毛烏素沙地不同人工林林下植物多樣性及其與土壤理化性質的關系

摘要：[目的]研究不同人工林林下植物多樣性特征及與土壤理化性質的關系，為探尋科學合理的沙地生態修復模式及近自然植被重建提供理論依據。[方法]以毛烏素沙地4種典型人工林（I：樟子松人工林；II：楊樹人工林；III：沙柳人工林；Ⅳ：小葉錦雞兒人工林）為研究對象，分析不同人工林林下草本群落物種多樣性及表層土壤理化性質，并進一步探討二者間的關系。[結果]4種人工林林下草本植物種類由多到少依次為小葉錦雞兒人工林gt;樟子松人工林gt;楊樹人工林gt;沙柳人工林，其中，菊科、禾本科、豆科植物種類較多，占總植物種類的65.39％。4種人工林林下草本層Margalef豐富度指數（D）、Shannon-Wiener多樣性指數（H）、Simpson優勢度指數（H）、Pielou均勻度指數（J）之間均無顯著差異。不同人工林表層土壤pH值、有機質、有效磷、水解性氮和顆粒組成存在顯著差異，棒子松人工林土壤pH值顯著低于其他3種人工林，喬木林土壤有機質、水解性氮含量高于灌木林，灌木林土壤有效磷含量比喬術林高，4種人工林土壤速效鉀含量無顯著差異。影響林下草本植物多樣性的土壤因子為有機質、有效磷、pH、水解性氮以及粒度成分。[結論]毛烏素沙地不同人工林林下植物組成和土壤理化性質具有差異，不同人工林對林下植物多樣性無顯著影響，有機質、有效磷、pH、水解性氮為影響人工林林下植物多樣性的主要土壤因子。

關鍵詞：人工林；林下植被；植物多樣性；土壤理化性質；毛烏素沙地

中圖分類號：S 718.5 文獻標識碼：A 文章編號：1001-1498（2024）04-0174-08

毛烏素沙地是我國北方典型的農牧交錯區，也是受荒漠化影響最嚴重地區之一，生態系統極其脆弱。長期的放牧及農業生產，引起了該沙區嚴重的植被退化及土地荒漠化，對生物多樣性造成了巨大威脅。目前，人工造林被認為是防治土地沙漠化的最經濟有效且持久穩定的措施而被廣泛應用于干旱、半干旱區退化生態系統修復。20世紀末以來，在我國半干旱沙化區域大規模實施以人工造林作為主要生態修復措施的生態建設工程，工程區植被蓋度和人工林面積逐年增加，沙漠化趨勢得到明顯逆轉，局地生境得以恢復。

物種多樣性作為群落穩定性的重要度量指標，可反映群落結構和功能特征，其維持機制一直是群落生態學研究的熱點問題。林下植被在維持森林生態系統穩定性、調控生態系統物質循環和能量流動等方面發揮著重要作用。近年來，人工林對生物多樣性的影響備受學界的關注，人工林常以高密度純林為特征，存在生物多樣性水平和生態系統穩定性低等問題。有研究表明，高密度的人工林生境，不能保有較高的生物多樣性水平，調控林分密度和樹種結構，有利于林下植被生長，有利于維持林地土壤肥力，實現可持續經營。隨著人T林林齡的增加和自然演替，林下植物種類和多樣性發生變化，崔寧潔等對不同林齡的馬尾松（Pinus massoniana Lamb）人工林的研究發現，林下物種豐富度指數中齡林最大，成熟林略有下降但明顯高于幼齡林，隨林齡增加林下耐陰植物增多，馬尾松林到成熟林階段其土壤肥力狀況得到一定的提升。羅維成等研究發現，科爾沁沙地5～45年生的樟子松（Pinus sylvestris var mongholica Litv）人工林林下物種總數和草本植物數量都隨著栽植年限的增加顯著降低，土壤水分的急劇下降是樟子松人工林演替后期面臨的主要挑戰。不同人工林林冠結構、林分密度等的差異將改變林下微環境，從而影響林下植物群落組成及物種多樣性。傳統的人工林經營管理中一般會清除林下植被提高林內通風、衛生條件和防火，然而越來越多的研究發現林下植被可通過改變林地微環境、產生凋落物和根系分泌物等方式改善林地土壤的養分循環和能量流動。