中度干扰对退耕林地刺槐林群落结构及植物多样性的影响

摘要 以贵州省习水县退耕还林刺槐林分实际调查数据为基础，研究中度干扰对退耕林地刺槐林群落结构及植物多样性的影响，调查分析其植被种类、植被盖度、群落结构、植物多样性等，结果表明，退耕后造林时间越长，植被恢复越好，但由于退耕时间不长，群落在物种组成、结构等方面尚不稳定，尚未形成相对稳定的单优群落。2002年所造刺槐林分植物多样性指数最高，2003年次之，2004年最低。

关键词 中度干扰；退耕林地；刺槐林；群落结构；植物多样性

中图分类号 S718.55 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）19-0170-02

以贵州省习水县退耕还林（刺槐）为例，在2002年、2003年、2004年所造的林分内开展对各种干扰因素的影响调查，利用干扰―状态―响应评价技术[1-2]，研究在中度干扰情况下刺槐林群落结构状态及植物多样性状况。

1 区域概况与研究方法

1.1 研究区概况

1.1.1 自然地理概况。习水县位于黔北边陲，地理坐标为东经105°50′20″～106°44′30″，北纬28°6′35″～28°20′15″。该县处于四川盆地南缘与大娄山山系西北坡的过渡地带，东西长89.5 km，南北宽81.5 km，总面积3 079.00 km2。习水县属亚热带湿润季风气候，气候温和，雨量充沛，光、热、水同季分布，年平均气温13.1 ℃，最冷月（1月）年平均气温2.3 ℃，最热月（7月）平均气温23.2 ℃，极端最高气温34.4 ℃，极端最低气温-8.3 ℃，年平均0 ℃以上的年积温4 800 ℃，全县海拔800 m以下的低山河谷地区，共533.57 km2，占全县总面积的17.33%；海拔800～1 200 m的低中山山地，共1 217.96 km2，占全县总面积的39.56%；海拔1 200 m以上的中山山区，共1 327.47 km2，占全县总面积的43.11%。

1.1.2 退耕还林情况。习水县从2002年全面启动实施退耕还林工程，至2012年累计完成退耕还林工程建设任务3.46万hm2，其中：退耕地造林1.11万hm2，荒山造林2.02万hm2，封山育林0.33万hm2。退耕地造林工程涉及全县21个乡（镇、区），123个行政村，涉及退耕农户4.01万户，人口16.37万人。在已完成的3.46万hm2建设任务中，生态林面积占累计完成任务的100%。按造林树种分：退耕地造林排名前4位的造林树种为刺槐、厚朴、竹类、杉木。全县退耕还林荒山造林树种以刺槐、杉木等为主。

1.2 研究方法

由于退耕还林各干扰因素不是单独干扰林地，它们之间是一种耦合关系，所以不能断然将其分开[3-4]。因此，综合各种类型对林地的干扰程度，将干扰进行程度分级，具体方法是在调查样地同时，对每个样地的人为干扰情况进行调查分析，根据植被的实际现状，用乔木树种的多度、灌木树种和草本层的盖度以及林相、群落垂直结构、火灾强度综合判断和分级[5-6]。为了能定量评价中度干扰对林分群落结构及植物多样性的影响，本研究以对贵州省习水县退耕还林刺槐林分实际调查数据为基础开展研究，调查与分析内容包括植被种类、植被盖度、群落结构、植物多样性等。

2 结果与分析

2.1 刺槐林中常见干扰因素

2.1.1 火干扰。火是一种自然界中最常见干扰类型，枯枝落叶层在林地地表积累，在火干扰下被燃烧消除，这在一定程度上有利于林地生产力的提高。火干扰在改变土壤结构与养分、林地小气候的同时，也影响了群落的物种多样性及结构。

2.1.2 放牧。由于近年来习水县畜牧业发展迅速，农户在退耕林地中散放牲畜是一种常态，超载放牧不仅可以直接改变地面形态特征，而且还直接影响林下灌草层结构和物种多样性。

2.1.3 土壤物理干扰。在退耕还林工程中，土壤物理干扰比较常见，尤其是经济林中，其包括土地的翻耕、平整等。物理干扰为物种的生长提供了空地和场所，土地翻耕可以减少物种的丰富度，为外来物种的入侵提供了有利条件。

2.1.4 践踏。过度放牧，牲畜就会对林地形成践踏，为外来物种的侵入提供有利场所。同时，现有的生态系统中对原来优势种的生长产生阻碍。但是，适度的践踏可以促进自然生态系统保持较高的物种丰富度，在一定程度上减缓优势种的生长。

2.1.5 其他干扰因素。其他人为干扰还包括矿山开发、城市建设、森林采伐、洪水泛滥、旅游等，这些干扰对森林景观格局和过程、森林生态系统产生较大影响。目前，贵州省各地区由于城市化进程发展迅猛，征占退耕林地现象较为普遍。

2.2 中度干扰对刺槐林群落结构的影响

本文中确定的中度干扰具有以下特征：样地内遗留有乔木树种伐桩5～10株；灌木层和草本层有破坏现象，盖度40%～60%；林相基本完整，有垂直结构分层现象；或样地受到低强度（

2.2.1 植被种类。习水县退耕刺林下草本主要种类：菊科（9种）、唇形科（2种）、伞形科（1种）、荨麻科（2种）、绣球花科（1种）、毛茛科（2种）、豆科（3种）、车前草科（1种）、蕨类（4种）、百合科（1种）、旋花（2种）、蔷薇科（6种）、蓼科（1种）、鸭趾草科（1种）、茜草科（1种）、杜鹃花科（1种）、酢浆草科（2种）、堇菜科（2种）、远志科（1种）、仙茅科（2种）、报春花科（1种）、禾本科（8种）。灌木：葡萄科（2种）、豆科（2种）、桑科（1种）、蔷薇科（4种）、忍冬科（2种）、茜草科（2种）、大戟科（3种）、柏科（1种）、冬青科（2种）。

2.2.2 植被盖度。由农耕地变为林地，由于土地类型改变，人为干扰程度减小，植被自然恢复较快，但退耕后数年，又因年年抚育，使灌草植被恢复受到抑制，植被盖度有增长趋势但相对趋衡。随着林木的生长，乔木的树冠也不断生长，冠幅增大，乔木层的盖度增加，2002年造林的核桃林分郁闭度已达0.75，大于2003年（0.70）和2004年（0.65）。林分郁闭后抚育停止，林下植被盖度迅速增加。2002―2004年造林的刺槐林下植被覆盖度分别为60%、55%和50%。

2.2.3 群落结构。主要有刺槐―火棘―蕨、刺槐―悬钩子―白茅、刺槐―马桑+乌蔹莓―茅叶荩草、刺槐―小果南烛+地果―苔草+一年蓬群落类型。

2.3 中度干扰对刺槐林植物多样性的影响

2.3.1 灌木层多样性。灌木层多样性指数见表1。灌木层的丰富度指数为0.313～0.547，Simpson多样性指数为0.611～0.871，Shannon-Wiener多样性指数为1.85～3.05。2002年造林的林分其丰富度指数、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数均为3年中最高，说明2002年造林的刺槐灌木层物种多样性较高，造林时间越长，林下的丰富度和多样性就越高。

2.3.2 草本层多样性。草本层多样性指数见表2。草本层丰富度指数在0.417～0.539，Simpson多样性指数为0.723～0.858，Shannon-Wiener多样性指数为1.76～2.41。2002―2004年间造林的刺槐林下草本层的多样性指数随着退耕时间的增长而上升，各年份之间多样性指数差异明显。

3 结论与讨论

研究结果表明，在中度干扰条件下，2002年所造刺槐林，群落类型多样性最高，主要有刺槐―火棘―蕨、刺槐―悬钩子―白茅、刺槐―马桑+乌蔹莓―茅叶荩草、刺槐―小果南烛+地果―苔草+一年蓬群落类型。2003年的次之，2004年的最低，说明退耕后造林时间越长，植被恢复越好，但由于退耕时间不长，群落在物种组成、结构等方面尚不稳定，尚未形成相对稳定的单优群落。在中度干扰条件下，在植物多样性方面，无论灌木层还是草本层，一般变化趋势是造林时间越长，植物多样性指数越高，而研究中调查结果表明，2002年所造刺槐林分植物多样性指数最高，2003年次之，2004年最小（图1）。

干扰无时不在、无处不在，干扰对林分的影响往往不是以一种因素单独出现，而是多个类型综合作用，因此在评价干扰对林分的影响及林分对此的响应以综合干扰程度进行较为客观。以单一干扰因素评价林分的输出响应存在一定的局限性。在对干扰程度进行程度分级时，各级基本特征在用指标表述选择上尚不固定，今后应加强对此方面的研究。不同干扰等级对退耕林分群落结构及植物多样性的影响应基于同一种林分类型或同一林分类型不同林龄之间进行对比研究，因基础调查受客观条件限制，本研究在此方面有所缺少，今后应补偿完善这方面的研究。

4 参考文献

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