濕地松人工林林下植被生物多樣性特征

唐孝甲 唐學(xué)君

摘要：

林下植被是人工林生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，通過對(duì)濕地松人工林生物多樣性及其與林分特征因子的關(guān)系研究，結(jié)果如下：濕地松人工林的郁閉度與生物量相關(guān)性顯著，不同郁閉度下的林下植被生物多樣性變化不顯著；不同林齡階段林下植被的生物多樣性分析表明，20a后的林下植被比20a前有個(gè)突然增高的過程，呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；可以通過調(diào)整林分密度、郁閉度等林分因子對(duì)林下植被的生物多樣性和生物量進(jìn)行調(diào)控。

關(guān)鍵詞：

濕地松人工林；生物量；生物多樣性；林分因子

中圖分類號(hào)：S7573

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190315033

林下植被在維護(hù)森林生物多樣性、生態(tài)功能穩(wěn)定性和持續(xù)立地生產(chǎn)力等方面具有重要意義[1-2]。濕地松（Pinus elliottii ） 屬于外來引進(jìn)樹種，但由于其適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)良好、材質(zhì)質(zhì)量好、松脂產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，一直是我國南方丘陵區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和工業(yè)用材樹種之一[3]。目前，關(guān)于濕地松人工林培育、生長(zhǎng)特性、材質(zhì)屬性、病蟲害防治等方面的研究已有較多報(bào)道，但濕地松人工林林下植被生物多樣性與林分因子的關(guān)系研究較少。例如，韋春宜以廣西國營沙塘林場(chǎng)的速生桉、馬尾松、濕地松3種人工純林的林下植被生物多樣性為研究對(duì)象，結(jié)果表明不同類型林分之間的物種多樣性指數(shù)無明顯差異[4]。馬澤清等研究了中亞熱帶地區(qū)（江西?。竦厮扇斯ち值纳L(zhǎng)過程，研究表明研究區(qū)的濕地松林生物量低于同期營造的馬尾松（Pinus massoniana）林生物量，也明顯低于中亞熱帶地帶性植被樟樹（Cinnamomum camphora）林的生物量，而且濕地松人工林林下植被生物多樣性普遍較少，不利于丘陵區(qū)的水土保持功能發(fā)揮[5]。周會(huì)萍等研究了江西省不同類型濕地松人工林的物種多樣性，結(jié)果表明林下植被以白檀（Symplocos paniculata）、黃梔子（Gardenia jasminoides）、山莓（Rubus corchorifolius）、菝葜（Smilax china）、黃荊（Vitex negundo）、小果薔薇（Rosa cymosa）等為主，通過人工補(bǔ)種鄉(xiāng)土樹種可以加速生態(tài)恢復(fù)進(jìn)程[6]。本研究在分析濕地松林下植被物種組成及其多樣性指數(shù)的基礎(chǔ)上，采用模型回歸和相關(guān)分析方法，對(duì)濕地松人工林下植被生物多樣性及其與林分因子的關(guān)系進(jìn)行研究，為中亞熱帶紅壤丘陵區(qū)的森林健康經(jīng)營提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。 [JP]

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于江西省吉安縣，地理坐標(biāo)為N27°6′16″～27°25′06″、E115°18′11″～115°39′58″，該區(qū)域地處中亞熱帶，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，受東南季風(fēng)影響，氣候溫和，光照充足，雨量充沛，年平均降水量為1456mm，年平均日照時(shí)間1814h，無霜期281d；土壤類型為紅壤，土層較厚、結(jié)構(gòu)緊密、透水性差，易形成地表徑流。地帶性原生植被為亞熱帶常綠闊葉林，由于長(zhǎng)期的人為干擾，原生植被遭到一定程度的破壞，現(xiàn)在主要植被類型是濕地松人工林、杉木人工林、天然針闊混交林及灌木林等。

2研究方法

21樣地設(shè)置

在不同的濕地松人工林內(nèi)設(shè)置30m × 30m的樣地，在每個(gè)樣地各選取5個(gè)5m × 5m的灌木樣方，再按灌木樣方設(shè)置方法在同一樣地內(nèi)選取5個(gè)1m×1m的草本樣方，本研究共設(shè)置樣地20個(gè)、灌木樣方100個(gè)、草本樣方100個(gè)。

22物種多樣性測(cè)度方法

物種多樣性是群落組織復(fù)雜性的重要度量指標(biāo)，也是群落生態(tài)環(huán)境的綜合指標(biāo)之一。物種多樣性的測(cè)定方法很多，本研究選擇以下幾種最常用指標(biāo)進(jìn)行分析[7]，包括豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)（Shannon-Weiner指數(shù)和Simpson多樣性指數(shù)）、Shannon-Wiener均勻度指數(shù)（Jsw）等。

23生物量測(cè)定

本研究主要側(cè)重林下植被恢復(fù)狀況，生物量測(cè)定也只針對(duì)林下灌木層和草本層進(jìn)行。將各樣方內(nèi)的所有灌木和草本進(jìn)行全株收獲，并按物種分類稱其鮮重。此后，隨機(jī)取枝葉100～150g稱量鮮重，并帶回樣品在實(shí)驗(yàn)室于65℃烘箱內(nèi)恒溫烘干至恒重，然后稱量其干重，再求得各物種的干物質(zhì)凈含量。

[HJ1.5mm]3結(jié)果分析

31濕地松人工林林下植被生物多樣性特征

濕地松人工林物種豐富度平均為11，最大可達(dá)到27，林下植被以烏飯、黃瑞木、檵木、杜鵑、山倉子、毛冬青、黃梔子、柃木、石斑木、木荷、山莓、菝葜、黃荊等為主。濕地松人工林林下植被生物多樣性（Simpson）平均為0743，最大可以達(dá)到0904，最小為0436。樣地中最大的林木株數(shù)可以達(dá)到153株，最小只有38株，然而不同林分密度的樣地表現(xiàn)出的多樣性、生物量等指標(biāo)存在差異性，所以在濕地松人工林的培育過程中應(yīng)該合理調(diào)控林分密度，促進(jìn)林下植被生物多樣性的增加。濕地松人工林林下植被物種多樣性指數(shù)在075～080時(shí)林下植被的生物量達(dá)到最大，郁閉度大的樣地物種多樣性和生物量都較小，這與光照有關(guān)。林下植被由于受到光照的限制，會(huì)影響林下植被的生物多樣性和生物量。通過撫育間伐和透光伐等森林經(jīng)營措施，可以顯著提升濕地松人工林的生物量和林下植被生物多樣性。因此，人工林培育過程中應(yīng)該達(dá)到合理的郁閉度和林分密度，這樣有利于林分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和生態(tài)功能的發(fā)揮。

32林下植被多樣性與林分因子的關(guān)系分析

321不同郁閉度對(duì)林下植被多樣性及生物量的影響[JP]

不同郁閉度類型林下植被的物種組成成分和物種多樣性指數(shù)均存在差異性，郁閉度為0.7時(shí)，濕地松人工林的Simpson指數(shù)、Shannon指數(shù)和均勻度最大，生態(tài)優(yōu)勢(shì)度最小[8]。郁閉度的不同會(huì)顯著影響林內(nèi)光照條件，而光照又是林下植被生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子之一。在中齡林和近熟林階段，不同林分郁閉度影響下的濕地松人工林生物多樣性和生物量等指標(biāo)變化呈現(xiàn)雙峰型曲線，當(dāng)郁閉度在06以下時(shí)，生物多樣性隨著郁閉度的增加而增加，但郁閉度高于08時(shí)，生物多樣性隨著郁閉度的增加而減少。當(dāng)郁閉度在07以下時(shí)，林分生物量隨著郁閉度的增加而增加，郁閉度與生物量之間存在著一定的正相關(guān)關(guān)系；當(dāng)郁閉度在07～09時(shí)，林分生物量隨著郁閉度的增加而減小，郁閉度與生物量之間存在著一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系。為了探討林下植被生物量、生物多樣性與林分郁閉度的關(guān)系，分別建立了以林下植被生物量、物種多樣性為因變量，林分郁閉度為自變量的一元線性回歸方程。通過相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)表明，在不同的林分郁閉度條件下，林下植被生物量、生物多樣性與林分郁閉度呈分段式的相關(guān)關(guān)系，這可能與濕地松人工林的土壤理化性狀、水分狀況和養(yǎng)分循環(huán)有關(guān)。有研究表明，適度的間伐能增加林下植被多樣性，有利于目標(biāo)樹種的大徑材培育，對(duì)林下植被的早期演替會(huì)產(chǎn)生較大影響[9]。

322不同林齡的林下植被生物多樣性分析

林齡與林下植被的生物多樣性關(guān)系密切，隨著林齡的增長(zhǎng)，林木的生長(zhǎng)發(fā)育有較大變化，主要包括林分密度調(diào)節(jié)、冠幅形態(tài)、林木胸徑等，這些變化又會(huì)顯著影響林分內(nèi)的光照強(qiáng)度，進(jìn)而影響林下層植被的生長(zhǎng)發(fā)育[10]。此外，隨著林齡的增長(zhǎng)，由于林木競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分空間從而種間競(jìng)爭(zhēng)越來越大，如果有外部樹種想要侵入會(huì)變得非常困難。通過研究表明，當(dāng)林齡在 10～20a時(shí)，林下植被的生物多樣性指數(shù)變化不大；但林齡在20a以上時(shí)，林下植被的生物多樣性指數(shù)會(huì)顯著增加，這是由于20a以后林分的密度調(diào)控基本完成，而且林內(nèi)的溫度、水分、養(yǎng)分等環(huán)境更適于林下植被層的生長(zhǎng)，生物多樣性的增加也對(duì)濕地松人工林生態(tài)系統(tǒng)的林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、生態(tài)服務(wù)功能及固碳量產(chǎn)生積極的影響。[JP]

4結(jié)論

本研究主要結(jié)論如下：濕地松人工林的郁閉度與生物量相關(guān)性顯著，不同郁閉度下的林下植被生物多樣性變化不顯著；不同林齡階段林下植被的生物多樣性分析表明，20a后的林下植被比20a前有個(gè)突然增高的過程，生物多樣性呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；可以通過調(diào)整林分密度、郁閉度等林分因子對(duì)林下植被的生物多樣性和生物量進(jìn)行調(diào)控。濕地松作為外來樹種，其大面積營造在我國生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中發(fā)揮了較大作用，但其可持續(xù)經(jīng)營能力有待提高。

參考文獻(xiàn)

[1]

田大倫，楊 超，閆文德，等. 連栽杉木林不同生育階段林下植被生物量[J].林業(yè)科學(xué)，2011，47（5）：145-149.

[2] 劉 磊， 溫遠(yuǎn)光， 盧立華，等. 不同林齡杉木人工林林下植物組成及其生物量變化[J].廣西科學(xué)，2007，14（2） ：172-176.

[3] 肖興翠，李志輝，唐作鈞，等.林分密度對(duì)濕地松人工林養(yǎng)分循環(huán)速率和利用效率的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2013，32（11）：2871-2880.

[4] 韋春宜.速生桉、馬尾松、濕地松等人工林物種多樣性研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（9）：170-173.

[5] 馬澤清，劉琪璟，王輝民，等.中亞熱帶濕地松人工林生長(zhǎng)過程[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2011（6）：1525-1537.

[6] 周會(huì)萍，牛德奎，張繼紅，等.濕地松人工林群落林下植被物種多樣性研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（1）：78-83.

[7] 薛興華，袁龍義.濕地松人工林不同年齡林隙土壤水熱狀況與pH值的對(duì)比[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（6）：342-344，366.

[8] 胡冬冬，唐丹，王文歡，等.人工林林下植被演替及其人為影響因子[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018（3）：471-475.

[9] 黃永利，黃雪芬，陳虎.濕地松人工林不同密度效應(yīng)分析[J].廣西林業(yè)科學(xué)，2014（2）：151-157.

[10] 楊清培，唐艷龍，溫小遂，等.紅壤丘陵區(qū)濕地松林下灌木層物種組成及主要種群間聯(lián)結(jié)性研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（5）：773-777.

作者簡(jiǎn)介：

唐孝甲（1963-），男，高級(jí)工程師，研究方向：森林資源監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、森林碳匯計(jì)量等；

唐學(xué)君（1981-），男，博士，高級(jí)工程師，研究方向：森林資源監(jiān)測(cè)、碳匯計(jì)量、生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)等。