杉木纯林和混交林草灌层植物多样性分析*

叶礼东

（沙县水南国有林场，福建沙县365500）

杉木纯林和混交林草灌层植物多样性分析*

叶礼东

（沙县水南国有林场，福建沙县365500）

以福建将乐国有林场常见的2种杉木混交林模式以及杉木纯林为研究对象，对其草本层和灌木层植物多样性进行分析。结果显示，混交和纯林的草本层和灌木层物种组成有差异，且多样性指数也有差异，其中灌木层以杉木毛竹混交林的物种多样性最高，草本层以杉木马尾松混交林的物种多样性最高。因此，为了林下植物恢复与更新以及维持林地物种多样性，适宜营造杉木混交林。

杉木；混交林；草灌层；植物多样性

杉木是我国南方最重要的速生优良用材树种之一，为我国木材需求提供了大量了支撑[1]，人工林物种多样性是影响人工林生态系统稳定性的重要因素，在一定程度上可以反映人工林可持续经营的水平[2]。但由于我国现有杉木人工林多为纯林，加上高度集约经营使林分结构简单，物种多样性贫乏，生态系统的稳定性低，此外，林地立地质量变差，抵抗病虫害能力减弱，也严重制约了杉木人工林可持续经营及生态效益的发挥。王辉等[3]发现不同群落间物种多样性差异明显，对比纯林，混交林的物种多样性更高，其中，落叶松混交林和青海云杉混交林和的林下物种多样性指数、丰富度指数、均匀度指数和生态优势度指数均最高。高艳鹏的研究[4]发现针阔混交林的物种丰富度指数、物种多样性和物种均匀度指数最高，刺槐纯林和油松纯林次之,榆树纯林和侧柏纯林最低。张刚华等[5]对毛竹林内物种多样性进行研究，发现灌木层植物多样性为毛竹阔叶树混交模式最大，毛竹针叶树混交模式次之，毛竹纯林模式最小。本研究以福建将乐国有林场杉木纯林和两种混交模式的杉木混交林为研究对象，对其林下植物物种多样性进行研究。

1 研究区概况

福建省将乐国有林场（117°05′-117°40′E，26°25′-27°04′N）地处武夷山脉东南部，多为以中、低山为主；年降水量约1672.3mm，年均气温18.7℃，无霜期273d，亚热带季风气候区，具有海洋性和大陆性气候特点，地貌以低山丘陵为主，海拔平均在400-800 m。林场现经营总面积7535.5hm2,林地面积7067.9hm2,其中有林地面积6478.4 hm2，森林覆盖率 93.5%。主要树种有杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana）、湿地松（P.elliottii）、黄山松（P.taiwanensis）、铁杉（Tsuga chinensis）等。

2 材料与方法

2.1 样地设置

2014年7-8月，在将乐国有林场选择立地条件相近，林分年龄相近的两种不同混交模式的杉木混交林以及杉木纯林布设研究样地，每种混交模式样地设置3次重复。样地基本情况见表1。

表1 样地基本信息

2.2 样地调查

在已选择的样地内设置标准地，每个标准地设置20m×30m乔木样方，在每个乔木样方四角设置4个5m×5m灌木样方，同时在每个灌木样方四角设置4个1m×1m样方。乔木调查乔木树种、株数、胸径、树高、冠幅、郁闭度以及林木株数；灌木（包括幼树幼苗）和草本调查植物种名、株数、高度和盖度。另外，对每个样地，测其海拔、坡向、坡度、坡位、土壤类型等。

2.3 植物多样性测定

本研究以多样性指数、丰富度指数和均匀度指数和相似度指数4个指标对杉木不同混交模式下的草本层和灌木层植物物种多样性进行分析，采用Microsoft Excel2010和SPSS18.0进行数据处理。

多样性指数采用Simpson指数和Shannon-Wiener指数，其公式为：

均匀度采用Gini指数和Pielou指数，公式为：

丰富度指数的计算公式为：

其中：Pi=Ni/N；S为物种数；i=1,2,3，…；N为样地内物种个体总数；Ni为第i种的个体数[6]。

3 结果与分析

3.1 杉木人工林草本层和灌木层植物种类及组成

通过对两种混交模式和纯林模式下杉木草本层和灌木层的植物种类进行统计分析，杉木纯林模式下灌木层主要植物有盐肤木、刚竹、显齿蛇葡萄和枇杷叶紫珠，草本层为芒萁、锯蕨、凤尾蕨和狗脊蕨和淡竹叶等，杉木马尾松混交林灌木层主要植物种类为刚竹、粗叶榕、老鸦糊和短尾越桔，草本层主要为芒萁、锯蕨、淡竹叶和菝葜，杉木毛竹混交林灌木层主要植物种类为刚竹、显齿蛇葡萄、粗叶榕和盐肤木，草本层植物有芒萁、锯蕨、五节芒和乌蕨和细圆藤等。

3.2 杉木人工林草本层和灌木层植物多样性比较

由于杉木人工林不同混交模式和纯林模式下的林分环境不同，使得草本层和灌木层植物在物种组成和空间分布上有差异，因此，不同混交模式的草本层和灌木层植物群落在物种多样性上表现也有差异。通过对不同杉木混交模式和纯林下的林下植物多样性进行计算分析，计算结果见表2。

表2 不同杉木混交模式草本层和灌木层植物多样性

从表2中可以看出，在灌木层中，三种不同混交模式的多样性指数Simpson指数和Shannon-Wiener指数大小表现为杉木毛竹>杉木马尾松>杉木纯林，均匀度Gini指数和Pielou指数表现为杉木毛竹>杉木马尾松>杉木纯林，丰富度指数表现为杉木毛竹>杉木马尾松>杉木纯林，其中，两个均匀度指数差异不显著，杉木纯林与杉木毛竹混交模式在多样性指数和丰富度指数上差异显著。在灌木层，杉木毛竹混交模式物种多样性明显高于杉木纯林。由以上讨论可知，在上述三种杉木经营模式中，杉木毛竹混交模式能够为林下灌木植物生长提供有利环境。

从表2中可以看出，在草本层中，三种不同经营模式的多样性指数Simpson指数和Shannon-Wiener指数大小表现为杉木马尾松>杉木毛竹>杉木纯林，均匀度Gini指数和Pielou指数表现为杉木马尾松>杉木毛竹>杉木纯林，丰富度指数表现为杉木马尾松>杉木毛竹>杉木纯林，在草本层，几个多样性指数差异都不显著，杉木马尾松和杉木毛竹混交模式物种多样性高于杉木纯林。由以上讨论可知，在上述三种杉木不同经营模式中，杉木混交模式能够为林下草本植物生长提供有利环境。

通过比较不同混交模式和纯林下灌木层和草本层的植物多样性，从上表可以看出，多样性指数Simpson指数和Shannon-Wiener指数、均匀度Gini指数和Pielou指数以及丰富度指数在三种不同的经营模式中，灌木层的植物物种多样性指数都高于草本层，进一步对3种不同经营模式的灌木层与草本层的植物物种多样性指数进行差异显著性T检验（结果见表3），检验结果显示，多样性指数在灌木层和草本层之间的差异都不显著。

表3 灌木层和草本层物种多样性差异性检验

4 小结与讨论

杉木不同栽培模式下，灌木层和草本层的植物物种组成不同，其中三种栽培模式共有植物为刚竹、芒萁、锯蕨，杉木纯林还有盐肤木、显齿蛇葡萄、枇杷叶紫珠、凤尾蕨、狗脊蕨和淡竹叶等，杉木马尾松混交林有粗叶榕、老鸦糊、短尾越桔、淡竹叶和菝葜等，杉木毛竹混交林有显齿蛇葡萄、粗叶榕、盐肤木、五节芒和乌蕨和细圆藤等。

不同杉木经营模式的林下植物物种多样性存在差异，其中在灌木层，多样性指数大小都表现为杉木毛竹>杉木马尾松>杉木纯林，且在多样性指数和丰富度指数上，杉木纯林与杉木毛竹混交模式在显著差异；在草本层，多样性指数大小都表现杉木马尾松>杉木毛竹>杉木纯林，两种混交林模式都高于杉木纯林。其可能主要原因是杉木毛竹混交林中，林分通透性较好，光照辐射穿透林冠层到达地面的增加，能够为林下植物提供更多的光照能量，促进林下植物生长。针对本研究结果，在基层林业生产中，为了林下植物恢复与更新以及维持林地物种多样性，在造林设计中杉木混交林模式值得推广，特别是杉木毛竹混交林模式。杉木人工林作为重要的用材林，关于如何混交才能使其充分发挥经济效益和生态效益还有待进一步研究。

[1]张鹏，王新杰，许昊．杉木幼龄林直径分布[J]．东北林业大学学报，2014，42（11）：7-10．

[2]陈宏伟．西南桦人工林群落特征及土壤肥力变化研究[D]．北京林业大学，2008．

[3]王辉，贺康宁，胡兴波，等．高寒区不同树种配置对林下植被物种多样性的影响[J]．水土保持研究，2012，34（3）：147-150．

[4]高艳鹏，赵廷宁，骆汉．晋西黄土丘陵沟壑区人工林下草本植物生物多样性研究[J]．水土保持通报，2011，27（1）：103-108．

[5]张刚华，萧江华，聂洁珠，等．不同类型毛竹林植物物种多样性研究[J]．林业科学研究，2007，20（5）：615-621．

[6]陈阳，王新杰．闽西北丘陵地毛竹林下植物多样性的研究［J］．中南林业科技大学学报，2014，34（1）：84-88．

责任编辑/罗美娟

Plant Species Diversity of Pure and Mixed Forest Cunninghamia lanceolata

Ye Lidong
(Shaxian Shuinan National Forest Farm,Shaxian Fujian 365500,China)

Two mixed patterns of mixed forestCunninghamia lanceolataand pure forestC.lanceolatain Jiangle National Forest Farmwere taken as the study objects,and the undergrowth plant species diversity was analyzed.The results showed the undergrowth species composition ofmixed patterns and pure pattern was different,and the diversityindexwas alsodifferent;at the shrub layer,the species diversity ofC.lanceolatamixed with bamboo was the highest,but at the herb layer,the species diversity of the model ofC.lanceolatamixed withPinus massonianawas the highest.For the undergrowth species recovery,renewal and species diversitymaintain,it is suitable tobuildC.lanceolatamixed patterns.

Cunninghamia lanceolata;mixed forest;herb and shrub layers;species diversity

S791

A

1003-4382（2016）06-0027-03

2016-05-15

2016-06-10

叶礼东，（1985-），男，福建尤溪人，助理工程师，从事森林生态研究和管理工作。