怀化地区美洲黑杨群落调查及生长规律研究

摘要：调查分析了怀化市鹤城区美洲黑杨分布及生长规律，结果显示：鹤城区美洲黑杨分布多位于溪河沿线，其中乔木层为优势层，植物分布为维管植物35科46属52种均为被子植物常见种；从总的植物区系组成看，本区系是典型的北温带、亚热带植物分布区，具备北温带常绿阔叶林的性质。以标准木法进行树干解析，获得胸径、株高和材积增长曲线，总结了美洲黑杨生长规律。

关键词：群落特征；美洲黑杨；鹤城区

中图分类号：S792.11

文献标识码：A文章编号：16749944（2016）12003205

1引言

人口基数增长导致自然资源消耗增加，环境严重恶化，温室效应、土壤金属富集、水体污染、雾霾等自然灾害层出不穷。因此在当前环境种植绿色植物，进行人工造林是一种很好的固碳、保持水土、调节微气候的方法。杨属植物因其繁殖成活率高，生长速度快，适应能力强、固碳量高而成为理想的造林树种[1]。全球杨树共有100多个品种，中国杨树品种共53种，其有种35种[2]，例如山杨和毛白杨。我国杨属植物的分布范围很广，从西部戈壁到东部沿海，从北部草原到南部热带。目前全国人工林面积约1/5为杨树，营造杨树人工林，可以很好地缓解环境恶化问题，具有极大的推广价值，为我国生态和经济建设发挥了重要作用。美洲黑杨（Populus deltoides）生长速度快，是世界上的最快的品种。根据林业相关专家的测定，结果显示美洲黑杨的生长速度要比普通的杨树快20 %～30 %，而且其材质柔软、纤维性很好，是制作纸浆和制造人造板材的上好原料。本研究对美洲黑杨人工林展开研究，以期掌握美洲黑杨群落结构和物种分布，为美洲黑杨人工林抚育间伐和森林经营等提供参考依据和理论基础。

2研究地概况

鹤城区位于怀化市中部，属湖南省西部，在109°45′～110°29′E，27°16′～27°29′N之间，处于雪峰山脉和武陵山脉之间，区内地貌类型多样，但山地面积约占全区总面积的74 %；气候划分为中亚热带季风湿润气候，年均温度16.8 ℃，年降雨量1400～1700 mm，全年日照在1486 h，无霜期281 d，年平均相对湿度82 %，土壤类型主要为红壤，母岩多为板、页岩，土层深厚，矿质营养丰富。林业用地面积约为50776.2 hm2，森林覆盖率达63.96 % ，活立木总蓄积1098 km3，植物资源丰富，群落类型多样[3]。

3调查方法

3.1踏查和样方调查相结合，设立样地取样观测。

按照鹤城区美洲黑杨的实地分布情况，沿着溪流一侧设置样带，规格为10 m×100 m，每10 m×10 m设置一个小样方，统计乔木层数据，分别于样带每个10 m×10 m小样方的四个角和中间设置灌木样方，共计3 m×3 m设50个，同样的方法设置草本样方，1 m×1 m规格共设50个。调查记录内容包括：植被类型、海拔、坡度、坡向和坡位（表 1）等立地因子和土壤类型；乔木测定其郁闭度，树高

3.2测定指标与方法

调查统计每个样方内乔木、灌木和草本的多度、频度、显著度等数据，观测样带内美洲黑杨形态指标，统计植物组成并进行地理成分分析等。

所有统计分析用Excel和PASW 18.0统计软件完成。群落多样性数据处理相关公式[5～9]。

相对多度：RD=某物种个体数/所有物种个体数×100 %。

相对频度：RF=某物种的频度/所有物种的频度之和×100 %。

相对显著度，某一乔木的胸高（1.3 m）断面积或灌木和草本的地径之和占样地面积的百分比：RC=某物种的显著度/所有物种显著度之和×100 %。

重要值计算：IV=（相对多度+相对频度+相对显著度）/3。

郁闭度：林地树冠垂直投影面积与林地面积之比，郁闭度=植被覆盖样地面积Si/样地面积S×100 %。

3.3生长规律调查

对样地内的美洲黑杨每木检尺，选择标准木，将选定的标准木从根颈处伐倒，伐倒木采用莫西（Monsi）分段切割法，将树干区分成若干段（超过树高10 m按2 m每段划分，不足10 m按1 m每段划分），各区分段分别取3～5 cm宽小圆盘，用塑料袋取回。进行树干解析，对生长过程进行分析，画出树干解析图。并用区分断面积求积法求得相应材积V。

4结果与分析

4.1群落植物组成

对样带的调查统计结果显示，美洲黑杨群落中共有维管植物35科46属52种，无裸子植物，蕨类植物3科3属3种。不同层植物的分布见下表2～表4。

从表2中可以看出，乔木层共计22种，美洲黑杨、毛竹和板栗的在样地所在的群落中优势明显，相对多度分别为0.27、0.13、0.10，相对频度分别为0.15、0.11和0.09，相对显著度分别为0.44、0.05和0.11，均为数值最大的3个种。重要值是在计算、评估物种多样性时的重要指标，以综合数值表示植物物种在群落中的相对重要性。乔木层重要值最大为美洲黑杨，其数值为0.29，其次为板栗和毛竹，均为0.10，3个种加起来重要值0.49，几乎与其他19个种的重要值之和持平，这很好地说明了林分乔木层分布呈多态性排列，以美洲黑杨、板栗和毛竹等少数几个种处于优势种地位。同时看出群落内乔木层全部树种均为阔叶树，在怀化地区常见的马尾松和杉木等针叶树种均没有分布，这与美洲黑杨群落的起源有关，美洲黑杨为人工种植，并且生长速度比杉木和马尾松等速生树种更快，制约了针叶树的生长。即使其他阔叶树生长状况也不如美洲黑杨。

灌木层包括小灌木以及乔木的小苗，美洲黑杨群落灌木层植物共计9种，以小灌木为主，另有2种为乔木的实生苗，这表明群落亚层种类少，林分的灌木层群落指数低。人工林内灌木层以木和圆锥绣球居多，光叶菝葜其次。在实际调查中，设置的50个灌木小样方内，出现了灌木层植物的样方数为27，占总灌木样方数的54%，有46%比例的样方内没有灌木存在，同时，我们发现灌木层主要分布于林分的林窗位置。林分内部的样方内灌木极少，这与美洲黑杨冠幅大、生长快等因素的制约有关，但同时我们要注意到人为因素的干扰，造林前的林分清理，以及造林初期的林下抚育间伐，都是导致灌木层稀少的原因。