0引言

在天然林被破壞殆盡的今天，人工林生態系統在整個陸地生態系統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，恢復上層喬木的同時促進林下植被的萌發，對整個人工林生態系統的穩定性和多樣性發展都具有重要意義[1-3]。林下植被不僅是人工林生態系統的重要組成部分，而且在維護整個系統的生態功能穩定性、物種多樣性、持續生產力和立地指示方面有著特有的功能和作用[4-6]。國內外研究學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，如國內學者陽含熙[7]、姚茂[8-9]以及芬蘭學者Lahti[10]等都曾進行過相關研究。近期，學者大量研究主要集中于林下植被與生態系統的其他組成成員之間的相互作用關系，林下植被的演替與生態系統的平衡與發展，林下植被在生態系統中的作用等3個方面[11-15]。本研究通過群落調查，對湖南省林業科學院試驗林場內4種人工林林下植被種類的科屬組成及其種類數目和個體數目，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，以期為該區維護人工林生態系統的穩定性以及生物多樣性保護與持續利用提供理論依據。

1材料與方法

1.1研究區概況

試驗地位于長沙市南郊的省林業科學院試驗林場內(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，質地較粘，土壤中石礫含量約10%。

1.2研究方法

1.2.1樣地調查

實驗樣地調查工作于2008年4月—2011年12日進行，每年4月、8月12月各調查記錄1次數據。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置面積為20m×30m的標準地各3塊，林分概況，見表1。在每1塊標準地中心及四角設置5個5m×5m樣方進行灌木調查，另隨機設置5個1m×1m草本樣方。調查并記錄[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）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、豐富度指數、均勻度指數和生態優勢度4個指標來測定，具體計算見公式(1)~(6)[16-18]。式中：S為i所在樣地的物種數；N為所有物種的個體數之和；Ni為第i個種的個體數；Pi為第i個種的個體數的比例。

2結果與分析

2.1林下植被物種組成分析

調查顯示（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]占優勢。4種林分的草本植物種類數目非常接近，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和發育狀況。從研究結果可以看出，楓香林和樟樹林林下植被灌木層相對比較發達，這可能與林分密度、林地坡向坡度以及土壤肥力、土壤種子庫等環境條件有關。

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，Shannon-Winner指數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，Simpson指數被認為是反映群落優勢度較好的指標，均勻度指數是一種反映個體數量分布均勻程度的指標。因此，可以選用多樣性指數來定量表征群落和生態系統特征[19]。由表3可知，4種林分灌木層的Margalef豐富度指數的變化范圍在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，與物種數目的變化基本一致。Shannon-Wiener多樣性指數一般在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，但各物種個體數目基本一致，分布均勻，優勢種極不明顯，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優勢度以杉木林居首，為0.41，濕地松林最低，為0.07，與多樣性指數的排列順序恰好相反。