濕地松人工林林下植被生物多樣性特征

唐孝甲 唐學君

摘要：

林下植被是人工林生態系統的一個重要組成部分，通過對濕地松人工林生物多樣性及其與林分特征因子的關系研究，結果如下：濕地松人工林的郁閉度與生物量相關性顯著，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前有個突然增高的過程，呈現增加的趨勢；可以通過調整林分密度、郁閉度等林分因子對林下植被的生物多樣性和生物量進行調控。

關鍵詞：

濕地松人工林；生物量；生物多樣性；林分因子

中圖分類號：S7573

文獻標識碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190315033

林下植被在維護森林生物多樣性、生態功能穩定性和持續立地生產力等方面具有重要意義[1-2]。濕地松（Pinus elliottii ） 屬于外來引進樹種，但由于其適應性強、生長良好、材質質量好、松脂產量高等優點，一直是我國南方丘陵區的生態恢復和工業用材樹種之一[3]。目前，關于濕地松人工林培育、生長特性、材質屬性、病蟲害防治等方面的研究已有較多報道，但濕地松人工林林下植被生物多樣性與林分因子的關系研究較少。例如，韋春宜以廣西國營沙塘林場的速生桉、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象，結果表明不同類型林分之間的物種多樣性指數無明顯差異[4]。馬澤清等研究了中亞熱帶地區（江西省）濕地松人工林的生長過程，研究表明研究區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，不利于丘陵區的水土保持功能發揮[5]。周會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，通過人工補種鄉土樹種可以加速生態恢復進程[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的基礎上，采用模型回歸和相關分析方法，對濕地松人工林下植被生物多樣性及其與林分因子的關系進行研究，為中亞熱帶紅壤丘陵區的森林健康經營提供基礎數據和科學依據。 [JP]

1研究區概況

研究區位于江西省吉安縣，地理坐標為N27°6′16″～27°25′06″、E115°18′11″～115°39′58″，該區域地處中亞熱帶，屬亞熱帶季風濕潤氣候區，受東南季風影響，氣候溫和，光照充足，雨量充沛，年平均降水量為1456mm，年平均日照時間1814h，無霜期281d；土壤類型為紅壤，土層較厚、結構緊密、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，由于長期的人為干擾，原生植被遭到一定程度的破壞，現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樣地設置

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

22物種多樣性測度方法

物種多樣性是群落組織復雜性的重要度量指標，也是群落生態環境的綜合指標之一。物種多樣性的測定方法很多，本研究選擇以下幾種最常用指標進行分析[7]，包括豐富度指數、多樣性指數（Shannon-Weiner指數和Simpson多樣性指數）、Shannon-Wiener均勻度指數（Jsw）等。

23生物量測定

本研究主要側重林下植被恢復狀況，生物量測定也只針對林下灌木層和草本層進行。將各樣方內的所有灌木和草本進行全株收獲，并按物種分類稱其鮮重。此后，隨機取枝葉100～150g稱量鮮重，并帶回樣品在實驗室于65℃烘箱內恒溫烘干至恒重，然后稱量其干重，再求得各物種的干物質凈含量。

[HJ1.5mm]3結果分析

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，最大可以達到0904，最小為0436。樣地中最大的林木株數可以達到153株，最小只有38株，然而不同林分密度的樣地表現出的多樣性、生物量等指標存在差異性，所以在濕地松人工林的培育過程中應該合理調控林分密度，促進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在075～080時林下植被的生物量達到最大，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。林下植被由于受到光照的限制，會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該達到合理的郁閉度和林分密度，這樣有利于林分結構的穩定和生態功能的發揮。

32林下植被多樣性與林分因子的關系分析

321不同郁閉度對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均存在差異性，郁閉度為0.7時，濕地松人工林的Simpson指數、Shannon指數和均勻度最大，生態優勢度最小[8]。郁閉度的不同會顯著影響林內光照條件，而光照又是林下植被生長的主要生態因子之一。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變化呈現雙峰型曲線，當郁閉度在06以下時，生物多樣性隨著郁閉度的增加而增加，但郁閉度高于08時，生物多樣性隨著郁閉度的增加而減少。當郁閉度在07以下時，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關系；當郁閉度在07～09時，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相關關系。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。通過相關系數檢驗表明，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關系，這可能與濕地松人工林的土壤理化性狀、水分狀況和養分循環有關。有研究表明，適度的間伐能增加林下植被多樣性，有利于目標樹種的大徑材培育，對林下植被的早期演替會產生較大影響[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系密切，隨著林齡的增長，林木的生長發育有較大變化，主要包括林分密度調節、冠幅形態、林木胸徑等，這些變化又會顯著影響林分內的光照強度，進而影響林下層植被的生長發育[10]。此外，隨著林齡的增長，由于林木競爭養分空間從而種間競爭越來越大，如果有外部樹種想要侵入會變得非常困難。通過研究表明，當林齡在 10～20a時，林下植被的生物多樣性指數變化不大；但林齡在20a以上時，林下植被的生物多樣性指數會顯著增加，這是由于20a以后林分的密度調控基本完成，而且林內的溫度、水分、養分等環境更適于林下植被層的生長，生物多樣性的增加也對濕地松人工林生態系統的林分結構穩定性、生態服務功能及固碳量產生積極的影響。[JP]

4結論

本研究主要結論如下：濕地松人工林的郁閉度與生物量相關性顯著，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前有個突然增高的過程，生物多樣性呈現增加的趨勢；可以通過調整林分密度、郁閉度等林分因子對林下植被的生物多樣性和生物量進行調控。濕地松作為外來樹種，其大面積營造在我國生態系統恢復中發揮了較大作用，但其可持續經營能力有待提高。

參考文獻

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作者簡介：

唐孝甲（1963-），男，高級工程師，研究方向：森林資源監測與評價、森林碳匯計量等；

唐學君（1981-），男，博士，高級工程師，研究方向：森林資源監測、碳匯計量、生態服務功能評價等。