臨武縣生態(tài)公益林群落結(jié)構(gòu)與林下植被多樣性研究

雷 斌，胡家銘，駱少華，李 兵

(1.湖南省臨武縣西山國(guó)有林場(chǎng)，湖南 臨武 424300；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.湖南省臨武縣自然資源局，湖南 臨武 424300；4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

1 引言

生態(tài)公益林主要是指以維護(hù)生態(tài)平衡、改善生態(tài)環(huán)境和保護(hù)物種資源提供公益性、社會(huì)性產(chǎn)品或服務(wù)為目的的林地，在保持水土、防風(fēng)固沙等方面起到了至關(guān)重要的作用。但在我國(guó)存在生態(tài)公益林資源總量不足、質(zhì)量不高等問題，因此定期監(jiān)測(cè)生態(tài)公益林的各項(xiàng)指標(biāo)，為生態(tài)公益林的管理與結(jié)構(gòu)調(diào)整提供依據(jù)，以期發(fā)揮更大的森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。本文以臨武縣生態(tài)公益林的5個(gè)固定樣地為研究對(duì)象，對(duì)喬木林群落結(jié)構(gòu)及林下植被多樣性進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)功能等級(jí)[1～5]。

2 材料與方法

2.1 生態(tài)公益林樣地概況

臨武縣地處湖南省最南部，總面積137523.0 hm2，其中林地面積99875.3 hm2，活立木蓄積量2490067 m3，森林覆蓋率62.02%。其中國(guó)家級(jí)公益林面積為12561.4 hm2,省級(jí)公益林12907.7 hm2[6]。

2.2 研究方法

2.2.1 樣方設(shè)置及調(diào)查方法

本次調(diào)查在臨武縣縣公益林范圍內(nèi)進(jìn)行，采用野外實(shí)地調(diào)查的方法進(jìn)行全面調(diào)查，共設(shè)置5個(gè)固定樣地，面積為1000 m2(40 m平行等高線×25 m垂直等高線)，分別為杉木混交林、灌木林、黑松針闊混交林、毛竹純林、潤(rùn)楠闊葉混交林五種類型，設(shè)置對(duì)應(yīng)的樣地編號(hào)(表1)，分別記錄平均樹高、平均胸徑、樹種組成、郁閉度等相關(guān)因子(表2)。同時(shí)在樣地內(nèi)采用對(duì)角線法設(shè)置5個(gè)面積大小為1 m2(1 m×1 m)的灌、草層小樣方，分別記錄樣方內(nèi)灌木和草本的種類、蓋度、平均高、叢數(shù)、生活力(表3)[7]。

表2 固定樣地調(diào)查

表3 灌、草層小樣方調(diào)查

2.2.2 計(jì)算方法

采用豐富度指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)林下植被生物多樣性，計(jì)算公式為：

豐富度指數(shù)S=物種株數(shù)/樣方面積

(1)

采用多樣性指數(shù)(Simpson指數(shù))來(lái)評(píng)價(jià)林下植被生物多樣性，計(jì)算公式為：

(2)

式(1)和式(2)中：D為多樣性指數(shù)；N為所有物種個(gè)體總數(shù)；ni為第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)；S為物種的數(shù)目(總數(shù))[5]

3 結(jié)果與分析

3.1 樣地林分類型基本情況

根據(jù)5個(gè)固定樣地的調(diào)查結(jié)果，喬木林平均胸徑較小，平均高較低，說(shuō)明林分中大徑材喬木較少，并且林分整體郁閉度較低，齡組為中齡林與幼齡林，說(shuō)明林木年齡較小，處于發(fā)育林分演替階段[8～11]。

從林下灌草種類組成來(lái)看，潤(rùn)楠闊葉混交林和灌木林樣方灌木覆蓋度高，杉木混交林樣方草本覆蓋度高，而毛竹純林樣方草本覆蓋度低，說(shuō)明混交林郁閉度較大，灌木層會(huì)對(duì)草本層生存照成影響，而毛竹的擴(kuò)張可能將導(dǎo)致生物多樣性降低，其原因?yàn)槊褚揽繌?qiáng)大的地下莖蔓延以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張，導(dǎo)致常綠闊葉林演替形成竹闊混交林，甚至在人為干擾下形成毛竹純林，從森林群落特征觀測(cè)指標(biāo)中灌木覆蓋度與草本覆蓋度來(lái)看，毛竹純林指數(shù)最低，說(shuō)明毛竹具有強(qiáng)的入侵性，嚴(yán)重破壞周圍森林植被，導(dǎo)致林分中生物多樣性較低的現(xiàn)象[12～14]。

3.2 各樣地灌草層種類數(shù)及生物多樣性分析

3.2.1 樣地灌草層多樣性指數(shù)

分別計(jì)算5個(gè)樣地中5個(gè)小樣地灌草層的Simpson多樣性指數(shù)，并統(tǒng)計(jì)平均值(見表4)。

3.2.2樣地灌草層種類數(shù)及多樣性分析

5個(gè)調(diào)查樣地中，杉木混交林樣地中具有雜竹、合歡、等7種，平均每個(gè)小樣方分布3種類型灌草。灌木林樣地具有柃木、木蓮、懸鉤子、等8種，平均每個(gè)小樣方分布2～3種類型灌草。黑松針闊混交林樣地具有小葉女貞、杜鵑、懸鉤子、針茅等15種，平均每個(gè)小樣方分布6～7種類型灌草。毛竹純林樣地具有山麥冬等4種，平均每個(gè)小樣方中2～3種類型灌草。潤(rùn)楠闊葉混交林樣地具有潤(rùn)楠、小葉女貞等5種，平均每個(gè)小樣方分布3～4種類型灌草(表4)。其中黑松針闊混交林樣地具有灌草種類數(shù)最大，為15種，毛竹純林樣地具有灌草種類數(shù)最小，為4種，說(shuō)明在黑松針闊混交林樣地灌草多樣性比竹純林樣地灌草多樣性高。

表4 各樣方灌木、草本植被類型及Simpson多樣性指數(shù)

5個(gè)調(diào)查樣地中，Simpson多樣性指數(shù)，黑松針闊混交林0.7033>潤(rùn)楠常綠闊葉混交林0.4780>灌木林0.4169>杉木混交林0.2684>毛竹純林0.2144，說(shuō)明黑松針闊混交林生物多樣性較高。

3.3 森林健康等級(jí)評(píng)定

根據(jù)《國(guó)家森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定(2014)》[16]，將森林健康等級(jí)為健康、亞健康、中健康、不健康4個(gè)等級(jí)，對(duì)樣地的森林健康等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，5個(gè)樣地均林木生長(zhǎng)發(fā)育良好，枝干發(fā)達(dá)，樹葉大小和色澤正常，能正常結(jié)實(shí)和繁殖，未受任何災(zāi)害，等級(jí)評(píng)定結(jié)果為健康。

4 結(jié)論與討論

(1)綜上所述，通過(guò)對(duì)臨武縣公益林樣地調(diào)查、生態(tài)系統(tǒng)植被型多樣性指數(shù) Simpson計(jì)算、不同林分灌草多樣性分析，得出結(jié)論為黑松針闊混交林樣地生物多樣性較高，杉木混交林、灌木林、毛竹純林樣地生物多樣性較小，潤(rùn)楠常綠闊葉混交林樣地生物多樣性中等，說(shuō)明調(diào)查樣地的生物多樣性整體為中等，森林健康等級(jí)評(píng)為健康等級(jí)。

(2)臨武縣生態(tài)公益林5個(gè)不同固定樣地植被型物種多樣性表現(xiàn)為:林下灌草種類數(shù)量黑松針闊混交林>潤(rùn)楠常綠闊葉混交林>杉木混交林>灌木林>毛竹純林，林下林下灌草種類均勻度黑松針闊混交林>潤(rùn)楠常綠闊葉混交林>灌木林>杉木混交林>毛竹純林，說(shuō)明毛竹純林優(yōu)勢(shì)種突出，物種豐富度較小，生物多樣性較低，研究表明不同林型林下植物組成和多樣性格局與相關(guān)因子有關(guān)聯(lián)[17]。

(3)喬木林結(jié)構(gòu)不同對(duì)林下植被有重要的影響，環(huán)境因素、林分密度、撫育強(qiáng)度及間伐強(qiáng)度都會(huì)對(duì)林下植被產(chǎn)生影響，而林下植被是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在改良土壤理化性質(zhì)、增加土壤微量元素、提高土壤營(yíng)養(yǎng)元素等方面起著巨大的作用，因此保護(hù)林下植被生物多樣性對(duì)于提高生態(tài)公益林的生態(tài)效益具有重要意義[18，19]。根據(jù)以上問題及狀況，臨武縣公益林還有提升空間，因此建議通過(guò)森林撫育等措施對(duì)生態(tài)公益林進(jìn)行管理[20～22]，控制毛竹在闊葉林中的擴(kuò)張生長(zhǎng)，提高生態(tài)多樣性。