林窗改造模式對川中丘陵區(qū)柏木低效林植物及土壤動物多樣性的影響.pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性是對森林質(zhì)量變化進(jìn)行衡量的重要指標(biāo)之一。作為森林經(jīng)營管理的主要措施，森林結(jié)構(gòu)調(diào)整對森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性有著重要影響。森林結(jié)構(gòu)調(diào)控通過改變森林生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，進(jìn)而影響森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能。林窗是森林結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方式，是森林生態(tài)系統(tǒng)中最為常見的現(xiàn)象，也是森林群落演替過程的重要環(huán)節(jié)，對生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展有著舉足輕重的推動作用。川中丘陵區(qū)是長江上游水土流失最嚴(yán)重地區(qū)之一，20世紀(jì)80年代中期該地區(qū)種植的大量柏木林分。

2、該地區(qū)林分由于初植密度過大，加之林分缺乏撫育管理，林分結(jié)構(gòu)單一，林下植物稀少，生物多樣性保育度底下，生態(tài)功能處于退化狀態(tài)，生產(chǎn)功能處于極低效狀態(tài)。
　　為研究自然更新狀態(tài)（砍伐形成林窗后不在林窗內(nèi)補植鄉(xiāng)土樹種，植物和土壤動物自然生長和繁殖）、人工更新狀態(tài)（砍伐形成林窗后補植香椿、銀木兩種鄉(xiāng)土樹種，植物和土壤動物在此條件下生長繁殖）兩種人造林窗的林下植物和土壤動物多樣性，2012年3月砍伐形成林窗（林窗采伐面積控制在50m2、100

3、m2、150m2和200m2四個梯度），自然更新狀態(tài)林窗和人工更新狀態(tài)林窗的四個剃度分別為L1、L2、L3、L4和L5、L6、L7、L8，并設(shè)置對照CK，2012年7月、2013年7月兩次采用樣方調(diào)查法以不同大小林窗的林下植物和土壤動物為研究對象進(jìn)行生物多樣性調(diào)查。結(jié)果表明:
　　(1)自然更新狀態(tài)不同面積林窗及對照樣地記錄植物12597株，54種，分屬51屬30科。灌木植物共計4032株26種。其中，CK為528株13種，分屬1

4、2科13屬;L1為945株11種，分屬9科11屬;L2為774株15種，分屬13科14屬;L3為978株17種，分屬13科16屬;L4為807株17種，分屬14科16屬。草本植物共計8565株，38種。其中，CK為1503株16種，分屬11科15屬;L1為1548株14種，分屬9科13屬;L2為1938株18種，分屬12科17屬;L3為2040株21種，分屬14科19屬;L4為1536株17種，分屬15科16屬。土壤動物共計3189頭，

5、分屬4門8綱23目。其中，CK為615頭，分屬4門8綱15目;L1為534頭，分屬4門8綱16目;L2為744頭，分屬4門7綱16目;L3為714頭，分屬4門8綱18目;L4為582頭，分屬4門6綱17目。綜合林下植物和土壤動物的多樣性指數(shù)，自然更新狀態(tài)下人工柏木低效林林窗的生物多樣性最適處理可能在50 m2至100 m2之間。
　　(2)人工更新狀態(tài)不同面積林窗及對照樣地記錄植物14928株，57種，分屬52屬31科。灌木植物共

6、計3669株23種，分屬18科22屬。其中，CK為528株13種,分屬11科13屬;L5為675株12種，分屬11科12屬;L6為723株11種，分屬9科11屬;L7為1035株15種，分屬13科14屬;L8為708株15種，分屬12科15屬。草本植物共計11259株34種，分屬18科31屬。其中，CK為1503株16種，分屬10科16屬;L5為1992株19種，分屬12科19屬;L6為2448株24種，分屬15科23屬;L7為2532

7、株24種，分屬14科23屬;L8為2784株19種，分屬14科19屬。土壤動物共計4281頭，分屬4門9綱24目。其中，CK為615頭，分屬4門8綱15目;L5為654頭，分屬4門8綱17目;L6為1086頭，分屬4門8綱16目;L7為1038頭，分屬4門9綱17目;L8為1188頭，分屬4門8綱18目。綜合林下植物和土壤動物的多樣性指數(shù)，人工更新狀態(tài)柏木低效林林窗的生物多樣性最適處理可能在50 m2至100m2之間。
　　(3)

8、本研究發(fā)現(xiàn)，在林下植物多樣性方面，人工更新狀態(tài)林窗的物種豐富度指數(shù)均高于自然更新狀態(tài)林窗;Shannon wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)除人工更新狀態(tài)林窗的200m2林窗稍小外，其它三個處理水平均大于自然更新狀態(tài)林窗;人工更新100 m2林窗的Pielou均勻度指數(shù)稍小于自然更新狀態(tài)林窗，其它處理水平均大于自然更新狀態(tài)林窗。在土壤動物多樣性方面，人工更新狀態(tài)林窗物種豐富度指數(shù)除150 m2林窗外，其它三個處理大于自然更新狀態(tài)林窗;

9、而除人工更新狀態(tài)林窗的200 m2林窗稍大外，其它三個處理水平的植物Simpson指數(shù)均小于自然更新狀態(tài)林窗，100 m2和150 m2林窗差距較大;Shannon wiener指數(shù)方面，人工更新50 m2兩者較為接近，而100 m2、150 m2林窗均小于于自然更新狀態(tài)林窗，而200 m2林窗稍大;人工更新200 m2林窗的植物Pielou均勻度指數(shù)稍大于自然更新狀態(tài)林窗，其它處理水平均小于自然更新狀態(tài)林窗。綜合幾個生物多樣性指數(shù)，林

10、下植物多樣性在補植香椿銀木人工更新狀態(tài)林窗中較自然更新狀態(tài)豐富，而土壤動物的多樣性則相反。
　　(4)土壤動物物種豐富度指數(shù)與林下植物的物種豐富度指數(shù)、Shannon-wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)以及Pielou指數(shù)的相關(guān)性均不顯著（P＞0.05）;土壤動物Shannon-wiener指數(shù)與林下植物物種豐富度指數(shù)、Shannon-wiener指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與林下植物Simpson指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜

11、0.05），與林下植物Pielou指數(shù)相關(guān)性均不顯著(P＞0.05);土壤動物Simpson指數(shù)與林下植物物種豐富度指數(shù)、Shannon-wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，與林下植物Pielou指數(shù)相關(guān)性均不顯著(P＞0.05);土壤動物Pielou指數(shù)與林下植物物種豐富度指數(shù)、Shannon-wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與林下植物Pielou指數(shù)相關(guān)性均不顯著(P＞

12、0.05)。綜上所述，柏木低效林人造林窗中林下植物和土壤動物的多樣性指數(shù)相關(guān)性或相關(guān)性不顯著，或呈負(fù)相關(guān)，或呈顯著負(fù)相關(guān)，均未呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。
　　(5)對于低效柏木人造林窗，植物多樣性指數(shù)與土壤動物多樣性指數(shù)均衡時為最適處理，無論補植鄉(xiāng)土樹種與否，其最適林窗面積在50 m2到100m2之間，方能保育生物多樣性，維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。除砍伐林窗保育生物多樣性之外，合理地進(jìn)行間伐、帶狀塊狀改造、上層透光撫育等結(jié)構(gòu)調(diào)控改善林分結(jié)構(gòu)，增強