林窗对华北落叶松天然次生林林下物种多样性的影响

摘要

【目的】研究华北落叶松天然次生林林窗大小和光因子对林下植被多样性的影响，为森林物种多样性的保护和可持续经营提供科学依据。【方法】以关帝山华北落叶松天然次生林为研究对象，按面积等级选取12个林窗，于各林窗内设置3个5 m×5 m样方，以调查样方中的灌木。同时，在每个5 m×5 m样方内设置1个1 m×1 m的草本调查样方。设置12个面积相同的林内对照样方（CK），并采用同样的方法调查植被。应用Simpson优势度指数（H′）、ShannonWiener指数（H）、Pielou均匀度指数（Jsw）、Margalef丰富度指数（D）4种多样性指标，分析华北落叶松天然次生林不同面积等级林窗中物种组成及物种多样性的差异。调查不同面积林窗的光因子指标，并分析华北落叶松天然次生林不同面积林窗中光因子与物种多样性的关系。【结果】在调查的12个林窗中，共记录到灌木植物8种，草本植物32种。林窗草本层的物种多样性指数均大于林内，而灌木层的物种多样性指数仅有Ⅲ级林窗和Ⅳ级林窗大于林内；对于灌木层，随着林窗面积的增大，H值呈现先增高后降低趋势，其中Ⅲ级林窗内的H值最大，Ⅰ级林窗内的H值最小，均大于CK，但草本层的H′指数与林窗面积存在显著相关性（P <0.05）。对于草本层，H、H′、Jsw、D在小林窗最大，随林窗面积增大而逐渐减小，但均大于CK。草本层的D值较灌木层高，其随林窗面积增加的变化趋势比灌木层更加明显。林窗内的直射辐射量、散射辐射量和总辐射量随着林窗面积的增大而显著变化（P <0.05）。随着林窗面积的增大散射辐射量和总辐射量也随之增大，而直接辐射量是随着林窗的面积增大先减小后增大，在林窗面积为50～100 m²时，直接辐射量最小。【结论】林窗面积在100～150 m²时有利于提升灌木层的物种多样性水平，在0～50 m²时有利于提升草本层的物种多样性水平，而在50～100 m²林下群落物种丰富度最高；林窗内适宜的光因子有利于增加林下植被物种多样性，而过高的光因子反而不利于林下植被多样性的形成。华北落叶松天然次生林林下物种多样性保护过程中，应以中小面积的林窗为主。

关键词

森林生态 / 林窗 / 光因子 / 物种多样性 / 天然次生林 / 华北落叶松

基金资助

山西省优秀博士资助项目（SXBYKY2021065）;; 山西农业大学博士科研启动项目（2021BQ15）;; 山西省高等学校科技创新项目（2021L138）;; 国家自然科学基金青年科学基金项目（31901308）;; 北京林业大学中央高校基本科研业务费专项（BFUKF202304）