不同林分密度对卓尼县落叶松林下植物多样性的影响

王玥

摘 要 为合理经营落叶松林，促进造林效益最大化，以30年生落叶松人工林为试验对象，设置4种林分密度（900株·hm-2、1 260株·hm-2、1 460株·hm-2、1 660株·hm-2），通过样地调查方法根据Simpson优势度指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数分析不同林分密度对甘肃省甘南藏族自治州卓尼县落叶松林下植物多样性的影响。调查结果显示，在落叶松近熟人工林中，林下共出现植物14种，其中灌木7种、草本7种；落叶松林下灌木层以木芙蓉和紫薇为主，草本层以绣线菊为主，且木芙蓉、紫薇、绣线菊的重要值随着林分密度的增大而降低；乔木层和灌木层株高随着林分密度的增大呈下降趋势，各林分密度下草本层株高无显著差异（p＞0.05）；灌木层、草本层的物种丰富度和多样性指数随着林分密度的增大呈先增加后减小趋势，900株·hm-2、1 260株·hm-2两种林分密度样地之间无显著差异（p＞0.05）；灌木层物种均匀度指数随着林分密度的增大而降低，草木层的物种均匀度指数呈先增加后减小趋势，900株·hm-2、1 260株·hm-2两种林分密度样地之间无显著差异（p＞0.05）。由此可知，落叶松林下植物多样性在低密度林分下表现较高，900～1 260 株·hm-2为最佳林分密度。

关键词 落叶松；人工林；林分密度；群落结构；植物多样性；甘肃省甘南藏族自治州卓尼县

中图分类号：S718 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.09.062

植物多样性是植物群落的重要指标之一，能够反映植物群落的结构类型、组织水平及稳定性等。国内外学者研究发现，林分密度可以改变林下植物多样性，包括林下物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数等[1]。落叶松是甘肃省甘南藏族自治州卓尼县的主要林业树种之一，具有调节气候、涵养水源及维持生物多样性等生态功能。笔者以落叶松为试验对象，分析不同林分密度对林下植物多样性的影响，以期为落叶松人工林密度调控提供重要依据，促进造林效益最大化。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

卓尼县地处东经102°46′～104°02′，北纬34°10′～35°10′，海拔2 000～2 920 m，属高原性大陆气候，寒冷湿润，四季不明，年日照时间2 450.4 h，年平均气温5.6 ℃，年平均降水量580 mm，年无霜期100 d左右[2]。卓尼县人工林场面积为8 041 hm2，以落叶松人工林为主，还分布有油松、红松、云杉、华山松等乔木树种，灌木种类有梅、木芙蓉、木槿、紫薇、番石榴、木樨等，草本植物有迎春花、雀舌栀子、绣线菊、诸葛菜、八角金盘、丝兰、虎耳草等。林场土壤以灰褐土为主，分布有亚高山草甸土。

1.2  试验设计

林场落叶松人工林所处区域海拔约600 m，落叶松人工林栽植于1992年，初始造林密度不统一。2016年，间伐调整林分密度，T1样地林分密度为900株·hm-2，T2样地林分密度为1 260株·hm-2，T3样地林分密度为1 460株·hm-2，T4样地林分密度为1 660株·hm-2。每个样地均为20 m×30 m，样地间保持不小于10 m的距离，每块样地的林相、坡向、海拔、土壤条件等尽量保持一致，每个处理3次重复，样地概况如表1所示。

1.3  测定项目

试验于2022年开展，以2017—2021年所记录的数据为基础，分别对林下灌木层、草本层的物种组成与重要值、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数进行调查[3]。

1）物种重要值。按照公式（1）计算物种重要值VI。

[VI=DR+CR+FR3×100]   （1）

式中：DR为相对频度，某个种频度占所有种频度之和的比例；CR为相对盖度，即某个种盖度占所有种盖度之和的比例；FR为相对密度，即某个种的个体数占所有种的个体总数的比例。

2）优势度指数。按照公式（2）计算物种优势度指数D。

[D=1-i=1sP2i]   （2）

式中：Pi为某物种个体数占所有物种总个体数的比例，s为物种数目。

3）多样性指数。按照公式（3）计算物种多样性指数H′。

[H′=-i=1sPilnPi]   （3）

式中：Pi为某物种个体数占所有物种总个体数的比例，s为物种数目。

4）均匀度指数。按照公式（4）计算物种均匀度指数J。

[J=H′lns]    （4）

式中：H′为多样性指数，s为物种数目。

1.4  數据处理

利用Excel 2010软件对试验数据进行整理，运用SPSS软件分析和处理数据，利用邓肯法检验数据差异显著性[4]。

2  结果与分析

2.1  林下植物组成及重要值

由表2可知，在不同密度林下，落叶松林下植物共出现14种，其中灌木7种、草本7种。在900株·hm-2、1 260株·hm-2、1 460株·hm-2、1 660株·hm-2林分密度下，落叶松林下灌木层均以木芙蓉为主，紫薇次之；落叶松林下草本层均以绣线菊为主，随着林分密度的增大，绣线菊的重要值降低。

2.2  灌木层和草本层高度

由表3可知，不同林分密度下灌木层高度差异显著（p＜0.05），且随着林分密度的增大，灌木层高度平均值逐渐下降，灌木层最高的为T1样地，平均值为（0.93±0.16）m，与T2样地差异不显著（p＞0.05），但显著高于T3、T4样地（p＜0.05）。不同林分密度下草本层高度差异不显著（p＞0.05），草本层最高的为T1样地，平均值为（0.08±0.11）m。

2.3  落叶松林下植物多样性

由表4可知，随着林分密度的增大，灌木层和草木层植物多样性指数和优势度指数均呈现先增加后减少的趋势。1）在多样性指数方面，T2样地的灌木层和草木层多样性指数最大，与T1样地相比差异不显著（p＞0.05），与T3样地和T4样地相比差异显著

（p＜0.05）。2）在优势度指数方面，T2样地的灌木层和草木层丰富度指数最大，与T1样地相比差异不显著（p＞0.05），与T3样地、T4样地相比差异显著

（p＜0.05）。3）随着林分密度的增大，灌木层均匀度指数呈逐渐下降趋势，T1样地的灌木层均匀度指数最大，与T2样地相比差异不显著（p＞0.05），与T3样地和T4样地相比差异显著（p＜0.05）；随着林分密度的增大，草木层均匀度指数呈先增加后下降趋势，T2样地的草木层均匀度指数最大，与T1样地相比差异不显著（p＞0.05），与T3样地和T4样地相比差异显著（p＜0.05）。

3  结论与讨论

1）落叶松林下植物多样性在不同林分密度下有着不同的表现。随着林分密度的增大，林下灌木、草本高度逐渐降低，这可能是由于林分密度过大影响了灌木及草本的光合作用，进而阻碍了植物生长[5]。

2）落叶松林下灌木层以木芙蓉和紫薇为主，林下草本层以绣线菊为主，随着林分密度的增大，木芙蓉、紫薇、绣线菊重要值也逐渐降低，这可能是由于落叶松密度过大，导致林下光照不足，难以满足木芙蓉、紫薇和绣线菊的生长需求。3）随着林分密度增大，灌木层和草本层植物多样性指数和丰富度指数均呈现先增加后减少的趋势，数值最大的均为T2样地；灌木层均匀度指数呈逐渐下降趋势，草木层均匀度指数呈先增加后下降趋势，数值最大的为T2样地。这可能是部分灌木及草本种类更适宜暴露在较强的阳光下，因此适当遮挡可能增加优势度指数及多样性指数。

综合考虑上述因素，900～1 260株·hm-2为最佳林分密度，可丰富落叶松林下植物多样性。

参考文献：

[1]   李雪，王静，张静，等.林龄和林分密度对华北落叶松人工林土壤养分和细菌群落的影响[J].中南林业科技大学学报，2022，42（10）：83-92.

[2]   蔡锰柯，韩海荣，程小琴，等.山西太岳山不同林龄华北落叶松林土壤微生物群落结构特征[J].北京林业大学学报，2022，44（5）：86-93.

[3]   劉洪柳，王泽鑫，郭晋平，等.林分密度对华北落叶松天然次生林林下植被和土壤呼吸的影响[J].广西林业科学，2022，51（2）：190-196.

[4]   任君艳.不同林分密度对落叶松人工林生长的影响[J].绿色科技，2022，24（5）：198-200.

[5]   田平，韩海荣，康峰峰，等.密度调整对太岳山华北落叶松人工林冠层结构及林下植被的影响[J].北京林业大学学报，2016，38（8）：45-53.

（责任编辑：张春雨  丁志祥）