黄土高原典型林分植物多样性和生物量对乔木密度的响应分析

摘要

为探究黄土高原典型林分植物多样性与生物量的密度响应特征及其驱动机制，以刺槐林和油松林为研究对象，分别设置5个密度梯度（刺槐林密度梯度Ⅰ为1 200～1 500株/hm2、密度Ⅱ为1 500～1 800株/hm2、密度Ⅲ为1 800～2 100株/hm2、密度Ⅳ为2 100～2 400株/hm2、密度Ⅴ为2 400～2 700株/hm2；油松林密度梯度Ⅰ为1 000～1 500株/hm2、密度Ⅱ为1 500～2 000株/hm2、密度Ⅲ为2 000～2 500株/hm2、密度Ⅳ为2 500～3 000株/hm2、密度Ⅴ为3 000～3 500株/hm2），结合样地调查、多样性指数计算及生物量测定，通过单因素方差分析、双因素方差分析和Pearson相关性解析其影响因素。结果表明，1）林型影响植物多样性与生物量，油松林下灌木多样性及乔木生物量显著高于刺槐，而刺槐林下草本多样性更优。2）刺槐林下灌木和草本多样性指数与密度呈双峰曲线，在1 500～1 800株/hm2时达到峰值，而油松林下灌木多样性指数在1 500～2 000株/hm2时最大，草本多样性则在低密度（1 000～1 500株/hm2）时显著较高。刺槐地上与全株生物量在1 800～2 100株/hm2时最大，油松生物量对密度响应较弱。3）相关性分析显示，刺槐林下灌木的多样性指数与树高呈显著负相关，草本均匀度指数与坡度呈显著负相关。对于油松林，灌木和草本植物的多样性与冠幅具有显著相关性，且与胸径和树高有显著的正相关关系。4）油松在黄土高原生态恢复中更具竞争优势。适度密度（刺槐1 800～2 100株/hm2、油松1 500～2 000株/hm2）可协同提升植物多样性与生物量，胸径、冠幅及地形因子是关键调控因素。研究结果为黄土高原退耕还林工程中林分密度优化与生态功能提升提供科学依据。

关键词

人工林 / 植物多样性 / 影响因素 / 双因素方差分析 / 黄土高原

基金资助

河北省教育科学规划课题（13051483）