塞罕坝白人工林林下植被生物多样性研究

塞罕坝白人工林林下植被生物多样性研究

森林是地球生态系统的主体，在维持和发展地球生态平衡方面发挥着不可或缺的作用。1内蒙古高原西部草原化地区塞罕坝机械林场位于河北省承德市围场满族蒙古族自治县最北部,地理坐标116°51′—117°39′E、42°02′—42°36′N,地处内蒙古高原浑善达克沙地南缘。地貌以高原和山地为主,海拔1010~1940m,是滦河、辽河两大水系的发源地之一。林区内植物种类相当丰富,有维管植物81科303属618种(包含种下等级),其中蕨类植物6科10属16种;裸子植物2科4属10种;被子植物73科289属592种,其中双子叶植物63科227属462种,单子叶植物10科62属130种。林区内土壤以灰色森林土为主,还有一些棕壤土和沼泽土等。2学习方法2.1样地的设置在塞罕坝机械林场选择地形和土壤条件基本相同的不同发育阶段(幼龄林、中龄林和近熟林)的白杄人工林,在林内设置面积为50m×50m的样地,样地基本情况见表1。2.2元格内的乔木、灌木将样地划分成5m×5m样方基本单元,编号。然后记录每个基本单元格内的乔木和灌木(胸径超过1cm)的种类、株数、胸径、高度、冠幅、地径。再在每个基本单元中设置1个1m×1m的样方,记录这10个1m×1m小样方内植物种类、数量、高度、种的盖度。2.3数据计数2.3.1计算重要值的重要值木本层重要值(I式中:I草本层重要值计算公式:式中:I2.3.2多样性和平坦度指数辛普森指数(D):香农-维纳指数(H′):均匀度指数:皮洛均匀度指数1J皮洛均匀度指数2J式中:P3结果分析3.1幼龄林和近熟林从表2可以看出,中龄林的物种丰富度明显高于幼龄林和近熟林,有53种植物,分别属于25科36属。幼龄林和近熟林的丰富度差别不大,幼龄林有35种植物,近熟林有28种植物。就不同层次来看,3个不同发育阶段的白杄人工林灌木层的丰富度差别不大,差别较大的是草本层,白杄中龄林的草本层植物种类最丰富,有47种,而幼龄林和近熟林分别有31种和24种。3.2地下植被的重要价值3.2.1调查时,乔木和灌木层调查的情况气调由于塞罕坝特殊的气候条件,适于坝上生长的灌木和乔木较少。因而,本试验在调查时将乔木和灌木一起调查,都统计到灌木层。由表3可以看出,不同发育阶段的白杄人工林灌木层植物之间的重要值差别不大,优势地位最明显的均为华北落叶松,其次是白桦。3.2.2中龄林植物的优势地位在近熟林阶段发生了变化由表4可知,幼龄林中优势地位较明显的植物有细叶苔草、硬质早熟禾、瓣蕊唐松草和扁蓿豆;而到了中龄林阶段,在幼龄林中占优势地位的上述4种植物除了扁蓿豆消失外,其他3种植物虽然存在,但是优势地位明显下降,到了近熟林阶段这几种植物的优势地位又再度下降。中龄林优势地位明显的植物为白莲蒿、大丁草、并头黄芩;近熟林优势地位明显的植物为草原老鹳草、紫斑风铃草和瓣蕊唐松草。细叶苔草和扁蓿豆一般生长在干旱的坡地和石坡地,土层较薄,立地条件较差。塞罕坝在未造林前多为这种立地条件,因而在幼龄林里这种植物占优势,林分形成一段时间后,由于森林对土壤的庇护和改良,土壤结构发生变化,立地逐渐演变,因而这些植物的优势地位逐渐降低,甚至消失,而具有一定耐阴性的植物如白莲蒿、大丁草、紫斑风铃草逐渐占据主导地位。3.3林下多样性、均匀度和多样性从表5可知,不同发育阶段白杄人工林林下植被物种丰富度表现为中龄林(53个)>幼龄林(35个)>近熟林(28个)。不同发育阶段木本层的多样性指数(Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性)以及均匀度指数1、2差异均较小,这主要是因为木本层的植物种类少且变化不大。草本层多样性指数表现为中龄林大于幼龄林和近熟林,其Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数分别为0.8和2.03,幼龄林和近熟林多样性指数差别不大,幼龄林多样性指数分别为0.63和1.44,近熟林分别为0.62和1.42。均匀度指数同样是中龄林大于幼龄林和近熟林。总体来看,白杄人工林的多样性指数表现为草本层大于木本层。4白人工林不同发育阶段优势种及多样性塞罕坝不同发育阶段的白杄人工林木本层的丰富度、重要值以及多样性差距不明显。这主要与塞罕坝特殊的气候环境以及土壤条件有关,塞罕坝地区寒冷多风,立地条件差,因而适宜生长的乔灌木本身就比较少,再加上白杄林为人工林,初植密度较高,其林下乔灌木很少,因而不同发育阶段白杄人工林木本层的丰富度、优势物种以及多样性变化不大。塞罕坝的白杄人工林在不同发育阶段草本层的优势种不同,在幼龄林阶段优势种多为生长在立地条件较差干旱山坡的细叶苔草、扁蓿豆,而随着林龄的增加,林下土壤条件变好,草本层中如白莲蒿、大丁草、紫斑风铃草等耐荫植物成为优势植物。塞罕坝地区白杄人工林不同发育阶段草本层的优势物种不同,也说明森林能够对土壤改善起到积极作用。塞罕坝白杄人工林草本层丰富度、多样性指数和均匀度指数表现为中龄林大于幼龄林和近熟林