闽北丘陵山地4种人工纯林林下植被的物种多样性

黄鸿青

(建瓯市林业局，福建 建瓯 353100)

闽北丘陵山地4种人工纯林林下植被的物种多样性

黄鸿青

(建瓯市林业局，福建 建瓯 353100)

以物种丰富度指数、Shannon-Wienner指数、优势度指数和均匀度指数作为多样性测度指标，对福建省建瓯市马尾松、杉木、鹅掌楸和枫香4种人工纯林林下植被多样性进行分析。结果表明：(1)除鹅掌楸纯林外,灌木层林下植被丰富度指数和Shannon-Wienner指数都大于层间层和草本层；(2)除枫香纯林外，灌木层优势度指数大于草本层，草本层均匀度指数大于灌木层；(3)阔叶林林下草本层Shannon-Wienner指数大于针叶林，物种分布更均匀，物种优势度不明显；(4)枫香纯林和鹅掌楸纯林相对更有利于林下植被的生长发育，更有利于生态稳定。

人工纯林; 林下植被; 物种多样性; 闽北丘陵山地

林下植被是森林生态系统的重要组成部分，在维持森林立地生产力和促进林地养分循环等方面有着重要的影响和作用[1-2]。目前，关于人工林地的研究大多集中在林地生产力方面，但有关人工林地物种多样性特征方面较少见报道。近年来随着生物多样性及保护的研究越来越受关注，人工林植被多样性研究也逐步受到林业科技工作者的重视[3]。我国人工林大部分为纯林，对人工纯林的林下植被多样性进行研究具有实践意义。本文选取福建省建瓯市马尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、鹅掌楸(Liriodendronchinense)和枫香(Liquidambarformosana)4种具代表性的人工纯林为研究对象，对其造林15 a后的林下植被物种丰富度和植物多样性特征进行分析，以期为该地区物种多样性研究、保护及人工林的可持续发展、经营和管理提供依据。

1 试验地概况

试验样地座落于福建省建瓯市东游镇墩上村81林班1大班2小班。该地区以低山丘陵为主，是武夷山脉往南延伸的支脉，海拔170-260 m。属于中亚热带的海洋性季风性气候，年平均降雨量为1665.7 mm，年平均相对湿度为81%，年平均气温为18.7 ℃，年平均蒸发量为1458.4 mm，年日照总时数为1829.3 h，年无霜期276.6 d。土壤土层深厚，主要是山地红壤土。林分类型分别为马尾松、杉木、鹅掌楸和枫香人工纯林，马尾松林下主要分布有黄瑞木(Adinandramillettii)、山鸡椒(Litseacubeba)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)等；杉木林下主要分布植物为格药柃(Euryamuricata)、细齿叶柃(Euryanitida)、五节芒(Miscanthusfloridulu)等；鹅掌楸和枫香纯林林下主要植被有格药柃、檵木(Loropetalumchinense)、毛冬青(Ilexpubescens)、狗脊(Woodwardiajaponica)等[4]。开展调查试验的林地前茬为杉木纯林，坡向为西北坡，坡度11.0°-15.0°，立地条件相对一致。杉木、马尾松、鹅掌楸和枫香林分初植密度均为2500株·hm-2，幼林抚育主要管理措施为造林前3年每年分别于5月和8月全面锄草2次，未进行间伐。样地概况见表1。

表1 4种人工纯林样地概况

2 研究方法

2.1 样地调查

2013年5月在林区内随机选取受人为干扰较少、郁闭度相似的林分，4个树种均建立20 m×20 m的标准地块作为调查样地。调查样地内乔木的胸径、株数、郁闭度。同时，每块标准地分别设10个面积为2 m×2 m的小样方，调查每块小样方中所有灌木、草本及藤本的种类、株数、地径、高度和盖度等。

2.2 多样性的测度方法

采用物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数对4种人工纯林的林下植被物种多样性进行数据分析[5]。具体计算公式如下。

①物种丰富度指数R：

式中，S为物种的种数，N为样方内全部个体的总数。

②多样性指数H(Shannon-Wiener指数)：

式中，S为物种的种数，Pi为第i物种的个体个数占所有物种个体个数的比。

③均匀度指数J(Pielou均匀度指数)：

式中，S为物种的种数，H为多样性指数。

④优势度指数C(Simpson指数)：

式中，S为物种的种数，ni为第i个物种的个体个数，Ni为样方内全部个体的总数。

3 结果与分析

3.1 林下植被物种丰富度分析

物种丰富度指数能体现群落内物种的数量特征，既是衡量生态系统中物种多样性高低的基本性指标，也是多样性测度方法中最为简单的一种[6]。本研究的生长型分类是以WHITTAKER等的分类系统为参照[7]，对不同人工林下的灌木层、层间层、草本层物种丰富度进行分析(表2)。由表2可得，枫香纯林中灌木层物种丰富度指数最大，为2.698，其他3种纯林的灌木层物种丰富度指数差异不明显。在马尾松纯林、杉木纯林的层间层内没有物种分布。草本层物种丰富度指数表现为：鹅掌楸纯林>枫香纯林>杉木纯林>马尾松纯林。此外，除鹅掌楸纯林的丰富度指数是灌木层小于草本层外，其他3个样地林地的灌木层丰富度指数均大于层间层和草本层，说明马尾松纯林、杉木纯林、枫香纯林3个样地林分林下植被组成以灌木为主。

表2 4种人工纯林林下灌木层、层间层和草本层植物物种丰富度指数表

3.2 林下植被物种多样性分析

林下植被灌木层、层间层、草本层Shannon-Wienner指数比较见表3。纯林灌木层Shannon-Wienner指数最大值出现在枫香纯林(1.347)，最小值出现在鹅掌楸纯林(0.541)。马尾松纯林和杉木纯林的灌木层Shannon-Wienner 指数差异不明显，层间层都为0，说明林分层次单一，仅上下2个层次。由表3可见，灌木层物种Shannon-Wienner指数为：枫香纯林>杉木纯林>马尾松纯林>鹅掌楸纯林；草本层物种Shannon-Wienner指数为：鹅掌楸纯林>枫香纯林>杉木纯林>马尾松纯林，最大值是2.294，而最小值是0，说明阔叶林比针叶林更有利于林下植被的生长发育[8]。

表3 4种人工纯林林下灌木层、层间层、草本层植物物种Shannon-Wienner指数表

3.3 林下植被物种优势度分析

一个物种在群落中的地位与作用通常用物种优势度表示，物种分布越均匀，群落优势度越小[9]。各试验区林下植被的草本层、层间层和灌木层优势度指数比较见表4。由表4可见，鹅掌楸纯林灌木层物种优势度指数最大，为0.802，其他3种纯林灌木层物种优势度差异不明显。层间层最大值出现在马尾松纯林和杉木纯林中，对应值为1.000，草本层最大值出现在马尾松纯林中，对应值为1.000。出现林地优势度为1.000的情况，是该群落少数物种抑制了其他物种生长和发育，在竞争中占据绝对优势的结果。

表4 4种人工纯林林下灌木层、层间层和草本层植物物种优势度指数表

3.4 林下植被物种均匀度分析

物种的均匀度指数是体现物种在所属群落中的水平分布结构和衡量物种个体数量分布均匀程度的重要指标[10]。对各试验地群落中均匀度指数的比较表明，纯林中灌木层最小值出现在鹅掌楸纯林内，为0.246，其他3种纯林物种均匀度指数差异不明显(表5)。层间层最大值出现在鹅掌楸纯林，为0.937，草本层最大值亦出现在鹅掌楸纯林内，为0.894。综合分析可知，鹅掌楸纯林和枫香纯林草本层物种均匀度大于灌木层物种均匀度，说明草本层的物种分布相对比较均匀，各优势物种的作用不突出。相对而言，灌木层均匀度比较小，说明在群落中的物种个体分布不均匀，个别优势物种的地位相对较明显。

表5 4种人工纯林林下灌木层、层间层和草本层植物物种均匀度指数表

4 结论与讨论

4.1 小结

本研究表明，虽然4种典型人工纯林前茬相同，但由于不同人工林群落在物种组成、结构及功能等多方面存在一定的差异，使它们在物种的多样性特征(物种丰富度、物种多样性、物种优势度及物种均匀度)上存在一定差异。(1)丰富度指数分析表明，枫香纯林的灌木层和层间层物种丰富度指数最大，鹅掌楸纯林草本层物种丰富度最大。相比较而言，阔叶树纯林物种多样性较针叶树纯林高。(2)多样性指数分析表明，灌木层枫香纯林最大，鹅掌楸纯林最小，马尾松纯林和杉木纯林差异不明显。草本层是鹅掌楸纯林>枫香纯林>杉木纯林>马尾松纯林，说明杉木和马尾松纯林不利于林下植被生长。(3)优势度指数分析表明，灌木层鹅掌楸纯林最大，其他3种纯林的灌木层物种优势度差异不明显。层间层最大值出现在马尾松纯林和杉木纯林中，草本层最大值为马尾松纯林。说明针叶林林下物种多样性结构单一。(4)均匀度指数分析表明，灌木层鹅掌楸纯林最小，其他3种纯林物种均匀度指数差异不明显。枫香纯林和鹅掌楸纯林的草本层物种均匀度>灌木层物种均匀度，说明草本层优势物种不突出，物种的分布相对较均匀，灌木层优势物种相对较明显，物种个体分布比较不均匀。

从多样性构成的意义来看，草本层和灌木层都是物种多样性的重要组成部分[11-12]。4种人工纯林群落总体多样性特征研究表明：阔叶人工纯林比针叶人工纯林更有利于林下植被的生长和发育，林下植被植物种类更丰富、物种多样性更高。但是由于鹅掌楸树叶宽大,林分郁闭度较高,林下光线弱,不利于灌木层生长。

4.2 促进人工纯林生物多样性的措施

在营林生产实践中，为促进人工林生物多样性，应推广营造针阔混交林。为兼顾人工林经济效益，林农在选择营造人工纯林时，树种选择应以乡土阔叶树种为主[13-14]。营造针叶林，应适度套种阔叶树种，套种比例一般不低于30%。人工纯林在林地准备阶段就要考虑保护林下生物多样性，采取不炼山、不全垦的整地方式，将采伐剩余物耙带堆集，整理出种植带，尽量不破坏原有植被。在种植过程中，提倡适当稀植，以提高林分透光程度，保证林下植被生存空间。幼林抚育作业禁止全面深翻、全面锄草，禁止使用草甘灵等除草药剂，应以劈草为主，实施块状抚育作业。林分郁闭后及时开展透光伐，郁闭度保持在0.7以下,确保林间光线充足,有利于林下植被生长,促进林下生物多样性。

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(责任编辑:陈幼玉)

Genetic diversity analysis of plant species grown under the canopy of four man-made plantation forests on hilly mountains in Northern Fujian

HUANG Hong-qing

(Jian′ou Forestry Bureau, Jian′ou, Fujian 353100, China)

Using four indexes (Species Richness index, Shannon-Wienner index, Dominance index, and Evenness index), we analyzed plant species diversity of under canopy vegetations of four man-made plantation forests (Pinusmassoniana,Cunninghamialanceolata,Liriodendronchinense, andLiquidambarformosana) on hilly mountains in Jian′ou, Fujian Province. The results showed that: (1) Except for theLiriodendronchinenseplantation, the shrub layers under the canopies of three plantation forests had larger Species Richness index and Shannon-Wienner index values than the interlayer and herb layer; (2) Except for theLiquidambarformosanaplantation forest, the dominance index value of the shrub layer was greater than that of the herb layer; whereas the evenness index value was lower in shrub layer than the herb layer; (3) In contrast to the coniferous forest, the herb layer of broadleaf forest showed a higher Shannon-Wienner index value, a more even distribution of plant species, and an inconspicuous species dominance; and (4) Man-made plantation forests ofLiquidambarformosanaandLiriodendronchinensewere more suitable for under canopy vegetation and more beneficial to ecological stability.

pure plantation; under canopy vegetation; species diversity; hilly mountains in Northern Fujian

2015-07-06

黄鸿青(1974-),男，工程师。研究方向：造林绿化。Email:hhq914120@163.com。

S718.5

A

1673-0925(2015)03-0164-05

10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2015.03.005