贵州省马尾松林分树种多样性分析*

何婧，韦小丽，徐海

(1.贵州省林业调查规划院，贵州　贵阳550003；2.贵州大学林学院，贵州　贵阳550025)



贵州省马尾松林分树种多样性分析*

何婧1，韦小丽2，徐海1

(1.贵州省林业调查规划院，贵州贵阳550003；2.贵州大学林学院，贵州贵阳550025)

以贵州马尾松10-60年生天然林和人工林为研究对象，采用Shannon-Wiener指数和Simpson指数, 对不同起源、不同龄组、不同密度、不同干扰程度的马尾松林分的乔木树种多样性进行分析。结果表明，选取样地Shannon-Wiener指数平均值为0.656 0，Simpson指数平均值为0.332 5。马尾松天然林的林分多样性表现优于人工林，马尾松中龄林和近熟林的物种丰富度和多样性均优于马尾松成熟林和幼龄林，马尾松密度为660～1 950株/hm2的林分多样性指数和物种丰富度指数表现最优，马尾松林分干扰程度等级为3的林分多样性指数和物种丰富度指数均值最大。样地中大部分林分树种多样性及物种丰富度不高，生态优势度偏低。

马尾松林；树种多样性；Shannon-Wiener指数；Simpson指数

马尾松(Pinusmassniana)是贵州省主要造林树种，在全省有广泛的分布。对马尾松的研究早在20世纪80年代初期就已开始，主要从以下几个方面进行，不同立地马尾松林分生物量及生产力的研究[1]，不同林种马尾松林分生物量的研究及马尾松种群生物量及其密度效应[2]，不同密度马尾松人工林生物量间伐效应的研究[3]，不同干扰强度对马尾松人工林生物量的影响[4]，马尾松混交林生物量的研究[5]，马尾松材积和生物量的动态规律研究[6]等等。传统的分析林分结构的方法主要侧重于调查林分的蓄积量等非空间结构特征，对马尾松树种多样性的研究较少。本文以贵州马尾松10-60年生天然林和人工林为研究对象，通过选择合适的描述树种多样性的参数，寻求合理的马尾松树种组成结构及其表达，分析和重建更加合理的林分空间结构，为研制新一代林分生长模型提供依据，为贵州省马尾松人工林的合理经营措施的制定提供理论依据。

1　研究区概况与方法

1.1研究区概况

生物多样性与全球变化、可持续的生物圈一起，被列为当今国际生态学的三大热点问题[7]。马尾松是贵州分布最广的树种[8]。贵州马尾松林平均海拔1 100m，年均气温10～18℃，年降水量在1 000～1 500mm，相对湿度70%以上，全年日照时数1 300h，无霜期27d左右，土壤呈微酸至酸性。乔木层除马尾松外多以壳斗科(Fagaceae)栲青冈属(CyclobalanopsisOerst.)、栎属(QuercusL.)等为主要组成部分，林下灌木组成种有杜鹃(RhododendronsimsiiPlanch.)、荚蒾(ViburnumdilatatumThunb.)、火棘〔Pyracanthafortuneana(Maxim.)Li〕、山茶茶树〔Camelliajaponicasinensis(L.)O.Ktze.〕、盐肤木(RhuschinensisMill.)、悬钩子属(RubusL.)植物等，草本主要有芒萁〔Dicranopterispedata(Houtt.)Nakaike〕、鸢尾(Iris tectorum Maxim.)及兰科(Orchidaceae)与禾本科(Gramineae)植物等。

1.2材料与方法

数据来源于贵州省2010年连续清查样地的调查结果，在5 500个固定样地中选取优势树种为马尾松的乔木林样地206个，样地设置25.82m×25.82m，即0.066 7hm2的方形标准地。调查胸径≥5cm的乔木树种相对XY坐标、树种、胸径、树高等每木检尺因子，从而计算出每个样地的Shannon-Wiener指数和Simpson指数。

综合大多数学者的分析方法，以样地乔木层树种的个体数为基础，选择反映多样性程度的Shannon-Wiener指数和反映优势树种集中性的Simpson指数来体现林分的树种多样性[9]。

1.3数据处理

按不同起源(天然林、人工林)、不同龄组(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林)、不同密度(疏林360～660株/hm2；中密度林660～1 950株/hm2；密林1 950～2 730株/hm2)、不同干扰程度(等级3为人为干扰较大，次生群落处于演替中期阶段，森林群落结构复杂；等级4为人为干扰极大，处于次生演替初期阶段，森林群落结构简单；等级5为人为干扰持续，强度极大，处于次生演替前期阶段)，计算马属松林分乔木林树种的Shannon-Wiener指数和Simpson指数。

2　结果与分析

206个马尾松的乔木林样地，主要乔木树种有16种，分属6科10属。

图1林分Shannon-Wiener指数和Simpson指数分布

Fig.1The distribution of Shannon-Wiener index and Simpson index

由图1可以看出选取样地Shannon-Wiener指数和Simpson指数普遍偏低，其中Shannon-Wiener指数低于0.5的样地有90个，占43.7%；Shannon-Wiener指数位于0.5～1的样地60个，占29.1%；Shannon-Wiener指数大于1的样地56个，仅为27.2%。对于Simpson指数低于0.3的样地99个，生态优势度较差即优势树种的集中性较差的占48.1%；Simpson指数位于0.3～0.6的样地69个，优势树种的集中性一般的占33.5%；Simpson指数大于0.6的样地38个，优势树种的集中性较优的仅占18.4%。可见选取样地中大部分林分树种多样性及物种丰富度不高，生态优势度偏低。以下分别从起源、龄组、密度、干扰程度4个方面分析其树种多样性。

2.1不同起源的马尾松林分多样性物种比较

马尾松人工林的Simpson指数的均值为0.278 8，最大值为0.836 9；而天然林的Simpson指数的均值为0.346 3，最大值为0.884 3，均优于马尾松人工林。马尾松人工林的Shannon-Wiener指数的均值为0.515 4，最大值为2.202 0；而天然林的Shannon-Wiener指数的均值为0.692 1，最大值为2.295 1，也优于马尾松人工林。因此马尾松天然林的林分树种多样性表现优于人工林，马尾松人工林的物种丰富度和多样性指数有待提高。

表1　马尾松林分不同起源的树种多样性

2.2不同龄组的马尾松林分物种多样性比较

为了便于对不同生长阶段的马尾松采取合理经营措施而进行年龄阶段的划分，分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林。对不同龄组马尾松林分物种多样性比较可知,Simpson指数和Shannon-Wiener指数均值由大到小依次排列为近熟林>中龄林>成熟林>幼龄林。Simpson指数和Shannon-Wiener指数最大值由大到小依次排列为中龄林>近熟林>幼龄林>成熟林。因此，马尾松中龄林和近熟林的物种丰富度和多样性均优于马尾松成熟林和幼龄林。其中，Simpson指数的最大值0.884 3为马尾松中龄林；Shannon-Wiener指数的最大值2.295 1亦为马尾松中龄林，而幼龄林的的多样性物种丰富度和多样性指数最低，有待下一个经营期进行提高和改善。

表2　马尾松林分不同龄组的树种多样性

2.3不同密度马尾松林分物种多样性比较

马尾松林分的密度由林分的每公顷株数决定，密度的划分标准：疏林360～660株/hm2；中密度林660～1 950株/hm2；密林1 950～2 730株/hm2。对不同密度马尾松林分物种多样性比较可知，Simpson指数的均值和最大值由大到小依次排列为中密度林>疏林>密林。Shannon-Wiener指数的均值和最大值由大到小依次排列为，中密度林>疏林>密林。因此马尾松密度为660～1 950株/hm2的林分多样性指数和物种丰富度指数表现最优，而马尾松密林的物种丰富度和多样性指数最低。

表3　马尾松林分不同密度的树种多样性

2.4不同干扰程度的马尾松林分物种多样性比较

对不同干扰程度的马尾松林分，其物种多样性比较可知(表4)，Simpson指数和Shannon-Wiener指数均值由大到小依次排列为：干扰程度3>干扰程度4>干扰程度5。Simpson指数和Shannon-Wiener指数最大值由大到小依次排列为，干扰程度4>干扰程度5>干扰程度3。因此对于Simpson指数和Shannon-Wiener指数均值而言，马尾松林分干扰程度等级为3的最大，干扰程度等级为5的林分最低，但Simpson指数和Shannon-Wiener指数的最大值都出现在干扰程度等级为4的林分中。

表4　马尾松林分不同干扰程度的树种多样性

3　结论

云南省马尾松林的主要乔木树种有16种，分属6科10属，选取样地的Shannon-Wiener指数平均值为0.656 0，最大值为2.2951，偏离值为1.639 1；Simpson指数平均值为0.332 5，最大值为0.884 3，偏离值为0.551 8。马尾松天然林Shannon-Wiener指数和Simpson指数在于人工林，其中0.5～1的样地60个仅占29.1%；Shannon-Wiener指数大于1的样地56个，仅为27.2%。可见选取样地中大部分林分树种多样性及物种丰富度不高，生态优势度偏低。天然林的林分多样性表现优于人工林，因此人工林的物种丰富度和多样性指数有待提高[11]。马尾松中龄林和近熟林的物种丰富度和多样性均优于马尾松成熟林和幼龄林，而幼龄林的多样性物种丰富度和多样性指数最低，有待下一个经营期进行提高和改善[12]。中等密度(660～1 950株/hm2)的马尾松林分多样性指数和物种丰富度指数表现最优，而马尾松密林的物种丰富度和多样性指数最低。马尾松林分干扰度等级为3的林分多样性指数和物种丰富度指数均值最大，干扰度等级为5的林分的物种丰富度和多样性指数均值最低，而最大值出现在干扰程度等级为4的林分中。对于物种丰富度和多样性指数较低的林分，通过适度的调整和经营，逐渐让每一个指标达到健康稳定林分的特征，才能实现森林整体的健康，充分发挥森林多种效益[13～14]。

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Tree Species Diversity of Pinus massoniana Forest in Guizhou Province

HE Jing1,WEI Xiao-li2,XU Hai1

(1.Guizhou Forestry Survey and Planning Institute，Guiyang Guizhou 550003，P.R.China;2.Guizhou University，Guiyang Guizhou 550025,P.R.China)

The Shannon-Wiener index and Simpson index were used to analyze tree species diversity of naturalPinusmassonianaforest andPinusmassonianaplantation with age from 10 to 60 in Guizhou Priovince.The species diversity was analyzed from various factors such as origin，age group，density and human distrubance.The results show that the average Shannon-Wiener index is 0.656 0 and the Simpson index is 0.332 5.The diversity and species richness of natural forest are higher than plantation，and the-middle-age forest and near-mature forest are higher than mature forest and young forest.The indictors of diversity and species richness of middle-density forest,660～1 950/hm2,are higher than others，and that of disturbance-III are the highest.In general，the diversity and species richness of mostPinusmassonianaforest stands are not high，and their ecological dominances are low.

Pinusmassonianaforest; tree species diversity；Shannon-Wiener index；Simpson index

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.03.005

2015-08-20

贵州省林业科研课题“马尾松人工纯林景观改造技术研究”(2012-12)。

何婧(1983-)，女，高级工程师，硕士，主要从事林业调查规划。E-mail:gzujyy@163.com

S 791.248

A

1672-8246(2016)03-0026-05