魯西黃泛平原毛白楊林林分結構對林下草本植物多樣性的影響

韓學嬌,楊雨薇,何寶輝,路興慧*,孫天旭

魯西黃泛平原毛白楊林林分結構對林下草本植物多樣性的影響

韓學嬌1,楊雨薇1,何寶輝1,路興慧1*,孫天旭2*

1. 聊城大學, 山東 聊城 252000 2. 山東省國土空間規劃院, 山東 濟南 250014

本文以魯西黃泛平原毛白楊人工林林下草本植物為研究對象，基于14個標準樣地的實測數據，研究林分密度、林齡、平均樹高、平均胸徑對林下草本植物多樣性的影響。結果顯示：（1）共記錄有林下草本植物12科15屬15種，優勢科為菊科（Compositae）和禾本科（Gramineae），葎草（）、狗尾草（）是優勢種；（2）各林分結構對多樣性指數的影響均呈波動性變化。（3）Pearson 相關分析和多元逐步回歸分析得出，林分密度與Shannon指數、Simpson指數、PIE指數、Margalef指數均顯著正相關（＜0.05），平均胸徑、林齡、平均樹高均與Pielou指數顯著負相關（＜0.05）。對林下草本植物多樣性起決定作用的林分結構為林分密度、平均胸徑與林齡。綜上，林分密度、平均胸徑、林齡是影響林下草本植物多樣性的主要因素，平均樹高為次要因素。維持合理的林分結構是提升林下草本植物多樣性的有效途徑。

毛白楊; 林分結構; 樹木生態

林下草本植物構成了森林植物多樣性的大部分，對水土保持、水源涵養、養分循環和樹木再生等關鍵生態系統過程具有重要意義，對維持森林生態系統穩定和可持續發展發揮著至關重要的作用[1-5]。林下草本植物多樣性受林分結構、氣候、土壤等多種因素影響[6-10]。近年來很多研究傾向于環境因子對林下草本植物多樣性的影響[10-12]，而在局部范圍內，林分結構被認為是限制林下草本植物多樣性的關鍵因素，因為林分結構與環境因子聯系緊密，使林下草本植物種類變異性較強[6]。通過分析影響林下草本植物多樣性的林分結構，可有效推動森林生態可持續發展[5]。

相關研究表明，林分密度是影響林下草本植物多樣性的重要因素[13,14]；有研究表明，隨著林齡增加，林下草本植物多樣性呈相應變化[15]；冷燕等[16]認為胸徑等林分結構與林下草本植物多樣性顯著相關。而以上研究僅局限于一、兩個林分結構對林下草本植物多樣性的影響，很少涉及多個林分結構對林下草本植物多樣性的影響，不能精準分析林分結構對林下草本植物多樣性的作用機制[6]。因此，明確林分結構中影響林下草本植物多樣性的主要因素并提出對應策略成為研究重點。

在我國北方，魯西黃泛平原是黃河流域重要的水源涵養區，也是嚴重的水土流失區，生態環境脆弱，森林物種多樣性低，研究魯西黃泛平原人工林林下草本植物多樣性可為黃河流域生態環境保護和森林可持續發展提供理論支撐[17]。王亞娟等[9]研究黃土丘陵區草本植物多樣性，王立超等[13]研究魯北黃泛平原區人工林林下草本植物多樣性，但涉及魯西黃泛平原區人工林林下草本植物多樣性方面的研究還未見報道。

where Umis the armature voltage of the brushless DC motor;Rmis the total resistance of the armature circuit;imis the armature current;Lmis the armature inductance;Emis the back electromotive of the armature;t is the test time.

毛白楊（woolly）為魯西黃泛平原典型的造林樹種，具有速生優質、冠型優美、防沙固沙等優點，它可以調整林分結構與改善生態環境[18]，在我國黃河流域防護林建設中發揮著不可替代的作用。與以往研究多集中在柏（）[5,6]、松（）[8,16,18]不同，選取毛白楊林有利于更全面分析林分結構對林下草本植物多樣性的影響。魯西黃泛平原毛白楊林大多為人工林，林分生產力穩定性低[18]，不利于森林資源可持續發展。研究毛白楊林林分結構對林下草本植物多樣性的影響，可以為魯西黃泛平原毛白楊人工林的合理經營以及林分改造提供參考，提高該地區生態效益和服務功能，推動魯西黃泛平原毛白楊林的可持續發展。

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1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區為高唐清平省級自然生態森林公園內的舊城國營林場，位于魯西黃泛平原（114°58′E～119°15′E、34°31′N～38°15′N），屬暖溫帶大陸性季風氣候區，四季分明，年均降水量550～750 mm，年均氣溫12～14 ℃[19]。舊城國營林場屬魯西—西南平原與魯北平原植物區系[20]，以白楊落葉闊葉林為主要的植被類型，主要優勢喬木為毛白楊，伴生喬木有黑楊（）、國槐（）、刺槐（）等。林下草本植物主要有葎草（）、狗尾草（）、藜（）等。

1.2 樣地設置

2022年7月，根據森林二類調查數據，在舊城國營林場內選擇立地條件基本一致、有代表性的毛白楊人工林為研究對象，共設置14個20 m×20 m的標準樣地（表1），樣地之間設置10ｍ寬的間隔。對樣地內喬木進行每木檢尺，記錄林分密度、林齡、樹高和胸徑。采用GPS定位，記錄標準樣地的海拔。在每個標準樣地的對角線設置5個2 m×2 m的草本樣方，調查并記錄樣方內每個草本植物的種名、高度、蓋度和株數，其中株數主要利用網格目測法估測。

表1 樣地基本情況

注：最后3列數值均表示均值±標準誤差，同列不同小寫字母表示不同林分結構間差異顯著（＜0.05）。

Note: The last three columns of values all indicated the mean ± standard error, and different lowercase letters in the same column indicated significant differences between different stand structures (<0.05).

1.3 研究方法

1.3.1 林分結構指標本研究選取的林分結構指標為林分密度、林齡、樹高和胸徑。其中，林分密度通過計算各樣地內林木數量獲得；林齡用生長錐和林齡分析儀測量；樹高用DQL－10A型羅盤儀（上海精密）測量；胸徑用胸徑尺在距地面1.3 m處測量。

IV=（相對多度＋相對蓋度＋相對頻度＋相對高度）/4

其中，IV為第種的重要值。上述相對值是第種的相對多度（蓋度、頻度、高度）占全部種相對多度（蓋度、頻度、高度）之和的百分比。

為表示林下草本植物多樣性水平，本研究選用的多樣性指數為Shannon-Wiener指數、 Simpson指數、Pielou指數、PIE指數[22]、Margalef指數以及Richness指數，計算公式如下：

張方宇：一個稍微高于世俗的人，他對于世俗的主要態度是輕蔑和嘲笑。再高一些的人，他將會對世俗感到陌生和驚詫。更高的人，他將會大笑，就好像他看到了一個天大的笑話。而最高的人，一方面他感覺到這個世界的荒唐可笑，另一方面，他又對這個世界充滿了悲憫之心，當可笑、悲憫還有他自身源源不斷涌出的喜樂合成在一起，就產生了微笑。所以，一個最高的人總是像佛陀那樣在微笑。

植物統計采用《中國植物志》分類系統[23]，名稱依據《中國植物物種名錄》（2022版）[24]。在70個草本樣方中，共記錄有草本植物15種（不含變種，包含1種喬木幼苗，表3），隸屬于12科15屬。其中，菊科（Compositae）3種：小蓬草（）和鬼針草（）、青蒿（）；禾本科（Gramineae）2種：狗尾草、牛筋草（）；而大麻科（Cannabaceae）等10科均對應1種草本植物。因此，林下草本植物的優勢科為菊科與禾本科。單種重要值在10以上的有葎草（30.19%）和狗尾草（23.10%）；5以上的有藜（9.44%)、小蓬草(7.64%)、鴨跖草（）（7.26%）和鬼針草（5.55%）（表3）。5以上（≥10）6個種重要值之和占總重要值的83.18%，而茜草（）等9個種重要值之和僅占總重要值的16.82%。上述6個種是該森林草本植物群落中常見并具有代表性草本植物，其中葎草和狗尾草也是優勢種。

綜上所述，關注學生心理健康問題迫在眉睫。小學教師作為學生的指路明燈，要自主提高教育技能。同時，作為學校師資隊伍的培養者，要不斷進行教師培訓，為學生的健康成長保駕護航。

1.2.2 樣品近紅外光譜掃描及數據預處理 采用Nicolet Antaris II型FT-NIR光譜儀對407個樣本進行光譜采集，光譜掃描范圍為1 000～2 500 nm，掃描次數64次，分辨率為0.5 nm。3次重復，取平均值作為該樣品的最終光譜數據。對煙葉近紅外光譜數據進行分析和處理時需對其進行適當的數學操作預處理，最大程度地去除冗余信息，以降低或消除非目標因素對光譜信息的影響[17]，從而更利于從復雜的光譜中提取有效信息，在一定程度上提高校正模型的穩健性。在此，通過使用多元散射校正和二階導數的方法分別對光譜數據進行預處理操作。

由表2可知，研究區內毛白楊林的林分密度均值為598.21 株·hm-2，變異系數為58.15%；林齡均值為25 a，變異系數為64.26%；樹高和胸徑的均值分別為25.77 m和26.86 cm，變異系數分別為53.06%和52.40%。

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式中：為樣方物種數；為樣地內植物個體總數；N為第種的個體數；P=N/。

1.3.3 多樣性綜合指數計算本研究采用均方差決策分析法計算多樣性綜合指數[6]，計算公式如下：

1.3.2 重要值和多樣性指數計算為分析林下草本植物組成的數量特征，采用物種重要值（）[21]。

父母是孩子最好的老師，老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼，教師的愛，家長的愛，社會的愛，國家政府的愛，仁人志士的愛，只有用這些流動的愛滋潤心田，孩子才不會因愛停滯而受傷，愛才會有生命，才會成為灌溉孩子成土的源泉。

式中：B為多樣性綜合值；W為第項多樣性指標的權重；為第項指標的均方差。

1.4 數據處理

本研究使用的軟件為Excel2019和R4.2.3，用于數據整理、分析及繪圖。選用單因素方差分析法（one-way ANOVA）和多重比較分析法（LSD），分析林分結構差異顯著性。利用Pearson相關系數法和多元線性逐步回歸法，分析林下草本植物多樣性隨林分結構的變化。

2 結果與分析

2.1 林分結構、林下草本植物組成及多樣性

這樣想的時候，周小羽便又跑到樓上，拿起作業本撕了一張下來，然后來到彈棉花的屋里，他趴在棉花堆上，一筆一筆地畫了起來。直到被馱子發現。

表2 各樣地林分結構及多樣性指數差異性