“莫兰蒂”强台风对闽南沿海马尾松林下植物多样性的影响

郑志颖

(厦门市同安区农业与林业局，福建 同安 361100)

林下植物是森林生态系统的重要组成部分，在维护森林生物多样性、保持生态功能稳定性、持续立地生产力和涵养水源等方面发挥着十分重要的作用[1,2]。林分乔木层的树种组成、林龄结构、郁闭度等对林下植物有较大的影响[3]。当乔木层的林木受到风灾、火灾、冰雪灾害等不良天气[4-8]，以及人为活动[9,10]等外界干扰因素影响，会对乔木层林木群落结构组成产生重要影响，并对林下植被的物种多样性、灌草组成、植物的生长等产生影响。2016年9月15日福建厦门坂头国有林场经营的森林遭受“莫兰蒂”强台风严重破坏，并对森林生态系统造成重大的干扰影响。台风经过之处，林木拦腰折断，大部分树枝被刮断，有的树木主干劈裂、翻兜、连根倒伏，重灾区被损毁的林木在90%以上[11]。目前有关林分间伐对马尾松林下植物多样性影响的研究较多[9,10,12]，但自然灾害——台风干扰对松林下植物多样性动态影响的研究较少。本文以福建厦门坂头国有林场马尾松人工近熟林群落为研究对象，系统地调查研究森林遭受台风干扰后，马尾松林下植被物种组成及生物多样性的变化，以期揭示林下植被演替、恢复过程，为森林植被灾后恢复和马尾松林可持续经营实践提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况

试验地地处闽南沿海丘陵地区，位于厦门坂头国有林场，118°07′ E，24°48′ N，平均海拔550 m，属南亚热带海洋性季风性气候，年均气温18 ℃，年均日照时数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。土壤为砖红壤和粗骨性红壤，中土层至薄土层，多为Ⅲ类地，肥力低。林下植被主要有芒箕骨(Dicranopterislinecaris)、桃金娘(Rhodomytrustamentosa)、芒草(Miscanthusdridutus)、东方乌毛蕨(Blechnumcrientale)等杂灌木。森林植物主要为20世纪90年代末马尾松飞播林，树龄20年左右。

1.2试验样地设置

在试验地内选择立地条件、坡位、坡向、海拔等环境因子基本一致的林地作为样地。按照受害程度，分为重度受害、中度受害、轻度受害，以及未受害4种处理，每种处理重复 3 次，共设置了固定样地 12 块，每块样地面积 20 m×20 m，且不同处理之间的间隔均>50 m。对测定的每株马尾松树用红漆喷上标记，按风灾前、风灾后的时间节点，调查树高、胸径，林分密度、郁闭度等。具体情况详见表1。

表1 试验样地情况

在每个样地内按对角线法设置5个5 m×5 m的灌木样方，和5个2 m×2 m的草本样方。详细调查草灌木的植物种类、数量、多度、高度、覆盖面积等数据。

1.3 数据处理

文中数据统计分析在Excel2003和DPS7.0软件上完成。

2 结果与分析

2.1 强台风对林下植物种类的影响

由图1和图2可知，风灾后当年林下环境发生较大改变，林下植物获得更多光照，迅速更新。与未干扰对照相比，中度受害和重度干扰的林分，林下灌木植物种类分别增加4种和8种，轻度增加1种；草本分别增加8种和12种，轻度增加2种；总体上中度和强度干扰林下植物种类增加较明显；而轻度干扰林分的植物种类变化不大。

由图1和图2可知，风灾后第2年，林下出现近30种植物，其中灌木植物主要有山苍子(Litseacubeba)、桃金娘、黄栀子(Gardeniajasminoides)、野漆(Toxicodendronsuccedaneum)等，灌木植物主要有芒萁骨、五节芒(Miscanthusfloridulus)、砂仁(Amomumvillosum)、凤尾蕨(Pteriscretica)等。与对照相比，重度、中度和轻度干扰林下灌木植物种类分别增加9、8和7种，草本分别增加为13、15和8种。林分受灾后第2年林下植物种类迅速增加，且植物种类高于受灾后当年。

图1 风灾对马尾松林下灌木种类数量的影响

图2 风灾对马尾松林下草本种类数量的影响

2.2 强台风对林下植物丰富度指数的影响

由图3可知，风灾后当年马尾松林下灌木植物，与对照相比，中度和重度干扰的林下灌木的丰富度指数均显著提高(P<0.05)，而轻度干扰林下灌木植物的丰富度指数明显降低(P<0.05);风灾后第2年马尾松林下灌木植物，与对照相比，3种干扰程度的林下灌木的丰富度指数均显著提高(P<0.05)。

图3 风灾对马尾松林下灌木植物丰富度指数的影响

由图4可知，风灾后当年马尾松林下草本植物，与对照相比，中度和重度干扰的林下草本植物的丰富度指数均显著提高(P<0.05)，而轻度干扰林下草本植物的丰富度指数变化不明显(P>0.05);风灾后第2年马尾松林下草本植物，与对照相比，3种干扰程度的林下草本植物的丰富度指数均显著提高(P<0.05)。风灾后，部分马尾松倒伏在一定程度上减少了林分的郁闭度，改善了林下水分和光照条件，提高了植物的丰富度，以中重度受灾后林分增幅较大。

图4 风灾对马尾松林下草本植物丰富度指数的影响

2.3 强台风对林下植物多样性指数的影响

由图5和图6可以看出，风灾后当年马尾松林下灌木植物，与对照相比，中重度干扰后林下灌木植物多样性 Simpson和Shannon-Wiener指数显著提高(P<0.05)，轻度干扰后林下灌木植物Simpson和Shannon-Wiener 指数显著降低(P<0.05); 风灾后第2年马尾松林下灌木植物，与对照相比，3种干扰程度林下灌木植物多样性 Simpson 和 Shannon-Wiener 指数均显著提高(P<0.05)。

由图7和图8可以看出，风灾后当年马尾松林下草本植物，与对照相比，中重度干扰后林下草本植物多样性 Simpson和Shannon-Wiener指数显著提高(P<0.05)，轻度干扰后林下草本植物Simpson和Shannon-Wiener 指数变化不大(P>0.05); 风灾后第2年马尾松林下草本植物，与对照相比，3种干扰程度林下草本植物多样性 Simpson 和 Shannon-Wiener 指数均显著提高(P<0.05)。受灾后随着马尾松林下植物种类、数量发生变化，林下灌木和草本植物多样性也相应发生一定的变化。

图5 风灾对马尾松林下灌木植物多样性Simpson指数的影响

图6 风灾对马尾松林下灌木植物多样性Shannon-Wiener指数的影响

图7 风灾对马尾松林下草本植物多样性Simpson指数的影响

图8 风灾对马尾松林下草本植物多样性Shannon-Wiener指数的影响

2.4 强台风对林下植物均匀度指数的影响

由图9可知，风灾后当年马尾松林下灌木植物，与对照相比，3种程度干扰后林下灌木植物均匀度Pielou指数显著提高(P<0.05); 风灾后第2年马尾松林下灌木植物，与对照相比，3种干扰程度林下灌木植物均匀度Pielou指数有一定程度变化，但不变化显著(P>0.05)。

图9 风灾对马尾松林下灌木植物均匀度Pielou指数的影响

图10 风灾对马尾松林下草本植物均匀度Pielou指数的影响

由图10可知，风灾后当年马尾松林下草本植物，与对照相比，3种干扰程度林下草本植物均匀度Pielou指数显著提高(P<0.05); 风灾后第2年马尾松林下草本植物，与对照相比，3种程度干扰林分林下草本均匀度Pielou指数变化不大(P>0.05)。

3 结论与讨论

森林在遭受台风危害后，可以造成树木植株折干、折枝、大量落叶或连根拔起，也可以倒木、断枝和落叶压倒其他植株，产生林窗，导致林分郁闭度降低、透光性增强，影响森林生态系统的植被更新、养分循环、群落中的物种组成结构、物种的多样性等[8,13,14]。试验结果表明，与未受“莫兰蒂”台风影响的马尾松样地相比，干扰后当年，在轻度、中度和重度干扰的林分，马尾松林下草本和灌木植物种类分别增加3种、12种和20种，第二年后分别增加15种、23种和21种，林下植物种类增加较明显。这种现象得益于厦门沿海山地良好的水热条件，森林植被可常年生长。“莫兰蒂”台风过后，森林生态系统开始恢复，土壤种子库种子速度萌发，森林更新演替速度加快。不同的风灾干扰程度对马尾松林下草灌植物物种、丰富度、多样性和物种均匀度产生不同的影响。中度和重度干扰林分干扰后当年和第二年，显著提高了林下草灌植物的Margalef丰富度指数、Simpson和Shannon-Wiener多样性指数；轻度干扰林分干扰后当年林下草灌植物的丰富度指数、多样性指数变化不大或略有下降，风灾后第二年这3个指数都有明显增加；与对照相比，干扰后当年马尾松林下草灌植物Pielou均匀度指数均有明显增加，而第二年增加不明显。在台风的干扰下，马尾松林分迅速恢复，在林冠郁闭之前，林下各种植物迅速生长，相互竞争，争夺生长空间，林下草灌植物种类的丰富度、多样性和均匀度迅速增加。这与许涵等人研究的结果一致[8]。台风干扰对马尾松林下植物多样性的影响是多种因素综合作用的结果，还需对样地进行长期、持续调查研究。