福州长安山森林公园植物群落物种多样性研究

林夏斌，彭东辉，黄华达，陈淑萍，黄诗佳，叶小霖

(福建农林大学园林学院，福州350002)

福州长安山森林公园植物群落物种多样性研究

林夏斌，彭东辉，黄华达，陈淑萍，黄诗佳，叶小霖

(福建农林大学园林学院，福州350002)

以福州长安山森林公园为研究对象，对该区域的乔灌草进行详细地调查，并对植物群落的空间分布、多样性水平以及物种关联度、林层动态进行研究分析。研究结果表明:1)草本层的植物分布最均匀，其次是乔木层，而灌木层植物的分布相对较不均匀;2)灌木层的物种最丰富、生物多样性也相对最丰富，其次是乔木层和草本层，但种间关联性差;3)更新层的树种数量相对较少，并且树种较为单一，将不利于森林的发展，演替层的树种丰富而且数量多，有利于成为森林。研究认为:长安山森林公园种间关联性差，处于初级演替阶段，需进行进一步的改造。

长安山森林公园;物种多样性;群落结构;演替

由于我国工业化发展速度越来越快，环境被破坏的脚步也逐步加快。近年来，我国将生态环境建设列入国家发展战略中［1］。森林公园以自然环境为依托，具有丰富的动植物资源和多类型的自然及人文景观，可为人们提供旅游、观光等活动提供场所［2－3］。此外，森林公园在用材生产［4］、生物多样性保护［5］、最优生态效益的维护和森林生态系统稳定性维持［6］，实现森林的可持续经营及我国珍贵战略资源的保存等方面都有极其重要的作用［7］。长安山森林公园前身为荒山，通过人工造林，形成现在葱郁的林山。人工林作为世界森林资源的重要组成部分，其生态与经济功能至关重要，在城市人工林的建成与发展过程中，一些依靠重力、风力及动物散布种子的木本植物实生幼苗开始自然更新，人工林逐步进入自然恢复演替阶段，其影响着群落的物种组成、结构和动态变化，是种群得以增殖、扩散、延续和维持群落稳定的一个重要生态过程［8－11］。本文研究福州长安山森林人工林更新层种类组成、多样性特征及其群落特点，并探讨其更新格局成因，为进一步制定林相改造计划，建设高生物量、高多样性、高生态效益和少管护的城市森林提供理论依据和技术支撑。同时该研究调查对福州市的人工造林方面具有一定的实践指导意义，而在森林植被景观资源方面，亦可为森林公园的合理开发利用提供科学依据。

1 研究地区和研究方法

1.1 研究地区概况

长安山森林公园位于福州市仓山区，是福州市重要的都市型山地公园，地理坐标为119°18'20″N，26°02'09″E，海拔20m，属亚热带海洋性季风气候。多年平均气温18～20℃，多年平均降水量在1 000～2 000mm之间，暖热潮湿，雨热同期。该片森林前身为荒山，20世纪50年代经过人工绿化逐渐成林。目前乔木种主要有马尾松(Pinus massoniana)、相思树(Acacia confusa)、朴树(Celtis sinensis)、樟树(Cinnamomum camphora)等。地带性土壤以红壤为主，由火山岩系的流纹岩、凝灰岩以及花岗岩等母质发育而成。

1.2 研究方法

1.2.1 野外调查方法

根据实地踏查，设置4个样方(图1)，每个样方大小为20m×20m，样地面积总共1 600 m2，每个样方再分割成5m×5m大小的小样方，测定乔木层的树种分布，小样方的左下角处设置2m×2m和1m× 1m的小样方，用于分别测定灌木和草本的分布。1)乔木层:测定树高≥3m的所有个体，记录其种类、胸径和高度;2)灌木层:测定所有树高＜3m的木本个体，包括乔木幼苗和幼树，记录其种类、株数(丛数)、高度和冠幅;3)草本层:统计所有草本，记录其种类、株数(丛数)、高度和盖度。

图1 研究区及样地位置示意图Fig．1 The location of study area

1.2.2 物种多样性测度

根据样地资料，计算各物种的物种丰富度指数D值、Shannon-wienner多样性指数H值、Simpson优势度指数H'值和Pielou均匀度指数Jsw值、相关χ2值［12－13］来综合评价长安山森林群落的物种多样性、物种关联性、林层动态。

丰富度指数(D):

D=S/N

Simpson指数(优势度指数):

Shannon-Weiner指数:

Pielou均匀度指数:

物种的关联性［14］:

式中，a表示2个种均出现的样方数，b表示物种B出现而物种A不出现的样方数，c表示物种A出现而物种B不出现的样方数，d表示2个物种均不出现的样方数，N为取样总数。Pi为第i种的个体数ni占所有种个体总数n的比例，ni为第i种的个体数，n为所有种的个体总数，i=1，2，3，…，S，S为物种数。此外，文中所有数据采用SPSS 19.0统计软件［15］和Excel进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 主要树种密度

从表1可以看出该森林公园主要的树种为樟树、朴树、马尾松和紫弹(Celtis biondii)，其中樟树的密度最大(1 023.34株/hm2)，也分布着银合欢(Leucaena glauca)、小腊(Ligustrum sinense)、九里香(Murraya exotica)和椤木石楠(Photinia davidsoniae)等树种，其中樟树、紫弹、马尾松、朴树、相思树和无患子(Sapindus mukorossi)平均树高和胸径相对于其他树种较大，属于乔木层树种。

表1 主要树种Tab.1 Main tree species in the Changan Forest Park

2.2 种群空间分布格局

从表2中可以看出菝葜(Smilax china)、薜荔(Ficus pumila)、白簕(Acanthopanax trifoliatus)、凤尾蕨(Pteris cretica)、弓果黍(Cyrtococcum patens)、海金沙(Lygodium japonicum)、鳞毛蕨(Cyclosorus interruptus)、瘤足蕨(Plagiogyria adnata)、麦冬(Ophiopogon japonicus)、芒萁(Dicranopteris dichotoma)、绿竹(Dendrocalamopsis oldhami)、马樱丹(Lantana camara)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、扇叶铁线蕨(Adiantum flabellulatum)、肾蕨(Morida umbellata)、羊角藤(Morida umbellata)等植物是呈现聚集分布，这些植物主要是一些草本植物或者小灌木，符合一般的规律，草本植物如弓果黍等都有匍匐根，一般都是成片的生长，故呈现聚集分布;马尾松、樟树、牡荆(Vitex negundo)和雀梅藤(Sageretia thea)呈现出泊松分布，即为随机分布，出现这个结果一方面马尾松和樟树作为长安山森林公园的主要树种，它们主要是由人工种植，分布具有一定规律，另一方面是由于这些植物有些是随风传播，呈现一定的随机性。调查结果中紫弹、朴树、相思、银合欢为聚集分布，究其分布原因可能是人工区域种植所导致的结果。

表2 各物种的空间分布格局Tab.2 The spatial distribution pattern of the species

2.3 群落各层次物种多样性分析

从表3中的结果可以看出Simpson指数H'值:灌木层(0.886)＞乔木层(0.791)＞草本层(0.697)，这说明灌木层的生物多样性最丰富。丰富度指数D值也是灌木层(0.240)最高，说明灌木层的物种最丰富。Shannnon-Wiener指数H值:草本层(0.667)＞乔木层(0.447)＞灌木层(0.315)，表现出来的结果与Simpson指数和丰富度指数D相反，主要原因是各层次的物种均匀度不同造成的。均匀度指数 Jsw值:草本层(0.694)＞乔木层(0.466)＞灌木层(0.403)，这表明草本层的植物分布最均匀，其次是乔木层，而灌木层植物的分布相对较不均匀。

2.4 种间关联分析

从表4中可以看出:马尾松、雀梅藤、小腊、樟树、紫弹作为长安山森林公园中优势度较高的5种植物，其中只有雀梅藤和马尾松表现为显著关联，主要原因可能是马尾松的林下条件适合雀梅藤的生长，但其他植物之间都表现为无显著关联。这说明长安山森林公园的群落处于初级演替阶段，群落的稳定性还处于较低水平，各个群落大多表现为独立分布的状态。

表4 种间关联性Tab.4 The association of species

2.5 林层动态

从表5可以看出，在主林层中分布的主要有樟树、马尾松、紫弹、银合欢、椤木石楠、小腊和朴树这几种树种;演替层的树种主要有樟树、银合欢、紫弹、雀梅藤、朴树、椤木石楠和九里香。更新层的树种主要有银合欢和马樱丹。因此林层中的马尾松、樟树将由演替层的樟树、银合欢、九里香等树种所代替，更新层中的树种如果都能顺利成长为演替层植物的话以后也将代替演替层的树种成为主林层树种。更新层的树种数量相对较少，树种也较为单一，将不利于森林的发展，可能需要人工种植部分树种进行调整。演替层的树种丰富而且数量多，将有利于发展为森林。

表5 林层动态结果Tab.5 Dynamic result of forest layers

3 讨论与结论

人工林是实施天然林保护工程和生态环境建设的必然选择，是增加森林资源最为有效的途径［16］。森林生态系统为生物多样性的保护和维持提供了绝大部分场所［17］。优势乔木树种作为森林群落的建群种，在形成群落，改变群落内光照、温度、水分及养分等微环境方面发挥着重要作用［18］。长安山森林公园从物种数量以及生物多样性指数来看，物种相对较丰富。在乔木层中有马尾松、樟树、紫弹、银合欢、椤木石楠、小腊、无患子、石楠等物种，其中马尾松、樟树、紫弹是这片森林的优势物种。灌木层中主要的物种是樟树、雀梅藤、银合欢、小蜡、九里香、朴树、椤木石楠、石楠、马樱丹和马尾松等物种。灌木层物种丰富度和多样性处于较高水平。草本层则主要是有弓果黍、芒萁以及蕨类植物，草本层的蕨类植物比较丰富。物种多样性越高意味着组成该群落的物种种类繁多而且均衡，群落对外界环境干扰或来自群落内部的种群波动都具有较强的抵抗和调节能力，从而使群落具有更强的稳定性［19］。

长安山森林公园里灌木层和草本层的菝葜、薜荔、白簕、凤尾蕨、弓果黍、海金沙、九里香、鳞毛蕨、瘤足蕨、麦冬、芒萁、小腊等植物呈现聚集分布;乔木层的马尾松和樟树呈现出泊松分布;由于人为干扰与自然干扰的影响，灌木层的牡荆、雀梅藤呈现出泊松分布，即为随机分布。森林群落的多样性与层间物种多样性的关系密切，层间物种分布比较均匀，群落的多样性指数会比较高，反之，群落的多样性指数低;层间物种比较多，层间物种分布也比较均匀，则群落多样性指数会比较高［20］。森林演替是森林生态系统动态中一个重要的生态学过程，以木本植物为主的生物种群在时间和空间上不断延续、发展或发生演替，对未来森林群落的结构及生物多样性具有深远的影响［21］。该区域演替层的树种丰富而且数量多，有利于发展为森林。但更新层树种数量相对较少，不利于森林群落的发展，对物种多样性有一定的影响，需进行相应措施调节。

通过人工适当引入乡土物种能够较快的提高林下物种多样性，同时林下补植阔叶树种对天然更新幼苗具有保护作用，有利于增加物种多样性［22］。所以可以采取人工播种、植苗等多种形式在长安山森林公园林下补植朴树、银合欢和椤木石楠等阔叶树种，加快林内物种的进入速度，保护更新层树种的生长，从而完善林分垂直结构，弥补林层缺失，促进森林正向演替。

长安山森林公园中间林分密度的均匀程度低，从生态的稳定性和发展的角度考虑，应进行人为干预。可采用间伐的方式对林分密度进行适当调整，使各层植物保持合理的密度以提高林分的稳定性，加快中间层植物进入林冠上层的速度，促进植物群落的演替。

长安山作为重要的都市型山地公园，目前树种相对比较单一，景观性差，可适当增加一些观赏价值高、易于在该地区生长的树种，提高公园的整体景观效果。如:1)观花乔木:油桐(Vernicia fordii)、深山含笑(Michelia maudiae)、钟萼木(Bretschneidera sinensis)、木莲(Manglietia fordiana);2)观花灌木:四照花(Dendrobenthamia japonica)、桢桐(Clerodendrum japonicum)、溪畔杜鹃(Rhododendron rivulare)、紫薇(Lagerstroemia indica);3)观叶乔木:蓝果树(Nyssa sinensis)、乌桕(Sapium sebiferum)、枫香(Liquidambar formosana)、红叶李(Prunus Cerasifera);4)观叶灌木:五裂槭(Acer oliverianum)、红背桂(Excoecaria cochinchinensis)、花叶假连翘(Duranta repens); 5)观果乔木:栾树(Koelreuteria paniculata)、野柿(Diospyros kaki)、野鸦椿(Euscaphis japonica)、香泡(Citrus medica)、苦楝(Melia azedarach)、大叶冬青(Ilex latifolia);6)观果灌木:朱砂根(Ardisia crenata)、十大功劳(Mahonia fortunei)、火棘(Pyracantha fortuneana)、九里香(Murraya exotica)等。

志谢:衷心感谢吴沙沙老师、翟俊文老师、黄柳菁老师、陈进燎老师的悉心指导。

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Plant Community and Species Diversity in the Changanshan Forest Park of Fuzhou

LIN Xiabin，PENG Donghui，HUANG Huada，CHEN Shuping，HUANG Shijia，YE Xiaolin
(College of Landscape Architecture，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China)

The space distribution，species diversity，species association degree and forest floor dynamics in Changan Forest Park of Fuzhou were studied and analyzed through field investigation and statistics.The results showed that:(1)the herb layer has the most uniform distribution，and the second one is tree layer，while the last one is shrub layer;(2)the species of shrub layer possesses the most diversity of species and community，and then is the tree and herb layer.But the correlation between species is poor.;(3)the number of species in the regeneration layer is relatively small，and the species is simplex which will not be conducive to the development of the forest.The species richness and abundance of the succession layer is beneficial to the forest.The study concluded that the correlation between Changan Forest Park is poor which is in the primary succession stage and needs to be further transformed.

Changanshan Forest Park，species diversity，community structure，succession

S718.5;X176

A

1002－6622(2017)01－0104－06

10．13466/j．cnki．lyzygl．2017．01．018

2016－10－18;

2016－12－12

国家科技支撑计划(2014BAD15B00);亚热带野生观赏植物多样性保育与扩繁技术研究(K43120001)

林夏斌(1990－)，男，福建屏南人，在读硕士，从事风景园林研究。Email:xiabinlin1916@126.com

彭东辉(1971－)，男，福建屏南人，教授，博士，主要从事园林应用研究。Email:fjpdh@126.com