閩清白云山杉木生態(tài)林群落多樣性及穩(wěn)定性

陳澤穗

(1.福建省閩清白云山國有林場，福建 閩清 350800；2.人工林可持續(xù)經(jīng)營福建省高校工程研究中心，福建 福州 350002)

生態(tài)公益林在保護和改善人類生存環(huán)境、維持生態(tài)平衡、保存物種資源、科學實驗、森林旅游、國土保安等各方面發(fā)揮重要作用。杉木是福建省主要的用材樹種，隨著全國及福建省生態(tài)公益林建設的推進，杉木生態(tài)公益林面積逐漸增大，其重要性更加突出。近年來有關(guān)杉木生態(tài)公益林的研究不斷增多，大部分研究集中于群落結(jié)構(gòu)、效益評價、補償管理和空間結(jié)構(gòu)等方面[1-10]，有關(guān)生態(tài)公益林群落穩(wěn)定性研究較少。群落的穩(wěn)定性表征群落抵抗干擾、維系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀的能力。大多數(shù)學者認同多樣性程度越高，群落穩(wěn)定性強，抗干擾能力越強[11]。本文以閩清縣白云山22年生杉木生態(tài)公益林為研究對象，采用樣方相鄰格子法，對樣地的生物多樣性進行調(diào)查，對公益性杉木人工林群落的穩(wěn)定性進行分析，以期為公益林建設、保護提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省東部的閩清白云山國有林場，地處戴云山山脈，地理位置為118°44′11″ E、26°15′17″ N，海拔771 m，年均氣溫19.5 ℃，雨量充沛，年均降水量1800 mm左右，屬亞熱帶季風氣候。土壤以黃紅壤為主，土層深厚，土壤肥力中等。全場經(jīng)營面積3817.7 hm2，其中生態(tài)公益林面積占經(jīng)營區(qū)林地面積的61%，為福州市生態(tài)林面積最多的林場，綠化程度達到98.3%，森林覆蓋率88.7%。研究區(qū)的喬木層為1995年人工種植的杉木(Cunninghamialanceolata)純林、少量馬尾松(Pinusmassoniana)、油桐(Verniciafordii)，林下灌木豐富，主要優(yōu)勢種為秤星樹(Ilexasprella)、山蒼子(Litseacubeba)、窄基紅褐柃(Euryarubiginosavar.attenuata)。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

樣地設置在白云山林場丹地隔工區(qū)10大班01小班(圖1)，樣地坡向為北坡，坡度在10°～35°之間，土層深厚、土壤肥沃。2016年7—9月，采用相鄰格子法，設置10 m×10 m的喬木層樣方50個(圖2)，調(diào)查樣地內(nèi)胸徑≥4 cm的喬木樹種的名稱、樹高、胸徑、冠幅等指標，總調(diào)查面積5000 m2；每個喬木層的樣方內(nèi)沿對角線設置5 m×5 m的灌木層樣方2個，調(diào)查每個樣方內(nèi)灌木樹種的種名、基徑、株高、冠幅，面積共2500 m2；每個喬木層樣方內(nèi)沿對角線設置1 m×1 m的草本層樣方3個，調(diào)查每個小樣方內(nèi)草本植物的種名、株數(shù)、蓋度、平均高度等指標，面積共150 m2。

圖1 樣地位置圖圖2 喬木樣方圖

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

重要值(%)=相對密度+相對頻度+相對優(yōu)勢度，灌木層、草本層重要值(%)=相對密度+相對頻度+相對投影蓋度，相對密度(RD)=(某種植物的密度/全部植物的總密度)×100%[13]，相對頻度=(該種的頻度/所有種的頻度總和)×100%，相對優(yōu)勢度=(某植物個體胸高斷面積和/樣方中全部喬木個體胸高斷面積總和)×100%，相對投影蓋度=(某植物冠層投影面積之和/調(diào)查樣地總面積)×100%[14]。

群落的穩(wěn)定性，根據(jù)Godron穩(wěn)定性測定方法[15-16]，將群落中植物的頻度從大到小排列后，計算出總種數(shù)倒數(shù)的累積比例和相對頻度的累積比例，比值越接近20/80，群落就越穩(wěn)定，反之則越不穩(wěn)定。參考鄭元潤[16]對Godron穩(wěn)定性測定方法改進的模型，求得交點坐標。采用Origin 10.0軟件進行繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 白云山杉木生態(tài)公益林群落的物種組成

由表1可知，22年生杉木生態(tài)公益林樣地內(nèi)共有59科89屬127種維管束植物，其中喬木層有13科16屬17種，灌木層有38科57屬90種，草本層有21科28屬29種。喬木層植物共有1046株，其中杉木數(shù)量最多，占總株樹的86.7%，為單一優(yōu)勢種；杉木、馬尾松和油桐的重要值位列前三，其它樹種重要值較小。灌木層樹種較多，優(yōu)勢種優(yōu)勢度不明顯，秤星樹的重要值最大，山蒼子和窄基紅褐柃分列第二和第三。草本層重要值最大的是里白(Hicriopterisglauca)，淡竹葉(Lophatherumgracile)次之，里白和淡竹葉為草本層主要優(yōu)勢種；由于受到喬木層和灌木層的影響，草本層種類較單一。

表1 白云山杉木生態(tài)公益林主要樹種的重要值

3.2 白云山杉木生態(tài)公益林群落物種多樣性分析

22年生杉木生態(tài)公益林群落物種多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度和豐富度指數(shù)見表2。從表2可以看出，該群落多樣性指數(shù)、均勻度和豐富度指數(shù)均表現(xiàn)為灌木層>草本層>喬木層，優(yōu)勢度指數(shù)則表現(xiàn)為喬木層>草本層>灌木層。從物種多樣性指數(shù)分析，灌木層物種數(shù)最多，多樣性最豐富，多樣性指數(shù)最高；草本層次之；而喬木層物種多樣性指數(shù)最低。這是由于在調(diào)查樣地內(nèi)喬木層以杉木為主要樹種，而灌木層不僅具有灌木植物，還包括喬木樹種的幼苗，且以秤星樹和山蒼子為主構(gòu)成的灌木疏林林分采光性好，適宜于草本層植物生長。從物種優(yōu)勢度指數(shù)分析，該林分起源為杉木人工林，造林初期人工干預較強，因此喬木層的物種優(yōu)勢度指數(shù)最高。灌木層和草本層的均勻度指數(shù)較高，而喬木層最低，說明該林分劃分為生態(tài)公益林之后，人工干預減少，林分處于近自然生長狀態(tài)，灌木層和草本層植被得到較好的保存，數(shù)量分配較為均勻。

表2 白云山杉木生態(tài)公益林群落物種多樣性

3.3 白云山杉木生態(tài)公益林群落穩(wěn)定性分析

采用改進的Godron M測定法，對群落內(nèi)各種植物的總數(shù)量倒數(shù)累積和相對應的相對累積相對頻度2個因子的散點圖進行平滑曲線模擬(圖3)[9，12]。如圖3所示，白云山杉木生態(tài)公益林群落的模擬曲線為y=-0.0312x2+2.3001x+63.621(R2= 0.5747)。曲線與直線方程的交點坐標為(12.50，87.50)，與穩(wěn)定點(20，80)的歐氏距離為10.61，與穩(wěn)定交點坐標有一定差距，表明白云山杉木生態(tài)公益林處于演替過程中，群落處于接近穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 白云山杉木生態(tài)公益林群落穩(wěn)定性

4 結(jié)論與討論

1)本次調(diào)查結(jié)果表明，白云山杉木生態(tài)公益林共有植物資源59科89屬127種，其中喬木層有13科16屬17種，灌木層有38科57屬90種，草本層有21科28屬29種。群落中杉木重要值最高，為喬木層的單一優(yōu)勢樹種；秤星樹、窄基紅褐柃和山蒼子為灌木層的主要優(yōu)勢種；里白和淡葉竹構(gòu)成了草本層的優(yōu)勢種，均屬于中性偏陽的物種，表明該林分有較好的透光度。

2)杉木中齡林群落物種多樣性分析表明：物種豐富度、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)的大小均表現(xiàn)為灌木層>草本層>喬木層，優(yōu)勢度指數(shù)大小則表現(xiàn)為喬木層>草本層>灌木層。與林家捷[17]研究結(jié)果相比，本研究杉木人工林各層次的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)略高，灌木層的多樣性指數(shù)遠大于林家捷的研究結(jié)果。林下植物種類較同齡的杉木純林豐富，這可能與該林分多年未受人工干擾有關(guān)，隨著林分的自然稀疏，林內(nèi)光照條件逐漸改善，林內(nèi)生態(tài)環(huán)境更適宜林下灌木、草本層植被的生長。

3)采用改進的Godson M測定法，對白云山杉木生態(tài)公益林的穩(wěn)定性進行分析，結(jié)果表明該群落與穩(wěn)定交點坐標有一定差距，表明白云山杉木生態(tài)公益林處于演替過程中，群落處于接近穩(wěn)定狀態(tài)。

*：感謝福建省林業(yè)科學研究院林捷高工、黃雍容工程師、高偉工程師在外業(yè)調(diào)查、論文撰寫、數(shù)據(jù)分析等方面給予指導！