不同近自然林分林下植物多樣性的研究

程 偉

（黑龍江省第一森林調(diào)查規(guī)劃設計院，黑龍江 牡丹江 157009）

森林除提供木材外，還為人類提供著各種食物、藥材和工業(yè)原料等資源；此外，森林在涵養(yǎng)水源、凈化空氣、防風固沙、豐富生物種類等方面也發(fā)揮著難以估量的作用。森林發(fā)揮各種作用的根源是森林生物多樣性，只有森林生物多樣性得到保護，森林才有可能持續(xù)的提供各種資源，并發(fā)揮其重要的作用。

近年來，我國林業(yè)發(fā)展在許多方面都與生物多樣性的保護有密切關系，諸如森林可持續(xù)經(jīng)營、自然保護、林木種質(zhì)資源保存與遺傳改良、退化森林的恢復與重建、森林的效益評價等。盡管如此，我國森林生物多樣性的研究仍非常滯后，生物多樣性評價指標和體系仍然沿用上世紀40年代生態(tài)學家辛普森等人建立的Simpson多樣性指數(shù)、Shannon多樣性指數(shù)和均勻度等計算方法。該生物多樣性評價體系雖然從物種層面研究生物多樣性，但卻無法對具體物種進行有效準確的評價，而生物多樣性主要保護的是珍稀瀕危物種、重點開發(fā)利用的是經(jīng)濟價值較高的物種。

為此，本文將采用森林近自然化程度和植物功能群的研究方法，對牡丹江地區(qū)近自然化程度不同的林分林下植物多樣性進行調(diào)查，旨在確定本地區(qū)林下植被近自然化程度最高、組成最優(yōu)的近自然林模式，完善我國近自然林業(yè)體系。

1 研究區(qū)概況

本研究在黑龍江省牡丹江市青梅林場進行。青梅林場位于牡丹江市東郊，地理坐標為E 129°39′～129°54′，N 44°35′～44°39′。該區(qū)是低山丘陵，平均坡度6°～20°，海拔220～731m。屬于中溫帶大陸性季風氣候，一年四季分明，冬冷夏熱。7月最熱，月平均氣溫21.7℃；1月最冷，月平均氣溫-18.6℃，年降雨量為575.7mm，年蒸發(fā)量為1220mm，無霜期130.8d。地帶性土壤為暗棕壤。

本研究以牡丹江地區(qū)近自然化程度不同的4種林分（包括紅松闊葉林、過伐林、水曲柳落葉松混交林和落葉松人工林，以紅松闊葉林為對照）為研究對象，林分概括見表1。

表1 林分概況

2 研究方法

調(diào)查方法：調(diào)查于2011年7月下旬進行。在4種林分內(nèi)隨機設置8個16m×16m的大樣方。在每個大樣方內(nèi)隨機設5個2m×2m的灌木樣方，在每個灌木樣方內(nèi)對角位置設2個1m×1m的草本樣方。記錄每一灌木樣方內(nèi)灌木的種數(shù)、個體數(shù)、樹高和蓋度，記錄草本樣方內(nèi)草本植物的物種數(shù)、個體數(shù)（叢數(shù)）、高度、蓋度。

數(shù)據(jù)處理方法：采用以下指數(shù)進行多樣性的測定：Simpson多樣性指數(shù)D＝1-∑Pi2，式中Pi＝（相對密度＋相對蓋度）／2，為是第i個種的重要值。不同功能群中物種重要值的計算公式為：Pi＝（相對密度＋相對蓋度＋相對頻度）／3（馬克平，1994）。植物功能群采用不同生活型（將植物分成1年生草本植物、多年生草本植物、灌木和喬木）分類方法。

3 結(jié)果與分析

與紅松闊葉林相比，其他3種林分的物種數(shù)、蓋度均小于自然化程度最高的紅松闊葉林，其中水落混交林和落葉松人工林的木本植物及草本植物的物種數(shù)、蓋度均顯著低于紅松闊葉林（P＜0.05）；過伐林除木本植物蓋度與紅松闊葉林差異不顯著外（P＞0.05），其他項目（木本植物和草本植物種數(shù)，草本植物蓋度）均顯著低于紅松闊葉林（P＜0.05）；過伐林的木本植物種數(shù)、蓋度和草本植物的種數(shù)、蓋度均顯著高于水落混交林和落葉松人工林（P＜0.05）；木本植物種數(shù)、蓋度在水落混交林和落葉松人工林之間差異不顯著（P＞0.05），而草本植物種數(shù)、蓋度均表現(xiàn)為水落混交林顯著高于落葉松人工林（P＜0.05）（見表2）。

表2 不同林分林下植物種數(shù)和蓋度

過伐林除草本植物Shannon多樣性指數(shù)顯著低于紅松闊葉林外（P＜0.05），其他各項多樣性指標：木本植物Simpson多樣性指數(shù)和Shannon多樣性指數(shù)及草本植物Simpson多樣性指標與紅松闊葉林均無顯著差異（P＞0.05）。水落混交林和落葉松人工林林下植物多樣性未發(fā)現(xiàn)顯著差異（P＞0.05），但均顯著低于紅松闊葉林和過伐林（P＜0.05）（見表3）。

表3 不同林分林下植物多樣性指數(shù)

4種林分林下植物生活型重要值均表現(xiàn)為多年生草本植物＞灌木＞一年生草本植物，差異均顯著（P＜0.05）。其中多年生草本植物以落葉松人工林和水落混交林重要值最大（二者差異不顯著），均顯著高于紅松闊葉林和過伐林（二者差異不顯著）。與多年生草本植物的表現(xiàn)正好相反，一年生草本植物和灌木均以紅松闊葉林和過伐林最大（二者差異不顯著，P＞0.05），顯著高于落葉松人工林和水落混交林（見表4）。

表4 各林分不同生活型植物重要值

林下植物中不同生活型植物中1年生草本植物、多年生草本植物、灌木的主要代表植物（見表5）。

表5 不同植物生活型的主要代表植物

4 討論與結(jié)論

4種林分的近自然化程度，以紅松闊葉林最高，為本地區(qū)的頂級群落，其次為過伐林，再次為水曲柳落葉松混交林，以落葉松人工林的近自然化程度最低。4種林分的林下植物種數(shù)、蓋度和多樣性指數(shù)的大小順序基本也是以紅松闊葉林最大，其次為過伐林，再次為水落混交林，最小為落葉松人工林。除水落混交林與落葉松人工林的林下植物多樣性指數(shù)、木本植物種數(shù)和蓋度，以及紅松闊葉林與過伐林的林下多樣性指數(shù)和木本植物蓋度外，其他各項指標在4種林分間差異均顯著（P＜0.05）。4種林分林下植物生活型重要值均表現(xiàn)為多年生草本植物＞灌木＞1年生草本植物，差異均顯著（P＜0.05）。4種林分的林下植物組成的相似性，根據(jù)林下植物生活型重要值的大小及分布結(jié)果顯示，紅松闊葉林與過伐林較為相近，而水曲柳落葉松混交林與落葉松人工林林下植物組成相近。

本文對牡丹江地區(qū)4種近自然化程度不同的典型的林分的林下植物多樣性進行了研究，并對林下植物生活型進行了簡單比較，但未能更深入的根據(jù)植物的生理生態(tài)特征將其進行分類研究，如國外目前將林下植物分成雜草種、競爭種和耐脅迫種以及各種之間的過度類型進行系統(tǒng)分類研究。

［1］ 田生，陳鳳春，魏勝利.森林經(jīng)營與森林植物多樣性［J］.林業(yè)勘探設計，2008（1）：6-9.

［2］ 馬克平.生物多樣性研究的原理與方法［M］.北京：中國科學技術出版社，1994.

［3］ 李慧卿.近自然森林經(jīng)營探討［J］.世界林業(yè)科學，2007，20（3）：6-11.

［4］ 陸元昌.近自然森林經(jīng)營的理論與實踐［M］.北京：科學出版社，2006.

［5］ 于立忠，朱教君，孔祥文，等.人為干擾（間伐）對紅松人工林林下植物多樣性的影響［J］.生態(tài)學報，2006，26（11）：3758-3764.

［6］ 毛志宏，朱教君，劉足根，等.間伐對落葉松人工林內(nèi)草本植物多樣性及其組成的影響［J］.生態(tài)學雜志，2006，25（10）：1201-1207.