“莫蘭蒂”強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對閩南沿海馬尾松林下植物多樣性的影響

鄭志穎

(廈門市同安區(qū)農(nóng)業(yè)與林業(yè)局，福建 同安 361100)

林下植物是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在維護(hù)森林生物多樣性、保持生態(tài)功能穩(wěn)定性、持續(xù)立地生產(chǎn)力和涵養(yǎng)水源等方面發(fā)揮著十分重要的作用[1,2]。林分喬木層的樹種組成、林齡結(jié)構(gòu)、郁閉度等對林下植物有較大的影響[3]。當(dāng)喬木層的林木受到風(fēng)災(zāi)、火災(zāi)、冰雪災(zāi)害等不良天氣[4-8]，以及人為活動(dòng)[9,10]等外界干擾因素影響，會(huì)對喬木層林木群落結(jié)構(gòu)組成產(chǎn)生重要影響，并對林下植被的物種多樣性、灌草組成、植物的生長等產(chǎn)生影響。2016年9月15日福建廈門坂頭國有林場經(jīng)營的森林遭受“莫蘭蒂”強(qiáng)臺(tái)風(fēng)嚴(yán)重破壞，并對森林生態(tài)系統(tǒng)造成重大的干擾影響。臺(tái)風(fēng)經(jīng)過之處，林木攔腰折斷，大部分樹枝被刮斷，有的樹木主干劈裂、翻兜、連根倒伏，重災(zāi)區(qū)被損毀的林木在90%以上[11]。目前有關(guān)林分間伐對馬尾松林下植物多樣性影響的研究較多[9,10,12]，但自然災(zāi)害——臺(tái)風(fēng)干擾對松林下植物多樣性動(dòng)態(tài)影響的研究較少。本文以福建廈門坂頭國有林場馬尾松人工近熟林群落為研究對象，系統(tǒng)地調(diào)查研究森林遭受臺(tái)風(fēng)干擾后，馬尾松林下植被物種組成及生物多樣性的變化，以期揭示林下植被演替、恢復(fù)過程，為森林植被災(zāi)后恢復(fù)和馬尾松林可持續(xù)經(jīng)營實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地地處閩南沿海丘陵地區(qū)，位于廈門坂頭國有林場，118°07′ E，24°48′ N，平均海拔550 m，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)性氣候，年均氣溫18 ℃，年均日照時(shí)數(shù)1 430 h，年均降雨量1 400 mm，降雨多集中在3—9月，秋冬季干燥少雨。土壤為磚紅壤和粗骨性紅壤，中土層至薄土層，多為Ⅲ類地，肥力低。林下植被主要有芒箕骨(Dicranopterislinecaris)、桃金娘(Rhodomytrustamentosa)、芒草(Miscanthusdridutus)、東方烏毛蕨(Blechnumcrientale)等雜灌木。森林植物主要為20世紀(jì)90年代末馬尾松飛播林，樹齡20年左右。

1.2試驗(yàn)樣地設(shè)置

在試驗(yàn)地內(nèi)選擇立地條件、坡位、坡向、海拔等環(huán)境因子基本一致的林地作為樣地。按照受害程度，分為重度受害、中度受害、輕度受害，以及未受害4種處理，每種處理重復(fù) 3 次，共設(shè)置了固定樣地 12 塊，每塊樣地面積 20 m×20 m，且不同處理之間的間隔均>50 m。對測定的每株馬尾松樹用紅漆噴上標(biāo)記，按風(fēng)災(zāi)前、風(fēng)災(zāi)后的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，調(diào)查樹高、胸徑，林分密度、郁閉度等。具體情況詳見表1。

表1 試驗(yàn)樣地情況

在每個(gè)樣地內(nèi)按對角線法設(shè)置5個(gè)5 m×5 m的灌木樣方，和5個(gè)2 m×2 m的草本樣方。詳細(xì)調(diào)查草灌木的植物種類、數(shù)量、多度、高度、覆蓋面積等數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

文中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析在Excel2003和DPS7.0軟件上完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對林下植物種類的影響

由圖1和圖2可知，風(fēng)災(zāi)后當(dāng)年林下環(huán)境發(fā)生較大改變，林下植物獲得更多光照，迅速更新。與未干擾對照相比，中度受害和重度干擾的林分，林下灌木植物種類分別增加4種和8種，輕度增加1種；草本分別增加8種和12種，輕度增加2種；總體上中度和強(qiáng)度干擾林下植物種類增加較明顯；而輕度干擾林分的植物種類變化不大。

由圖1和圖2可知，風(fēng)災(zāi)后第2年，林下出現(xiàn)近30種植物，其中灌木植物主要有山蒼子(Litseacubeba)、桃金娘、黃梔子(Gardeniajasminoides)、野漆(Toxicodendronsuccedaneum)等，灌木植物主要有芒萁骨、五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、砂仁(Amomumvillosum)、鳳尾蕨(Pteriscretica)等。與對照相比，重度、中度和輕度干擾林下灌木植物種類分別增加9、8和7種，草本分別增加為13、15和8種。林分受災(zāi)后第2年林下植物種類迅速增加，且植物種類高于受災(zāi)后當(dāng)年。

圖1 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下灌木種類數(shù)量的影響

圖2 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下草本種類數(shù)量的影響

2.2 強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對林下植物豐富度指數(shù)的影響

由圖3可知，風(fēng)災(zāi)后當(dāng)年馬尾松林下灌木植物，與對照相比，中度和重度干擾的林下灌木的豐富度指數(shù)均顯著提高(P<0.05)，而輕度干擾林下灌木植物的豐富度指數(shù)明顯降低(P<0.05);風(fēng)災(zāi)后第2年馬尾松林下灌木植物，與對照相比，3種干擾程度的林下灌木的豐富度指數(shù)均顯著提高(P<0.05)。

圖3 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下灌木植物豐富度指數(shù)的影響

由圖4可知，風(fēng)災(zāi)后當(dāng)年馬尾松林下草本植物，與對照相比，中度和重度干擾的林下草本植物的豐富度指數(shù)均顯著提高(P<0.05)，而輕度干擾林下草本植物的豐富度指數(shù)變化不明顯(P>0.05);風(fēng)災(zāi)后第2年馬尾松林下草本植物，與對照相比，3種干擾程度的林下草本植物的豐富度指數(shù)均顯著提高(P<0.05)。風(fēng)災(zāi)后，部分馬尾松倒伏在一定程度上減少了林分的郁閉度，改善了林下水分和光照條件，提高了植物的豐富度，以中重度受災(zāi)后林分增幅較大。

圖4 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下草本植物豐富度指數(shù)的影響

2.3 強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對林下植物多樣性指數(shù)的影響

由圖5和圖6可以看出，風(fēng)災(zāi)后當(dāng)年馬尾松林下灌木植物，與對照相比，中重度干擾后林下灌木植物多樣性 Simpson和Shannon-Wiener指數(shù)顯著提高(P<0.05)，輕度干擾后林下灌木植物Simpson和Shannon-Wiener 指數(shù)顯著降低(P<0.05); 風(fēng)災(zāi)后第2年馬尾松林下灌木植物，與對照相比，3種干擾程度林下灌木植物多樣性 Simpson 和 Shannon-Wiener 指數(shù)均顯著提高(P<0.05)。

由圖7和圖8可以看出，風(fēng)災(zāi)后當(dāng)年馬尾松林下草本植物，與對照相比，中重度干擾后林下草本植物多樣性 Simpson和Shannon-Wiener指數(shù)顯著提高(P<0.05)，輕度干擾后林下草本植物Simpson和Shannon-Wiener 指數(shù)變化不大(P>0.05); 風(fēng)災(zāi)后第2年馬尾松林下草本植物，與對照相比，3種干擾程度林下草本植物多樣性 Simpson 和 Shannon-Wiener 指數(shù)均顯著提高(P<0.05)。受災(zāi)后隨著馬尾松林下植物種類、數(shù)量發(fā)生變化，林下灌木和草本植物多樣性也相應(yīng)發(fā)生一定的變化。

圖5 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下灌木植物多樣性Simpson指數(shù)的影響

圖6 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下灌木植物多樣性Shannon-Wiener指數(shù)的影響

圖7 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下草本植物多樣性Simpson指數(shù)的影響

圖8 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下草本植物多樣性Shannon-Wiener指數(shù)的影響

2.4 強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對林下植物均勻度指數(shù)的影響

由圖9可知，風(fēng)災(zāi)后當(dāng)年馬尾松林下灌木植物，與對照相比，3種程度干擾后林下灌木植物均勻度Pielou指數(shù)顯著提高(P<0.05); 風(fēng)災(zāi)后第2年馬尾松林下灌木植物，與對照相比，3種干擾程度林下灌木植物均勻度Pielou指數(shù)有一定程度變化，但不變化顯著(P>0.05)。

圖9 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下灌木植物均勻度Pielou指數(shù)的影響

圖10 風(fēng)災(zāi)對馬尾松林下草本植物均勻度Pielou指數(shù)的影響

由圖10可知，風(fēng)災(zāi)后當(dāng)年馬尾松林下草本植物，與對照相比，3種干擾程度林下草本植物均勻度Pielou指數(shù)顯著提高(P<0.05); 風(fēng)災(zāi)后第2年馬尾松林下草本植物，與對照相比，3種程度干擾林分林下草本均勻度Pielou指數(shù)變化不大(P>0.05)。

3 結(jié)論與討論

森林在遭受臺(tái)風(fēng)危害后，可以造成樹木植株折干、折枝、大量落葉或連根拔起，也可以倒木、斷枝和落葉壓倒其他植株，產(chǎn)生林窗，導(dǎo)致林分郁閉度降低、透光性增強(qiáng)，影響森林生態(tài)系統(tǒng)的植被更新、養(yǎng)分循環(huán)、群落中的物種組成結(jié)構(gòu)、物種的多樣性等[8,13,14]。試驗(yàn)結(jié)果表明，與未受“莫蘭蒂”臺(tái)風(fēng)影響的馬尾松樣地相比，干擾后當(dāng)年，在輕度、中度和重度干擾的林分，馬尾松林下草本和灌木植物種類分別增加3種、12種和20種，第二年后分別增加15種、23種和21種，林下植物種類增加較明顯。這種現(xiàn)象得益于廈門沿海山地良好的水熱條件，森林植被可常年生長?！澳m蒂”臺(tái)風(fēng)過后，森林生態(tài)系統(tǒng)開始恢復(fù)，土壤種子庫種子速度萌發(fā)，森林更新演替速度加快。不同的風(fēng)災(zāi)干擾程度對馬尾松林下草灌植物物種、豐富度、多樣性和物種均勻度產(chǎn)生不同的影響。中度和重度干擾林分干擾后當(dāng)年和第二年，顯著提高了林下草灌植物的Margalef豐富度指數(shù)、Simpson和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)；輕度干擾林分干擾后當(dāng)年林下草灌植物的豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)變化不大或略有下降，風(fēng)災(zāi)后第二年這3個(gè)指數(shù)都有明顯增加；與對照相比，干擾后當(dāng)年馬尾松林下草灌植物Pielou均勻度指數(shù)均有明顯增加，而第二年增加不明顯。在臺(tái)風(fēng)的干擾下，馬尾松林分迅速恢復(fù)，在林冠郁閉之前，林下各種植物迅速生長，相互競爭，爭奪生長空間，林下草灌植物種類的豐富度、多樣性和均勻度迅速增加。這與許涵等人研究的結(jié)果一致[8]。臺(tái)風(fēng)干擾對馬尾松林下植物多樣性的影響是多種因素綜合作用的結(jié)果，還需對樣地進(jìn)行長期、持續(xù)調(diào)查研究。