明这两种疏伐处理有利于改善林分的生长空间，促进套种树种的生长。撂荒荔枝林改造6 年后，套种树种在不同疏伐处理下的生长量存在较大差异，回缩套种和修剪套种处理的树种生长量高于全砍套种和保留套种处理，说明适当的修剪对套种树种的生长具有促进作用，与保留套种处理比，全砍套种处理的树高﹑胸径以及冠幅指标都较低，说明过度砍除不仅不能促进树种生长，反而对树种生长起到抑制作用。总体来看，修剪处理对荔枝林以及套种树种的生长促进作用最好。

林下植物的多样性和群落结构的恢复是生态系统恢复中重要的特征。林下植物作为生态系统的组成部分，它在促进人工林养分循环和维护地力中起不可忽视的作用[17-18]。植物多样性是群落生态系统中具有独特性和可测定性的特征指标之一，它能度量一个群落的结构和功能复杂性，研究林下植物多样性可以更好地认识群落的组成﹑变化和发展[19]。本研究发现，4 种疏伐处理均不同程度地提高了灌木层植物多样性，以全砍套种的灌木层植物多样性最高。说明适当的回缩或修剪有利于草本的迁入和定居，4 种疏伐处理的草本层植物多样性也有不同程度的增加，以修剪套种和回缩套种的植物多样性较高。通过4 种疏伐处理改造荔枝林有利于灌木层和草本层植物多样性的恢复。综合草本层灌木层的各项指标得出：回缩套种样地的林下植物多样性最好，其次是修剪套种样地和全砍套种样地，保留套种的林下植物多样性相对较差。综上，对撂荒荔枝林的改造可以促进自然演替，丰富植物多样性，以使荔枝林充分发挥其效益。

研究表明，合理引入林下物种, 能加速物种多样性的恢复, 提高生态系统的稳定性，同时，对不同的树种配置效果进行科学筛选有助于促进人工林物种和功能多样性的恢复[20-21]。本研究在撂荒荔枝林下进行不同疏伐处理和树种套种，该荔枝林随着时间的推移可形成复层林，可以促进荔枝纯林和林下树种生长，同时有利于植物多样性恢复。此外，影响树种生长的因素还包括生物学特性﹑光照﹑温度和土壤水分等。本试验林林龄为6年生，改造的生态效益仍有待进一步观测。