北京低山区油松人工林径阶结构及林下植物多样性研究

北京低山区油松人工林径阶结构及林下植物多样性研究

油松是北京最重要的造林树种之一，占74.9万hm。林分直径株数分布规律及林下植物群落特征是林分结构的基本特征,是树种生长环境条件及经营措施长期相互作用的结果1山地母岩的一般环境试验地位于北京西郊低山区西山林场内,地跨海淀、石景山、门头沟山区,植被属温带落叶阔叶林带。母岩以硬砂岩为主,其次为辉绿岩、软砂岩和砾岩。土壤层次多不明显,为含石较多的山地褐土,pH值7.5左右。年平均气温11.6℃,极端最高温41.6℃,极端最低温-20℃。无霜期193d,年降水量630mm,年日照2662h,属暖温带大陆季风气候区。2学习方法2.1样本配置和研究样地选设在无明显人为破坏和病虫害的油松人工林中,样地面积为400~600m2.2直径等级分类采用径阶整化来统计油松胸径径阶分布。即采用上限排外法,每2cm为1个径阶进行整化,以组中值表示该径阶并参与计算。2.3计算重要值的重要值灌木层重要值(P草本层重要值(P2.4物种多样性分析根据外业调查数据,依据文献[15]的方法,灌木层用重要值、草本层用盖度作为数量指标,进行物种多样性分析。(1)Patrick丰富度指数:R=S(2)Simpson多样性指数:(3)Shannon-Wiener多样性指数:(4)Alatalo均匀度指数:式中:S为每一样方中的物种总数;N为S个种的重要值之和;P3结果与分析3.1等少数单株北京低山区栽植的油松人工林多为纯林,个别样地乔木层中出现刺槐(Robiniapseudoacacia)、侧柏(Platycladusorientalis)、国槐(Sophorajaponica)等少数单株。对油松人工林不同立地的径阶分布进行统计分析(见图1~4)。从图中可以看出,阴坡厚土立地条件下,油松人工林径阶分布基本接近正态分布(偏度0.556,峰度-0.226),8~22径阶株数分布较多,6、24、26径阶株数分布较少。这表明该立地条件的油松人工林生长良好,有待进一步发育为成熟林分。在阴坡薄土、阳坡厚土、阳坡薄土立地条件下,油松人工林径阶分布呈反“J”型,拥有大量的小径阶林木,缺乏较大径阶的上层个体,4~14径阶林木株数占总株数的80%左右,应及时对其进行科学的抚育间伐,抚育掉一些受挤压的中等木和生长不良的小径阶林木,从而调控林分结构,促进径阶分布向正态型分布过渡,提高林分质量。3.2我国现行立法上的依据油松人工林林下植物群落中,共有林下植物63种,其中林下木本植物33种,林下草本植物30种(见表2)。木本植物和草本植物在阴、阳坡的油松人工林内分布有所不同,其中阴坡林下木本植物有30种,阳坡则只有21种;阴坡林下草本植物有29种,阳坡只有14种。阴阳坡油松人工林林下植物种类数量的分布上,差距较大,这可能是由于阴坡的水分条件优于阳坡,从而有利于油松人工林林下植物的生长。3.3油松人工林下植物的多样性特征3.3.1阴坡油松人工林林下木本层优势种类型重要值是确定群落中植物相对重要性的一个综合指标,能客观反应不同植物在群落中的作用与地位。对油松人工林群落内林下木本层和草本层的物种重要值进行统计分析(见表2),阴坡油松人工林林下木本层中孩儿拳头和荆条重要值最大,分别为31.7、29.3,为阴坡油松人工林林下木本层的优势种,草本层中茜草、荩草、求米草、益母草的重要值最大,分别为75.3、72.3、43.1、42.8,为阴坡油松人工林草本层的优势种;阳坡油松人工林林下木本植物层内同样是孩儿拳头和荆条重要值最大,分别为37.2、15.5,为该层的优势种;草本层内荩草、益母草、求米草重要值最大,分别为73.2、60.5、67,为该层的优势种。对比阴坡和阳坡油松人工林林下木本层和草本层的物种重要值发现,阴坡林下木本层优势种重要值大小分布较均衡,彼此差异不大,草本层优势种明显,其余物种重要值差异较大。阳坡林下植物种类较少,重要值差距大,优势种重要值明显。3.3.2不同立地条件下油松人工林群落丰富度物种丰富度是群落内物种种类丰富程度的量化指标。分别绘制4种不同立地条件下油松人工林林下植物群落丰富度指数图(见图5、6)。从图5中可以看出,在油松人工林林下木本层中,阴坡厚土条件下的油松人工林丰富度指数最高,为6.82,其余3种立地条件下的丰富度指数大小顺序依次为:阳坡薄土丰富度指数6.50>阴坡薄土丰富度指数6.00>阳坡厚土丰富度指数5.75。从图6中看出,在不同立地条件下的油松人工林草本层群落中,阴坡厚土的草本层丰富度仍居首位,为3.36,其余丰富度指数大小顺序依次为:阳坡厚土丰富度指数2.75>阴坡薄土丰富度指数1.5>阳坡薄土丰富度指数1.3。综上,阴坡油松人工林林下植物的物种丰富度高于阳坡的,这种现象的形成可能是由于阴坡的水分条件好于阳坡,更有利于灌草的生长。对4种不同立地条件下油松人工林林下木本层和草本层丰富度指数进行方差分析,不同立地条件下的油松人工林林下木本层和草本层丰富度的差异均不显著(P=0.839>0.05,P=0.108>0.05)。3.3.3阴坡厚土多样性对不同立地条件下油松人工林林下木本层和草本层的Simpson指数和Shannon-Wiener指数进行分析(图7~10),从图7~10可以看出,两种多样性指数所反映的趋势基本一致。林下木本层中,阳坡薄土的多样性指数最高(Simpson指数为0.777,Shannon-Wiener指数为1.641),其次为阴坡厚土(Simpson指数为0.720,Shannon-Wiener指数为1.552),阳坡厚土多样性指数最低(Simpson指数为0.675,Shannon-Wiener指数为1.414)。草本层中,阴坡厚土多样性指数最高(Simpson指数为0.497,Shannon-Wiener指数为0.917),阳坡薄土样最低(Simpson指数为0.310,Shannon-Wiener指数为0.204)。对4中不同立地条件油松人工林林下木本层和草本层的2种多样性指数进行方差分析,4种立地条件对林下木本层的Simpson指数和ShannonWiener指数没有显著影响(P=0.78>0.05;P=0.13>0.05),但对草本层Shannon-Wiener指数有显著影响(P=0.047<0.05),进行多重比较后发现(见表3),阴坡厚土立地和阳坡薄土立地间差异显著(P=0.014<0.05)。3.3.4群落间的均匀性均匀度反映不同物种之间的数量对比关系,只与个体数目或生物量等指标在各个物种中分布的均匀程度有关,即若种间的个体数量差异程度越小,群落内的均匀性就越高,而与物种数目无关4油松人工林林下植物群落多样性北京低山油松人工林在4种立地条件下呈现出不同的径阶分布规律,在阴坡厚土立地条件下,径阶分布接近正态分布;在阴坡薄土、阳坡厚土、阳坡薄土立地条件下,径阶结构均呈反“J”型分布,林分内小径阶林木数量众多,缺乏上层林木,亟需进行抚育间伐。北京低山油松人工林林下植物群落内,共有林下植物63种,其中木本33种,草本30种,但阴坡和阳坡分布不均匀,在阴坡林下木本层有30种,阳坡则只有21种,阴坡草本层有29种,阳坡只有14种,出现这种现象一方面可能是阴坡样地郁闭度较低,林内光照条件好,为喜光的灌木和草本创造了良好的生存条件,使得其林下物种较多;另一方面可能是阴坡的水分条件优于阳坡,有利于灌草生长。在低山油松人工林林下植物群落内,林下木本层的优势种为孩儿拳头和荆条;草本层的优势种为荩草、茜草、求米草、益母草。油松人工林林下植物多样性从Patrick丰富度指数、Simpson、Shannon--Winener多样性指数、Alatalo均匀度指数分析来看,虽然4种立地条件下差异多为不显著,但以阴坡厚土立地条件下的数值最高。综上所述,北京低山区油松人工林径阶结构以阴坡厚土立地条件最接近正态分布,径阶分布合理,其余3种立地条件呈反J型分布,因此建议对北京低山区的阳坡和阴坡薄土立地条件下的油松人工林进行抚育间伐,伐掉一些生长不良、受挤压的小径阶林木,从而调控林分径阶结构向正态型分布过渡,提高林分质量。油松人工林林下木本层、草本层植物群落从物种数量、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数来看,以阴坡厚土立地条件