摘要:研究板栗人工林物種組成及多樣性,為板栗人工林的合理經營管理提供參考。采用樣方調查法對云南省永仁、祿勸、峨山和墨江共 4 個縣板栗人工林進行其物種組成和多樣性調查及分析。結果顯示:在研究區內,共記錄維管束植物 143 種,隸屬 54 科 124 屬,其中以菊科居多,有 27 種,隸屬 20 屬;在 4 個縣的板栗人工林中,林下草本的物種豐富度、Margalef 豐富度、Shannon-Wiener 多樣性、Simpson 多樣性和 Pielou 均勻度指數均以峨山縣最高,其中除 Shannon-Wiener 和 Simpson 多樣性指數、Pielou 均勻度指數與祿勸縣有顯著差異外,其余指標間均無明顯差異。板栗林由于長期人工經營管理,林內物種數量相對較少、多樣性不高,應探索混交、套間作、種植綠肥等多種經營管理模式,以防止板栗人工林的水土流失、地力退化、病蟲害等情況發生。

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西部林業科學雜志投稿格式參考范文:云南省板栗人工林物種組成及多樣性分析

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  板栗(Castanea mollissima BL)是殼斗科(Fagaceae)栗屬(Castanea)植物,在中國已有 4000 多年的栽培歷史,現廣泛分布于 24 個省、市、自治區。板栗營養價值豐富,淀粉含量高達 70% 左右,富含多種維生素及礦質元素,素有 “木本糧食”“鐵桿莊稼”“干果之王” 的美譽。據統計截至年底中國板栗收獲面積達34.1×104hm2,產量196.5×104t,遠遠超其他國家和地區,是世界板栗第一大生產國。

  板栗作為重要的經濟林樹種,兼具經濟、生態和社會三大效益。相關研究主要聚焦于種質資源挖掘、營養評價、品種選育、栽培技術及加工利用等經濟價值研究方面。近年來也有部分學者在板栗園的栽培系統景觀特征、栽培系統生態補償、生態適應性評價等有關生態效益方面開展了研究。板栗作為人工林生態系統,隨著長期的除草、翻耕、施肥及打藥等經營管理活動,林下植被稀少、林分垂直結構層次簡單、植被覆蓋度低,導致水土流失、地力退化、病蟲害等發生。林下植被作為森林生態系統的重要組成部分,對維護森林多樣性、生態系統功能穩定和立地持續生產力方面有重要作用。物種多樣性又是衡量群落結構和功能復雜性的重要指標,能有效地反映植物群落演替方向和穩定程度。

  人工林由于森林群落結構和生物種類相對簡單,使得其生態系統較為脆弱,適應和維護地力的能力較弱,通過適當的栽培管理措施促進林下植被的發育對維持生態系統穩定性和多樣性有重要意義。云南作為中國板栗的主產區之一,適宜板栗種植的范圍廣闊。近年來,隨著板栗價格的提升,各地百姓種植板栗的積極性日益提高。如何維持板栗人工林生態系統多樣性,同時提升林地生產能力顯得尤為重要。因此,本研究通過調查云南省不同地區板栗人工林物種組成及多樣性,以期為板栗人工林的合理經營管理,以及維持板栗林健康林地環境和生產力提供理論依據。

  1 材料與方法

  1.1 調查區概況

  調查區設于云南省板栗主產區的楚雄彝族自治州永仁縣、玉溪市峨山彝族自治縣、昆明市祿勸彝族苗族自治縣及普洱市墨江哈尼族自治縣計 4 個縣(23°26′~26°07′N、101°37′~102°30′E),海拔 1240~2014m,土壤類型為紅壤、黃紅壤、黃壤。年均氣溫 15.6~18℃,最冷月平均氣溫 7.9~11.8℃,最熱月平均氣溫 21.2~22.9℃,≥10℃的積溫 4844.7~6263.6℃,年降雨量 839.8~1334.5mm,年蒸發量 1682.5~2689.4mm,年日照時數 2242.8~2803.7h。

  1.2 調查方法

  在踏查和訪問基礎上,對 4 個縣內各選擇板栗人工林分布相對典型地段進行抽樣調查,每個縣各調查 3 塊樣地,共調查 12 塊樣地。每個樣地面積為 600m 2(20m×30m),每塊樣地分成 6 個 10m×10m 的小樣方,對樣方內出現的喬木進行每木調查,記錄物種種類、胸徑、樹高;選擇 2 個 10m×10m 的小樣方,調查樣方內出現的全部灌木種類及株(叢)數,并測定灌木高度、地徑和覆蓋度;在 6 個小樣方內各設置 1 個 1m×1m 的草本樣格,調查樣格內出現的所有草本種類和株叢數,并測定平均高度及覆蓋度。

  1.3 數據處理

  1.3.1 指數計算

  對板栗林下草本植物的組成和多樣性進行分析,計算重要值、Margalef 豐富度指數、Shannon-Wiener 多樣性指數、Simpson 優勢度指數和 Pielou 均勻性指數。

  1.3.2 數據統計分析

  采用 Excel 2010 軟件進行數據處理,采用 SPSS 24.0 統計軟件進行單因素方差分析、LSD 多重比較和相關性分析。

  2 結果與分析

  2.1 板栗人工林物種組成及垂直結構

  云南省所調查的 4 個縣板栗人工林樣地內共記錄到維管束植物 143 種,隸屬 54 科 124 屬,包括種子植物 52 科 122 屬 140 種,以及蕨類植物 2 科 2 屬 3 種。種子植物中,被子植物 51 科 121 屬 139 種,裸子植物僅松科(Pinaceae)松屬(Pinus)云南松(P. yunnanensis)1 種。被子植物中,以菊科(Asteraceae)、禾本科(Gramineae)、薔薇科(Rosaceae)、豆科(Fabaceae)、唇形科(Lamiaceae)和十字花科(Brassicaceae)物種數居多,占調查被子植物屬、種總數的 52.1% 和 53.2%;其余科大多含 1~3 個屬、1~3 個種,以單屬、單種植物最多,有 107 種,占被子植物調查總數的 77%。物種呈現 “多數種歸屬于少數科,而少數種屬于多數科,大多種為單屬種” 的物種構成特性。

  據調查統計,板栗人工林多種植在陽坡、半陽坡,由于長期人工經營管理,林下雖有灌木、草本分布,但蓋度低、林相垂直層次不明顯。喬木層以板栗為單一優勢種,色澤翠綠,平均高度 5m,最大樹高可達 12.5m,林中偶爾與川梨(Pyrus pashia)、柑橘(Citrus reticulata)、桃(Prunus persica)、深紋核桃(Juglans sigillata)等經濟林果混栽,樹高在 2.0~8.0m 之間。灌木層稀疏,大部分樣方無灌木,少數有 1~2 種,物種有茶(Camellia sinensis)、厚皮香(Ternstroemia gymnanthera)、拔毒散(Sida szechuensis)、茅莓(Rubus parvifolius)、密蒙花(Buddleja officinalis)等,高度在 10~100cm 之間,蓋度在 5% 以下。其中,在墨江縣多為板栗人工林下種植茶的模式,此模式下灌木層僅茶 1 個物種,蓋度在 25% 以上,高度在 80~100cm 之間。草本層相對豐富,主要由多年生根莖類、直立雜類,和一年生的短生和非短生草本以及蕨類組成,高度多在 10~30cm 之間,蓋度在 5%~10% 之間,分布較多的草本有鬼針草(Bidens pilosa)、小蓬草(Erigeron canadensis)、鼠曲草(Pseudognaphalium affine)、紫莖澤蘭(Ageratina adenophora)、翼齒六棱菊(Laggera crispata)、酢漿草(Oxalis corniculata)、龍葵(Solanum nigrum)、白茅(Imperata cylindrica)、藿香薊(Ageratum conyzoides)等,多為該地域常見植物。

  2.2 板栗人工林植物生活型

  對照《中國植被》生活型劃分系統,統計植物生活型組成,并計算生活型譜。板栗人工林的植被以陸生草本為主,占 70.6%,木本植物占 29.4%。木本植物中以灌木為主,占 17.5%,其次是喬木,占 9.8%,半灌木、藤本和竹類分別占 0.7%;陸生草本中,以多年生草本比重最大,占 41.2%,其次是一年生草本,占 27.3%,蕨類占 2.1%。

  2.3 不同縣份板栗林下草本重要值

  在所調查的云南省 4 個縣(永仁、祿勸縣、峨山縣、墨江縣)板栗林下草本物種重要值 > 5% 的較少,共有酢漿草、鬼針草、紫莖澤蘭、翼齒六棱菊、龍葵、小蓬草、葛、鼠曲草和魚眼草 9 個物種。其中,永仁縣以酢漿草物種重要值最大,為 44.44%,占絕對優勢;祿勸縣鬼針草重要值最大,為 18.31%;峨山縣和墨江縣重要值最大的均為紫莖澤蘭,分別為 56.62% 和 34.80%,占絕對優勢。

  2.4 不同縣份板栗人工林下草本植物多樣性

  物種豐富度指數是反映群落多樣性的一個重要指標,從圖 1a 中可看出,峨山縣的物種豐富度指數最高,其次是祿勸縣和墨江縣,永仁縣較低,但 4 個縣之間無顯著差異。圖 1b 和圖 1d 中 Shannon-Wiener 和 Simpson 多樣性指數顯示相同的規律,以峨山縣最高,其次是永仁縣、墨江縣,祿勸縣最低,且峨山縣與祿勸縣之間差異顯著。圖 1c 中 Margalef 豐富度指數峨山縣最高,其次是永仁縣、祿勸縣和墨江縣,但不同縣份之間無顯著差異。圖 1e 中 Pielou 均勻度指數永仁縣和峨山縣最高,之后是墨江縣和祿勸縣,且永仁縣、峨山縣、墨江縣之間,以及墨江縣與祿勸縣之間無顯著差異,但永仁縣、峨山縣與祿勸縣之間均差異顯著。綜上所述,峨山縣的板栗人工林下草本的物種多樣性要高于其他縣份。

  3 討論與結論

  云南板栗主產區 4 個縣(永仁縣、峨山縣、祿勸縣及墨江縣)板栗人工林中共記錄到高等植物 143 種,隸屬 54 科 124 屬,其中被子植物 51 科 121 屬 139 種。據報道云南有被子植物 244 科 2367 屬 15951 種,是中國生物多樣性最豐富的省份之一。與之相比,所調查板栗人工林中植物種類較少、物種多樣性不高,可能由于特殊的地貌、降雨、干旱等自然因素,或人工純林栽植、除灌、除草等因素導致物種稀疏、植被覆蓋度低,也可能與紫莖澤蘭入侵林地后,排斥林下灌木和草本生長有關。

  相關研究認為某一區域內植物每個科所含的屬越多,且每個屬含有的種越多,認為植物種系分化程度越大。本研究板栗人工林被子植物中單屬、單種植物最多,占調查總數的 77%,表現為 “多數種屬于少數科、少數種屬于多數科、很多種為單屬種及科屬組成較分散” 的特點,體現了該植物組成的多樣性和復雜性,也說明植物區系有一定的分化潛能。

  對植物生活型進行分析,能進一步了解該群落的生物類型及環境適應特征。板栗人工林的植被以陸生草本為主(占 70.6%),其中多年生草本比重最大(占 41.2%),其次是一年生草本,占 27.3%,蕨類占 2.1%。可見在板栗人工林內,草本植物占優勢,研究結果表明:草本種類對板栗人工林林下環境的適應能力較強。

  4 個縣板栗人工林下草本物種重要值 > 5% 的較少,僅有 9 個種。其中,永仁縣以酢漿草物種重要值最大,為 44.44%,占絕對優勢;祿勸縣鬼針草重要值最大,為 18.31%;峨山縣和墨江縣重要值最大的均為紫莖澤蘭,分別為 56.62% 和 34.80%,占絕對優勢。豐富度與多樣性指數是群落穩定性的重要指標,群落結構越復雜則群落越穩定,抵御不良環境或外部干擾的能力愈強。4 個縣的物種豐富度指數、Margalef 豐富度指數、Shannon-Wiener 多樣性指數、Simpson 多樣性指數和 Pielou 均勻度指數,均以峨山縣最高,說明相較其余縣份群落結構穩定。

  本研究中不同縣的板栗林下物種調查時間為春季,忽略了季節因素對林內植被特別是林下草本的影響,且本次調查僅涉及 4 個縣,云南板栗分布廣泛,后續研究應綜合考慮季節變化因素,擴大調查范圍。此外,在墨江縣板栗林下種植茶葉的模式與其余縣份未套作模式相比,物種多樣性并未有顯著差異,便每公頃經濟效益較未間作提高 30000 元左右。云南板栗主產區林內植物物種相對較少、多樣性不高,長期人工經營管理導致地表裸露等,均容易造成水土流失、地力退化、病蟲害發生等自然災害。在今后的板栗人工林經營管理過程中,應積極探索多種生態經營管理模式,如混交其他樹種、林下套間矮桿作物、種植綠肥等,以提高物種多樣性,增加土壤肥力。

王高升;寧德魯;馬婷;吳濤;潘莉;肖良俊;劉嬌,云南省林業和草原科學院;云南省木本油料技術創新中心,202406