桂南不同造林模式对植物物种组成和多样性特征的影响

摘要 ［目的］摸清不同造林模式林下植物多样性特征及变化规律，为探寻科学、合理的人工林种植模式提供理论依据。［方法］以广西藤县3种常见造林模式林（纯林、混交林、人工-天然混交林）为研究对象，采用典型取样法，对林下灌木层、草本层从植物种类、物种多样性指数和相似性关系等方面进行分析。［结果］纯林、混交林和人工-天然混交林灌木层和草本层的物种数分别为33、36、29种和32、29、9种。3种造林模式灌木层优势植物种为玉叶金花和地稔，混交林和人工-天然混交林草本层优势种为铁芒萁，求米草为纯林优势种。灌木层物种多样性指数均以人工-天然混交林最高，纯林最低，除均匀度指数外，Shannon-Wiener指数、Simpson指数和丰富度指数在人工-天然混交林和纯林间存在显著差异（P<0.05），草本层物种多样性在不同造林模式间差异均不显著（P>0.05）。灌木层、草本层物种相似性系数均普遍较低。［结论］混交林和人工-天然混交林物种多样性高，是未来林地经营培育的方向。

关键词 造林模式；混交林；灌草层；植物多样性

中图分类号 S727 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）08-0106-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.024

Effects of Different Afforestation Modes on Characteristics of Plant Composition and Diversity at South Guangxi

LONG Wei-ge

（Guangxi Eco-engineering Vocational and Technical College， Liuzhou， Guangxi 545004）

Abstract ［Objective］In order to find out the characteristics and changes of undergrowth plant diversity in different afforestation modes， and to provide theoretical basis for the exploration of scientific and reasonable planting patterns of plantation. ［Method］Taking three common afforestation modes （pure plantation， mixed plantation and man-natural mixed plantation） as the research object， typical sampling method was adopted to analyze the understory shrub layer and herb layer from plant species， species diversity index and similarity relationship. ［Result］The results showed that the number of species in shrub layer and herb layer in pure plantation， mixed plantation and man-natural mixed plantation were 33， 36， 29 and 32， 29， 9， respectively. The dominant species in the shrub layer of the three afforestation modes were Melastoma dodecandrum and Mussaenda pubescens， the dominant species in the herb layer of the mixed plantation and the man-natural mixed plantation was Dicranopteris linearis， and the dominant species in the pure plantation was Oplismenus undulatifolius. In addition to evenness index， Shannon-Wiener index， Simpson index and richness index had significant differences between man-natural mixed plantation and pure plantation（P<0.05），while species diversity in herb layer had no significant differences between afforestation modes（P>0.05）. The similarity coefficients of shrub layer or herb layer were generally low in the three afforestation modes. ［Conclusion］The high species diversity of mixed plantation and man-natural mixed plantation is the direction of forest management and cultivation in the future.

Key words Afforestation mode;Mixed plantation;Shrub layer and herb layer;Plant diversity

人工林作为一种森林资源，由于其可按照经营目的选择树种、生长周期短等特点逐渐成为森林资源的重要组成部分，传统的砍伐天然林、全垦抚育并营造单一树种人工纯林已产生低质低效林［1］，以及物种多样性减少［2］、结构不完整［3］和生态质量下降［4］等经济和生态负效应。目前需要建立既能可持续提供高产值林产品，又能增加人工林物种多样性和群落多样性，提高和维持土壤肥力及多种生态服务功能的经营模式。通过调整树种及其混交比例，调节群落垂直成层结构及多目标经营管理的人工林，能够实现部分天然林所具有的生态服务功能。因此，选择不同造林模式人工林，探讨林下灌草层植物多样性差异具有科学意义和实践意义。

灌木层、草本层是森林植物群落的重要部分，大部分森林中，林下灌草种类通常是上层树种的10倍以上［5］。有研究表明，灌木层和草本层植物通过在森林环境中表现出生长和空间分布的多相性来实现森林生态系统的多样性［5］，并在维持森林生态系统的物种多样性、调节养分循环［6］、维持地力和改良土壤［7］及水土保持［8］等方面发挥着不可替代的作用。影响林下灌草层植物种类和数量的生态因子很多，包括林分上木种类和密度、冠层结构等非生物因子和人为干扰、病虫害等生物因子。有研究表明，林分密度过高导致林内光照不足，对物种多样性产生明显抑制作用，还造成林木对水分的竞争增强，进而对林下植被的生长发育产生负面影响［9］。

广西壮族自治区是全国最大的木材生产基地和国家储备林建设基地之一，藤县森林资源总量大，林地面积占全县总面积的74.53%，其中以马尾松、桉树和杉木纯林为主的乔木林占全县乔木林总面积的94.80%以及全县林地总面积的47.66%；以八角、玉桂、龙眼等经济树种为主的林地占全县林地总面积的15.57%，有“中国肉桂之乡”的美誉［10］。研究表明，藤县森林资源质量低，八角、肉桂多以纯林为主，病虫害多，低产林多［11-12］，马尾松纯林土壤肥力贫乏或极贫乏［13］，长期连栽桉树纯林土壤肥力显著下降［14］，增加人工林生物多样性、改善人工林立地环境及维持林地长期生产力等已引起广泛关注。不同经营模式不仅使林地植物多样性发生变化，还能使林地环境发生变化，进而重塑了林地内物种间关系和林分与环境关系。因此，有必要对不同造林模式下林下植物多样性及其在林下灌木层、草本层分布情况进行研究。笔者拟以广西藤县3种造林模式的经济林为研究对象，从调查林下灌木层、草本层植被入手，分析不同造林模式下植物物种组成、植物多样性特征及变化规律，以期为探寻科学、合理的人工林种植模式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

该研究位于广西壮族自治区东南部梧州市藤县，位于110°21′00″～111°11′27″E，23°02′35″～24°03′09″N。该区域属亚热带季风气候区，具有中亚热带和南亚热带气候特点，年均气温21 ℃，年降雨量1 472 mm，多集中在4—9月，地貌以丘陵低山为主，沿河有狭窄冲积平原。土层深厚，一般在50～100 cm，pH为4.5～6.0。

1.2 研究方法

1.2.1 取样方法。

在充分踏查的基础上，选择3种造林模式林地为研究对象：①纯林（PP，pure plantation），种植八角、桉树、马尾松等，进行林地抚育；②混交林（MP，mixed plantation），种植肉桂 + 杉木、马尾松 + 杉木等，进行林地抚育；③人工-天然混交林（MMP，man-natural mixed plantation），早期种植马尾松、八角，未进行林地抚育，有采脂活动，与多种阔叶树种混生。采用典型取样法，于2021年7—8月在位于广西东南部的藤县筛选出纯林3个、混交林4个和人工-天然混交林林地2个，共计9个样地进行林下灌木层、草本层植物多样性调查。样地为国家森林资源连续清查标准地（25.82 m×25.82 m），采用对角线取样法在每个标准地内设置3～5个2 m×2 m样方，其中纯林生境样方数量为15个，混交林为15个，人工-天然混交林为8个，共计38个样方，对灌木和草本植物种类、株数（丛数）、高度、盖度等［15］进行调查并记录。

1.2.2 数据处理。

选取综合数量指标——重要值表征群落的主要性质；选取物种丰富度指数、多样性指数和Pielou均匀度指数［16］为测度指标，从总体上刻划群落结构。

式中：Pi为种i的个体数占群落中总个体的比例，a为其中一个样地的物种数，b为另一个样地物种数，c为2个样地共有物种数。

1.3 数据处理

运用SPSS 16.0统计软件统计林下灌木层、草本层物种多样性指数的平均数、标准差，采用单因素方差分析（ANOVA）比较不同造林模式灌木层、草本层多样性指数间的差异，不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05），采用Excel 2003制图。

2 结果与分析

2.1 不同造林模式人工林林下植物组成及分类

植物科、属、种数量是研究植物多样性的前提和基础。纯林有65种植物，隶属35科47属，混交林有65种植物，隶属35科63属，人工-天然混交林有38种植物，隶属25科37属（表1）。

在灌木层，混交林的植物科数、属数和种数略高于纯林和人工-天然混交林。纯林中种数大于2的科有大戟科（Euphorbiaceae）、茜草科（Rubiaceae）、紫金牛科（Myrsinaceae）、桃金娘科（Myrtaceae）、蔷薇科（Rosaceae）和金粟兰科（Chloranthaceae），属于单属、单种的科占总科数的56.3%；混交林中种数大于2的科有大戟科、茜草科、野牡丹科（Melastomataceae）、豆科（Leguminosae）、漆树科（Anacardiaceae）和马鞭草科（Verbenaceae），单属、单种的科占59.1%；人工-天然混交林中种数大于2的科为大戟科、紫金牛科、野牡丹科、五加科（Araliaceae）和豆科，单属、单种的科占72.2%。