崔 飛,鄧湘雯,2,鄧東華,李艷瓊,項文化,2,方 晰,2,趙麗娟,閆文德,2
(1.中南林業(yè)科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410004;2.南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國家工程實驗室,湖南 長沙 410004;3.湖南省邵陽縣林業(yè)局,湖南 邵陽 422100)
煉山造林后不同年齡杉木人工林林下植物多樣性動態(tài)
崔 飛1,鄧湘雯1,2,鄧東華3,李艷瓊1,項文化1,2,方 晰1,2,趙麗娟1,閆文德1,2
(1.中南林業(yè)科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410004;2.南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國家工程實驗室,湖南 長沙 410004;3.湖南省邵陽縣林業(yè)局,湖南 邵陽 422100)
以湖南省會同縣煉山造林后4個不同年齡杉木人工林為對象,采用空間代替時間的方法,研究了煉山造林后杉木人工林林下植被多樣性變化規(guī)律。結(jié)果表明:4個不同年齡杉木人工林林下植被多樣性豐富,總物種數(shù)達到167種,分屬于65科,127屬;4個年齡階段林下植被物種總數(shù)分別為74、85、76、68,草本的總數(shù)量在3 a時就達到最大值,平均高到7 a時,達到最大值;灌木的株數(shù)密度在7 a達到最大,隨后開始降低,平均高則隨林分年齡的增加而增大;林分中藤本的數(shù)量基本不變。隨著林分年齡的增加,林下植被的物種相似性指數(shù)相對降低;菝葜Smilax china、狗脊蕨Woodwardia japonica、廣東蛇葡萄Ampelopsis cantoniensis的重要值在所有樣地中均大于5,是會同縣杉木人工林的常見植物種;3 a時,五節(jié)芒Miscanthus fl oridulus的重要值最大,17a以后,杜莖山Maesa japonica和五葉地錦Parthenocissus quinquefolia的重要值最大。不同年齡階段林下植被群落的Simpson指數(shù)在不同生活型中存在一定差異,灌木呈下降趨勢,草本則表現(xiàn)出先升高后降低的特點,藤本波動較為明顯,先降低后升高最后又降低。Pielou均勻度指數(shù)在藤本中變化較大;灌木Pielou 均勻度指數(shù)在恢復(fù)初期增加,7 a時達到最高,隨著林木分化和物種競爭,灌木均勻度下降;草本 Pielou 均勻度指數(shù)在煉山造林后17 a時達到最高,隨后開始降低;表明煉山造林后杉木人工林群落的物種演替是一個漫長的過程,因此,煉山造林和幼林撫育時,建議多采用穴狀整地和除草,以保持杉木人工林林內(nèi)物種多樣性。
杉木人工林;林火干擾;林下植被;植物多樣性;煉山造林
林火是森林生態(tài)系統(tǒng)演替過程中一個不可忽視的生態(tài)因子,在維持森林生態(tài)系統(tǒng)平衡、生物多樣性方面起著重要作用[1-2]。煉山造林是營林用火的主要措施之一,是我國南方杉木人工林營造過程中的一項重要的森林經(jīng)營措施[3-4]。煉山造林,一方面具有簡單易行,有利于幼林快速生長,使森林快速恢復(fù),火災(zāi)引發(fā)率低等優(yōu)勢;另一方面,煉山造林雖然短期內(nèi)會增加土壤的速效養(yǎng)分,但長期來看煉山會造成土壤養(yǎng)分的流失,影響林地的持續(xù)經(jīng)營。
杉木Cunninghamia lanceolata是我國南方亞熱帶主要的造林樹種之一,具有悠久的栽培歷史,目前,栽培面積達9.21×106hm2,蓄積量達7.34×108m3[5],在南方丘陵山區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護中發(fā)揮著重要作用[6-11]。但由于杉木人工林的林分組成樹種單一,結(jié)構(gòu)簡單,林下植被發(fā)育不良,物種多樣性貧乏,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差,林木易遭受病蟲危害并出現(xiàn)地力衰退等現(xiàn)象[12-13]。如何采取有效措施盡快恢復(fù)和提高杉木人工林的生產(chǎn)力,已是當前杉木人工林持續(xù)經(jīng)營的一個迫切需要解決的重要問題[14]。研究表明,林下植被對改善表層土壤肥力、減少林地水土流失、促進杉木凋落物的分解等都具有明顯的作用,同時林下植物物種多樣性的提高,還可有效減輕林分病蟲害的發(fā)生和增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,具有重要的群落學(xué)作用和生態(tài)學(xué)功能[15-19]。在林分生長發(fā)育的不同階段,林下植被的物種構(gòu)成和數(shù)量都會發(fā)生很大變化。研究森林群落不同演替階段的林下植被的物種數(shù)量及變化規(guī)律對于提高人工林的生物多樣性和生態(tài)穩(wěn)定性[20],實現(xiàn)森林的可持續(xù)發(fā)展以及森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建有著重要的意義。
煉山造林對人工林地水土流失、土壤性質(zhì)及溫室氣體通量[21-22]等方面的影響已有了較深入的研究,但有關(guān)煉山造林對不同林齡杉木人工林林下植被的植物多樣性影響的研究少有報道。本文以煉山造林后的不同年齡階段的杉木人工林為研究對象,探討煉山造林后不同年齡階段杉木人工林植物多樣性動態(tài),為客觀評價、合理利用煉山造林,建立科學(xué)的杉木栽培管理體系和杉木人工林可持續(xù)經(jīng)營措施提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
本研究區(qū)位于國家重點野外科學(xué)觀測試驗站、國家林業(yè)局重點生態(tài)站——中南林業(yè)科技大學(xué)會同杉木林生態(tài)站。該站位于湖南省懷化市會同縣境內(nèi),地理坐標為東經(jīng) 109°45′,北緯 26°50′,地貌為低山丘陵,海拔200~500 m。氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L性濕潤氣候區(qū),寒暑適度,四季分明。全年平均氣溫16.7 ℃,1月平均氣溫為4.5 ℃;7月平均氣溫為27.5 ℃,1年中有8~9個月氣溫在10℃以上,其中4~10月氣溫均在15℃以上,極端最高氣溫和極端最底氣溫分別為36.4 ℃和-4.4 ℃。全年降水量為1 100~1 400 mm,降水量年內(nèi)分配不均,一般4~6月比較集中,而8、9月常較干旱。年蒸發(fā)量1 000~1 300 mm,年相對濕度為80 %以上,日照全年平均在34 %左右,4~12月一般都在30 %以上,平均風速1.5~2.0 m/s,全年生長期長達300 d左右。土壤為山地黃壤。為杉木中心產(chǎn)區(qū)。
在對調(diào)查區(qū)杉木人工林進行全面勘查的基礎(chǔ)上,結(jié)合林下植被的恢復(fù)狀況,選取3 a、7 a、17 a和25 a四種不同年齡階段自然恢復(fù)的杉木人工林進行林分調(diào)查。標準地面積為20 m×20 m,每個年齡階段設(shè)3個重復(fù)標準地,共設(shè)置標準地12個。標準地內(nèi)進行每木檢尺,調(diào)查喬木的高度、胸徑、冠幅、枝下高和林分年齡,各年齡階段的杉木人工林林分特征見表1。
表1 杉木人工林的基本概況Table 1 Basic situations of Chinese fir plantations
采用連續(xù)樣方的調(diào)查法,在林分內(nèi)沿著一固定方向連續(xù)調(diào)查2 m×2 m小樣方,調(diào)查因子主要有植物種類、高度、蓋度和生長狀況等,根據(jù)種-面積曲線,每個林分共設(shè)20個小樣方。
林下植被采用以下方法計算出群落指標[23-25]:
(1)物種豐富度(R)采用物種的數(shù)目(S),即群落中出現(xiàn)的總物種數(shù)。
(2)物種重要值VI:
(3)Jaccard相似度SJ:
(4)群落優(yōu)勢度(λ)采用以下公式計算:
(5)Simpson多樣性指數(shù)(IS)用以下公式計算:
(6)Shannon-Wiener(H)多樣性指數(shù)采用以下公式計算:。
(7)Pielou均勻度指數(shù)(J)采用以下公式計算:
式中:SJ為兩個樣地間物種相似度,a為樣地1中的所有物種數(shù),b為樣地2中的所有物種數(shù),c為樣地1和樣地2共有的物種數(shù)。S為總物種數(shù),ni
為第i個種的個體數(shù),N為群落(樣地)全部個體總數(shù)。
煉山造林后3 a、7 a、17 a與25 a,杉木人工林林下植被物種總數(shù)為167種,分屬于65科,127屬;4個年齡階段林下植被物種組成如圖1。將林下植被(灌木、草本和藤本)的種群數(shù)量、平均高、平均蓋度等因子整理成圖2。
圖1 不同年齡杉木人工林林下植被的組成Fig.1 Understory compositions of different aged Chinese fi r plantations
圖2 不同年齡杉木人工林林下植被的生長狀況Fig.2 Growth situations of understory of different age Chinese fi r plantations
煉山造林3 a后,枯落物和地被物的灰燼為土壤提供了速效養(yǎng)分,環(huán)境條件對喜光植物和雜草生長十分有利,再加上杉木林內(nèi)光照充足,喜光的先鋒物種進入。在樣方內(nèi)共出現(xiàn)植物種類達74種(圖1),其中灌木34種,占總種數(shù)的45.9 %,分屬16科30屬;草本植物32種,占總數(shù)的43.2 %,分屬25科32屬;藤本8種,占總種數(shù)的10.9 %,分屬5科7屬。
煉山造林7a后,杉木逐漸成為群落的優(yōu)勢種,生長迅速,但林分郁閉度只有0.7,林內(nèi)光照還比較充足,有利于喜光的草本植物生長發(fā)育,在樣方內(nèi)共出現(xiàn)植物種類85種,其中灌木35種,占總種數(shù)的41.2 %,分屬16科30屬;草本40種,占總數(shù)的47.1 %,分屬28科36屬;藤本10種,占總種數(shù)的11.7 %,分屬8科9屬。
煉山造林17a后,杉木成為群落的絕對優(yōu)勢種,林分已完全郁閉,林內(nèi)透光率降低,一些喜光植物由于得不到足夠的光照,開始逐步從群落中退出,一些耐陰的物種開始出現(xiàn),但林下總物種數(shù)量開始減少,植物種類為76種(圖1)。其中灌木23種,占總種數(shù)的30.3 %,分屬19科20屬;草本45種,占總數(shù)的59.2 %,分屬25科36屬;藤本8種,占總種數(shù)的10.5 %,分屬7科7屬。
煉山造林25a后,林分開始疏開,林分郁閉度有所下降,在0.9左右。林下植被種類為68種,主要由耐蔭的草本植物組成,其中灌木23種,占總種數(shù)的33.8 %,分屬17科23屬;草本38種,占總數(shù)的55.9 %,分屬25科32屬;藤本7種,占總種數(shù)的10.3 %,分屬6科7屬。
由圖2可知,草本的株數(shù)密度在3a時,就達到最大值,并隨林分年齡的增大而減少;灌木的株數(shù)密度在7a達到最大,隨后開始降低,林分中藤本的株數(shù)密度基本不變(圖2a)。草本的高生長在7a時達到最大值,以后隨著年齡的增大,大部分陽性草本開始退化,草本的平均高開始減小;而灌木的平均高則隨著林分年齡的增大而增加(圖2b)。林下植被的蓋度,在17a以前,隨著林分年齡的增加減小,到17a以后,有增加的趨勢(圖2c),這主要與煉山造林后杉木人工林的郁閉度有關(guān)。
從表2可以看出,不同恢復(fù)年份后林下植被各層的物種相似性指數(shù)相對降低,沒有超過50 %的,這說明在煉山后隨著時間的推移,林下植被物種變化較大,這可能與林分的郁閉度及土壤養(yǎng)分的變化等因素有關(guān),隨著林分郁閉度趨于穩(wěn)定,相似度也有所增加,比如17a與25a灌草藤的相似度就達到43.7 %、48.2 %和50 %,這說明到了杉木林生長后期,林下植被種類趨于穩(wěn)定。
表2 不同林分年齡的物種相似度(%)Table 2 Similarity of different species with different stand ages
將4個生活型中,重要值大于5的灌木、草本以及藤本植物整理成表3。從表3可以看出,灌木菝葜Smilax china、草本植物狗脊蕨Woodwardia japonica以及藤本植物廣東蛇葡萄Ampelopsis cantoniensis在4個年齡階段的重要值都大于5,說明菝葜、狗脊蕨、廣東蛇葡萄的適應(yīng)能力強,是本地區(qū)灌木、草本、藤本的優(yōu)勢種。灌木植物細齒葉柃Eurya nitida和藤本植物雞矢藤Paederia scandens在3 a和25 a林重要值都高,這可能是由于其屬于中性偏陽的物種,可以在郁閉度不高的幼齡林以及喬木冠層逐漸稀疏后,透光度改善的成熟林中生長,而不能忍受17 a林分較高的郁閉度。灌木杜莖山Maesa japonica的重要值隨年齡的增加而增加,25 a時達到最大值29.5。
從草本的重要值可以看出,在群落演替過程中,具有衰退趨勢的草本物種為五節(jié)芒Miscanthus fl oridulus。五節(jié)芒是一種喜陽性的草本植物,在林分年齡7 a以前的林分中有著廣泛的分布,種群數(shù)量大,生長狀況良好,7 a林分中,五節(jié)芒的平均高達到0.6 m。但隨著林分年齡的增加,到17 a及以后的林分中五節(jié)芒卻很少。翠云草Selaginella uncinata、魚腥草Heartleaf HouttuyniaHerb和斜羽鳳尾蕨Pteris oshimensis這幾個物種則表現(xiàn)得十分喜陰,它們在郁閉度很高的17 a與25 a林中優(yōu)勢明顯,而在光照條件良好的3 a和7 a林分中則不具優(yōu)勢或者優(yōu)勢不明顯。煉山造林后,草本優(yōu)勢物種幾乎都有蕨類植物,禾本科植物也占據(jù)一定的位置,這說明煉山造林后杉木人工林林下生境更利于蕨類植物和禾本科植物的生長。因此,煉山造林后3a內(nèi),草本植物生長旺盛,有利于煉山造林后的水土保持,幼林撫育過程中,建議適當保留草本植物,維持生物多樣性,促進林分的穩(wěn)定。
不同年齡階段的杉木人工林林下植被分別按灌木、草本和藤本植物3種生活型對各多樣性指數(shù)進行計算,其結(jié)果見圖3。由圖3可知,不同恢復(fù)階段的杉木人工林林下植被不同生活型的物種多樣性特征存在一定差異,灌木植物Simpson 指數(shù)一直處于下降趨勢,這可能是由于隨著林分郁閉度的增加,陽性灌木逐步退出林分的緣故;草本植物則表現(xiàn)出先上升后下降的特點,與總體多樣性變化相一致,這主要是在林冠郁閉之前,隨著林內(nèi)光照強度減弱,林下耐陰草本數(shù)量增加,因而多樣性指數(shù)增加;煉山造林3 a后的林分呈現(xiàn)出灌木>藤本 >草本,地表火擾動對林下灌木生長發(fā)育產(chǎn)生了積極影響;煉山造林7 a后的林分呈現(xiàn)出灌木>草本>藤本,恢復(fù)17 a以及25 a的林分均表現(xiàn)出草本>灌木>藤本;藤本植物多樣性指數(shù)比灌木和草本層低,這說明杉木林下藤本植物種類較少。只有自然演替到一定程度上(如煉山17 a后),其多樣性才有可能達到較高值,多樣性指數(shù)也隨杉木林齡的變化而呈幅度較小的變化。
表3 不同杉木生長發(fā)育階段主要林下植被種類組成及其重要值Table 3 Main species and their importance values of understory in different Chinese fir stages
圖3 不同年齡階段杉木林林下植被多樣性指數(shù)Fig.3 Understory species diversity indexes of Chinese fi r plantations with different ages
從 Pielou 指數(shù)變化可以看出,會同縣杉木人工林煉山造林后林下植被恢復(fù)狀況中藤本植物的物種均勻度變化較大;灌木Pielou 均勻度指數(shù)在恢復(fù)初期增加,在恢復(fù)7a時達到最高,隨著林木分化和物種競爭,灌木均勻度下降。由于地表火的干擾,林下生物物理環(huán)境( 如土壤有機質(zhì)等) 分布極不均勻,先鋒物種侵入的方式不同,使草本Pielou 均勻度指數(shù)在煉山造林17a后達到最高,隨后開始降低。
研究結(jié)果表明:煉山造林后,4個不同年齡階段杉木人工林林下植被多樣性豐富,總物種數(shù)有167種,4個年齡階段的林下植被種數(shù)分別為74、85、76、68種;煉山后,枯落物和地被物的殘渣的燃燒促進了腐殖質(zhì)形成和養(yǎng)分歸還,為土壤提供了速效養(yǎng)分,有利于林下植被的生長,3 a林環(huán)境條件對喜光植物和道旁雜草生長十分有利,喜光的先鋒物種進入,群落物種組成豐富,五節(jié)芒等陽性草本植物到7 a平均高達到最大值,林下植被的物種數(shù)量也達到最大值。隨后的17 a與25 a林中林下植被逐步減少,灌草植被的變化過程也是耐蔭物種逐步替代陽性植物種的過程,但也出現(xiàn)了對環(huán)境變化忍耐的物種類型。
從林下植被的重要值來看,菝葜、狗脊蕨和廣東蛇葡萄在不同年齡階段下的重要值都大于5,說明這3種林下植被在杉木林中的適應(yīng)性強,是當?shù)氐膬?yōu)勢林下植被種。而不同的年齡階段,優(yōu)勢林下植被種又有差異,3 a時具有最大重要值的是草本植物五節(jié)芒,7 a時,廣東蛇葡萄和五節(jié)芒具有較大的重要值,而17 a以后,杜莖山和五葉地錦出現(xiàn)較大的重要值,因此,煉山造林后杉木人工林在不同年齡階段林下植被的優(yōu)勢種不同,這主要受林分的郁閉度數(shù)影響。
煉山造林后,會同杉木人工林群落不同恢復(fù)階段人工林群落Simpson 指數(shù)各生活型存在一定差異,灌木一直處于下降趨勢,草本則表現(xiàn)出先升高后降低的特點,與總體多樣性變化相一致,這與草本的物種數(shù)目最多有關(guān)系;藤本的波動較明顯,先降低后升高最后又降低。從 Pielou 指數(shù)變化可以看出,藤本的Pielou均勻度指數(shù)與灌木層、草本層相比,相對較低波動較大,數(shù)值較低,這說明煉山造林后,林下藤本種類減少,分布不均勻,Pielou均勻度指數(shù)對藤本的影響較大,在17 a達到最大,隨著林分逐漸郁閉,開始下降;灌木Pielou均勻度指數(shù)在恢復(fù)初期增加,在恢復(fù)7 a時達到最高,隨著林木分化和物種競爭,灌木均勻度下降。由于煉山造林后,林下生物物理環(huán)境(如土壤有機質(zhì)等)分布極不均勻,先鋒物種侵入的方式不同,使草本 Pielou 均勻度指數(shù)在煉山造林17 a后才達到最高,隨后開始降低。
森林群落林下植被恢復(fù)受火燒強度、火燒頻率、植被類型、天氣狀況和地形地貌等因素的綜合影響[26]。在群落演替過程中,杉木人工林林下優(yōu)勢物種和杉木之間的種間關(guān)系還有待進一步研究,弄清了林下植被優(yōu)勢物種和杉木之間的種間關(guān)系,就可為恢復(fù)杉木人工林植物多樣性和生態(tài)功能,重建復(fù)合、穩(wěn)定的森林群落結(jié)構(gòu)等工作提供參考。增加林下植被的植物多樣性,必然為現(xiàn)有的人工林的地力衰退,病蟲害嚴重,生態(tài)功能低下等問題提供較大的幫助[27-28]。
對會同不同年齡杉木人工林煉山后物種多樣性動態(tài)的研究結(jié)果也表明:煉山造林后,人工林群落的物種演替和恢復(fù)是一個漫長的過程,恢復(fù)早期,物種多樣性波動較大,隨著植物群落恢復(fù)演替過程中生物與環(huán)境、生物與生物間復(fù)雜的相互作用,不同物種間的彼此消長,各年齡階段的群落表現(xiàn)出各不相同的結(jié)構(gòu)和功能,物種多樣性特征也各不相同。煉山造林后,陽性雜草短期內(nèi)生長旺盛,確保了杉木人工林內(nèi)的物種多樣性,有利于杉木幼樹的生長。因此,造林和幼林撫育時,建議多采用穴狀整地和除草,以保持杉木人工林林內(nèi)物種多樣性。
[1] 孔繁花, 李秀珍, 王緒高, 等. 林火跡地森林恢復(fù)研究進展[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2003, 22(2): 60-64.
[2] 朱學(xué)靈, 劉曉靜, 崔向慧, 等. 寶天曼自然保護區(qū)櫟類林群落不同火燒演替序列物種多樣性特征[J]. 林業(yè)科學(xué), 2012,48(8): 31-38.
[3] 方志偉. 煉山對杉木人工林群落學(xué)特征影響的研究[J]. 林業(yè)科學(xué), 2001, 37(1): 208-211.
[4] 何宗明, 范少輝, 盧鏡銘, 等. 立地管理措施對2代4年生杉木林生長的影響[J]. 林業(yè)科學(xué), 2003, 39(4): 54- 58.
[5] Zhao M F, Xiang W H, Peng C H,et al.Simulating age-related changes in carbon storage and allocation in a Chinese fir plantation growing in southern China using the 3PG model [J].Forest Ecology and Management, 2009, 257: 1520-1531.
[6] Ma XQ, Heal KV, Liu AQ,et al. Nutrient cycling and distribution in different-aged plantations of Chinese fi r in southern China[J].Forest Ecology and Management, 2007, 243: 61-74.
[7] 林同龍. 立地管理措施對2代8年生杉木生長的影響[J]. 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃, 2012, 37(1): 14-17.
[8] 萬曉華, 黃志群, 何宗明, 等. 闊葉和杉木人工林對土壤碳氮庫的影響比較[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2013, 24(2): 345-350.
[9] 何宗明, 范少輝, 盧鏡銘, 等. 立地管理措施對2代6年生杉木林生長的影響[J]. 林業(yè)科學(xué), 2006, 42(11): 47-51.
[10] 趙 萌, 方 晰, 田大倫. 第2代杉木人工林地土壤微生物數(shù)量與土壤因子的關(guān)系[J]. 林業(yè)科學(xué), 2007, 43(6): 7-12.
[11] 方 晰, 田大倫, 項文化. 間伐對杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳貯量及其空間分配格局的影響[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報, 2010,30(11): 47-53.
[12] 蔡道雄, 盧立華, 賈宏炎, 等. 封山育林對杉木人工林林下植被物種多樣性恢復(fù)的影響[J]. 林業(yè)科學(xué)研究, 2007, 20(3):319-327.
[13] 孫啟武, 楊承棟, 焦如珍. 江西大崗山連栽杉木人工林土壤性質(zhì)的變化[J]. 林業(yè)科學(xué), 2003, 39(3): 1-5.
[14] 林開敏, 俞新妥, 黃寶龍, 等. 杉木人工林林下植物物種多樣性的動態(tài)特征[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2001, 7(1): 13-19.
[15] 袁志忠, 楊振宇, 李廷輝. 杉木人工林及其采伐跡地林下植被物種多樣性研究[J]. 福建林業(yè)科技, 2008, 35(2): 57-59.
[16] 楊 健, 孔健健, 劉 波. 林火干擾對北方針葉林林下植被的影響[J]. 植物生態(tài)學(xué)報, 2013, 37(5): 474–480.
[17] 郭 琦,王新杰. 不同混交模式杉木人工林林下植被生物量與土壤物理性質(zhì)研究[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報, 2014, 34(5):70-73.
[18] 何佩云, 丁貴杰, 諶紅輝. 第1、2代馬尾松人工林林下植被的多樣性比較[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報, 2012, 32(2):71-74.
[19] 林開敏, 俞新妥, 黃寶龍, 等. 杉木人工林林下植物物種多樣性的動態(tài)特征[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2001, 7(1): 13-19.
[20] 馮耀宗. 物種多樣性與人工生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性探討[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2003, 14(6): 853-857.
[21] 任 樂, 馬秀枝, 李長生. 林火干擾對土壤性質(zhì)及溫室氣體通量的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2014, 33(2): 502-509.
[22] 許鵬波, 屈 明, 薛 立. 火對森林土壤的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2013, 32(6): 1596-1606.
[23] 易 好, 鄧湘雯, 項文化, 等. 湘中丘陵區(qū)南酸棗闊葉林群落特征及群落更新[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2014, 34(12): 3463-3471.
[24] 方精云, 王襄平, 沈澤昊, 等. 植物群落清查的主要內(nèi)容、方法和技術(shù)規(guī)范[J]. 生物多樣性,2009, 17(6): 533-548.
[25] 張金屯. 數(shù)量生態(tài)學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2011, 87-107.
[26] 孫毓鑫,吳建平,周麗霞. 廣東鶴山火燒跡地植被恢復(fù)后土壤養(yǎng)分含量變化[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2009, 20(3): 513-517.
[27] 王玉濤, 馬欽彥, 侯廣維, 等. 川西高山松林火燒跡地植被生物量與生產(chǎn)力恢復(fù)動態(tài)[J]. 林業(yè)科學(xué), 2007, 32(1): 37-40.
[28] 嚴超龍, 陶建平, 湯愛儀. 重慶茅庵林場火燒跡地早期恢復(fù)植被特征研究[J].西南大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2008, 30(5):140-144.
Understory plant diversity dynamic of Chinese fi r plantation with different forest ages after prescribed burning afforestation
CUI Fei1, DENG Xiang-wen1,2, DENG Dong-hua3, LI Yan-qiong1, XIANG Wen-hua1,2, FANG Xi1,2, ZHAO Li-juan1, YAN Wen-de1,2
(1. School of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. National Engineering Lab. for Applied Technology of Forestry & Ecology in South China, Changsha 410004, Hunan, China;3. Forestry Bureau of Shaoyang County, Shaoyang, 422100, Hunan, China)
By taking four different forest-ages Chinese fi r plantations(three-year-old, seven-year-old, seventeen-year-old, twenty fi veyear-old) after controlled burning afforestation in Huitong county, Hunan province, as the studied objects, and by replacing time with space, the changing laws of understory plant diversity of Chinese fir plantations with different ages under controlled burning were investigated. The results show as follows. (1) Four different aged Chinese fi r plantations all had rich plant diversity, the total species number of the four plantations was 167, and they belonged to 65 families, and 127 genera; The total numbers of under story plant species of four forest-aged were 74, 85, 76 and 68 respectively, the total number of herb layer species reached a maximum at 3-year-old,but the average height reached their maximum at 7-year-old; The density of tree numbers of bush layer reached a maximum at 7-yearold, and then began to reduce, but the average height of bush layer increased with the increase of stand age; The number of liana in the forest stand seldom changed; The similarity index of the undergrowth species relatively decreased with the increase of stand age. The indigenous species of the understory plants in Chinese fi r plantations of Huitong county wereAmpelopsis cantoniensis,WoodwardiajaponicaandSmilax china, whose important value (IV) were upon to 5 in each stand age. When the stand age was 3-year-old, the IV ofMiscanthus fl oriduluswas the highest. TheMaesa japonicaandParthenocissus quinquefoliahad the highest IV, during 17-yearold and 25-year-old. The differences of the Simpson index among the 4 stand ages of understory plant community with different life forms were striking. With the stand age increasing, the Simpson index under bush layer was in a downtrend, and the index under herb layer increased at fi rst, then declined, the index under Liana layer showed an obvious fl uctuation (f i rst declined, then rose and again declined). The Pielou evenness index changed bigger on the Liana layer. Pielou evenness index in the shrub layer increased at the initial stage after afforestation, and reached their highest level at 7-year-old. But along with the tree differentiation and species competition, the Pielou evenness index of shrub layer decreased. Pielou evenness index of herb layer reached the highest value at 17-year-old, and then decreased. It was found that species succession and recovery of plantation community was a long process after controlled burning and afforestation. As a result, the suggestions were presented that cavernous ploughing and weeding should be used during the afforestation and young growth tending after controlled burning.
Chinese fi r plantation; fi re disturbance; understory vegetation; plant species diversity; afforestation under prescribed burning
S791.27
A
1673-923X(2015)06-0063-07
10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.06.012
2014-10-12
湖南省研究生科研創(chuàng)新項目(CX2013B354);中南林業(yè)科技大學(xué)研究生科技創(chuàng)新基金項目(CX2013B22);國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(201404316)
崔 飛,碩士研究生 通訊作者:鄧湘雯,教授,博士;E-mail:dxwfree@126.com
崔 飛,鄧湘雯,鄧東華,等. 煉山造林后不同年齡杉木人工林林下植物多樣性動態(tài)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015,35(6): 63-69.
[本文編校:吳 彬]