杉木人工中龄林及近熟林林地植物多样性分析

陈卫军，李志辉，王佩兰，胡俊靖

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

杉木人工中龄林及近熟林林地植物多样性分析

陈卫军，李志辉，王佩兰，胡俊靖

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

杉木是我国南方主要的速生用材树种之一，在林业生产中占有重要地位。为了解丘陵区杉木人工林不同林龄结构对植物多样性的影响，主要对其人工中龄林及近熟林地植物多样性进行了调查，采用辛普森（Simpson）物种多样性指数和物种丰富度指数分析了植物多样性。结果表明：杉木人工林林龄对群落植物多样性的影响较大，人工近熟林植物种类较为丰富，中龄林林分其植物种类相对较少；人工中龄林随年龄的逐渐增大其群落植物种类逐渐增多，林分进入近熟林后，其植物种类变化不很大；同时人工林物种丰富度普遍呈现出近熟林高于中龄林的趋势，较为明显的是灌木和草本；对于杉木人工林的经营应根据不同林龄合理调整种群结构，创造良好的林地生长条件，有利于物种多样性的保护和恢复。

植物多样性；杉木人工林；中龄林；近熟林；物种丰富度

杉木Cunninghamia lanceolata是我国亚热带主要的速生用材树种，其面积约占我国人工林总面积的24%，在南方林业生产中占有重要地位[1-2]；它属常绿乔木，高可达30 m以上；树冠常呈尖塔形；树皮鳞状，褐色，内皮红色；大枝平展，小枝近轮生；线状披针形叶子，长2.5～6.0 cm，基部扭转成二列；花期4月；圆卵形球果，当年成熟，每种鳞有种子3粒，扁圆形的种子两侧有翅，果期10月[3-4]。其林地植物多样性不仅为人类提供了诸多可供利用的自然资源，而且具有很重要的生态价值，对人类社会的可持续发展具有十分重要的意义[5]。有学者分别对杉木中龄林施肥效应与效益、杉木施肥的有效立地指数区间与目标肥效、第2代杉木中幼林生态系统碳动态与平衡、湖南会同第2代杉木人工林地土壤酶活性等进行了大量的研究[6-9]。曾斌，刘瑞敏等曾分析了不同林龄杉木人工林的物种多样性，结果表明，不同林龄杉木人工林的植物种类及物种多样性存在明显差异，中龄林和成熟林植物种类较丰富，乔木层和灌木层物种多样性较高，而幼龄林草木层物种多样性较高[10]。衣晓丹等通过对杉木纯林以及杉木混交林土壤养分进行了对比研究[11]；韦如萍等通过采用5株优势木法，通过比较生长和材质性状对杉木进行了优树选择[12]；黄春华等采用全挖法对广东天井山成熟杉木人工林中具有不同优势度和胸径的8株样木进行了根系生物量实测，并建立了根系生物量模型[13]；李秋庭等采用减压精馏技术和结晶技术相结合从杉木油中分离了柏木醇[14]。在上述等研究的基础上，本文主要通过对群落种类组成、层次结构和物种多样性的调查研究,可以为选择杉木林合适的可持续经营模式提供科学的理论指导。

1 研究区概况

调查区位于湖南衡东县 112°45′～ 113°17′E，26°47′～ 27°27′N 之间。该地属中亚热带季风湿润气候区，四季分明，光热充足，降雨丰富，年平均气温16.7～17.4℃，年降水量1 350～1 610 mm，全年日照时数1 640～1 700 h，年均相对湿度为80.7%，无霜期283 d； 是一个以丘陵为主，低山、高岗为辅，兼有中山和平原的地方；其自然植被属中亚热带常绿阔叶林，主要由樟科、冬青科、壳斗科、杜鹃花科、山矾科、蔷薇科、山茶科等优势树种构成，人工植被主要有用材林和经济林树种，马尾松Pinus massoniana、湿地松Pinus elliottii、檫木Ulmus rubra、泡桐Paulowniaspp.、杨树 Populus spp.、油茶Camellia oleifera、板栗Castanea mollissima和柑桔Citrus reticulata等。

2 调查与计算方法

2.1 调查方法

采用典型调查法， 在杉木人工林中龄林（12、14、16 a）和近熟林（21、22 a）群落内随机设置临时标准地( 20 m ×20 m) 5 块，同时在每块临时标准地内设置2 m×2 m 的样方， 四角和中心位置共5个。调查乔木层，灌木层，草本层以及层外植物。标准地基本情况见表1。

表1 杉木人工林的基本状况Table 1 Basic condition of Cunninghamia lanceolata plantation

2.2 计算方法

物种丰富度：S=出现在样带中的所有物种个数

式中Pi=Ni/N，Ni为第i个物种的个体数，N为样方中所有物种的个体数之和，Pi为第i种的个体数占群落中总个体数的比例。

3 结果与分析

3.1 杉木人工林的物种多样性及特征值分析

（1）12a杉木人工林物种组成及数量特征

由表2可知，12a杉木人工林乔木层有植物5株，全为杉木一种。其频度100%，盖度100%。灌木层有植物91株，分属2科2属，各科按树种株数排序分别为禾本科、樟科。其中禾本科刚竹90株，频度80%，盖度16.60%，樟科山苍子1株，频度20%，盖度0.6%。草本层有植物242株，分属5科5属，各科按树种株数排序分别为乌毛蕨科、虎耳草科、里白科、蹄盖蕨科、禾本科。乌毛蕨科狗脊蕨最多，占调查总数的60.74%。虎耳草科虎耳草39株，频度60%，盖度11%。层外植物11株，均为茜草科鸡屎藤。

表2 12年生杉木人工林物种组成及数量特征Table 2 Species composition and quantity characteristics of 12-aged Cunninghamia lanceolata plantation

（2） 14 a杉木人工林物种组成及数量特征

由表3可知，14 a杉木人工林乔木层有植物7株，全为杉科杉木，频度盖度均为100%。灌木层有植物179株，分属4科5属。各科按树种株数排序分别为禾本科、山茶科、樟科、冬青科。禾本科刚竹数量最多，占调查总数的88.83%，其频度100%，盖度44.00%。草本层有植物431株，分属3科3属。各科按树种株数排序分别为里白科、乌毛蕨科、蹄盖蕨科。里白科铁芒萁、乌毛蕨科狗脊蕨、蹄盖蕨科中华蹄盖蕨频度分别为100%、100%、80%， 盖 度 分 别 为26.00%、22.00%、14.20%。层外植物1株，为茜草科鸡屎藤。

表3 14年生杉木人工林物种组成及数量特征Table 3 Species composition and quantity characteristics of 14-aged Cunninghamia lanceolata plantation

（3）16 a杉木人工林物种组成及数量特征

由表4可知，16 a杉木人工林乔木层有植物18株，分属5科5属，各科按树种株数排序分别为杉科、樟科、禾本科、玄参科、漆树科。其中杉科杉木最多，占调查总数的50%。樟科檫木5株，频度40%，盖度40%。灌木层有植物121株，分属6科8属，各科按树种株数排序分别为紫金牛科、禾本科、山茶科、马鞭草科、金缕梅科、樟科。紫金牛科杜茎山最多，占调查总数的47.93%，其频度盖度分别为60%、17.60%。草本层有植物250株，分属3科4属，各科按树种株数排序分别为乌毛蕨科、里白科、禾本科。乌毛蕨科狗脊蕨178株，占调查总数的71.2%，其频度为100%，盖度为44.20%。该样地无层外植物。

（4）21 a杉木人工林物种组成及数量特征

由表5可知，21 a杉木人工林乔木层有植物22株，分属4科4属。各科按树种株数排序分别为桑科、杉科、漆树科、樟科。然而桑科构树多为幼树，11棵的盖度仅为15%，远远低于杉科的盖度100%。杉木的频度也达到了100%。灌木层有植物18株，分属6科7属。各科按树种株数排序分别为大戟科、山茶科、蔷薇科、樟科、马鞭草科、葡萄科。由于样地中灌木层植株太少，故而没有哪科植物占绝对优势。草本层有植物237株，分属3科4属，各科按树种株数排序分别为乌毛蕨科、禾本科、鳞毛蕨科。乌毛蕨科狗脊蕨数量最多，共195株，占调查总数的82.28%，其频度也达到了100%，盖度为57.80%。层外植物多为藤本，共3株，分属1科1属，3株，频度为40%。

表4 16年生杉木人工林物种组成及数量特征Table 4 Species composition and quantity characteristics of 16-aged Cunninghamia lanceolata plantation

表5 21年杉木人工林物种组成及数量特征Table 5 Species composition and quantity characteristics of 21-aged Cunninghamia lanceolata plantation

（5） 22 a杉木人工林物种组成及数量特征

由表6可知，22 a杉木人工林乔木层有植物6株，为杉科杉木。灌木层有植物62株，分属7科8属，各科按树种株数排序分别为禾本科、樟科、百合科、蔷薇科、大戟科、马鞭草科、山茶科。禾本科刚竹最多，占调查总数的79.03%，其频度80%，盖度10.60%。草本层有植物285株，分属6科7属，各科按树种株数排序分别为乌毛蕨科、里白科、禾本科、蹄盖蕨、科乌毛蕨科、虎耳草科。乌毛蕨科狗脊蕨164株，占调查总数的57.54%。其频度为100%，盖度为44.20%。层外植物9株，为茜草科鸡屎藤一种。

表6 22年生杉木人工林物种组成及数量特征Table 6 Species composition and quantity characteristics of 22-aged Cunninghamia lanceolata plantation

3.2 杉木人工林物种丰富度及多样性指数分析

由表7可知， 通过对杉木人工林调查22、21 a的近熟林物种丰富度高于16、14、12 a的中龄林；乔木层、灌木层、草本层、层外植物物种多样性指数也呈现出同样的趋势，即22、21 a的近熟林物物种多样性指数高于16、14、12 a的中龄林。具体来说乔木层物种多样性指数在0.915～0.996之间，灌木层物种多样性指数在0.750～0.951之间，草本层物种多样性指数在0.691～0.945之间，层外植物物种多样性指数在0～0.996之间。

4 结论与讨论

（1）杉木人工林林龄对群落植物多样性的影响较大，杉木人工近熟林21、22 a生的植物种类较为丰富，而中龄林12 a生的林分植物种类较少。

（2）对于杉木人工中龄林而言，随年龄的逐渐增大，群落植物种类逐渐增多；林分进入近熟林后，其植物种类变化不很大。

表7 杉木人工林群落物种多样性比较Table 7 Species diversity of Cunninghamia lanceolata plantation community

（3）杉木人工林物种丰富度普遍呈现出近熟林高于中龄林的趋势，较为明显的是灌木和草本。

（4）发展杉木人工林时， 根据不同林龄合理调整种群结构， 创造良好的林地生长条件， 有利于物种多样性的保护和恢复。

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Investigation on plant diversity of middle-aged and near matureCunninghamia lanceolataplantation

CHEN Wei-jun, LI Zhi-hui, WANG Pei-lan, HU Jun-jing
( Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

Cunninghamia lanceolatais one of important fast growing species in southern China, and plays an important role in forestry production. In order to study the effects of different age structure on plant diversity of Chinese fi e plantation growing in hilly area, the plant diversity ofC. lanceolatanear mature forest and middle-age forest were investigated and studied by adopting Simpso’s diversity index and species richness method. The results indicate that the stand age of Chinese fi r plantation had a great inf l uence on species diversity of plant community, the species abundance near mature plantation was higher than middle-age plantations, while in middle aged forests, plant species was relatively few; With the gradual increase tree age, the plant community types in the forests gradually increased, after the stand entering the near-mature stage, the plant community types changes of plant species was not a very obvious;Plantation species richness generally showed a trend that the species richness of near-mature forest was higher than that of middle-age forest, especially in shrubs and herbs; Chinese FIR plantation management should reasonably adjust population structure based on different forest-ages, creat a good forest growth conditions, thus helping protect and restore species diversity.

plant diversity;Cunninghamia lanceolataplantation;Cunninghamia lanceolatamiddle-age forest; near mature forest;species richness

S791.27

A

1673-923X(2014)11-0037-04

2014-01-12

国家林业公益性行业科研专项经费项目（201204405）；中南林业科技大学森林培育国家重点学科经费资助

陈卫军（1964-），男，湖南新化人，副教授，硕士研究生导师，主要从事森林培育与林区多种经营教学与科研工作

李志辉（1957-），男，湖南安化人，教授，博士，博士研究生导师，主要从事森林培育教学与科研工作

[本文编校：吴 毅]