郭建民

(福建省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)院，福建 福州 350001)

1 引言

楓香(LiquidambarformosanaHance)為蕈樹(shù)科(Altingiaceae)楓香屬(Liquidambar)落葉高大喬木，樹(shù)干高大通直，冠幅大，秋季落葉前葉色變紅，喜光、耐旱、耐貧瘠，不耐水澇和嚴(yán)寒，根系深且主根粗長(zhǎng)，生長(zhǎng)迅速，抗風(fēng)能力強(qiáng)，但不耐修剪、不易移植，種子隔年發(fā)芽，多生于平地、村落附近及低山次生林，在濕潤(rùn)肥沃而深厚的紅黃壤土上生長(zhǎng)良好。楓香易繁殖、適應(yīng)性強(qiáng)，有觀賞價(jià)值，用途廣泛，木材材質(zhì)優(yōu)良，可制作家具及包裝箱，樹(shù)脂、根、葉及果實(shí)可供藥用，是綠化荒山的先鋒樹(shù)種，優(yōu)良的用材和園林綠化樹(shù)種[1～3]。楓香在中國(guó)主要分布于秦嶺及淮河以南，在福建省各地均有分布。近年來(lái)，由于大面積種植杉木、馬尾松等人工林導(dǎo)致生物多樣性降低、地力衰退、病蟲(chóng)害蔓延等生態(tài)問(wèn)題日益嚴(yán)重，楓香等闊葉樹(shù)種的栽培和次生林經(jīng)營(yíng)逐漸受到重視，楓香成為很有發(fā)展前途的人工造林樹(shù)種，而在野外又常以優(yōu)勢(shì)樹(shù)種而形成次生林。為此，2021年底，筆者對(duì)福建光澤縣的一片面積75畝楓香人工林及其鄰近的楓香次生林的群落植物多樣性和生長(zhǎng)量進(jìn)行調(diào)查研究，以便為今后科學(xué)經(jīng)營(yíng)楓香人工林和次生林提供借鑒。

2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地所在的光澤縣鸞鳳鄉(xiāng)中坊村位于福建西北部，武夷山脈北段，閩江支流富屯溪上游，閩江源頭，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，雨量充沛，水熱同期，年平均氣溫17.9 ℃，無(wú)霜期約268 d，年均降水量1731.4 mm，年均相對(duì)濕度79%。楓香人工林試驗(yàn)地位于東經(jīng)117°21′44″，北緯27°29′45″，海拔270～280 m，南坡坡度15°，楓香林齡為19年；楓香次生林試驗(yàn)地位于東經(jīng)117°21′40″，北緯27°29′46″，海拔260～280 m之間，南坡坡度16°，楓香林齡為23年。楓香人工林與楓香次生林試驗(yàn)地相鄰，立地條件基本一致，均屬Ⅱ類地，均為花崗巖發(fā)育的山地紅壤，土層厚度130-160 cm，楓香人工林土壤腐殖質(zhì)層平均厚度8 cm，楓香次生林土壤腐殖質(zhì)平均厚度12 cm。

3 研究方法

3.1 樣地和樣方調(diào)查

在楓香人工林和天然林中分別設(shè)置3個(gè)400 m2(20 m×20 m)的樣地，每個(gè)樣地再劃分為4個(gè)100 m2(10 m×10 m)的大樣方，調(diào)查并記錄每個(gè)大樣方中喬木層(高度5 m以上)的每一株樹(shù)的樹(shù)種名稱、胸徑、樹(shù)高、冠幅、蓋度等；在每個(gè)大樣方中隨機(jī)設(shè)置5個(gè)4 m2小樣方，調(diào)查高度5 m以下的林下灌木(包括木質(zhì)藤本)和草本(包括草質(zhì)藤本)植物，記錄植物名稱、數(shù)量、地徑、高度、蓋度等。

3.2 植物重要值和多樣性指數(shù)測(cè)定

將植物調(diào)查數(shù)據(jù)分成3個(gè)層次：?jiǎn)棠緦?高度5 m以上的木本植物，包括喬木、灌木和木質(zhì)藤本)、灌木層(高度小于5 m的木本植物，包括喬木、灌木和木質(zhì)藤本)、草本層(草質(zhì)植物，包括草質(zhì)藤本)。計(jì)算各層次每種植物的重要值[8]，計(jì)算各層次的植物多樣性指數(shù)：Shannon-Wiener指數(shù)(H')、Simpson指數(shù)(D)、種間相遇機(jī)率(PIE)和Pielou均勻度指數(shù)(JSW和JSI)[9]。

3.3 林分生長(zhǎng)量數(shù)據(jù)處理

計(jì)算每個(gè)樣地的喬木層平均胸徑和平均樹(shù)高。采用福建省主要樹(shù)種二元材積公式計(jì)算喬木層每株樹(shù)的單株材積[10]：

V闊=0.0000685634D1.933221H0.867885

(1)

V杉=0.0000706094D1.801671H0.997998

(2)

式(1)、(2)中，D為胸徑，H為樹(shù)高，V闊為闊葉樹(shù)單株材積，V杉為杉木單株材積。

3.4 差異顯著性檢驗(yàn)

運(yùn)用SPSS19統(tǒng)計(jì)軟件，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的方法分析楓香人工林與楓香次生林年均蓄積生長(zhǎng)量的差異顯著性。

4 結(jié)果與分析

4.1 群落各層次植物組成

楓香人工林群落共有58種維管束植物，隸屬于34個(gè)科、49個(gè)屬，各類群物種數(shù)量為雙子葉植物(44種)>單子葉植物(7種)>蕨類植物(6種)>裸子植物(1種)；楓香人工林群落中喬木層種類少，僅有5科、5屬、5種，其中雙子葉植物4種，裸子植物1種；灌木層物種數(shù)量豐富，有24科、32屬、40種，其中雙子葉植物38種，單子葉植物2種；草本層植物有12科、15屬、16種，其中單子葉植物6種、蕨類植物6種、雙子葉植物4種(表1)。

表1 楓香人工林與天然林植物區(qū)系組成

楓香次生林群落共有69種維管束植物，隸屬于41個(gè)科、60個(gè)屬，科、屬、種數(shù)量均大于人工林群落，各類群物種數(shù)量為雙子葉植物(53種)>蕨類植物(9種)>單子葉植物(7種)；喬木層物種數(shù)11個(gè)，其中雙子葉植物10種，單子葉植物1種；灌木層有28科、39屬、45種，其中雙子葉植物43種，單子葉植物2種；草本層植物有14科、18屬、20種，其中蕨類植物9種、單子葉植物6種、雙子葉植物5種，楓香次生林群落各層次物種數(shù)均大于人工林(表1)。

4.2 群落各層次植物重要值

楓香人工林喬木層蓋度78%，物種數(shù)量少，僅為5個(gè)樹(shù)種組成，楓香為優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，重要值為77.14%，落葉喬木3種，重要值總和為90.92%，常綠喬灌木2種，重要值總和僅為9.08%(表2)。

表2 楓香人工林喬木層各樹(shù)種重要值

楓香次生林喬木層蓋度73%，由11個(gè)喬灌木樹(shù)種組成，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種楓香重要值為67.04%，落葉喬灌木5種，重要值總和為79.83%，常綠喬灌木6種，重要值總和為20.17%(表3)。

表3 楓香次生林喬木層各樹(shù)種重要值

楓香人工林灌木層種類豐富(40種)，蓋度為57%，其中常綠灌木35種，重要值總和為91.12%；落葉灌木5種，重要值總和為8.88%；灌木層中重要值前10位的物種分別為：格藥柃(Euryamuricata)、山橿、高粱泡(Rubuslambertianus)、白花龍、輪葉蒲桃(Syzygiumgrijsii)、朱砂根(Ardisiacrenata)、欏木石楠、烏藥(Linderaaggregata)、長(zhǎng)葉酸藤子(Embeliaundulata)、楊桐(Adinandramillettii)。

楓香次生林灌木層有45種植物，蓋度為63%，其中常綠灌木38種，重要值總和為88.72%；落葉灌木5種，重要值總和為11.28%；灌木層中重要值前10位的物種分別為：黃梔子(Gardeniajasminoides)、青岡、朱砂根、寒莓(Rubusbuergeri)、高粱泡、白花龍、毛冬青(Ilexpubescens)、油茶(Camelliaoleifera)、烏藥、峨眉鼠刺。

楓香人工林草本層有16種植物，重要值前10位的植物為海金沙(Lygodiumjaponicum)、中華苔草(Carexchinensis)、狗脊(Woodwardiajaponica)、三脈紫菀(Asterageratoides)、黑足鱗毛蕨(Dryopterisfuscipes)、五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、黑莎草(Gahniatristis)、芒萁(Dicranopterispedata)、闊鱗鱗毛蕨(Dryopterischampionii)、蛇莓(Duchesneaindica)。

楓香次生林草本層有20種植物，重要值前10位的植物為中華苔草、海金沙、狗脊、黑足鱗毛蕨、闊鱗鱗毛蕨、三脈紫菀、芒萁、胎生狗脊(Woodwardiaprolifera)、多花黃精(Polygonatumcyrtonema)、多花黃精(Polygonumlapathifolium)。

4.3 群落各層次植物多樣性

植物多樣性指數(shù)可反映群落各層次物種數(shù)和個(gè)體分配均勻程度。楓香人工林與次生林各層次物種數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)(H')、Simpson指數(shù)(D)、種間相遇機(jī)率(PIE)和Pielou均勻度指數(shù)JSI均為：灌木層>草本層>喬木層，而Pielou均勻度指數(shù)JSW則為草本層>灌木層>喬木層，所有多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為楓香次生林>楓香人工林(表4)，說(shuō)明楓香次生林各層次植物多樣性均高于楓香人工林。

表4 楓香人工林與次生林各層次植物多樣性指數(shù)

4.4 楓香人工林與天然林生長(zhǎng)量

楓香人工林與次生林的林齡不同，因此采用年均蓄積生長(zhǎng)量比較兩者的林分生長(zhǎng)量差異。楓香人工林的年均蓄積生長(zhǎng)量(6.22 m3/(hm2·a))略高于楓香次生林(5.47 m3/(hm2·a))(表5)，但獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果表明兩者差異不顯著(P=0.253>0.05)。

表5 楓香人工林與次生林林分生長(zhǎng)量

5 結(jié)論與建議

楓香人工林群落喬木層、灌木層、草本物和群落總物種數(shù)分別為5、40、16和58，而楓香次生林群落喬木層、灌木層、草本層和群落總物種數(shù)則分別為11、45、20和69，楓香次生林群落各層次和群落總植物種數(shù)均大于楓香人工林。

兩個(gè)群落不同層次的物種數(shù)均表現(xiàn)為灌木層>草本層>喬木層，喬木層和灌木層物種數(shù)均為雙子葉植物占優(yōu)勢(shì)，楓香人工林草本層單子葉植物種數(shù)最多，而楓香次生林草本層蕨類植物種數(shù)最多。

楓香人工林與次生林各層次植物多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為楓香次生林>楓香人工林，兩個(gè)群落大部分植物的物種數(shù)和多樣性指標(biāo)表現(xiàn)為灌木層>草本層>喬木層。

楓香人工林的年均蓄積生長(zhǎng)量(6.22 m3/(hm2/a)略高于楓香次生林(5.47 m3/(hm2/a)，但兩者差異不顯著(P=0.253>0.05)。

天然林被砍伐后經(jīng)過(guò)劈雜、整地、挖穴等人工措施，營(yíng)造楓香人工林，必然加劇林地水土流失、地力衰退和生物多樣性降低，其帶來(lái)的人工林生產(chǎn)力的提高是短暫的，不利于人工林地長(zhǎng)期生產(chǎn)力的保持。天然林采伐后通過(guò)自然更新形成的楓香次生林由于人為干預(yù)較小，林地上原有的一些植物資源通過(guò)樹(shù)樁萌芽和種子萌發(fā)得到恢復(fù)，楓香次生林的植物多樣性高于楓香人工林，但楓香次生林喬木層樹(shù)種受到其他植物的競(jìng)爭(zhēng)程度比人工林劇烈，因而楓香次生林的生長(zhǎng)量

略低于楓香人工林。因此，為提升楓香應(yīng)用價(jià)值，大力提倡經(jīng)營(yíng)楓香次生林，并且在楓香次生林經(jīng)營(yíng)中，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)膿嵊胧?，有選擇性地伐除對(duì)目的樹(shù)種生長(zhǎng)有較大影響的低價(jià)值樹(shù)種和藤蔓植物，以促進(jìn)目的樹(shù)種的生長(zhǎng)。