程 偉
(黑龍江省第一森林調查規(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。
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
調查方法:調查于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。
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。
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