民勤义粮滩不同林龄梭梭人工林群落生态特征研究

张勤德，刘伟,白斌 ， 张军，何彩 ，李栋，董存元，谷英， 任德全

(1.武威市林业科学研究院，甘肃 武威 733000；2.石羊河林业总场义粮滩分场，甘肃 武威 733300；3.甘肃省武威市上方寺林场，甘肃 武威 733000)

植物群落是由集合在一起的同种植物相互之间，以及与其他生物种间的作用，并经过长期的外界环境作用而形成的[1]。群落环境条件特征直接影响植物群落结构，种类组成是植物群落最重要、最基本的特征，更是群落结构形成和植物资源开发利用的基础[2]。目前，多数学者通过研究物种丰富度和分布均匀性指数，综合反映植物群落中物种的多样性[3]。群落物种多样性可更好地评价群落结构及其发展变化规律，同时也能反映群落的保护状态[4，5]。

梭梭属(Haloxylon)植物是亚洲荒漠区分布最广的荒漠植被类型[6]。在我国，梭梭(Haloxylonammodendron)荒漠分布的面积十分广阔，约占整个荒漠(不包括山地)面积的1/10[7]。民勤县东西北三面被腾格里和巴丹吉林两大沙漠包围，荒漠化和沙化面积占90%以上，工程造林是当地防沙治沙主要方式，其治沙生态林区保存较好的人工梭梭林面积约2.9万hm2，形成约300 km的绿色长廊，是当地绿洲的重要屏障[8]。本文通过对民勤义粮滩不同林龄梭梭人工林群落生态特征进行研究，以期了解和掌握民勤荒漠人工梭梭群落的结构和物种多样性变化规律，以期为推动干旱荒漠区植被恢复和物种多样性的保护提供依据。

1 研究区概况

2 研究方法

2.1 观测样地设置

2018年4月，在民勤县石羊河林业总场义粮滩分场2004年营造梭梭人工林内，选择长势相对一致、林分密度相似的区域，分别设置4个20 m×20 m的调查样地，编号为A1、A2、A3和A4，样地间距保持在50 m以上。以同样方式，在民勤县石羊河林业总场义粮滩分场2011年营造梭梭人工林内，选择4个20 m×20 m调查样地，分别编号为B1、B2、B3和B4。对样地中梭梭植株进行统一编号(2018年当年生梭梭植株除外)。相应的样方调查林下植被状况。

2.2 梭梭种群特征观测

2018年 5 月，记录样地内梭梭种群的现存梭梭株数，推算初始造林株数(根据造林密度计算)，得到梭梭种群的存活率。5—9月，在每块样地中选择20株大小相似标准木，用钢卷尺定期测量株高(cm)、冠幅直径(cm);每株标准木测量20个新生枝条，测量其生长量。4个样地分别测值取平均值。

2.3 林下植被调查

2018年6—8月，调查记录样方中林下植物的种类、株数，并测量每株植物的株高和冠幅。用数码相机对草本样方垂直拍照，用软件Image Pro Plus 获得照片中植物地上部分地面垂直投影面积百分数，计算出各样方的植被盖度(%)，4个样方取平均值。

2.4 数据处理与分析方法

用 SPSS 16.0软件对数据进行差异显著性分析(非参数检验)和Pearson相关分析。植物物种多样性指标包括重要值、物种丰富度指数R和α多样性[Shannon-Wiener指数(H′)、Simpson 指数(D)、Pielou 均匀度指数(Jsw和Jsi)]，计算方法参考文献[10]。

3 结果与分析

3.1 梭梭人工林的种群特征

3.1.1 保存率 根据样地梭梭种群中正常生长龄级最大的梭梭株数的调查，参考最初造林密度，发现目前2004年造林地保存率较高，平均可达 85%，2011年造林梭梭植株保存率为 73%。

3.1.2 长势和当年新枝生长量 由图2、图3、图4可知，梭梭株高5—9月均呈逐渐增高的趋势，说明目前梭梭仍能生长。2018年调查显示2004年造林和2011年造林梭梭平均株高分别为2.32 m 和1.58 m。2004年造林和2011年造林梭梭的平均冠幅分别为3.08 m2和1.33 m2，冠幅各月间生长波动性较大，但总体呈增加趋势(图3)。

梭梭当年新枝生长量逐渐增加(图4)，各月均为2011年造林林分显著大于2004年造林林分;在生长季末期，达到最大值，其中2011年造林林分9月达到27.89 cm，2004年造林林分9月达到21.46 cm。

图2 2004年造林和2011年造林林分梭梭株高年内变化

图3 2004年造林和2011年造林林分梭梭冠幅年内变化

图4 2004年造林和2011年造林的梭梭林分月平均新枝生长量

3.2 林下植物多样性

林下植被对保护沙漠、防风固沙有重要作用，是调整林分结构和恢复地力的主导驱动因子。两种林地的林下植被均以小灌木为主，且短命植物分布较少，物种丰富度表现为2004年造林林分高于2011年造林林分。2004年造林地林下植被以红砂(Reaumuriasoongorica)、白刺(Nitrariatangutorum)和黑果枸杞(Lyciumruthenicum)为优势种。2011年造林地林下植被以红砂、白刺为优势种。2004年造林和2011年造林林分总盖度分别为 30.63%和16.88%。两个林地植被α多样性不同，Simpson指数和Pielou均匀度指数差别不大，而2004年林地的Shannon-Wiener指数高于2011年造林地(表1、表2)。

3.3 2008-2017年民勤县的年平均降雨量

图 5是2008-2017年民勤县的年平均降雨量。可以看出民勤县平均年降雨量为124 mm，降水量年际变异系数比较小，为0.11，土壤比较适合梭梭生长。两种林龄林地中有不同龄的自然更新梭梭苗木，使林地密度较种植初期有所提高，表明这两种梭梭人工林地已具备较好的自然更新能力，已形成异龄复层混交林[11,12]，有利于人工林的长期适应性。

表1 2004年造林和2011年造林梭梭物种多样性状况

表2 2004年造林和2011年造林梭梭多样性指数

4 讨论

通过对民勤县义粮滩不同林龄的梭梭人工林进行野外调查和数据分析，可知2004年造林保存率大于2011年的造林保存率，分别为85%和73%；两种林龄的梭梭株高5—9月均呈逐渐增高的趋势，说明目前梭梭仍较旺盛生长，2004年造林和2011年造林梭梭平均株高分别为2.32 m和1.58 m，平均冠幅分别为3.08 m2和1.33 m2，冠幅各月间生长波动性较大，分析可能是受测量误差、沙鼠啃食等影响，但总体呈增加趋势，当年新枝生长量也是逐渐增加的，各月均为2011年造林显著大于2004年造林，在生长季末期，达到最大值，其中2011年造林9月达到27.89 cm，2004年造林9月份达到21.46 cm。

两种林地植被均以小灌木为主，且短命植物分布较少，2004年造林地植物种类为8种，2011年为6种，2004年造林和2011年造林植被总盖度分别为30.63%和16.88%，两个林地植被α多样性不同，Simpson指数和Pielou均匀度指数差别不大，而2004年造林地的Shannon-Wiener指数高于2011年造林地，分别为1.735和1.306，总体来说，民勤义粮滩梭梭人工林的植物种类比较少，物种不丰富，这可能与民勤干旱环境有关，这与卢占芳[13]等研究的一致。林下植物多样性除与造林时间和环境有关，人为的干扰以及树种的选择等作用有待进一步研究。

5 结论

为了恢复沙漠边缘退化植被和防止风沙危害，在民勤石羊河林业总场义粮滩分场成功建植了梭梭林。经过多年的生长，该人工林目前存活率仍保持较好，冠幅也较大，当年新生枝条生长良好，株高也呈增加趋势，林内有不同林龄的自然更新苗木伴生，林木自然更新是林地对当地环境适应的重要表征。林下草本植物和生物结皮发育良好，发挥了良好的防风固沙作用。从林地的梭梭存活率、生长状况、林下植被恢复情况来看，两种林龄梭梭林均能够满足功能的可持续性。