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文檔簡介
北京低山區(qū)油松人工林徑階結(jié)構(gòu)及林下植物多樣性研究
油松是北京最重要的造林樹種之一,占74.9萬hm。林分直徑株數(shù)分布規(guī)律及林下植物群落特征是林分結(jié)構(gòu)的基本特征,是樹種生長環(huán)境條件及經(jīng)營措施長期相互作用的結(jié)果1山地母巖的一般環(huán)境試驗地位于北京西郊低山區(qū)西山林場內(nèi),地跨海淀、石景山、門頭溝山區(qū),植被屬溫帶落葉闊葉林帶。母巖以硬砂巖為主,其次為輝綠巖、軟砂巖和礫巖。土壤層次多不明顯,為含石較多的山地褐土,pH值7.5左右。年平均氣溫11.6℃,極端最高溫41.6℃,極端最低溫-20℃。無霜期193d,年降水量630mm,年日照2662h,屬暖溫帶大陸季風氣候區(qū)。2學習方法2.1樣本配置和研究樣地選設在無明顯人為破壞和病蟲害的油松人工林中,樣地面積為400~600m2.2直徑等級分類采用徑階整化來統(tǒng)計油松胸徑徑階分布。即采用上限排外法,每2cm為1個徑階進行整化,以組中值表示該徑階并參與計算。2.3計算重要值的重要值灌木層重要值(P草本層重要值(P2.4物種多樣性分析根據(jù)外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù),依據(jù)文獻[15]的方法,灌木層用重要值、草本層用蓋度作為數(shù)量指標,進行物種多樣性分析。(1)Patrick豐富度指數(shù):R=S(2)Simpson多樣性指數(shù):(3)Shannon-Wiener多樣性指數(shù):(4)Alatalo均勻度指數(shù):式中:S為每一樣方中的物種總數(shù);N為S個種的重要值之和;P3結(jié)果與分析3.1等少數(shù)單株北京低山區(qū)栽植的油松人工林多為純林,個別樣地喬木層中出現(xiàn)刺槐(Robiniapseudoacacia)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)、國槐(Sophorajaponica)等少數(shù)單株。對油松人工林不同立地的徑階分布進行統(tǒng)計分析(見圖1~4)。從圖中可以看出,陰坡厚土立地條件下,油松人工林徑階分布基本接近正態(tài)分布(偏度0.556,峰度-0.226),8~22徑階株數(shù)分布較多,6、24、26徑階株數(shù)分布較少。這表明該立地條件的油松人工林生長良好,有待進一步發(fā)育為成熟林分。在陰坡薄土、陽坡厚土、陽坡薄土立地條件下,油松人工林徑階分布呈反“J”型,擁有大量的小徑階林木,缺乏較大徑階的上層個體,4~14徑階林木株數(shù)占總株數(shù)的80%左右,應及時對其進行科學的撫育間伐,撫育掉一些受擠壓的中等木和生長不良的小徑階林木,從而調(diào)控林分結(jié)構(gòu),促進徑階分布向正態(tài)型分布過渡,提高林分質(zhì)量。3.2我國現(xiàn)行立法上的依據(jù)油松人工林林下植物群落中,共有林下植物63種,其中林下木本植物33種,林下草本植物30種(見表2)。木本植物和草本植物在陰、陽坡的油松人工林內(nèi)分布有所不同,其中陰坡林下木本植物有30種,陽坡則只有21種;陰坡林下草本植物有29種,陽坡只有14種。陰陽坡油松人工林林下植物種類數(shù)量的分布上,差距較大,這可能是由于陰坡的水分條件優(yōu)于陽坡,從而有利于油松人工林林下植物的生長。3.3油松人工林下植物的多樣性特征3.3.1陰坡油松人工林林下木本層優(yōu)勢種類型重要值是確定群落中植物相對重要性的一個綜合指標,能客觀反應不同植物在群落中的作用與地位。對油松人工林群落內(nèi)林下木本層和草本層的物種重要值進行統(tǒng)計分析(見表2),陰坡油松人工林林下木本層中孩兒拳頭和荊條重要值最大,分別為31.7、29.3,為陰坡油松人工林林下木本層的優(yōu)勢種,草本層中茜草、藎草、求米草、益母草的重要值最大,分別為75.3、72.3、43.1、42.8,為陰坡油松人工林草本層的優(yōu)勢種;陽坡油松人工林林下木本植物層內(nèi)同樣是孩兒拳頭和荊條重要值最大,分別為37.2、15.5,為該層的優(yōu)勢種;草本層內(nèi)藎草、益母草、求米草重要值最大,分別為73.2、60.5、67,為該層的優(yōu)勢種。對比陰坡和陽坡油松人工林林下木本層和草本層的物種重要值發(fā)現(xiàn),陰坡林下木本層優(yōu)勢種重要值大小分布較均衡,彼此差異不大,草本層優(yōu)勢種明顯,其余物種重要值差異較大。陽坡林下植物種類較少,重要值差距大,優(yōu)勢種重要值明顯。3.3.2不同立地條件下油松人工林群落豐富度物種豐富度是群落內(nèi)物種種類豐富程度的量化指標。分別繪制4種不同立地條件下油松人工林林下植物群落豐富度指數(shù)圖(見圖5、6)。從圖5中可以看出,在油松人工林林下木本層中,陰坡厚土條件下的油松人工林豐富度指數(shù)最高,為6.82,其余3種立地條件下的豐富度指數(shù)大小順序依次為:陽坡薄土豐富度指數(shù)6.50>陰坡薄土豐富度指數(shù)6.00>陽坡厚土豐富度指數(shù)5.75。從圖6中看出,在不同立地條件下的油松人工林草本層群落中,陰坡厚土的草本層豐富度仍居首位,為3.36,其余豐富度指數(shù)大小順序依次為:陽坡厚土豐富度指數(shù)2.75>陰坡薄土豐富度指數(shù)1.5>陽坡薄土豐富度指數(shù)1.3。綜上,陰坡油松人工林林下植物的物種豐富度高于陽坡的,這種現(xiàn)象的形成可能是由于陰坡的水分條件好于陽坡,更有利于灌草的生長。對4種不同立地條件下油松人工林林下木本層和草本層豐富度指數(shù)進行方差分析,不同立地條件下的油松人工林林下木本層和草本層豐富度的差異均不顯著(P=0.839>0.05,P=0.108>0.05)。3.3.3陰坡厚土多樣性對不同立地條件下油松人工林林下木本層和草本層的Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)進行分析(圖7~10),從圖7~10可以看出,兩種多樣性指數(shù)所反映的趨勢基本一致。林下木本層中,陽坡薄土的多樣性指數(shù)最高(Simpson指數(shù)為0.777,Shannon-Wiener指數(shù)為1.641),其次為陰坡厚土(Simpson指數(shù)為0.720,Shannon-Wiener指數(shù)為1.552),陽坡厚土多樣性指數(shù)最低(Simpson指數(shù)為0.675,Shannon-Wiener指數(shù)為1.414)。草本層中,陰坡厚土多樣性指數(shù)最高(Simpson指數(shù)為0.497,Shannon-Wiener指數(shù)為0.917),陽坡薄土樣最低(Simpson指數(shù)為0.310,Shannon-Wiener指數(shù)為0.204)。對4中不同立地條件油松人工林林下木本層和草本層的2種多樣性指數(shù)進行方差分析,4種立地條件對林下木本層的Simpson指數(shù)和ShannonWiener指數(shù)沒有顯著影響(P=0.78>0.05;P=0.13>0.05),但對草本層Shannon-Wiener指數(shù)有顯著影響(P=0.047<0.05),進行多重比較后發(fā)現(xiàn)(見表3),陰坡厚土立地和陽坡薄土立地間差異顯著(P=0.014<0.05)。3.3.4群落間的均勻性均勻度反映不同物種之間的數(shù)量對比關系,只與個體數(shù)目或生物量等指標在各個物種中分布的均勻程度有關,即若種間的個體數(shù)量差異程度越小,群落內(nèi)的均勻性就越高,而與物種數(shù)目無關4油松人工林林下植物群落多樣性北京低山油松人工林在4種立地條件下呈現(xiàn)出不同的徑階分布規(guī)律,在陰坡厚土立地條件下,徑階分布接近正態(tài)分布;在陰坡薄土、陽坡厚土、陽坡薄土立地條件下,徑階結(jié)構(gòu)均呈反“J”型分布,林分內(nèi)小徑階林木數(shù)量眾多,缺乏上層林木,亟需進行撫育間伐。北京低山油松人工林林下植物群落內(nèi),共有林下植物63種,其中木本33種,草本30種,但陰坡和陽坡分布不均勻,在陰坡林下木本層有30種,陽坡則只有21種,陰坡草本層有29種,陽坡只有14種,出現(xiàn)這種現(xiàn)象一方面可能是陰坡樣地郁閉度較低,林內(nèi)光照條件好,為喜光的灌木和草本創(chuàng)造了良好的生存條件,使得其林下物種較多;另一方面可能是陰坡的水分條件優(yōu)于陽坡,有利于灌草生長。在低山油松人工林林下植物群落內(nèi),林下木本層的優(yōu)勢種為孩兒拳頭和荊條;草本層的優(yōu)勢種為藎草、茜草、求米草、益母草。油松人工林林下植物多樣性從Patrick豐富度指數(shù)、Simpson、Shannon--Winener多樣性指數(shù)、Alatalo均勻度指數(shù)分析來看,雖然4種立地條件下差異多為不顯著,但以陰坡厚土立地條件下的數(shù)值最高。綜上所述,北京低山區(qū)油松人工林徑階結(jié)構(gòu)以陰坡厚土立地條件最接近正態(tài)分布,徑階分布合理,其余3種立地條件呈反J型分布,因此建議對北京低山區(qū)的陽坡和陰坡薄土立地條件下的油松人工林進行撫育間伐,伐掉一些生長不良、受擠壓的小徑階林木,從而調(diào)控林分徑階結(jié)構(gòu)向正態(tài)型分布過渡,提高林分質(zhì)量。油松人工林林下木本層、草本層植物群落從物種數(shù)量、豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)來看,以陰坡厚土立地條件
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