何婧，韋小麗，徐海

(1.貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，貴州　貴陽(yáng)550003；2.貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州　貴陽(yáng)550025)

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貴州省馬尾松林分樹(shù)種多樣性分析*

何婧1，韋小麗2，徐海1

(1.貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，貴州貴陽(yáng)550003；2.貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州貴陽(yáng)550025)

以貴州馬尾松10-60年生天然林和人工林為研究對(duì)象，采用Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù), 對(duì)不同起源、不同齡組、不同密度、不同干擾程度的馬尾松林分的喬木樹(shù)種多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，選取樣地Shannon-Wiener指數(shù)平均值為0.656 0，Simpson指數(shù)平均值為0.332 5。馬尾松天然林的林分多樣性表現(xiàn)優(yōu)于人工林，馬尾松中齡林和近熟林的物種豐富度和多樣性均優(yōu)于馬尾松成熟林和幼齡林，馬尾松密度為660～1 950株/hm2的林分多樣性指數(shù)和物種豐富度指數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)，馬尾松林分干擾程度等級(jí)為3的林分多樣性指數(shù)和物種豐富度指數(shù)均值最大。樣地中大部分林分樹(shù)種多樣性及物種豐富度不高，生態(tài)優(yōu)勢(shì)度偏低。

馬尾松林；樹(shù)種多樣性；Shannon-Wiener指數(shù)；Simpson指數(shù)

馬尾松(Pinusmassniana)是貴州省主要造林樹(shù)種，在全省有廣泛的分布。對(duì)馬尾松的研究早在20世紀(jì)80年代初期就已開(kāi)始，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行，不同立地馬尾松林分生物量及生產(chǎn)力的研究[1]，不同林種馬尾松林分生物量的研究及馬尾松種群生物量及其密度效應(yīng)[2]，不同密度馬尾松人工林生物量間伐效應(yīng)的研究[3]，不同干擾強(qiáng)度對(duì)馬尾松人工林生物量的影響[4]，馬尾松混交林生物量的研究[5]，馬尾松材積和生物量的動(dòng)態(tài)規(guī)律研究[6]等等。傳統(tǒng)的分析林分結(jié)構(gòu)的方法主要側(cè)重于調(diào)查林分的蓄積量等非空間結(jié)構(gòu)特征，對(duì)馬尾松樹(shù)種多樣性的研究較少。本文以貴州馬尾松10-60年生天然林和人工林為研究對(duì)象，通過(guò)選擇合適的描述樹(shù)種多樣性的參數(shù)，尋求合理的馬尾松樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)及其表達(dá)，分析和重建更加合理的林分空間結(jié)構(gòu)，為研制新一代林分生長(zhǎng)模型提供依據(jù)，為貴州省馬尾松人工林的合理經(jīng)營(yíng)措施的制定提供理論依據(jù)。

1　研究區(qū)概況與方法

1.1研究區(qū)概況

生物多樣性與全球變化、可持續(xù)的生物圈一起，被列為當(dāng)今國(guó)際生態(tài)學(xué)的三大熱點(diǎn)問(wèn)題[7]。馬尾松是貴州分布最廣的樹(shù)種[8]。貴州馬尾松林平均海拔1 100m，年均氣溫10～18℃，年降水量在1 000～1 500mm，相對(duì)濕度70%以上，全年日照時(shí)數(shù)1 300h，無(wú)霜期27d左右，土壤呈微酸至酸性。喬木層除馬尾松外多以殼斗科(Fagaceae)栲青岡屬(CyclobalanopsisOerst.)、櫟屬(QuercusL.)等為主要組成部分，林下灌木組成種有杜鵑(RhododendronsimsiiPlanch.)、莢蒾(ViburnumdilatatumThunb.)、火棘〔Pyracanthafortuneana(Maxim.)Li〕、山茶茶樹(shù)〔Camelliajaponicasinensis(L.)O.Ktze.〕、鹽膚木(RhuschinensisMill.)、懸鉤子屬(RubusL.)植物等，草本主要有芒萁〔Dicranopterispedata(Houtt.)Nakaike〕、鳶尾(Iris tectorum Maxim.)及蘭科(Orchidaceae)與禾本科(Gramineae)植物等。

1.2材料與方法

數(shù)據(jù)來(lái)源于貴州省2010年連續(xù)清查樣地的調(diào)查結(jié)果，在5 500個(gè)固定樣地中選取優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為馬尾松的喬木林樣地206個(gè)，樣地設(shè)置25.82m×25.82m，即0.066 7hm2的方形標(biāo)準(zhǔn)地。調(diào)查胸徑≥5cm的喬木樹(shù)種相對(duì)XY坐標(biāo)、樹(shù)種、胸徑、樹(shù)高等每木檢尺因子，從而計(jì)算出每個(gè)樣地的Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)。

綜合大多數(shù)學(xué)者的分析方法，以樣地喬木層樹(shù)種的個(gè)體數(shù)為基礎(chǔ)，選擇反映多樣性程度的Shannon-Wiener指數(shù)和反映優(yōu)勢(shì)樹(shù)種集中性的Simpson指數(shù)來(lái)體現(xiàn)林分的樹(shù)種多樣性[9]。

1.3數(shù)據(jù)處理

按不同起源(天然林、人工林)、不同齡組(幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林)、不同密度(疏林360～660株/hm2；中密度林660～1 950株/hm2；密林1 950～2 730株/hm2)、不同干擾程度(等級(jí)3為人為干擾較大，次生群落處于演替中期階段，森林群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜；等級(jí)4為人為干擾極大，處于次生演替初期階段，森林群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；等級(jí)5為人為干擾持續(xù)，強(qiáng)度極大，處于次生演替前期階段)，計(jì)算馬屬松林分喬木林樹(shù)種的Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)。

2　結(jié)果與分析

206個(gè)馬尾松的喬木林樣地，主要喬木樹(shù)種有16種，分屬6科10屬。

圖1林分Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)分布

Fig.1The distribution of Shannon-Wiener index and Simpson index

由圖1可以看出選取樣地Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)普遍偏低，其中Shannon-Wiener指數(shù)低于0.5的樣地有90個(gè)，占43.7%；Shannon-Wiener指數(shù)位于0.5～1的樣地60個(gè)，占29.1%；Shannon-Wiener指數(shù)大于1的樣地56個(gè)，僅為27.2%。對(duì)于Simpson指數(shù)低于0.3的樣地99個(gè)，生態(tài)優(yōu)勢(shì)度較差即優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的集中性較差的占48.1%；Simpson指數(shù)位于0.3～0.6的樣地69個(gè)，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的集中性一般的占33.5%；Simpson指數(shù)大于0.6的樣地38個(gè)，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的集中性較優(yōu)的僅占18.4%?？梢?jiàn)選取樣地中大部分林分樹(shù)種多樣性及物種豐富度不高，生態(tài)優(yōu)勢(shì)度偏低。以下分別從起源、齡組、密度、干擾程度4個(gè)方面分析其樹(shù)種多樣性。

2.1不同起源的馬尾松林分多樣性物種比較

馬尾松人工林的Simpson指數(shù)的均值為0.278 8，最大值為0.836 9；而天然林的Simpson指數(shù)的均值為0.346 3，最大值為0.884 3，均優(yōu)于馬尾松人工林。馬尾松人工林的Shannon-Wiener指數(shù)的均值為0.515 4，最大值為2.202 0；而天然林的Shannon-Wiener指數(shù)的均值為0.692 1，最大值為2.295 1，也優(yōu)于馬尾松人工林。因此馬尾松天然林的林分樹(shù)種多樣性表現(xiàn)優(yōu)于人工林，馬尾松人工林的物種豐富度和多樣性指數(shù)有待提高。

表1　馬尾松林分不同起源的樹(shù)種多樣性

2.2不同齡組的馬尾松林分物種多樣性比較

為了便于對(duì)不同生長(zhǎng)階段的馬尾松采取合理經(jīng)營(yíng)措施而進(jìn)行年齡階段的劃分，分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林。對(duì)不同齡組馬尾松林分物種多樣性比較可知,Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)均值由大到小依次排列為近熟林>中齡林>成熟林>幼齡林。Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)最大值由大到小依次排列為中齡林>近熟林>幼齡林>成熟林。因此，馬尾松中齡林和近熟林的物種豐富度和多樣性均優(yōu)于馬尾松成熟林和幼齡林。其中，Simpson指數(shù)的最大值0.884 3為馬尾松中齡林；Shannon-Wiener指數(shù)的最大值2.295 1亦為馬尾松中齡林，而幼齡林的的多樣性物種豐富度和多樣性指數(shù)最低，有待下一個(gè)經(jīng)營(yíng)期進(jìn)行提高和改善。

表2　馬尾松林分不同齡組的樹(shù)種多樣性

2.3不同密度馬尾松林分物種多樣性比較

馬尾松林分的密度由林分的每公頃株數(shù)決定，密度的劃分標(biāo)準(zhǔn)：疏林360～660株/hm2；中密度林660～1 950株/hm2；密林1 950～2 730株/hm2。對(duì)不同密度馬尾松林分物種多樣性比較可知，Simpson指數(shù)的均值和最大值由大到小依次排列為中密度林>疏林>密林。Shannon-Wiener指數(shù)的均值和最大值由大到小依次排列為，中密度林>疏林>密林。因此馬尾松密度為660～1 950株/hm2的林分多樣性指數(shù)和物種豐富度指數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)，而馬尾松密林的物種豐富度和多樣性指數(shù)最低。

表3　馬尾松林分不同密度的樹(shù)種多樣性

2.4不同干擾程度的馬尾松林分物種多樣性比較

對(duì)不同干擾程度的馬尾松林分，其物種多樣性比較可知(表4)，Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)均值由大到小依次排列為：干擾程度3>干擾程度4>干擾程度5。Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)最大值由大到小依次排列為，干擾程度4>干擾程度5>干擾程度3。因此對(duì)于Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)均值而言，馬尾松林分干擾程度等級(jí)為3的最大，干擾程度等級(jí)為5的林分最低，但Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)的最大值都出現(xiàn)在干擾程度等級(jí)為4的林分中。

表4　馬尾松林分不同干擾程度的樹(shù)種多樣性

3　結(jié)論

云南省馬尾松林的主要喬木樹(shù)種有16種，分屬6科10屬，選取樣地的Shannon-Wiener指數(shù)平均值為0.656 0，最大值為2.2951，偏離值為1.639 1；Simpson指數(shù)平均值為0.332 5，最大值為0.884 3，偏離值為0.551 8。馬尾松天然林Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)在于人工林，其中0.5～1的樣地60個(gè)僅占29.1%；Shannon-Wiener指數(shù)大于1的樣地56個(gè)，僅為27.2%?？梢?jiàn)選取樣地中大部分林分樹(shù)種多樣性及物種豐富度不高，生態(tài)優(yōu)勢(shì)度偏低。天然林的林分多樣性表現(xiàn)優(yōu)于人工林，因此人工林的物種豐富度和多樣性指數(shù)有待提高[11]。馬尾松中齡林和近熟林的物種豐富度和多樣性均優(yōu)于馬尾松成熟林和幼齡林，而幼齡林的多樣性物種豐富度和多樣性指數(shù)最低，有待下一個(gè)經(jīng)營(yíng)期進(jìn)行提高和改善[12]。中等密度(660～1 950株/hm2)的馬尾松林分多樣性指數(shù)和物種豐富度指數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)，而馬尾松密林的物種豐富度和多樣性指數(shù)最低。馬尾松林分干擾度等級(jí)為3的林分多樣性指數(shù)和物種豐富度指數(shù)均值最大，干擾度等級(jí)為5的林分的物種豐富度和多樣性指數(shù)均值最低，而最大值出現(xiàn)在干擾程度等級(jí)為4的林分中。對(duì)于物種豐富度和多樣性指數(shù)較低的林分，通過(guò)適度的調(diào)整和經(jīng)營(yíng)，逐漸讓每一個(gè)指標(biāo)達(dá)到健康穩(wěn)定林分的特征，才能實(shí)現(xiàn)森林整體的健康，充分發(fā)揮森林多種效益[13～14]。

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Tree Species Diversity of Pinus massoniana Forest in Guizhou Province

HE Jing1,WEI Xiao-li2,XU Hai1

(1.Guizhou Forestry Survey and Planning Institute，Guiyang Guizhou 550003，P.R.China;2.Guizhou University，Guiyang Guizhou 550025,P.R.China)

The Shannon-Wiener index and Simpson index were used to analyze tree species diversity of naturalPinusmassonianaforest andPinusmassonianaplantation with age from 10 to 60 in Guizhou Priovince.The species diversity was analyzed from various factors such as origin，age group，density and human distrubance.The results show that the average Shannon-Wiener index is 0.656 0 and the Simpson index is 0.332 5.The diversity and species richness of natural forest are higher than plantation，and the-middle-age forest and near-mature forest are higher than mature forest and young forest.The indictors of diversity and species richness of middle-density forest,660～1 950/hm2,are higher than others，and that of disturbance-III are the highest.In general，the diversity and species richness of mostPinusmassonianaforest stands are not high，and their ecological dominances are low.

Pinusmassonianaforest; tree species diversity；Shannon-Wiener index；Simpson index

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.03.005

2015-08-20

貴州省林業(yè)科研課題“馬尾松人工純林景觀改造技術(shù)研究”(2012-12)。

何婧(1983-)，女，高級(jí)工程師，碩士，主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃。E-mail:gzujyy@163.com

S 791.248

A

1672-8246(2016)03-0026-05