臨武縣生態(tài)公益林群落結(jié)構(gòu)與林下植被多樣性研究

雷 斌，胡家銘，駱少華，李 兵

(1.湖南省臨武縣西山國有林場，湖南 臨武 424300；2.中南林業(yè)科技大學 林學院，湖南 長沙 410004；3.湖南省臨武縣自然資源局，湖南 臨武 424300；4.西北農(nóng)林科技大學 林學院，陜西 楊凌 712100)

1 引言

生態(tài)公益林主要是指以維護生態(tài)平衡、改善生態(tài)環(huán)境和保護物種資源提供公益性、社會性產(chǎn)品或服務為目的的林地，在保持水土、防風固沙等方面起到了至關(guān)重要的作用。但在我國存在生態(tài)公益林資源總量不足、質(zhì)量不高等問題，因此定期監(jiān)測生態(tài)公益林的各項指標，為生態(tài)公益林的管理與結(jié)構(gòu)調(diào)整提供依據(jù)，以期發(fā)揮更大的森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能。本文以臨武縣生態(tài)公益林的5個固定樣地為研究對象，對喬木林群落結(jié)構(gòu)及林下植被多樣性進行分析，評價森林生態(tài)系統(tǒng)功能等級[1～5]。

2 材料與方法

2.1 生態(tài)公益林樣地概況

臨武縣地處湖南省最南部，總面積137523.0 hm2，其中林地面積99875.3 hm2，活立木蓄積量2490067 m3，森林覆蓋率62.02%。其中國家級公益林面積為12561.4 hm2,省級公益林12907.7 hm2[6]。

2.2 研究方法

2.2.1 樣方設置及調(diào)查方法

本次調(diào)查在臨武縣縣公益林范圍內(nèi)進行，采用野外實地調(diào)查的方法進行全面調(diào)查，共設置5個固定樣地，面積為1000 m2(40 m平行等高線×25 m垂直等高線)，分別為杉木混交林、灌木林、黑松針闊混交林、毛竹純林、潤楠闊葉混交林五種類型，設置對應的樣地編號(表1)，分別記錄平均樹高、平均胸徑、樹種組成、郁閉度等相關(guān)因子(表2)。同時在樣地內(nèi)采用對角線法設置5個面積大小為1 m2(1 m×1 m)的灌、草層小樣方，分別記錄樣方內(nèi)灌木和草本的種類、蓋度、平均高、叢數(shù)、生活力(表3)[7]。

表2 固定樣地調(diào)查

表3 灌、草層小樣方調(diào)查

2.2.2 計算方法

采用豐富度指數(shù)來評價林下植被生物多樣性，計算公式為：

豐富度指數(shù)S=物種株數(shù)/樣方面積

(1)

采用多樣性指數(shù)(Simpson指數(shù))來評價林下植被生物多樣性，計算公式為：

(2)

式(1)和式(2)中：D為多樣性指數(shù)；N為所有物種個體總數(shù)；ni為第i個物種的個體數(shù)；S為物種的數(shù)目(總數(shù))[5]

3 結(jié)果與分析

3.1 樣地林分類型基本情況

根據(jù)5個固定樣地的調(diào)查結(jié)果，喬木林平均胸徑較小，平均高較低，說明林分中大徑材喬木較少，并且林分整體郁閉度較低，齡組為中齡林與幼齡林，說明林木年齡較小，處于發(fā)育林分演替階段[8～11]。

從林下灌草種類組成來看，潤楠闊葉混交林和灌木林樣方灌木覆蓋度高，杉木混交林樣方草本覆蓋度高，而毛竹純林樣方草本覆蓋度低，說明混交林郁閉度較大，灌木層會對草本層生存照成影響，而毛竹的擴張可能將導致生物多樣性降低，其原因為毛竹依靠強大的地下莖蔓延以實現(xiàn)擴張，導致常綠闊葉林演替形成竹闊混交林，甚至在人為干擾下形成毛竹純林，從森林群落特征觀測指標中灌木覆蓋度與草本覆蓋度來看，毛竹純林指數(shù)最低，說明毛竹具有強的入侵性，嚴重破壞周圍森林植被，導致林分中生物多樣性較低的現(xiàn)象[12～14]。

3.2 各樣地灌草層種類數(shù)及生物多樣性分析

3.2.1 樣地灌草層多樣性指數(shù)

分別計算5個樣地中5個小樣地灌草層的Simpson多樣性指數(shù)，并統(tǒng)計平均值(見表4)。

3.2.2樣地灌草層種類數(shù)及多樣性分析

5個調(diào)查樣地中，杉木混交林樣地中具有雜竹、合歡、等7種，平均每個小樣方分布3種類型灌草。灌木林樣地具有柃木、木蓮、懸鉤子、等8種，平均每個小樣方分布2～3種類型灌草。黑松針闊混交林樣地具有小葉女貞、杜鵑、懸鉤子、針茅等15種，平均每個小樣方分布6～7種類型灌草。毛竹純林樣地具有山麥冬等4種，平均每個小樣方中2～3種類型灌草。潤楠闊葉混交林樣地具有潤楠、小葉女貞等5種，平均每個小樣方分布3～4種類型灌草(表4)。其中黑松針闊混交林樣地具有灌草種類數(shù)最大，為15種，毛竹純林樣地具有灌草種類數(shù)最小，為4種，說明在黑松針闊混交林樣地灌草多樣性比竹純林樣地灌草多樣性高。

表4 各樣方灌木、草本植被類型及Simpson多樣性指數(shù)

5個調(diào)查樣地中，Simpson多樣性指數(shù)，黑松針闊混交林0.7033>潤楠常綠闊葉混交林0.4780>灌木林0.4169>杉木混交林0.2684>毛竹純林0.2144，說明黑松針闊混交林生物多樣性較高。

3.3 森林健康等級評定

根據(jù)《國家森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定(2014)》[16]，將森林健康等級為健康、亞健康、中健康、不健康4個等級，對樣地的森林健康等級進行評估，5個樣地均林木生長發(fā)育良好，枝干發(fā)達，樹葉大小和色澤正常，能正常結(jié)實和繁殖，未受任何災害，等級評定結(jié)果為健康。

4 結(jié)論與討論

(1)綜上所述，通過對臨武縣公益林樣地調(diào)查、生態(tài)系統(tǒng)植被型多樣性指數(shù) Simpson計算、不同林分灌草多樣性分析，得出結(jié)論為黑松針闊混交林樣地生物多樣性較高，杉木混交林、灌木林、毛竹純林樣地生物多樣性較小，潤楠常綠闊葉混交林樣地生物多樣性中等，說明調(diào)查樣地的生物多樣性整體為中等，森林健康等級評為健康等級。

(2)臨武縣生態(tài)公益林5個不同固定樣地植被型物種多樣性表現(xiàn)為:林下灌草種類數(shù)量黑松針闊混交林>潤楠常綠闊葉混交林>杉木混交林>灌木林>毛竹純林，林下林下灌草種類均勻度黑松針闊混交林>潤楠常綠闊葉混交林>灌木林>杉木混交林>毛竹純林，說明毛竹純林優(yōu)勢種突出，物種豐富度較小，生物多樣性較低，研究表明不同林型林下植物組成和多樣性格局與相關(guān)因子有關(guān)聯(lián)[17]。

(3)喬木林結(jié)構(gòu)不同對林下植被有重要的影響，環(huán)境因素、林分密度、撫育強度及間伐強度都會對林下植被產(chǎn)生影響，而林下植被是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在改良土壤理化性質(zhì)、增加土壤微量元素、提高土壤營養(yǎng)元素等方面起著巨大的作用，因此保護林下植被生物多樣性對于提高生態(tài)公益林的生態(tài)效益具有重要意義[18，19]。根據(jù)以上問題及狀況，臨武縣公益林還有提升空間，因此建議通過森林撫育等措施對生態(tài)公益林進行管理[20～22]，控制毛竹在闊葉林中的擴張生長，提高生態(tài)多樣性。