湿地松人工林林下植被生物多样性特征
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摘要：
林下植被是人工林生態系统的一个重要组成部分，通过对湿地松人工林生物多样性及其与林分特征因子的关系研究，结果如下：湿地松人工林的郁闭度与生物量相关性显著，不同郁闭度下的林下植被生物多样性变化不显著；不同林龄阶段林下植被的生物多样性分析表明，20a后的林下植被比20a前有个突然增高的过程，呈现增加的趋势；可以通过调整林分密度、郁闭度等林分因子对林下植被的生物多样性和生物量进行调控。
关键词：
湿地松人工林；生物量；生物多样性；林分因子
中图分类号：S7573
文献标识码：A
DOI：1019754/jnyyjs20190315033
林下植被在维护森林生物多样性、生态功能稳定性和持续立地生产力等方面具有重要意义[1-2]。湿地松（Pinus elliottii ） 属于外来引进树种，但由于其适应性强、生长良好、材质质量好、松脂产量高等优点，一直是我国南方丘陵区的生态恢复和工业用材树种之一[3]。目前，关于湿地松人工林培育、生长特性、材质属性、病虫害防治等方面的研究已有较多报道，但湿地松人工林林下植被生物多样性与林分因子的关系研究较少。例如，韦春宜以广西国营沙塘林场的速生桉、马尾松、湿地松3种人工纯林的林下植被生物多样性为研究对象，结果表明不同类型林分之间的物种多样性指数无明显差异[4]。马泽清等研究了中亚热带地区（江西省）湿地松人工林的生长过程，研究表明研究区的湿地松林生物量低于同期营造的马尾松（Pinus massoniana）林生物量，也明显低于中亚热带地带性植被樟树（Cinnamomum camphora）林的生物量，而且湿地松人工林林下植被生物多样性普遍较少，不利于丘陵区的水土保持功能发挥[5]。周会萍等研究了江西省不同类型湿地松人工林的物种多样性，结果表明林下植被以白檀（Symplocos paniculata）、黄栀子（Gardenia jasminoides）、山莓（Rubus corchorifolius）、菝葜（Smilax china）、黄荆（Vitex negundo）、小果蔷薇（Rosa cymosa）等为主，通过人工补种乡土树种可以加速生态恢复进程[6]。本研究在分析湿地松林下植被物种组成及其多样性指数的基础上，采用模型回归和相关分析方法，对湿地松人工林下植被生物多样性及其与林分因子的关系进行研究，为中亚热带红壤丘陵区的森林健康经营提供基础数据和科学依据。 [JP]
1研究区概况
研究区位于江西省吉安县，地理坐标为N27°6′16″～27°25′06″、E115°18′11″～115°39′58″，该区域地处中亚热带，属亚热带季风湿润气候区，受东南季风影响，气候温和，光照充足，雨量充沛，年平均降水量为1456mm，年平均日照时间1814h，无霜期281d；土壤类型为红壤，土层较厚、结构紧密、透水性差，易形成地表径流。地带性原生植被为亚热带常绿阔叶林，由于长期的人为干扰，原生植被遭到一定程度的破坏，现在主要植被类型是湿地松人工林、杉木人工林、天然针阔混交林及灌木林等。
2研究方法
21样地设置
在不同的湿地松人工林内设置30m × 30m的样地，在每个样地各选取5个5m × 5m的灌木样方，再按灌木样方设置方法在同一样地内选取5个1m×1m的草本样方，本研究共设置样地20个、灌木样方100个、草本样方100个。
22物种多样性测度方法
物种多样性是群落组织复杂性的重要度量指标，也是群落生态环境的综合指标之一。物种多样性的测定方法很多，本研究选择以下几种最常用指标进行分析[7]，包括丰富度指数、多样性指数（Shannon-Weiner指数和Simpson多样性指数）、Shannon-Wiener均匀度指数（Jsw）等。
23生物量测定
本研究主要侧重林下植被恢复状况，生物量测定也只针对林下灌木层和草本层进行。将各样方内的所有灌木和草本进行全株收获，并按物种分类称其鲜重。此后，随机取枝叶100～150g称量鲜重，并带回样品在实验室于65℃烘箱内恒温烘干至恒重，然后称量其干重，再求得各物种的干物质净含量。
[HJ1.5mm]3结果分析
31湿地松人工林林下植被生物多样性特征
湿地松人工林物种丰富度平均为11，最大可达到27，林下植被以乌饭、黄瑞木、檵木、杜鹃、山仓子、毛冬青、黄栀子、柃木、石斑木、木荷、山莓、菝葜、黄荆等为主。湿地松人工林林下植被生物多样性（Simpson）平均为0743，最大可以达到0904，最小为0436。样地中最大的林木株数可以达到153株，最小只有38株，然而不同林分密度的样地表现出的多样性、生物量等指标存在差异性，所以在湿地松人工林的培育过程中应该合理调控林分密度，促进林下植被生物多样性的增加。湿地松人工林林下植被物种多样性指数在075～080时林下植被的生物量达到最大，郁闭度大的样地物种多样性和生物量都较小，这与光照有关。林下植被由于受到光照的限制，会影响林下植被的生物多样性和生物量。通过抚育间伐和透光伐等森林经营措施，可以显著提升湿地松人工林的生物量和林下植被生物多样性。因此，人工林培育过程中应该达到合理的郁闭度和林分密度，这样有利于林分结构的稳定和生态功能的发挥。
32林下植被多样性与林分因子的关系分析
321不同郁闭度对林下植被多样性及生物量的影响[JP]
不同郁闭度类型林下植被的物种组成成分和物种多样性指数均存在差异性，郁闭度为0.7时，湿地松人工林的Simpson指数、Shannon指数和均匀度最大，生态优势度最小[8]。郁闭度的不同会显著影响林内光照条件，而光照又是林下植被生长的主要生态因子之一。在中龄林和近熟林阶段，不同林分郁闭度影响下的湿地松人工林生物多样性和生物量等指标变化呈现双峰型曲线，当郁闭度在06以下时，生物多样性随着郁闭度的增加而增加，但郁闭度高于08时，生物多样性随着郁闭度的增加而减少。当郁闭度在07以下时，林分生物量随着郁闭度的增加而增加，郁闭度与生物量之间存在着一定的正相关关系；当郁闭度在07～09时，林分生物量随着郁闭度的增加而减小，郁闭度与生物量之间存在着一定的负相关关系。为了探讨林下植被生物量、生物多样性与林分郁闭度的关系，分别建立了以林下植被生物量、物种多样性为因变量，林分郁闭度为自变量的一元线性回归方程。通过相关系数检验表明，在不同的林分郁闭度条件下，林下植被生物量、生物多样性与林分郁闭度呈分段式的相关关系，这可能与湿地松人工林的土壤理化性状、水分状况和养分循环有关。有研究表明，适度的间伐能增加林下植被多样性，有利于目标树种的大径材培育，对林下植被的早期演替会产生较大影响[9]。 322不同林龄的林下植被生物多样性分析
林龄与林下植被的生物多样性关系密切，随着林龄的增长，林木的生长发育有较大变化，主要包括林分密度调节、冠幅形态、林木胸径等，这些变化又会显著影响林分内的光照强度，进而影响林下层植被的生长发育[10]。此外，随着林龄的增长，由于林木竞争养分空间从而种间竞争越来越大，如果有外部树种想要侵入会变得非常困难。通过研究表明，当林龄在 10～20a时，林下植被的生物多样性指数变化不大；但林龄在20a以上时，林下植被的生物多样性指数会显著增加，这是由于20a以后林分的密度调控基本完成，而且林内的温度、水分、养分等环境更适于林下植被层的生长，生物多样性的增加也对湿地松人工林生态系统的林分结构稳定性、生态服务功能及固碳量产生积极的影响。[JP]
4结论
本研究主要结论如下：湿地松人工林的郁闭度与生物量相关性显著，不同郁闭度下的林下植被生物多样性变化不显著；不同林龄阶段林下植被的生物多样性分析表明，20a后的林下植被比20a前有个突然增高的过程，生物多样性呈现增加的趋势；可以通过调整林分密度、郁闭度等林分因子对林下植被的生物多样性和生物量进行调控。湿地松作为外来树种，其大面积营造在我国生态系统恢复中发挥了较大作用，但其可持续经营能力有待提高。
参考文献
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作者简介：
唐孝甲（1963-），男，高级工程师，研究方向：森林资源监测与评价、森林碳汇计量等；
唐学君（1981-），男，博士，高级工程师，研究方向：森林资源监测、碳汇计量、生态服务功能评价等。
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