李毅田娟陸亮

(貴陽市野生動植物管理站 貴陽 550003)

森林被譽為“地球之肺”，為人們提供了豐富的物質產(chǎn)品和巨大的生態(tài)系統(tǒng)服務功能，在維持和改善生態(tài)環(huán)境質量方面起著非常重要的作用[1]。由于自然和人為干擾等原因，森林退化是一個普遍存在的問題，特別是通過人工營造的純林生態(tài)系統(tǒng)，不同程度的存在林相單調(diào)、病蟲害嚴重、地力衰退、物種多樣性下降等問題[2]。比如，楊樹林容易遭受天牛危害[3]、馬尾松林容易遭受松材線蟲的危害[4]便是典型的例子。

為了促進森林健康發(fā)展，提高森林生態(tài)系統(tǒng)的服務價值，實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營，需要采取科學有效的方法對現(xiàn)有森林、尤其是人工林進行改造，使退化的森林生態(tài)系統(tǒng)得到恢復，最大化地發(fā)揮其生態(tài)系統(tǒng)服務的功能[5]。由于森林生態(tài)系統(tǒng)的復雜性和各個時期社會經(jīng)濟發(fā)展需求性的差異，對森林的經(jīng)營措施也不盡相同。黨的十八大做出了“大力推進生態(tài)文明建設”的戰(zhàn)略決策，彩化森林以其獨特的生態(tài)觀賞價值[6][7][8][9][10]給生態(tài)文明建設背景下的森林經(jīng)營賦予了新的內(nèi)涵，是提高森林質量的必然選擇。

森林彩化是充分利用不同植物器官(葉、花、果等)色相差異、群落季相變化以及空間結構差異形成的不同視覺效果，使森林由單一的綠色向多種色彩變化的建設過程[8][9][10]。因此，積極建設好彩色森林，對于促進旅游業(yè)發(fā)展和生態(tài)文明建設等具有非常重要的現(xiàn)實意義。貴陽市作為全國首個“森林城市”，具有良好的生態(tài)環(huán)境。大力營建城鄉(xiāng)彩化生態(tài)景觀，將給貴陽帶來充滿活力的城市新形象。但目前關于貴陽市彩化森林植物群落結構特征的研究較少，本研究對貴陽市開陽縣彩化森林觀賞帶植物群落主要結構特征進行調(diào)查和分析，旨在為彩化森林建設質量提升和群落管理提供科學參考。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)禾豐鄉(xiāng)位于貴陽市開陽縣。開陽縣地理座標為東經(jīng)106o45′～107o17′，北緯26o48′～27o22′，南北長64.5公里，東西寬53公里，總面積2026平方公里；地勢較高、起伏不平，屬黔中山原地貌，最高海拔1702m，最低海拔506m，平均海拔1000～1400m。屬亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫12.9～14.7℃，年降雨量1120mm，年無霜期為315天左右。開陽縣森林覆蓋率達52.9%，位居黔中之首，屬亞熱帶常綠闊葉林帶，主要植物代表為殼斗科、樟科、山茶科、冬青科的多種植物。

1.2 研究方法

在對研究區(qū)天然彩化森林全面調(diào)查的基礎上，選擇分布較多的3種彩化森林類型進行樣地群落特征調(diào)查。3種彩化森林類型分別為針葉林(馬尾松)、落葉闊葉林(楓香)和針闊混交林(馬尾松、楓香、響葉楊)。在每種森林類型內(nèi)設置典型調(diào)查樣方，樣方大小為20m×20m，記錄樹種、胸徑、樹高、冠幅、群落外貌等測樹指標。在每個樣方中心及四角設置1m×1m的草本樣方，調(diào)查草本的種類、多度及蓋度。

根據(jù)有關參考文獻[11][12][13][14]，群落數(shù)量特征的計算公式如下。數(shù)據(jù)處理、制圖采用Micrisof Excel等軟件完成。

(1)Shannon-Wiener指數(shù)

(2)Pielou均勻度指數(shù)

J=H/lnS

(3)Simpson指數(shù)

式中，S為物種豐富度，即物種的總數(shù)；Pi為物種i個體數(shù)占總個體數(shù)的比例。

2 結果與分析

2.1 植物種類總體特征分析

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計分析，在開陽縣禾豐鄉(xiāng)天然彩化森林內(nèi)共記錄到常見植物喬木3種，分屬于3科3屬；灌木25種，分屬于21科23屬；草本12種，分屬于10科12屬(表1)。被子植物占主要優(yōu)勢，占調(diào)查植物總種數(shù)的90%。其中鄉(xiāng)土植物36種，占植物總數(shù)的90%，與當?shù)刂参锓植嫉牡貛砸?guī)律高度吻合。物種分布較為集中的科為薔薇科、禾本科、菊科、楊柳科、松科、金縷梅科和殼斗科，占總科數(shù)的21.9%。

表1 植物組成情況

2.2 植物群落密度結構

為了分析植物群落不同空間結構的密度特征，對群落中不同生活型植物密度進行等級劃分(表2)，探索研究區(qū)彩化森林群落不同層次的密度特點。由圖1可以看出，喬木層的株數(shù)每100m2多為0～5株，占比66.7%；灌木層每100m2多為21～60株，占比52.6%；草本蓋度多在40%以上，占比41.7%。

表2 群落結構的密度分級標準

圖1 喬木層、灌木層和草本層密度比較

2.3 植物群落組成與出現(xiàn)頻率

喬木層、灌木層(包括藤本植物)和草本層的物種組成及出現(xiàn)頻次情況分別見表3、表4和表5所示。其中，馬尾松樣地共記錄到植物9種，隸屬于9科9屬，其中喬木1種，灌木層5種，草本層3種；變色樹種有麻櫟(出現(xiàn)頻次4次)和柿(出現(xiàn)頻次1次)等，占該樣地喬灌出現(xiàn)頻次的20%，比例較少。楓香林樣地共記錄到植物19種，隸屬于19科19屬，其中喬木層1種，灌木層13種，草本層5種；變色樹種有楓香(出現(xiàn)頻次34次)和白櫟(出現(xiàn)頻次6次)、山胡椒(出現(xiàn)頻次1次)、桑(出現(xiàn)頻次1次)、算盤子(出現(xiàn)頻次1次)等，占該樣地喬灌出現(xiàn)頻次的65%，所占比例較大?；旖涣謽拥毓灿涗浀街参?1種，隸屬于26科29屬，其中喬木3種，楓香是優(yōu)勢種，其次是馬尾松、響葉楊，灌木18種，草本10種；變色樹種有楓香(出現(xiàn)頻次13次)、響葉楊(出現(xiàn)頻次3次)和麻櫟(出現(xiàn)頻次4次)、白櫟(出現(xiàn)頻次2次)、鹽膚木(出現(xiàn)頻次3次)、山胡椒(出現(xiàn)頻次1次)、華中五味子(出現(xiàn)頻次1次)等，占該樣地喬灌出現(xiàn)頻次的41%。

灌木層中以杜鵑花科的杜鵑屬(出現(xiàn)頻次8次)最為常見，其次常見的有蕓香科的花椒屬(出現(xiàn)頻次6次)、藤黃科的金絲桃屬(出現(xiàn)頻次6次)、紫金牛科的鐵仔屬(出現(xiàn)頻次6次)，再其次薔薇科的懸鉤子屬(出現(xiàn)頻次3次)、薔薇屬(出現(xiàn)頻次3次)、火棘屬(出現(xiàn)頻次2次)等。變色灌木有殼斗科的櫟屬、漆科的鹽膚木屬、樟科的山胡椒屬、柿科的柿屬、?？频纳?、木蘭科的五味子屬、大戟科的算盤子屬等8種植物，出現(xiàn)頻次共27次，占整個灌木層樹種出現(xiàn)頻次的1/3左右。草本層中，最常見的是菊科(出現(xiàn)頻次37次)和蕨類(出現(xiàn)頻次28次)等植物。

利用無人機直觀觀察，位于田沖村水淹凼的楓香樹、響葉楊和馬尾松等的混交林樣地，彩化效果明顯高于位于穿洞村謝大山的馬尾松林樣地和楓香林樣地。

表3 喬木層組成特征分析

表4 灌木層組成特征分析

表5 草本層組成特征分析

表6 植物多樣性指數(shù)計算結果表

2.4 生物多樣性比較

馬尾松林、楓香林和混交林3種彩化森林類型的Shannon-Wiener指數(shù)(H)、Pielou均勻度指數(shù)(J)和Simpson指數(shù)(D)計算結果見表6所示。從灌木層來看，Shannon-Wiener指數(shù)排列順序為馬尾松林<楓香林<混交林，Simpson指數(shù)排列順序為馬尾松林<楓香林<混交林；從草本層來看，Shannon-Wiener指數(shù)排列順序為馬尾松林<楓香林<混交林，Simpson指數(shù)(D)排列順序為馬尾松林<楓香林<混交林。這三種指數(shù)的大小順序，說明楓香、響葉楊等闊葉樹中混交一定比例的馬尾松針葉林，更加符合貴陽地區(qū)地帶性群落類型，符合亞熱帶喀斯特地貌植物群落演替規(guī)律，群落生物多樣性大，組成豐富，較其它兩種純林更具穩(wěn)定性，同時混交林也增加了該森林類型的色彩豐富度。然而這3種森林類型的Pielou均勻度指數(shù)(J)大小排列順序卻發(fā)生了變化，灌木層的均勻度指數(shù)，從小到大的排列順序為楓香林<馬尾松林<混交林，楓香林略小于其余兩種林類，差距不明顯；草本層的均勻度指數(shù)排列順序為馬尾松林<混交林<楓香林，楓香林卻明顯大于其余兩種林類。這主要是因為楓香是落葉樹種，光照能直接均勻到達地面，林下水分也較為充足，使草本能均勻生長，而馬尾松林常年郁閉，林下光照、水分分布也不均勻，導致草本、灌木均勻度小。說明營建混交林過程中，常綠、闊葉樹種需要合理的比例，充分利用光照、水分等影響因子，林下灌草分布才均勻，才能構成更加穩(wěn)定、合理的喬-灌草群落。

3 討論及建議

3.1 構建符合地帶性的植被是營建彩化林的內(nèi)在規(guī)律

本研究表明，馬尾松、楓香和響葉楊組成的混交林物種豐富度和生物多樣性都要優(yōu)于馬尾松或楓香純林。根據(jù)生態(tài)學法則，自然條件下，所有的森林群落都向地帶性群落植被發(fā)生正向演替。貴陽地區(qū)地帶性植被是亞熱帶常綠闊葉落葉混交林分，因此，構建馬尾松、楓香和響葉楊等組成的針闊混交林符合自然規(guī)律，是理想的林分類型，能增加物種豐富度和生物多樣性，能形成穩(wěn)定、健康的喬-灌-草群落，對營建彩化森林景觀也具有較強指導性。作者由于條件限制，未曾對擬確定的彩化森林景觀的馬尾松、楓香和響葉楊等樹種比例進行研究，建議從突出彩化森林景觀效果和生物多樣性保護的角度，針對特殊的地理氣候環(huán)境進一步加以調(diào)查分析，形成一套較優(yōu)的彩化樹種比例，指導今后的生產(chǎn)實踐。

3.2 混交林彩化效果要優(yōu)于純林

通過調(diào)查，混交林喬木層中，楓香(出現(xiàn)頻次47次)和響葉楊(出現(xiàn)頻次3次)兩變色樹種占整個喬木層樹種出現(xiàn)頻次的3/4左右，使調(diào)查地在秋季出現(xiàn)豐富的彩化景色。雖然楓香林的彩化樹種占比大，但由于單純的楓香林在冬季落葉后景觀單調(diào)，顯得毫無生機；同樣單純的馬尾松林雖然林下也有一定的彩化灌木，但由于生物多樣性小，秋季的彩化較果并不明顯，更多呈現(xiàn)的是一片綠色；楓香、響葉楊和馬尾松組成的混交林兼顧了這二者的優(yōu)點，又彌補了相互間的缺點，同時生物多樣性又豐富，彩化效果明顯優(yōu)于這兩種純林。在楓香、響葉楊和馬尾松的混交林中，秋季楓香樹呈現(xiàn)紅色、響葉楊呈現(xiàn)黃色、馬尾松四季常綠，冬季楓香樹、響葉楊樹葉掉落后樹干呈現(xiàn)灰白色與馬尾松常綠的組合，使這三者形成的混交林在秋冬兩季色彩豐富、林相層次多樣，同時，灌木層和草本層的物種數(shù)量明顯更多，彩色植物種類更具多樣性，不僅為混交林季相增添顏色，還增加了群落的穩(wěn)定性和對病蟲害的抵抗力。

3.3 對貴陽地區(qū)營建彩化森林景觀的建議

營建彩化森林景觀建議納入各區(qū)縣的森林經(jīng)營統(tǒng)一規(guī)劃，在交通沿線、風景區(qū)、村鎮(zhèn)周邊等人流量大的區(qū)域，通過在馬尾松、柏木、柳杉、杉木等針葉林里的林窗內(nèi)或撫育間伐形成的空地內(nèi)，采取人工補植楓香樹、欒樹、黃櫨等變色樹種或定向培育變色樹種的方法，根據(jù)山形地貌，按照一定比例，合理培植針闊樹種、常綠和變色樹種組成的混交林，形成層次分明、色彩多樣的森林季相。同時，在經(jīng)營撫育的過程中，在灌木層中盡量多保留櫟類等彩色植物和花型亮麗的杜鵑、薔薇等開花蜜源植物，在草本層中適當保留菊科、蕨類等，增強改造后彩化森林群落的生物多樣性和抗逆性，從而提高林分的穩(wěn)定性和靚麗色彩景觀效果。