杉木純林和混交林草灌層植物多樣性分析*

葉禮東

（沙縣水南國有林場，福建沙縣365500）

杉木純林和混交林草灌層植物多樣性分析*

葉禮東

（沙縣水南國有林場，福建沙縣365500）

以福建將樂國有林場常見的2種杉木混交林模式以及杉木純林為研究對象，對其草本層和灌木層植物多樣性進行分析。結(jié)果顯示，混交和純林的草本層和灌木層物種組成有差異，且多樣性指數(shù)也有差異，其中灌木層以杉木毛竹混交林的物種多樣性最高，草本層以杉木馬尾松混交林的物種多樣性最高。因此，為了林下植物恢復(fù)與更新以及維持林地物種多樣性，適宜營造杉木混交林。

杉木；混交林；草灌層；植物多樣性

杉木是我國南方最重要的速生優(yōu)良用材樹種之一，為我國木材需求提供了大量了支撐[1]，人工林物種多樣性是影響人工林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素，在一定程度上可以反映人工林可持續(xù)經(jīng)營的水平[2]。但由于我國現(xiàn)有杉木人工林多為純林，加上高度集約經(jīng)營使林分結(jié)構(gòu)簡單，物種多樣性貧乏，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性低，此外，林地立地質(zhì)量變差，抵抗病蟲害能力減弱，也嚴(yán)重制約了杉木人工林可持續(xù)經(jīng)營及生態(tài)效益的發(fā)揮。王輝等[3]發(fā)現(xiàn)不同群落間物種多樣性差異明顯，對比純林，混交林的物種多樣性更高，其中，落葉松混交林和青海云杉混交林和的林下物種多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)均最高。高艷鵬的研究[4]發(fā)現(xiàn)針闊混交林的物種豐富度指數(shù)、物種多樣性和物種均勻度指數(shù)最高，刺槐純林和油松純林次之,榆樹純林和側(cè)柏純林最低。張剛?cè)A等[5]對毛竹林內(nèi)物種多樣性進行研究，發(fā)現(xiàn)灌木層植物多樣性為毛竹闊葉樹混交模式最大，毛竹針葉樹混交模式次之，毛竹純林模式最小。本研究以福建將樂國有林場杉木純林和兩種混交模式的杉木混交林為研究對象，對其林下植物物種多樣性進行研究。

1 研究區(qū)概況

福建省將樂國有林場（117°05′-117°40′E，26°25′-27°04′N）地處武夷山脈東南部，多為以中、低山為主；年降水量約1672.3mm，年均氣溫18.7℃，無霜期273d，亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有海洋性和大陸性氣候特點，地貌以低山丘陵為主，海拔平均在400-800 m。林場現(xiàn)經(jīng)營總面積7535.5hm2,林地面積7067.9hm2,其中有林地面積6478.4 hm2，森林覆蓋率 93.5%。主要樹種有杉木（Cunninghamia lanceolata）、馬尾松（Pinus massoniana）、濕地松（P.elliottii）、黃山松（P.taiwanensis）、鐵杉（Tsuga chinensis）等。

2 材料與方法

2.1 樣地設(shè)置

2014年7-8月，在將樂國有林場選擇立地條件相近，林分年齡相近的兩種不同混交模式的杉木混交林以及杉木純林布設(shè)研究樣地，每種混交模式樣地設(shè)置3次重復(fù)。樣地基本情況見表1。

表1 樣地基本信息

2.2 樣地調(diào)查

在已選擇的樣地內(nèi)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，每個標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置20m×30m喬木樣方，在每個喬木樣方四角設(shè)置4個5m×5m灌木樣方，同時在每個灌木樣方四角設(shè)置4個1m×1m樣方。喬木調(diào)查喬木樹種、株數(shù)、胸徑、樹高、冠幅、郁閉度以及林木株數(shù)；灌木（包括幼樹幼苗）和草本調(diào)查植物種名、株數(shù)、高度和蓋度。另外，對每個樣地，測其海拔、坡向、坡度、坡位、土壤類型等。

2.3 植物多樣性測定

本研究以多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)和相似度指數(shù)4個指標(biāo)對杉木不同混交模式下的草本層和灌木層植物物種多樣性進行分析，采用Microsoft Excel2010和SPSS18.0進行數(shù)據(jù)處理。

多樣性指數(shù)采用Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)，其公式為：

均勻度采用Gini指數(shù)和Pielou指數(shù)，公式為：

豐富度指數(shù)的計算公式為：

其中：Pi=Ni/N；S為物種數(shù)；i=1,2,3，…；N為樣地內(nèi)物種個體總數(shù)；Ni為第i種的個體數(shù)[6]。

3 結(jié)果與分析

3.1 杉木人工林草本層和灌木層植物種類及組成

通過對兩種混交模式和純林模式下杉木草本層和灌木層的植物種類進行統(tǒng)計分析，杉木純林模式下灌木層主要植物有鹽膚木、剛竹、顯齒蛇葡萄和枇杷葉紫珠，草本層為芒萁、鋸蕨、鳳尾蕨和狗脊蕨和淡竹葉等，杉木馬尾松混交林灌木層主要植物種類為剛竹、粗葉榕、老鴉糊和短尾越桔，草本層主要為芒萁、鋸蕨、淡竹葉和菝葜，杉木毛竹混交林灌木層主要植物種類為剛竹、顯齒蛇葡萄、粗葉榕和鹽膚木，草本層植物有芒萁、鋸蕨、五節(jié)芒和烏蕨和細圓藤等。

3.2 杉木人工林草本層和灌木層植物多樣性比較

由于杉木人工林不同混交模式和純林模式下的林分環(huán)境不同，使得草本層和灌木層植物在物種組成和空間分布上有差異，因此，不同混交模式的草本層和灌木層植物群落在物種多樣性上表現(xiàn)也有差異。通過對不同杉木混交模式和純林下的林下植物多樣性進行計算分析，計算結(jié)果見表2。

表2 不同杉木混交模式草本層和灌木層植物多樣性

從表2中可以看出，在灌木層中，三種不同混交模式的多樣性指數(shù)Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)大小表現(xiàn)為杉木毛竹>杉木馬尾松>杉木純林，均勻度Gini指數(shù)和Pielou指數(shù)表現(xiàn)為杉木毛竹>杉木馬尾松>杉木純林，豐富度指數(shù)表現(xiàn)為杉木毛竹>杉木馬尾松>杉木純林，其中，兩個均勻度指數(shù)差異不顯著，杉木純林與杉木毛竹混交模式在多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)上差異顯著。在灌木層，杉木毛竹混交模式物種多樣性明顯高于杉木純林。由以上討論可知，在上述三種杉木經(jīng)營模式中，杉木毛竹混交模式能夠為林下灌木植物生長提供有利環(huán)境。

從表2中可以看出，在草本層中，三種不同經(jīng)營模式的多樣性指數(shù)Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)大小表現(xiàn)為杉木馬尾松>杉木毛竹>杉木純林，均勻度Gini指數(shù)和Pielou指數(shù)表現(xiàn)為杉木馬尾松>杉木毛竹>杉木純林，豐富度指數(shù)表現(xiàn)為杉木馬尾松>杉木毛竹>杉木純林，在草本層，幾個多樣性指數(shù)差異都不顯著，杉木馬尾松和杉木毛竹混交模式物種多樣性高于杉木純林。由以上討論可知，在上述三種杉木不同經(jīng)營模式中，杉木混交模式能夠為林下草本植物生長提供有利環(huán)境。

通過比較不同混交模式和純林下灌木層和草本層的植物多樣性，從上表可以看出，多樣性指數(shù)Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)、均勻度Gini指數(shù)和Pielou指數(shù)以及豐富度指數(shù)在三種不同的經(jīng)營模式中，灌木層的植物物種多樣性指數(shù)都高于草本層，進一步對3種不同經(jīng)營模式的灌木層與草本層的植物物種多樣性指數(shù)進行差異顯著性T檢驗（結(jié)果見表3），檢驗結(jié)果顯示，多樣性指數(shù)在灌木層和草本層之間的差異都不顯著。

表3 灌木層和草本層物種多樣性差異性檢驗

4 小結(jié)與討論

杉木不同栽培模式下，灌木層和草本層的植物物種組成不同，其中三種栽培模式共有植物為剛竹、芒萁、鋸蕨，杉木純林還有鹽膚木、顯齒蛇葡萄、枇杷葉紫珠、鳳尾蕨、狗脊蕨和淡竹葉等，杉木馬尾松混交林有粗葉榕、老鴉糊、短尾越桔、淡竹葉和菝葜等，杉木毛竹混交林有顯齒蛇葡萄、粗葉榕、鹽膚木、五節(jié)芒和烏蕨和細圓藤等。

不同杉木經(jīng)營模式的林下植物物種多樣性存在差異，其中在灌木層，多樣性指數(shù)大小都表現(xiàn)為杉木毛竹>杉木馬尾松>杉木純林，且在多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)上，杉木純林與杉木毛竹混交模式在顯著差異；在草本層，多樣性指數(shù)大小都表現(xiàn)杉木馬尾松>杉木毛竹>杉木純林，兩種混交林模式都高于杉木純林。其可能主要原因是杉木毛竹混交林中，林分通透性較好，光照輻射穿透林冠層到達地面的增加，能夠為林下植物提供更多的光照能量，促進林下植物生長。針對本研究結(jié)果，在基層林業(yè)生產(chǎn)中，為了林下植物恢復(fù)與更新以及維持林地物種多樣性，在造林設(shè)計中杉木混交林模式值得推廣，特別是杉木毛竹混交林模式。杉木人工林作為重要的用材林，關(guān)于如何混交才能使其充分發(fā)揮經(jīng)濟效益和生態(tài)效益還有待進一步研究。

[1]張鵬，王新杰，許昊．杉木幼齡林直徑分布[J]．東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，42（11）：7-10．

[2]陳宏偉．西南樺人工林群落特征及土壤肥力變化研究[D]．北京林業(yè)大學(xué)，2008．

[3]王輝，賀康寧，胡興波，等．高寒區(qū)不同樹種配置對林下植被物種多樣性的影響[J]．水土保持研究，2012，34（3）：147-150．

[4]高艷鵬，趙廷寧，駱漢．晉西黃土丘陵溝壑區(qū)人工林下草本植物生物多樣性研究[J]．水土保持通報，2011，27（1）：103-108．

[5]張剛?cè)A，蕭江華，聶潔珠，等．不同類型毛竹林植物物種多樣性研究[J]．林業(yè)科學(xué)研究，2007，20（5）：615-621．

[6]陳陽，王新杰．閩西北丘陵地毛竹林下植物多樣性的研究［J］．中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2014，34（1）：84-88．

責(zé)任編輯/羅美娟

Plant Species Diversity of Pure and Mixed Forest Cunninghamia lanceolata

Ye Lidong
(Shaxian Shuinan National Forest Farm,Shaxian Fujian 365500,China)

Two mixed patterns of mixed forestCunninghamia lanceolataand pure forestC.lanceolatain Jiangle National Forest Farmwere taken as the study objects,and the undergrowth plant species diversity was analyzed.The results showed the undergrowth species composition ofmixed patterns and pure pattern was different,and the diversityindexwas alsodifferent;at the shrub layer,the species diversity ofC.lanceolatamixed with bamboo was the highest,but at the herb layer,the species diversity of the model ofC.lanceolatamixed withPinus massonianawas the highest.For the undergrowth species recovery,renewal and species diversitymaintain,it is suitable tobuildC.lanceolatamixed patterns.

Cunninghamia lanceolata;mixed forest;herb and shrub layers;species diversity

S791

A

1003-4382（2016）06-0027-03

2016-05-15

2016-06-10

葉禮東，（1985-），男，福建尤溪人，助理工程師，從事森林生態(tài)研究和管理工作。