0引言

在天然林被破壞殆盡的今天，人工林生態(tài)系統(tǒng)在整個陸地生態(tài)系統(tǒng)中的作用愈加不容忽視。因此，人工林物種多樣性的研究顯得尤為重要。在營林過程中，采用多物種、多方式和多種配置營造人工林，恢復(fù)上層喬木的同時促進林下植被的萌發(fā)，對整個人工林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多樣性發(fā)展都具有重要意義[1-3]。林下植被不僅是人工林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，而且在維護整個系統(tǒng)的生態(tài)功能穩(wěn)定性、物種多樣性、持續(xù)生產(chǎn)力和立地指示方面有著特有的功能和作用[4-6]。國內(nèi)外研究學(xué)者對林下植被的研究主要集中在林下植被對立地的指示作用，如國內(nèi)學(xué)者陽含熙[7]、姚茂[8-9]以及芬蘭學(xué)者Lahti[10]等都曾進行過相關(guān)研究。近期，學(xué)者大量研究主要集中于林下植被與生態(tài)系統(tǒng)的其他組成成員之間的相互作用關(guān)系，林下植被的演替與生態(tài)系統(tǒng)的平衡與發(fā)展，林下植被在生態(tài)系統(tǒng)中的作用等3個方面[11-15]。本研究通過群落調(diào)查，對湖南省林業(yè)科學(xué)院試驗林場內(nèi)4種人工林林下植被種類的科屬組成及其種類數(shù)目和個體數(shù)目，以及不同林分類型灌木層和草本層的物種多樣性進行分析研究，以期為該區(qū)維護人工林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及生物多樣性保護與持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

試驗地位于長沙市南郊的省林業(yè)科學(xué)院試驗林場內(nèi)(112°59'E,28°05'N)，面積265hm2，地勢平緩，海拔60~100m。該林場屬于大陸性濕潤季風(fēng)氣候，極端最高溫度達43℃，極端最低溫度-10.4℃，年平均氣溫17.5℃，年無霜期274天，年平均降雨量約1378mm，年平均相對濕度80%，年日照時數(shù)1717.34h。試驗地土壤主要為砂巖紅壤，pH4.5~5.5，土層深度約80cm，質(zhì)地較粘，土壤中石礫含量約10%。

1.2研究方法

1.2.1樣地調(diào)查

實驗樣地調(diào)查工作于2008年4月—2011年12日進行，每年4月、8月12月各調(diào)查記錄1次數(shù)據(jù)。在樟樹(Cinnamomumcamphora)、杉木(Cunninghamialanceolata)、楓香(Liquidambarformosana)和濕地松(Pinuselliottii)4種類型人工林的典型地塊中分別設(shè)置面積為20m×30m的標(biāo)準(zhǔn)地各3塊，林分概況，見表1。在每1塊標(biāo)準(zhǔn)地中心及四角設(shè)置5個5m×5m樣方進行灌木調(diào)查，另隨機設(shè)置5個1m×1m草本樣方。調(diào)查并記錄[3]：（1）喬木樣方進行每木檢尺，記錄喬木種類、高度、胸徑、枝下高、冠幅；（2）灌木（含喬木幼樹、幼苗及藤本植物）和草本的種名、高度、蓋度、多度、株樹（草本有的為叢數(shù)）等；（3）生境因子如海拔、坡度、坡向、坡位、土壤類型等。

1.2.2多樣性的測定方法

林下植被多樣性選用物種多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和生態(tài)優(yōu)勢度4個指標(biāo)來測定，具體計算見公式(1)~(6)[16-18]。式中：S為i所在樣地的物種數(shù)；N為所有物種的個體數(shù)之和；Ni為第i個種的個體數(shù)；Pi為第i個種的個體數(shù)的比例。

2結(jié)果與分析

2.1林下植被物種組成分析

調(diào)查顯示（見表2），4種人工林林下共有植物44種，隸屬25科36屬。其中草本植物11種，分屬9科10屬；灌木植物33種，占75%，分屬16科26屬。被子植物所占比例達90.9%，蕨類植物4屬4種，占9.1%。杉木林灌木層物種平均種類為16種，以樟樹[Cinnamomumcamphora(L.)Prest]、大青(ClerodendrumcyrtophyllumTurcz.)、梔子(ClerodendrumcyrtophyllumTurcz.)、青岡櫟[Cyclobalanopsisglauca(Thunb.)Oerst.]、四川山礬(SymplocossetchuensisBrand)、油茶(CamelliaoleiferaAbel.)、小果薔薇(RosacymosaTratt.)為主。類別被子植物蕨類植物樟樹林灌木層主要物種平均有18種，各樣地的優(yōu)勢種基本是以樟樹、黃檀(DalbergiahupeanaHance)、梔子、山礬(SymplocossumuntiaBuch.-Ham.exD.Don)、大青和枸骨(IlexcornutaLindl.etPaxt.)為主。濕地松林林下植被種類稀少，灌木層平均只有5個物種，主要是大青、梔子、短柄?㈣?QuercusserrataMurrayvar.brevipetiolata(A.DC.)]、滿樹星(IlexaculeolataNakai)、芬芳安息香(StyraxodoratissimusChamp.exBentham)和樟樹。楓香林灌木層物種很豐富，灌木層主要物種平均為19種，以算盤子[Glochidionpuberum(Linn.)Hutch.]、黃檀(DalbergiahupeanaHance)、梔子、四川山礬、油茶、山蒼子(litseacubebaPers.)、樟樹、華山礬[Symplocoschinensis(Lour.)Druce]占優(yōu)勢。4種林分的草本植物種類數(shù)目非常接近，均為5個或6個種類，主要是闊鱗鱗毛蕨[Dryopterischampionii(Benth.)C.Chr.]、狗脊蕨[Woodwardiajaponica(L.f.)Sm.]、雞矢藤[Paederiascandens(Lour.)Merr.]和淡竹葉(LophatherumgracileBrongn.)。對人工群落而言，灌草層組成差異從一定程度上反映此人工林林下植被的恢復(fù)和發(fā)育狀況。從研究結(jié)果可以看出，楓香林和樟樹林林下植被灌木層相對比較發(fā)達，這可能與林分密度、林地坡向坡度以及土壤肥力、土壤種子庫等環(huán)境條件有關(guān)。

2.2不同林分林下植被物種多樣性分布

2.2.1灌木層物種多樣性

在群落的多樣性研究中，物種豐富度是度量物種多樣性高低最基本的指標(biāo)，Shannon-Winner指數(shù)是一種較好地反映個體密度、群落類型、生境差異、演替階段的指數(shù)，Simpson指數(shù)被認(rèn)為是反映群落優(yōu)勢度較好的指標(biāo)，均勻度指數(shù)是一種反映個體數(shù)量分布均勻程度的指標(biāo)。因此，可以選用多樣性指數(shù)來定量表征群落和生態(tài)系統(tǒng)特征[19]。由表3可知，4種林分灌木層的Margalef豐富度指數(shù)的變化范圍在2.405~4.512之間，由高至低的排序為：楓香林>樟樹林>杉木林>濕地松林，與物種數(shù)目的變化基本一致。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)一般在1.5~3.5之間[10]，4種人工林灌木層的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)變化范圍為1.463~2.271，樟樹林和楓香林灌木層的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)均為2.0以上，表明這2種闊葉人工林林下灌木層植物物種豐富。Simpson多樣性指數(shù)為：濕地松林>樟樹林>楓香林>杉木林，最大值是0.929，最小值是0.586。2種均勻度指數(shù)的變化均為：濕地松林>樟樹林>楓香林>杉木林，雖然濕地松灌木層植物種類少，但各物種個體數(shù)目基本一致，分布均勻，優(yōu)勢種極不明顯，其均勻度值高，而杉木林林下有較多樟樹幼苗致致使灌木層物種高度富集，稀疏物種較少。不同林分的灌木層生態(tài)優(yōu)勢度以杉木林居首，為0.41，濕地松林最低，為0.07，與多樣性指數(shù)的排列順序恰好相反。