金沙江流域華山松低效林改造對生物多樣性的影響
——以會東縣為例

舒圣評，吳 軍，李洪國

(1.四川省會東縣姜州林業(yè)站，四川 涼山 615200；2.四川省會東縣松坪林業(yè)站，四川 涼山 615200；3.四川省會東縣嘎吉林業(yè)站，四川 涼山 615200)

金沙江流域華山松低效林改造對生物多樣性的影響
——以會東縣為例

舒圣評1，吳 軍2，李洪國3

(1.四川省會東縣姜州林業(yè)站，四川 涼山 615200；2.四川省會東縣松坪林業(yè)站，四川 涼山 615200；3.四川省會東縣嘎吉林業(yè)站，四川 涼山 615200)

低效林改造是周期短、投資小，改善林分結構，提高林地生產力，提升林分質量，充分發(fā)揮森林效益的森林經營措施。本次調查針對“長江中上游低效林改造”在會東縣設置的10個華山松低效林改造實驗示范點為研究對象，對林下植被的生物多樣性進行調查研究。采用樣地調查法，記錄林下植被的種名、高度、胸徑、郁閉度、蓋度，運用Shannon-Wiener、Simpson 、Pielou 、豐富度指數(shù)S分析林下植被的物種多樣性，并對兩次調查的結果進行比較。結果表明，喬木的物種數(shù)較少，分布不均勻；灌草的群落結構較為穩(wěn)定，物種數(shù)較多，豐富度指數(shù)有所上升。

低效林改造；華山松；生物多樣性

華山松(PinusarmandiFranch)為我國亞熱帶地區(qū)典型的鄉(xiāng)土針葉樹種，原產于中國，因集中產于陜西的華山而得名[1]。華山松多分布在低山丘陵及村民聚居地周圍，頻繁的人類干擾活動(如放牧、林下層植被收獲等)使人工林群落物種多樣性衰減，華山松林生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的退化現(xiàn)象[2～3]，從而導致了物種多樣性銳減、生態(tài)功能下降等后果。據(jù)統(tǒng)計，在南方有近1/4的華山松林群落存在不同程度的退化[5～6]。另外，由于林下植被在維持林地養(yǎng)分、維護生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性方面有突出作用，林下植被的缺失將導致地力衰退、林地養(yǎng)分累積循環(huán)不暢，從而加劇了群落結構和功能的衰退。植被演替與土壤性質演變之間的關系不僅是生態(tài)學研究的重要內容之一，而且也是生態(tài)管理者在應對森林地力普遍衰退這一現(xiàn)狀過程中無法回避的挑戰(zhàn)[4]。因此，對低效林進行結構及功能的恢復改造勢在必行。為此，筆者研究了低效林改造對生物多樣性的影響，旨在為低質低效林改造的效益評價奠定基礎[7]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省涼山州會東縣堵格鎮(zhèn)切路村，地處最東端，地理坐標在北緯26°41′03.24″，東經102°39′47.79″，海拔 2 445 m。會東縣東南以金沙江為界與云南省巧家、會澤、祿勸3縣隔江相望，西鄰會理縣，北與寧南縣接壤。

本區(qū)的改造類型為華山松-紅棕紫色土、黃壤-天然林，最早的改造時間為1988年～1990年。主要采用林下補植、補播的改造技術，外加封山育林；此外，為了減少林地的破土面，均采用穴狀整地。當年低改采用正交對比試驗方法進行處理[1]。試驗結果表明，現(xiàn)實林分植被總蓋度較改造前明顯增大，但由于林分密度效應，自然稀疏現(xiàn)象較為嚴重，喬木層林相較為簡單，林下灌木、草本蓋度較低。在改造林地，雖然當年補植了櫟類(Quercus)、油茶(CamelliaoleiferaAbel)、黃荊(VitexnegundoL)、馬桑，但是在喬木層闊葉樹種甚至占不到1成；而在對照林地，灌木和草本的蓋度較大，喬木層稀疏。

1.2 研究方法

采用樣地調查法，在全面踏查的基礎上，選取10個樣方，樣方面積為20 m×20 m。此外并將每個喬木樣方劃分為4個5 m×5 m樣方，調查任意兩個處于對角線的5 m×5 m樣方內喬木幼樹、幼苗與灌木的種類、高度、冠幅、蓋度和株數(shù)，同時在每個5 m×5 m樣方中設置1個具代表性的1 m×1 m小樣方，調查草本種類、高度和蓋度[1]。

2 結果與分析

2.1 生物多樣性指標

(1)重要值(V)的計算公式[4]：

喬木層重要值=(相對密度+相對高度+相對優(yōu)勢度)/3

灌木層、草本層重要值=(相對高度+ 相對蓋度)/2

(2)群落的總體多樣性測度[6]：

利用群落中喬、灌、草3層，結合加權參數(shù)對群落總體多樣性進行計算：

D=∑WiDi

式中，Wi為群落第i個生長型多樣性指數(shù)的加權參數(shù)；Di(辛普森指數(shù))為第i個生長型的多樣性指數(shù)(i=1，喬木層(t)；2，灌木層(s)；3，草本層(h))。

加權參數(shù)的計算公式為：

Wi= (Ci/C+Hi/H)/2

式中，C為群落的總蓋度(C=∑Ci)(i=1，喬木層(t)；2，灌木層(s)；3，草本層(h))；H為群落各生長型的平均高度(H=∑Hi)；Wi為群落第i個生長型多樣性指數(shù)的加權參數(shù)；C為第i個生長型的蓋度；Hi為第i個生長型的平均高度。其中，喬木層的葉層(林冠)厚度

按喬木層高度的1/3計算，灌木層按1/2計算，草本層按草本層高度100%計算。

(3)物種多樣性指數(shù)的測定：主要運用Shannon-Wiener、Simpson、Pielou、物種豐富度指數(shù)S進行分析[4]。具體運算公式如下：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)

H=-∑PilnPi

Pielou 均勻度指數(shù)

E1=(-∑Piln∑Pi)/lnS

豐富度指數(shù)S=出現(xiàn)在樣地中的物種數(shù)

式中，Pi為物種相對重要值(Pi=Ni/N，其中喬:Ni為第i個物種的個體數(shù)，N為物種總個數(shù)；灌草:Ni為第i個物種出現(xiàn)的次數(shù)；N為物種總數(shù))。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

用excel進行分析處理。

2.3 分析

2.3.1 重要值分析

就重要值而言,我們對2007年和2013年兩次調查的樣地，一對一的進行對比。就喬木層的重要值而言，由于我們所調查的主要是華山松低效林，人為因子除外，每個樣地華山松的重要值基本上是最大值，2013年6號樣地華山松的重要值為75.3，而且分布均勻。而且樣地內的華山松是主要樹種。通過調查的對比結果表明，喬木的重要值有所下降，其物種蓋度、多度、相對優(yōu)勢度都有所降低，且樹種間的分布不是很均勻。其中2號、5號、7號樣地的喬木樹種相對占優(yōu)勢，主要樹種為華山松、云南松、楓楊等；3號樣地的喬木只有華山松、云南松，6號樣地有華山松、側柏，9號樣地沒有喬木樹種。

灌木重要值的分析，兩次調查結果表明，這次調查增加了3種灌木，分別為茶樹、杜鵑、榿木幼樹。另外樣地的主要灌木有華山松幼樹、云南松幼樹、小果薔薇等。其中1號樣地華山松幼樹的重要值為46.5，5號樣地云南松幼樹的重要值為25.4，9號樣地小果薔薇的重要值為22.9，9號樣地杜鵑的重要值為28.3，5號樣地茅草的重要值為27.8。

草本重要值的分析，兩次調查結果顯示，草本的相對蓋度、多度、枯落物厚度有所增加，分布較為均勻。其中草本主要有茅草、莎草、麥冬、樓梯草等，10號樣地鐵線厥的重要值為41.4， 1號樣地莎草的重要值為53.1，2號樣地地瓜藤的重要值為27.5。此外，6號樣地的枯落物厚度為6.9 cm，1號、7號至9號的枯落物厚度約為6.0 cm，4號和5號的枯落物較小。

這片華山松林最早的調查是1988年，這片森林屬于長防林工程范圍，最初調查這片土地只有華山松和云南松，屬于純林，林木稀疏，林分結構不良；灌木的蓋度僅為20%，草本以耐旱性強的茅草為主。通過低效林改造，通過低效林改造，使喬木的密度有所增加，以華山松、云南松、榿木等為主；灌草的種類較為豐富，灌木主要有華山松幼樹、杜鵑、云南松幼樹、小果薔薇、火棘，草本主要有茅草、麥冬、莎草、樓梯草[7]。

2.3.2 多樣性指數(shù)結果分析

(1)喬木的多樣性指數(shù)分布圖

圖1 喬木多樣性的香農威爾指數(shù)趨勢圖

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的結果分析：Shannon-Wiener指數(shù)是將豐富度和均勻度綜合起來的一個量。9號樣地的物種數(shù)很少且分布不均勻，2007年10號樣地的值最大，物種豐富，分布比較均勻。2013年調查的1號、3號、4號樣地的物種數(shù)有所增加。從整體上看，2013年的植物群落相對比較豐富，群落結構較為穩(wěn)定[4, 7]。

圖2 喬木多樣性的辛普森指數(shù)變化趨勢圖

Simpson多樣性指數(shù)的結果分析：Simpson多樣性指數(shù)表示群落中種數(shù)越多，各種個體分配越均勻，指數(shù)越高，指示群落多樣性越好。從數(shù)據(jù)處理的分析結果可以看出，2013年調查樣地的物種有所增加，其中4號、7號、8號、10號樣地的物種個體分配比較均勻，群落的多樣性比較好[4]。

圖3 喬木的Pielou均勻度指數(shù)變化圖

Pielou均勻度指數(shù)的結果分析：9號樣地分布不均勻，2007年4號、10號樣地分布比較均勻，其中2013年的整體均勻度都有所提升，尤其是1號、3號、4號樣地的分布變化最為明顯，5號至8號樣地的喬木分布較為均勻[2]。

圖4 喬木的物種豐富度指數(shù)變化圖

物種豐富度指數(shù)的結果分析：經過4年的生態(tài)修復，物種數(shù)明顯增加，其分布比較均勻，其中主要樹種為華山松、云南松、榿木等。

(2)灌木的多樣性指數(shù)結果分析

圖5 灌木的香農威爾指數(shù)變化趨勢圖

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的結果分析：調查區(qū)域內的物種分布都比較均勻且相對集中，2013年調查的各樣地中物種數(shù)有所增加，且分布比較均勻。其中2號和3號樣地的物種分布更為突出[3]。

圖6 灌木的辛普森指數(shù)變化趨勢圖

Simpson多樣性指數(shù)的結果分析：2013年的群落結構比較穩(wěn)定，其中以1號、2號、3號樣地的變化較為明顯，樣地中的物種數(shù)較多，個體間分配比較均勻，群落的多樣性較好[6]。

圖7 灌木的Pielou均勻度指數(shù)變化趨勢圖

Pielou均勻度指數(shù)的結果分析：灌木的分布不均勻，有的集中，有的分散，從整體趨勢來看，這次調查的均勻度有所下降，但變化不是很大[8]。

圖8 灌木的物種豐富度指數(shù)變化趨勢圖

特種豐富度指數(shù)的結果分析：由于采取人為措施，封山育林的改造，物種豐富指數(shù)呈上升趨勢，整個群落結構較為活躍。其中灌木主要有華山松幼樹、云南松幼樹、麻櫟幼樹、三顆針、小果薔薇、火棘等[2]。

(3)草本的多樣性指數(shù)分析

圖9 草本的香農威爾指數(shù)變化趨勢圖

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的結果分析：6號樣地的物種數(shù)明顯增多，且分布較為均勻，9號樣地的草本數(shù)量有所下降。從整體分析，草本植物群落的香農指數(shù)呈穩(wěn)定狀態(tài)，它們的變化不明顯。

圖10 草本的辛普森指數(shù)變化趨勢圖

Simpson多樣性指數(shù)的結果分析：草本群落結構的發(fā)展較為穩(wěn)定，經過幾年的修復，地上的枯枝落葉物增加，保護了地表的土層。6號樣地的物種個體間分配較為均勻，群落的多樣性結構穩(wěn)定。

圖11 草本的物種豐富度指數(shù)變化趨勢圖

物種豐富度指數(shù)的結果分析：草本的物種豐富度用樣地的物種總數(shù)表示。通過采取適當?shù)拇胧?，因地制宜地進行造林，調查地區(qū)的水文生態(tài)環(huán)境有所改善，6號樣地草本的物種數(shù)有所增加。調查區(qū)域的草本主要有茅草、莎草、樓梯草等。

(4) 群落總體多樣性分析

圖12 群落總體多樣性測度變化趨勢圖

群落總體多樣性測度的結果分析：就整個群落結構的上升趨勢而言，喬灌草的物種數(shù)有所增加，基物種豐富度和均勻度指數(shù)有所提升，林地的郁閉度在0.6左右，草本的蓋度增加，林地的枯枝落葉物較多，地表土層有所增加。

3 結論

金沙江流域華山松低效林改造屬于長防林工程的一部分，通過近20多年的人工干預，采取有效的措施，比如補植、飛播、間伐、封山育林等技術，使整個森林的群落結構有所改善。另外在調查的過程中，我們發(fā)現(xiàn)有大量的伐樁和倒木，可能導致我們所得的結果有一定的誤差[8]。

從空間分布格局來看，灌草呈聚集分布，喬木層分布比較分散。灌木層、草本層的物種種類和個體數(shù)量相對較多，其豐富度和多樣性均高于喬木層；在群落動態(tài)變化中，灌、草層較為活躍，其物種種類和個體數(shù)量均有較大波動，這是因為不管從林木生長過程，還是森林演替進程來說，灌、草層均處于初級階段。所以，從生物多樣性保護的角度，應優(yōu)先采取對灌、草層的保護；從植被恢復的角度來說，應優(yōu)先對灌、草層的植被進行恢復。

[1] 胡庭興,李賢偉,張腱,等.低效林恢復與重建[M].北京:華文出版社,2002.

[2] 沈國舫,翟明普,馬履一,等.森林培育學[M].北京:中國林業(yè)出版社,2011.

[3] 彭鎮(zhèn)華.北京林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略[M].北京：中國林業(yè)出版社,2007.

[4] 孔凡洲,于仁成,徐子鈞,等.應用Excel軟件計算生物多樣性指數(shù)[J].海洋科學,2012,36(4).

[5] 盧福明.淺談如何經營好低效林[J].民營科技,2012(8).

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[8] 黃忠良,孔國輝,何道泉.鼎湖山植物群落多樣性的研究[J].生態(tài)學報,2000,20(2).

2017-03-09

舒圣評(1990-)，女，學士，林業(yè)助理工程師，主要從事森林資源保護和管理、營林造林、林業(yè)調查、規(guī)劃設計等工作。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.04.014

S756.5

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:1003-5508(2017)04-0070-04