临武县生态公益林群落结构与林下植被多样性研究

雷 斌，胡家铭，骆少华，李 兵

(1.湖南省临武县西山国有林场，湖南 临武 424300；2.中南林业科技大学 林学院，湖南 长沙 410004；3.湖南省临武县自然资源局，湖南 临武 424300；4.西北农林科技大学 林学院，陕西 杨凌 712100)

1 引言

生态公益林主要是指以维护生态平衡、改善生态环境和保护物种资源提供公益性、社会性产品或服务为目的的林地，在保持水土、防风固沙等方面起到了至关重要的作用。但在我国存在生态公益林资源总量不足、质量不高等问题，因此定期监测生态公益林的各项指标，为生态公益林的管理与结构调整提供依据，以期发挥更大的森林生态系统服务功能。本文以临武县生态公益林的5个固定样地为研究对象，对乔木林群落结构及林下植被多样性进行分析，评价森林生态系统功能等级[1～5]。

2 材料与方法

2.1 生态公益林样地概况

临武县地处湖南省最南部，总面积137523.0 hm2，其中林地面积99875.3 hm2，活立木蓄积量2490067 m3，森林覆盖率62.02%。其中国家级公益林面积为12561.4 hm2,省级公益林12907.7 hm2[6]。

2.2 研究方法

2.2.1 样方设置及调查方法

本次调查在临武县县公益林范围内进行，采用野外实地调查的方法进行全面调查，共设置5个固定样地，面积为1000 m2(40 m平行等高线×25 m垂直等高线)，分别为杉木混交林、灌木林、黑松针阔混交林、毛竹纯林、润楠阔叶混交林五种类型，设置对应的样地编号(表1)，分别记录平均树高、平均胸径、树种组成、郁闭度等相关因子(表2)。同时在样地内采用对角线法设置5个面积大小为1 m2(1 m×1 m)的灌、草层小样方，分别记录样方内灌木和草本的种类、盖度、平均高、丛数、生活力(表3)[7]。

表2 固定样地调查

表3 灌、草层小样方调查

2.2.2 计算方法

采用丰富度指数来评价林下植被生物多样性，计算公式为：

丰富度指数S=物种株数/样方面积

(1)

采用多样性指数(Simpson指数)来评价林下植被生物多样性，计算公式为：

(2)

式(1)和式(2)中：D为多样性指数；N为所有物种个体总数；ni为第i个物种的个体数；S为物种的数目(总数)[5]

3 结果与分析

3.1 样地林分类型基本情况

根据5个固定样地的调查结果，乔木林平均胸径较小，平均高较低，说明林分中大径材乔木较少，并且林分整体郁闭度较低，龄组为中龄林与幼龄林，说明林木年龄较小，处于发育林分演替阶段[8～11]。

从林下灌草种类组成来看，润楠阔叶混交林和灌木林样方灌木覆盖度高，杉木混交林样方草本覆盖度高，而毛竹纯林样方草本覆盖度低，说明混交林郁闭度较大，灌木层会对草本层生存照成影响，而毛竹的扩张可能将导致生物多样性降低，其原因为毛竹依靠强大的地下茎蔓延以实现扩张，导致常绿阔叶林演替形成竹阔混交林，甚至在人为干扰下形成毛竹纯林，从森林群落特征观测指标中灌木覆盖度与草本覆盖度来看，毛竹纯林指数最低，说明毛竹具有强的入侵性，严重破坏周围森林植被，导致林分中生物多样性较低的现象[12～14]。

3.2 各样地灌草层种类数及生物多样性分析

3.2.1 样地灌草层多样性指数

分别计算5个样地中5个小样地灌草层的Simpson多样性指数，并统计平均值(见表4)。

3.2.2样地灌草层种类数及多样性分析

5个调查样地中，杉木混交林样地中具有杂竹、合欢、等7种，平均每个小样方分布3种类型灌草。灌木林样地具有柃木、木莲、悬钩子、等8种，平均每个小样方分布2～3种类型灌草。黑松针阔混交林样地具有小叶女贞、杜鹃、悬钩子、针茅等15种，平均每个小样方分布6～7种类型灌草。毛竹纯林样地具有山麦冬等4种，平均每个小样方中2～3种类型灌草。润楠阔叶混交林样地具有润楠、小叶女贞等5种，平均每个小样方分布3～4种类型灌草(表4)。其中黑松针阔混交林样地具有灌草种类数最大，为15种，毛竹纯林样地具有灌草种类数最小，为4种，说明在黑松针阔混交林样地灌草多样性比竹纯林样地灌草多样性高。

表4 各样方灌木、草本植被类型及Simpson多样性指数

5个调查样地中，Simpson多样性指数，黑松针阔混交林0.7033>润楠常绿阔叶混交林0.4780>灌木林0.4169>杉木混交林0.2684>毛竹纯林0.2144，说明黑松针阔混交林生物多样性较高。

3.3 森林健康等级评定

根据《国家森林资源连续清查技术规定(2014)》[16]，将森林健康等级为健康、亚健康、中健康、不健康4个等级，对样地的森林健康等级进行评估，5个样地均林木生长发育良好，枝干发达，树叶大小和色泽正常，能正常结实和繁殖，未受任何灾害，等级评定结果为健康。

4 结论与讨论

(1)综上所述，通过对临武县公益林样地调查、生态系统植被型多样性指数 Simpson计算、不同林分灌草多样性分析，得出结论为黑松针阔混交林样地生物多样性较高，杉木混交林、灌木林、毛竹纯林样地生物多样性较小，润楠常绿阔叶混交林样地生物多样性中等，说明调查样地的生物多样性整体为中等，森林健康等级评为健康等级。

(2)临武县生态公益林5个不同固定样地植被型物种多样性表现为:林下灌草种类数量黑松针阔混交林>润楠常绿阔叶混交林>杉木混交林>灌木林>毛竹纯林，林下林下灌草种类均匀度黑松针阔混交林>润楠常绿阔叶混交林>灌木林>杉木混交林>毛竹纯林，说明毛竹纯林优势种突出，物种丰富度较小，生物多样性较低，研究表明不同林型林下植物组成和多样性格局与相关因子有关联[17]。

(3)乔木林结构不同对林下植被有重要的影响，环境因素、林分密度、抚育强度及间伐强度都会对林下植被产生影响，而林下植被是森林生态系统的重要组成部分，在改良土壤理化性质、增加土壤微量元素、提高土壤营养元素等方面起着巨大的作用，因此保护林下植被生物多样性对于提高生态公益林的生态效益具有重要意义[18，19]。根据以上问题及状况，临武县公益林还有提升空间，因此建议通过森林抚育等措施对生态公益林进行管理[20～22]，控制毛竹在阔叶林中的扩张生长，提高生态多样性。