江西官山三種栲樹群落定位監(jiān)測的本底特征

王國兵，余澤平，陳 琳，方平福，譚 斐，楊清培

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江西官山三種栲樹群落定位監(jiān)測的本底特征

王國兵1，余澤平1，陳 琳1，方平福1，譚 斐1，楊清培2*

（1. 江西官山國家級自然保護(hù)區(qū)管理局，江西 宜豐 336300；2. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江西 南昌 330045）

定位監(jiān)測是森林生態(tài)學(xué)研究的重要手段，為了配合江西官山森林大型樣地監(jiān)測與研究，增設(shè)了米櫧（）、苦櫧（）和甜櫧（）3種栲樹群落衛(wèi)星樣地（GS-3，GS-14，GS-20）。主要報道這3個栲樹林物種多樣性、胸徑結(jié)構(gòu)和蓄積量等群落特征。結(jié)果表明：(1) 3種群落物種組成豐富，分別有34、33、56種，分別隸屬13、14、26科，24、22、34屬；(2) 樹木的徑級分布呈L型，≤5 cm的個體約占70.0%，≥30 cm的大徑級個體約占5.0%；(3)活立木蓄積量分別為409.95，334.03，224.05 m3/hm2。這些結(jié)果為生態(tài)系統(tǒng)功能研究提供參考，為南方生態(tài)公益林監(jiān)測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

米櫧；苦櫧；甜櫧；蓄積量；徑級結(jié)構(gòu)

森林是一個動態(tài)生態(tài)系統(tǒng)，在多種內(nèi)外因素的綜合作用下，所有森林都會在不同尺度上發(fā)生著各式各樣的變化，因此要掌握森林變化規(guī)律，需要長期定位監(jiān)測[1]。通過定時、定位、定身份（三定），才能保證研究的可重復(fù)性、跟蹤性和綜合性，從而克服隨機抽樣的偶然性與不確定性[2, 3]。

亞熱帶常綠闊葉林是我國典型的森林植被類型之一，在維持生態(tài)平衡和林產(chǎn)品供給中發(fā)揮著重要作用[4]，因此一直是森林生態(tài)學(xué)研究的重要對象，并在鼎湖山、古田山、天童山、武夷山等地建立長期監(jiān)測樣地[5-7]。江西官山自然保護(hù)區(qū)是我國湘鄂贛邊境生物多樣性的關(guān)鍵區(qū)域[8]，分布著大面積的亞熱帶常綠闊葉林。米櫧（）、苦櫧（）和甜櫧（）不僅是常綠闊葉林的主要成份，而且在局部小生境還形成栲樹林群落[8]。

為配合官山常綠闊葉林動態(tài)監(jiān)測樣地(GSP)大樣地研究，另外還有建立34塊衛(wèi)星樣地，其中GS-03、GS-14、 GS-20分別為米櫧、苦櫧和甜櫧監(jiān)測樣地。本文通過研究米櫧、苦櫧和甜櫧林的群落物種多樣性及蓄積量特征，為進(jìn)一步研究亞熱帶常綠闊葉林群落演替過程、干擾與競爭機制、生物地球化學(xué)循環(huán)以及生態(tài)系統(tǒng)功能等提供植被生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

江西官山自然保護(hù)區(qū)位于江西省西北部九嶺山脈中段(114°29′~14°45′E，28°30′~28°40′N)，海拔200～1 480 m。氣候?qū)僦衼啛釒嘏瘽駶檯^(qū)，年均氣溫16.2 ℃，年降雨量1 950～2 100 mm（東河站）。常綠闊葉林是這里的典型地帶性植被，同時還有大量常綠落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、針葉林、針闊混交林、灌叢等植被類型[8]。

1.2 樣地設(shè)置與調(diào)查

2016年，在全面踏查的基礎(chǔ)上，選擇具有代表性、可行性都較好的米櫧、苦櫧和甜櫧林，設(shè)置固定樣地測量樣地，樣地大小20 m×20 m。采用相鄰格子法把每塊樣地分成4個10 m×10 m的樣方，對樣地內(nèi)所有胸徑≥1.0的木本植物進(jìn)行掛牌，每木檢尺，測定其樹高、胸徑、冠幅生長[2]。

表1 江西官山3個栲樹林衛(wèi)星樣地概況

1.3 數(shù)據(jù)分析

（1）物種多樣性。采用物種豐富度指數(shù)(ma)[9]、Shannon-Wiener指數(shù)(′)[9]、Pielou均勻度指數(shù)()[9]、生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)（）[10]，分別計算群落物種多樣性（表2）。

表2 群落物種多樣性各項指標(biāo)

（2）林分蓄積量。蓄積量是林分中所有活立木的材積之和，即：

V為第株或≥5.0 cm的分枝，通過查《江西省材積表》中贛西北地區(qū)闊葉樹一元材積表而得；為包括≥5.0cm分枝在內(nèi)的個體數(shù)；為樣地面積（m2）；10 000為轉(zhuǎn)換系數(shù)。

所有計算統(tǒng)計過程，由Excel 2016和Matlab 2014a完成。

2 結(jié)果分析

2.1 物種組成與群落相似性

3個衛(wèi)星樣地區(qū)系組成（表1）。GS-20樣地在科、屬、種3個層次的數(shù)量都要高于樣地GS-03 和GS-14。從物種水平看，樣地GS-03 和GS-14較為相似，相似系數(shù)達(dá)0.57，而GS-03與GS-20，GS-14與GS-20之間相似度較低，分別只有0.32和0.29。這可能與生境有較大關(guān)系，因為米儲和苦櫧分布海拔都較低，土壤相對肥沃濕潤，而甜櫧分布海拔較高，相對較貧瘠干旱。

表3 3個衛(wèi)星樣地植物區(qū)系組成比較

表4 3個衛(wèi)星樣地群落相似性

2.2 物種多樣性

3個衛(wèi)星樣地物種多樣性各參數(shù)(表5)。從群落層次看，3個樣地的灌木層密度明顯比喬木層大1倍，但種間個體數(shù)分配格局不同，灌木層物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)并不都比喬木層大。樣地GS-03、GS-14灌木層物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)都比喬木層小，而只有GS-20灌木層比喬木層大。從群落之間的比較也可看出，GS-20物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)都比GS-03、GS-14高，因為GS-20物種生態(tài)優(yōu)勢度較低，而均勻度較高。

表5 3個衛(wèi)星樣地各物種多樣性參數(shù)比較

喬木層包括≥5.0 cm的個體，灌木層包括＜5.0 cm的個體

2.3 徑級結(jié)構(gòu)

徑級分布是植物群落穩(wěn)定性和生長發(fā)育現(xiàn)狀的重要指標(biāo)。3個衛(wèi)星樣地徑級分布都呈“L”型(圖1)，但≤5 cm的個體數(shù)量居多，約占70.0%；DBH≥30 cm的大徑級個體在GS-03、GS-03、GS-20分別為6株、5株和3株，不到5.0 %。

圖1 3個衛(wèi)星樣地徑級分布

從3個衛(wèi)星樣地所有樹木胸徑的一般統(tǒng)計學(xué)特征看出（表6）。平均胸徑排序為GS-14＞GS-03＞GS-20。GS-14胸徑變異最大，其方差（11.62）、極差（84.40）、峰度（24.31）、偏度（4.30）和變異系數(shù)（176.75）都體現(xiàn)了這一點。另外，樣地GS-14內(nèi)最大胸徑為85.4 cm，而GS-03、GS-20只有38.8 cm和40.4 cm。

2.4 蓄積量

蓄積量是樹木高生長和直徑生長的綜合結(jié)果，是森林經(jīng)營與保護(hù)的成效最終反映。圖2展現(xiàn)了3個衛(wèi)星樣地蓄積量（圖2）。樣地GS-14蓄積量是大（16.40 m3），GS-03次之(13.36 m3)，GS-14最低，僅為8.96 m3，分別折合409.95 m3/hm2，334.03 m3/hm2和224.05 m3/hm2。

表6 3個衛(wèi)星樣地樹木胸徑一般統(tǒng)計學(xué)特征

3 討論與結(jié)論

亞熱帶常綠闊葉林是我國典型的森林植被類型之一，在維持生態(tài)平衡和林產(chǎn)品供給中發(fā)揮著重要作用[4]。然而森林生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，它會在不同尺度上發(fā)生著各式各樣地變化，欲要掌握森林變化格局，必需長期定位監(jiān)測[3]。

殼斗科是我國亞熱帶常綠闊葉林的主要類群[4]，殼斗科中的米櫧、苦櫧和甜櫧是江西常綠闊葉林中的常見優(yōu)勢種，它們對群落的結(jié)構(gòu)塑造和群落環(huán)境的形成有明顯的控制作用，既是群落基本骨架，又決定了群落外貌[11]。為配合官山常綠闊葉林動態(tài)監(jiān)測樣地(GSP)大樣地研究，2016年還建立34塊衛(wèi)星樣地，其中3塊為米櫧、苦櫧和甜櫧監(jiān)測樣地，重點關(guān)注群落物種組成、群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)服務(wù)功能的動態(tài)變化及驅(qū)動因子。

圖2 3個衛(wèi)星樣地蓄積量

統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，江西官山3種栲樹林群落間區(qū)系組成優(yōu)勢科主要還是殼斗科、山茶科和樟科，這與其他常綠闊葉林組成林相一致[4]，3種群落物種組成豐富，分別有34、33、56種，分別隸屬13、14、26科24、22、34屬，但GS-20樣地在科、屬、種3個層次的數(shù)量都要高于樣地GS-03和GS-14。從物種組成，樣地GS-03和GS-14較為相似，相似系數(shù)達(dá)0.57，而它們與GS-20之間相似度較低，分別只有0.32和0.29(表3)。這可能與生境有較大關(guān)系，因為米儲和苦櫧分布海拔都較低，土壤相對肥沃濕潤，而甜櫧分布海拔較高，相對較貧瘠干旱[12-14]。

從群落層次看，3個樣地都是灌木層密度明顯比喬木層大1倍，物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)并不都灌木層比喬木層大。同樣，GS-20物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)都比GS-03、GS-14高，就其原因是物種多樣性指數(shù)由物種數(shù)和種間個體數(shù)量分配格局共同決定，一般物種越多、個體數(shù)分配越均勻、生態(tài)優(yōu)勢度越小，多樣性指數(shù)就越大[10]。

徑級分布是植物群落穩(wěn)定性和生長發(fā)育現(xiàn)狀的重要指標(biāo)。3個樣地徑級分布都呈“L”型(圖1)，≤5 cm的個體數(shù)量居多，約占70.0%，≥30 cm的大徑級個體約占5.0 %。說明3個樣地都比較年輕，更新良好。蓄積量是樹木高生長和直徑生長的綜合結(jié)果，是森林經(jīng)營與保護(hù)的成效終極反映。3個衛(wèi)星樣地蓄積量分別為409.95，334.03，224.05 m3/hm2（圖2），說明官山保護(hù)區(qū)森林質(zhì)量明顯高于福建省順昌天然闊葉林的185.7~295.1 m3/hm2[15]，低于建甌萬木林省級自然保護(hù)區(qū)闊葉林的429.7~590.7 m3/hm2[16]。

當(dāng)然，本文只是這些長期監(jiān)測樣地的物種多樣性和蓄積量的本底情況，那么今后物種多樣性會發(fā)生如何變化？種間關(guān)系會出現(xiàn)如何消長？以及在全球變化背景下，不同類型森林的響應(yīng)性變化又如何？這些問題還需要進(jìn)一步研究。

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Background of Three Monitoring Castanoposis Forests in Jiangxi Guanshan Nature Reserve

WANG Guo-bing1, YU Ze-ping1, CHEN Lin1, FANG Ping-fu1, TANG Fei1, YANG Qing-pei2*

(1. Administration of Jiangxi Guanshan National Nature Reserve, Yifeng, Jiangxi 336000, China; 2. School of Forestry, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)

Location monitoring is an important means for forest ecology research. Three satellite plots of(GS-03),(GS-14) and(GS-20) were established to further enrich the research of Guanshan broad-leaved forest monitoring plots. The community characteristics such as species diversity, DBH structure and stock volume of these three plots were reported in this paper. The results were shown as follows: (1) these three plots were species-rich forests, including 34, 33 and 56 species, which belonged to 13, 14, and 26 families, and 24, 22 and 34 genus, respectively; (2) the trees diameter distribution was L-type, the number of individuals (≤5 cm) was proportioning about 70.0 %, and the of>30 cm was less than 5.0%; (3) stocking volumes of three plots were 409.95, 334.03, 224.05 m3/hm2, respectively. These results provided references for further research of forest ecosystems and established a basis for long-term monitoring of ecological forests in South China.

;;; stocking volume; DBH class

S718.54+2

A

2095-3704（2018）04-0317-05

10.3969/j.issn.2095-3704.2018.04.67

2018-03-02

2018-10-12

全國生物多樣性野外監(jiān)測示范基地修繕項目、中央財政林業(yè)國家級自然保護(hù)區(qū)補助資金項目和國家自然科學(xué)基金(31460077)

王國兵（1966—），男，高級工程師，主要從事自然保護(hù)區(qū)管理與生態(tài)保護(hù)工作，wgb988@163.com；

楊清培，教授，主要從事森林生態(tài)學(xué)教學(xué)與研究，qingpeiyang@126.com。

王國兵, 余澤平, 陳琳, 等. 江西官山三種栲樹群落定位監(jiān)測的本底特征[J]. 生物災(zāi)害科學(xué), 2018, 41(4): 317-321.