乐清市重点公益林群落结构特征分析

2022-08-23宫莉霞林韧安陈旭华林子琪

农业科技通讯 2022年8期

宫莉霞林韧安陈旭华林子琪孔强

（乐清市自然资源和规划局浙江乐清 325600）

公益林是以提供森林生态和社会服务产品为主要目的的森林、林木和林地，对国土生态安全、生物多样性保护和社会经济可持续发展具有重要作用[1]。随着公益林建设的逐步推进，关于公益林群落结构和特征分析的研究逐渐增多[2-4]。乐清市经过十几年的公益林建设，取得了一定成效，但经营管理仍存在一些问题。本文作者通过对乐清市公益林群落特征的研究，为公益林物种配置及群落结构优化提供科学依据。

1 研究地概况

乐清市位于浙江省东南沿海，地理位置为北纬27°57.0′～28°32.9′、东经120°47.0′～125°15.9′之间，西北为雁荡山山脉，东南为海积平原，地势自西北向东南倾斜，面积1 385 km2。全市属中亚热带海洋型季风气候，全年四季分明，温和湿润，无霜期256 d，年平均降雨量1 556.3 mm，年平均气温17.9℃。全市林地面积109.7 万hm2，森林覆盖率55.22%。

全市重点公益林面积20.3 万hm2，其中国家级公益林1.8 万hm2，省级公益林18.5 万hm2。森林植被属中亚热带常绿阔叶林北部和南部亚地带的过渡区，主要植被类型为亚热带常绿阔叶林、亚热带常绿阔叶和落叶阔叶混交林、针叶阔叶混交林或针叶纯林及竹林。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

在乐清市森林资源二类清查数据的基础上，以省级以上公益林小班作为总体样本，使用空间分层抽样法抽取监测小班，共设固定监测小班40 个。在全面踏查公益林固定监测小班的基础上，选取典型地段设置20 m×20 m 的固定样地，详细记录样地基本信息，包括海拔、经纬度、坡向、坡位、坡度、土壤、郁闭度等环境因子。

对样地中乔木层（胸径大于5.0 cm）的树木采用每木调查，调查内容包括物种名、胸径、株高、枝下高等。在每块样地对角线上均匀设置3 个2 m×2 m 的灌草固定小样方（对角线两侧的小样方距样地边缘至少1 m），详细记录灌木种名、株数、地径、株高、盖度及草本种名、数量、盖度、株高等相关指标。

2.2 数据分析

2.2.1 重要值

（1）乔木层重要值IV（%）=（相对密度+相对胸高断面积+相对频度）/3。

式中，相对密度（%）＝某个种的个体数/全部种的个体数×100；相对显著度（%）＝某个种的胸高断面积/所有种的胸高断面积之和×100；相对频度（%）＝某一种的频度/全部种的频度之和×100。

（2）灌木层、草本层重要值IV（%）=（相对密度+相对盖度+相对频度）/3。

式中，相对盖度（%）＝某个种的盖度/所有种的总盖度×100；相对密度（%）＝每个种的密度/所有种的密度和×100；相对频度（%）＝某一种的频度/全部种的频度之和×100。

2.2.2 生态位

（1）生态位宽度采用Levins 公式中Shannon 指数，公式为

式中，Bi为种i 的生态位宽度；Pij为种i 对第j 个资源状态下的个体数占所有个体数的比值，即Pij=nij/Ni；nij为种i 在资源j 上的优势度，即种i 重要值；r 为资源位数；Bi的取值范围为[0，logr]。

（2）生态位重叠采用Levins 生态位重叠公式计算，公式为

式中，Lij为物种i 重叠物种h 的生态位重叠指数；Lhi为物种h 重叠物种i 的生态位重叠指数； B（L）为Levins 的生态位宽度指数；B（L）i和B（L）h具有域值[1/r，1]；Lih、Lhi具有域值[0，1]。

2.2.3 物种多样性指数

物种多样性指数采用Simpson 指数（D）和Shannon-Weiner 指数（H），公式为

均匀度指数（J）采用Pielou 指数，公式为

式中，Pi为物种i 的相对重要值，S 为物种数。

2.2.4 生物量生物量一般用干重表示[5]。本研究生物量测算采用平均生物量法，即利用野外数据获得的单位面积生物量乘以该类型群落的面积，推算群落生物量。首先以野外固定样地为样本进行调查，再根据浙江省重点公益林生物量模型[6]，分层进行群落单位生物量计算。

3 结果与分析

3.1 植物物种组成

公益林样地调查乔木层、灌木层和草本层植物物种数共计124 种，其中乔木层36 种、灌木层68 种（其中23 种为乔木层幼苗）、草本层43 种。对样地调查中重要值大于1 的植物进行分析，结果见表1。

乔木层中，杉木的重要值最高，其次为木荷、青冈和毛竹等；灌木层中，重要值最高的是柃木，其次为檵木、映山红，此外乌饭树、木荷也有较高的重要值；草本层中，芒萁的重要值最高，其次为蕨，此外络石、菝葜、淡竹叶也有较高的重要值。

3.2 生态位

3.2.1 生态位宽度植物种群对资源环境利用现状的尺度可以通过生态位宽度度量，种群生态位宽度越大，说明它对环境的适应能力越强。以公益林植物物种重要值为基础，将重要值大于1 的物种作为研究对象，共计56 个植物种，进行生态位宽度计算。

由表2 可知，在乔木层中，生态位宽度值最大的是枫香，杉木次之，马尾松、木荷、青冈的生态位宽度值也较大，毛竹的生态位宽度值最小。灌木层中，生态位宽度值最大的是柃木，映山红次之，檵木、木荷的也具有较大生态位宽度值，苦槠的生态位宽度值最小。草本层中，生态位宽度值最大的是芒萁，菝葜次之，沿阶草、五节芒、芒的生态位宽度值也较大，海金沙、荩草、蕨、南蛇藤、窃衣、乌蔹莓、紫花地丁、紫麻的生态位宽度值均为1.00。

表2 公益林主要植物种生态位宽度

3.2.2 生态位重叠生态位重叠是2 个物种在与生态因子联系上具相似性，当2 个物种利用同一种资源或共同占有某一资源（食物、空间、营养成分等）时，就会出现生态位重叠现象。生态位重叠值越高，说明它们对生境的利用方式越趋同，其种间竞争相应越激烈，而当生态位重叠值等于1 时，说明两者生态位完全重叠。对乐清市公益林重要值大于1 的主要优势种进行生态位重叠计算，共计631 个物种对。

（1）乔木层。由表3 可知，乔木层20 个主要植物种，生态位重叠共计190 个物种对，生态位重叠数值平均为0.27。其中，漆树与枫香的生态位重叠指数最高，为0.95，说明二者利用环境和资源的方式相似；柿与枫香的生态位重叠指数次之，为0.86；毛竹与其他物种的重叠程度最低，柳杉次之，这表明它们与其他物种对生境资源的利用方式有较大的差异。

（2）灌木层。由表4 可知，灌木层22 个主要植物种，共计231 个物种对，生态位重叠指数的平均值为0.13。其中，柃木与细叶冬青的生态位重叠指数最高，为0.95；柃木与乌饭的生态位重叠指数次之，为0.92；枫香与其他物种的重叠程度最低，茶次之。

（3）草本层。由表5 可知，草本层21 个主要植物种，共计210 个物种对，生态位重叠数值平均为0.10。其中，芒萁与紫花地丁的生态位重叠指数最高，为0.80。在草本层21 个物种中，乌蔹莓与其他物种的重叠程度最低，荩草次之。

3.3 物种多样性

3.3.1 物种丰富度指数由表6 可知，不同森林群落类型的物种丰富度表现为阔叶林＞杉木林＞竹林＞针阔混交林＞松林＞灌木林，而乔木层表现为阔叶林＞杉木林＞针阔混交林＞竹林＞松林＞灌木林。竹林、灌木林的物种丰富度指数表现为草本层＞灌木层＞乔木层，针阔混交林表现为乔木层＞草本层＞灌木层，阔叶林、杉木林表现为灌木层＞乔木层＞草本层，松林表现为灌木层＞草本层＞乔木层。

表6 公益林不同群落类型物种丰富度

3.3.2 物种多样性指数由表7 可知，群落生物多样性排序依次为杉木林群落＞阔叶林群落＞竹林群落＞针阔混交林群落＞松林群落＞灌木林群落；乔木层生物多样性依次为杉木林群落＞阔叶林群落＞针阔混交林群落＞竹林群落＞松林群落；灌木层生物多样性依次为杉木林群落＞阔叶林群落＞竹林群落＞松林群落＞针阔混交林群落＞灌木林群落；草本层生物多样性依次为竹林群落＞阔叶林群落＞杉木林群落＞松林群落＞针阔混交林群落＞灌木林群落。

表7 公益林不同群落类型物种多样性

3.4 生物量

森林生物量是指森林在一定时间内积累的有机质（干重）总量。乐清市省级以上公益林林分目前积累的总生物量为150.84 万t，平均单位面积生物量7.43 t/hm2（表8）。

公益林按林分类型划分，阔叶林生物量最大，为71.16 万t，占总生物量的47.17%；其次为针阔混交林，37.09 万t，占24.59%；松林25.39 万t，占16.83%；杉木林11.49 万t，占7.62%；灌木林3.47 万t，占2.30%；竹林最小，为2.24 万t，占1.49%。就单位面积生物量而言，杉木林最高，为8.02 t/hm2；灌木林最低，为6.47 t/hm2（表8）。