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天目山毛竹林皆伐后群落的恢复特征

陈旭 刘宗悦 徐钧杰 祁祥斌 余树全

陈旭, 刘宗悦, 徐钧杰, 祁祥斌, 余树全. 天目山毛竹林皆伐后群落的恢复特征[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595
引用本文: 陈旭, 刘宗悦, 徐钧杰, 祁祥斌, 余树全. 天目山毛竹林皆伐后群落的恢复特征[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595
CHEN Xu, LIU Zongyue, XU Junjie, QI Xiangbin, YU Shuquan. Restoration characteristics of Phyllostachys edulis community after clear-cutting in Mount Tianmu[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595
Citation: CHEN Xu, LIU Zongyue, XU Junjie, QI Xiangbin, YU Shuquan. Restoration characteristics of Phyllostachys edulis community after clear-cutting in Mount Tianmu[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595

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天目山毛竹林皆伐后群落的恢复特征

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595
基金项目: 天目山国家级自然保护区生物多样性长期监测样地建设项目(LZC-FS-2017-26001)
详细信息
    作者简介: 陈旭(ORCID: 0000-0002-8655-5562),从事森林生态恢复研究。E-mail: 2475068454@qq.com
    通信作者: 余树全(ORCID: 0000-0003-2022-9921),教授,博士生导师,从事森林生态、恢复生态和生态规划研究。E-mail: yushq@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S718.54

Restoration characteristics of Phyllostachys edulis community after clear-cutting in Mount Tianmu

  • 摘要:   目的  近年来,毛竹Phyllostachys edulis的不断扩张已经对森林的物种多样性和生态系统稳定性造成严重威胁,因此对毛竹林的更新管理研究受到广泛关注。对天目山毛竹林进行皆伐处理,研究分析植物群落自然恢复过程中物种组成、树种特性和物种多样性的动态变化特征,旨在促进天目山物种多样性的保护与恢复。  方法  基于天目山毛竹林皆伐后植物群落自然恢复过程中2018—2020年的定位监测数据,研究分析了植物群落的科属种组成、优势种的变化、树种功能特征组成、物种多样性等恢复特征。  结果  ①物种组成丰富且变化剧烈:乔木层有45科、86属、131种,灌木层有65科、137属、224种,草本层有45科、99属、135种;2020年与2018年相比,乔木层变化不大,但灌木层和草本层物种数快速下降,分别下降了54.1%和65.5%。②乔木层优势种均为落叶树种,并且大部分优势种的年均种群大小变化率的绝对值都高于10%;灌木层优势种主要为山茶科Theaceae和蔷薇科Rosaceae植物;草本层的优势种主要为莎草科Cyperaceae和禾本科Gramineae植物;③毛竹皆伐后群落以落叶树种为主,其种数与株数在群落中的占比分别约为80%和90%;不同生长型及光耐受性树种的种数占比变化不大,但中性与阴性树种的株数大幅增加,增长率分别为88.1%、56.2%;④乔木层的物种多样性随时间变化无显著差异并且呈现小幅上升的趋势;灌木层的Shannon指数和Margalef丰富度均显著降低,Pielou均匀度显著增高(P<0.05);草本层的Shannon多样性、Simpson指数和Margalef丰富度均显著降低,Pielou均匀度无显著差异。  结论  天目山毛竹林皆伐后的群落自然恢复过程中,物种组成丰富,物种多样性恢复效果明显,因此,毛竹林皆伐是恢复和保护天目山国家级自然保护区生物多样性的一种可行方法,同时也可用于提高亚热带毛竹林蔓延扩张区域的生态系统稳定性。表10参35
  • 表  1  样地基本情况

    Table  1.   Basic conditions of sample plot

    样地海拔/m纬度(N)经度(E)坡度(°)坡向样地海拔/m纬度(N)经度(E)坡度(°)坡向
    1535~54530°19′26.4″119°26′09.6″31.0半阳坡7527~53830°19′15.6″119°26′13.2″38.0半阳坡
    2537~54730°19′30.0″119°26′13.2″30.0阳坡 8428~43730°19′37.2″119°26′20.4″15.0半阳坡
    3569~57830°19′30.0″119°26′09.6″33.5阳坡 9866~87630°20′16.8″119°26′13.2″35.0阳坡 
    4552~55930°19′48.0″119°26′45.6″32.0阳坡 10832~84230°20′16.8″119°26′13.2″30.0阳坡 
    5559~56930°19′26.4″119°26′34.8″33.0阳坡 11814~82530°20′13.2″119°26′06.0″35.0半阳坡
    6581~59130°19′19.2″119°26′02.4″31.0半阳坡
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    表  2  2018—2020年群落科属种组成情况

    Table  2.   Composition of families, generas and species of community from 2018 to 2020

    年份乔木层灌木层草本层
    20184380109611301964195113
    201942791104687125224964
    20204281113405990173239
    2018—20204586130651372244599135
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    表  3  2018—2020年乔木层重要值排名前20的物种

    Table  3.   Top 20 species ranked by importance values in tree layers from 2018 to 2020

    序号201820192020
    种名重要值种名重要值种名重要值
    1朵花椒  26.47朵花椒  22.56朵花椒  20.57
    2白背叶  9.31白背叶  11.42白背叶  12.47
    3臭椿   7.34臭辣树  6.86臭椿   7.00
    4臭辣树  7.27臭椿   5.84臭辣树  6.17
    5檫木   4.84檫木   5.06檫木   6.15
    6掌叶覆盆子4.56掌叶覆盆子4.86山鸡椒  4.94
    7山鸡椒  3.51山鸡椒  4.41枫香   3.70
    8糙叶树  2.84小构树  3.01小构树  3.39
    9棘茎楤木 2.64糙叶树  2.20盐肤木  2.42
    10小构树  2.46棘茎楤木 2.15糙叶树  2.02
    11油茶   1.83盐肤木  2.00油桐   1.84
    12盐肤木  1.62窄叶紫珠 1.85窄叶紫珠 1.75
    13楤木   1.31油桐   1.76油茶   1.44
    14小叶白辛树1.24小叶白辛树1.32白花泡桐 1.38
    15油桐   1.21油茶   1.31牛鼻栓  1.37
    16白花泡桐 1.17白花泡桐 1.22小叶白辛树1.30
    17枫香   1.07枫香   1.20浙江柿  1.18
    18牛鼻栓  1.06牛鼻栓  1.15拟赤杨  0.88
    19窄叶紫珠 1.05紫弹树  1.07苦槠   0.87
    20小叶青冈 0.97浙江柿  0.98楤木   0.81
    总计83.7882.2381.65
      说明:檫木Aralia elata、山鸡椒Litsea cubeba、糙叶树Aphananthe aspera、棘茎楤木Aralia echinocaulis、盐肤木Rhus chinensis、油桐
         Vernicia fordii、窄叶紫珠Callicarpa japonica、楤木Aralia elata、小叶白辛树Pterostyrax corymbosus、白花泡桐Paulownia
         fortunei、浙江柿Diospyros glaucifolia、拟赤杨Alniphyllum fortunei、紫弹树Celtis biondii
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    表  4  2018—2020年灌木层重要值排名前20的物种

    Table  4.   Top 20 species ranked by importance values in shrub layer from 2018 to 2020

    序号201820192020
    种名重要值种名重要值种名重要值
    1朵花椒  8.68茶    11.21茶    12.52
    2蓬蘽   7.07蓬蘽   6.70油茶   6.81
    3白背叶  6.51毛花连蕊茶4.31毛花连蕊茶5.68
    4掌叶覆盆子3.96油茶   3.82紫麻   4.62
    5臭椿   3.74微毛柃  3.43蓬蘽   3.82
    6臭辣树  3.27寒莓   3.13微毛柃  3.35
    7茶    3.27白背叶  2.69寒莓   3.09
    8苎麻   2.84山莓   2.47白背叶  2.96
    9山鸡椒  2.70苎麻   2.27高粱泡  2.84
    10檫木   2.52周毛悬钩子2.18马银花  2.81
    11窄叶紫珠 2.36杉木   2.08木莓   2.74
    12毛花连蕊茶1.99细叶青冈 2.07细叶青冈 2.50
    13微毛柃  1.90窄叶紫珠 1.98窄叶紫珠 2.45
    14小构树  1.88空心泡  1.93空心泡  2.37
    15山莓   1.85紫麻   1.93豹皮樟  2.28
    16小叶青冈 1.79菝葜   1.91山胡椒  2.28
    17寒莓   1.77豹皮樟  1.85菝葜   2.14
    18紫麻   1.64高粱泡  1.67周毛悬钩子1.88
    19枫香   1.62山橿   1.67檵木   1.83
    20糙叶树  1.53掌叶覆盆子1.65格药柃  1.77
    总计62.8960.9370.74
      说明:蓬蘽Rubus hirsutus、寒莓R. buergeri、苎麻Boehmeria nivea、山莓R.Corchorifolius、高粱泡R. lambertianus、周毛悬钩子R.
         amphidasys、马银花Rhododendron ovatum、木莓R. swinhoei、空心泡R. Rosifolius、菝葜Smilax china、山胡椒Lindera glauca
         山橿Lindera reflexa、檵木Loropetalum chinense、格药柃Eurya muricata
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    表  5  2018—2020年草本层重要值排名前20的物种

    Table  5.   Top 20 species ranked by importance values in herb layer from 2018 to 2020

    序号201820192020年
    种名重要值种名重要值种名重要值
    1栗褐薹草  15.44显子草   19.41栗褐薹草  33.36
    2显子草   8.8栗褐薹草  18.24显子草   16.6
    3青绿薹草  8.21金星蕨   6.38三穗薹草  9.77
    4三穗薹草  6.96三穗薹草  6.25黑足鳞毛蕨 5.95
    5博落回   5.43青绿薹草  4.85博落回   5.69
    6密叶薹草  4.91博落回   4.41青绿薹草  4.42
    7黑足鳞毛蕨 3.97珠穗薹草  4.32金星蕨   3.04
    8皱叶狗尾草 3.18黑足鳞毛蕨 3.98舌叶薹草  2.53
    9五节芒   2.97舌叶薹草  3.25阔叶箬竹  2.45
    10苦竹    2.88海金沙   2.68五节芒   2.16
    11微糙三脉紫菀2.08麦冬    2.63海金沙   2.14
    12海金沙   1.76苦竹    1.94阔鳞鳞毛蕨 1.72
    13求米草   1.69微糙三脉紫菀1.78蕨     1.52
    14蕨     1.65阔鳞鳞毛蕨 1.49绵穗苏   1.46
    15白头婆   1.62蕨     1.3粉被薹草  0.99
    16金星蕨   1.46阔叶箬竹  1.26林下凸轴蕨 0.67
    17舌叶薹草  1.36粉被薹草  1.25狗脊蕨   0.6
    18吉祥草   1.24短穗竹   1.12疏花野青茅 0.59
    19庐山香科科 1.23五节芒   1.09野茼蒿   0.46
    20野茼蒿   1.21泽兰    0.92珠穗薹草  0.43
    总计78.0688.5696.55
      说明:青绿薹草Carex breviculmis、金星蕨Parathelypteris glanduligera、黑足鳞毛蕨Dryopteris fuscipes、博落回Macleaya cordata、密
         叶薹草Carex crebra、珠穗薹草Carex ischnostachya、皱叶狗尾草Setaria plicata、舌叶薹草Carex ligulata、五节芒Miscanthus
         floridulus、阔叶箬竹Indocalamus latifolius、苦竹Pleioblastus amarus、海金沙Lygodium japonicum、微糙三脉紫菀Aster
         ageratoides、求米草Oplismenus undulatifoliuse、白头婆Eupatorium japonicum、麦冬Ophiopogon japonicus、蕨Pteridium
         aquilinum、绵穗苏Comanthosphace ningpoensis、粉被薹草Carex pruinosa、林下凸轴蕨Metathelypteris hattorii
         狗脊蕨Woodwardia japonica、吉祥草Reineckea carnea、短穗竹Brachystachyum densiflorum、疏花野青茅Deyeuxia effusiflora
         庐山香科科Teucrium pernyi、野茼蒿Crassocephalum crepidioides、泽兰Aconitum gymnandrum、阔鳞鳞毛蕨Dryopteris
         championii
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    表  6  优势种的种群动态

    Table  6.   Dynamics of dominant species

    物种N0N1S1M1R1M1R1N2S2M2R2M2R2
    朵花椒33931829414.27.8−6.427323132.016.7−15.3
    白背叶18128616211.156.845.73092686.514.27.7
    臭椿12814711213.427.213.814411623.721.6−2.1
    臭辣树13215711315.532.917.414213415.85.8−10.0
    檫木87100799.723.613.91098713.922.58.6
    掌叶覆盆子9314515182.5226.944.4154359.0132.2−226.8
    山鸡椒70110657.452.645.21171027.613.76.1
    糙叶树35292629.710.9−18.8282610.97.4−3.5
    小构树4885472.159.357.2926822.330.27.9
    棘茎楤木4045377.819.611.81613124.220.8−103.4
      说明:N0为2018年株数(株);N1为2019年株数(株);S1为2019年存活株数(株);N2为2020年株数(株);S2为2020年存活株数(株);
         M1为2018—2019年死亡率(%);M2为2019—2020年死亡率(%);R1为2018—2019年补员率(%);R2为2019—2020年补员率(%)
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    表  7  2018—2020年群落树种叶生活型的组成情况

    Table  7.   Composition of leaf life forms of tree species from 2018 to 2020

    年份叶生活型种数和比例株数和比例年份叶生活型种数和比例株数和比例
    种数/种比例/%株数/株比例/%种数/种比例/%株数/株比例/%
    2018落叶树种8880.71 52992.22019常绿树种2119.11728.1
    常绿树种2119.31287.8
    2020落叶树种9079.61 79890.6
    2019落叶树种8980.91 96391.9常绿树种2320.41869.4
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    表  8  2018—2020年群落树种生长型的组成情况

    Table  8.   Composition of tree species growth form of community from 2018 to 2020

    年份生长型种数和比例株数和比例年份生长型种数和比例株数和比例
    种数/种比例/%株数/株比例/%种数/种比例/%株数/株比例/%
    2018乔木 5752.3 92856.32019灌木 2724.6 39118.3
    小乔木2825.7 47728.9
    灌木 2422.0 24314.82020乔木 6355.71 03051.9
    小乔木2723.9 69935.2
    2019乔木 5852.71 05849.6灌木 2320.4 25512.9
    小乔木2522.7 68632.1
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    表  9  2018—2020年群落树种光耐受性的组成情况

    Table  9.   Composition of light tolerance of tree species from 2018 to 2020

    年份生长型种数和比例株数和比例年份生长型种数和比例株数和比例
    种数/种比例/%株数/株比例/%种数/种比例/%株数/株比例/%
    2018 阳性植物 81 74.3 1 501 91.1 2019 阴性植物 12 10.9 161 7.5
    中性植物 16 14.7 42 2.5
    阴性植物 12 11.0 105 6.4 2020 阳性植物 82 72.6 1 741 87.7
    中性植物 17 15.0 79 4.0
    2019 阳性植物 83 75.5 1 904 89.2 阴性植物 13 12.4 164 8.3
    中性植物 15 13.6 70 3.3
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    表  10  物种多样性的变化

    Table  10.   Change of species diversity

    林层Shannon-Wiener指数Simpson指数
    201820192020年201820192020年
    乔木层 2.30±0.46 a 2.44±0.49 a 2.47±0.45 a 0.82±0.09 a 0.84±0.09 a 0.85±0.07 a
    灌木层 3.28±0.36 a 2.93±0.17 b 2.84±0.18 b 0.93±0.04 a 0.92±0.03 a 0.92±0.02 a
    草本层 2.63±0.35 a 2.11±0.26 b 1.78±0.27 c 0.88±0.05 a 0.82±0.05 a 0.76±0.08 b
    林层 Pielou均匀度 Margalef丰富度
    2018 2019 2020年 2018 2019 2020年
    乔木层 0.72±0.12 a 0.73±0.10 a 0.75±0.10 a 4.95±1.59 a 5.43±1.58 a 5.72±1.45 a
    灌木层 0.81±0.05 c 0.86±0.03 b 0.91±0.03 a 9.15±2.19 a 6.19±0.90 b 5.96±1.17 b
    草本层 0.78±0.06 a 0.81±0.04 a 0.79±0.09 a 4.56±1.18 a 2.95±0.86 b 2.11±0.61 c
      说明:不同字母表示不同年份间物种多样性差异显著(P<0.05)
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  • [1] 谭宏超, 谭汝强, 张翼飞. 3种皆伐方式对毛竹林更新生长的影响[J]. 世界竹藤通讯, 2017, 15(3): 52 − 55.

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    CAI Liang, ZHANG Ruilin, LI Chunfu, et al. A method to inhibit the expansion of Phyllostachys pubescens stands based on the analysis of underground rhizome [J]. J Northeast For Univ, 2003, 31(5): 68 − 70. doi:  10.3969/j.issn.1000-5382.2003.05.023
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-25
  • 录用日期:  2022-02-22
  • 修回日期:  2022-02-19

天目山毛竹林皆伐后群落的恢复特征

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595
    基金项目:  天目山国家级自然保护区生物多样性长期监测样地建设项目(LZC-FS-2017-26001)
    作者简介:

    陈旭(ORCID: 0000-0002-8655-5562),从事森林生态恢复研究。E-mail: 2475068454@qq.com

    通信作者: 余树全(ORCID: 0000-0003-2022-9921),教授,博士生导师,从事森林生态、恢复生态和生态规划研究。E-mail: yushq@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S718.54

摘要:   目的  近年来,毛竹Phyllostachys edulis的不断扩张已经对森林的物种多样性和生态系统稳定性造成严重威胁,因此对毛竹林的更新管理研究受到广泛关注。对天目山毛竹林进行皆伐处理,研究分析植物群落自然恢复过程中物种组成、树种特性和物种多样性的动态变化特征,旨在促进天目山物种多样性的保护与恢复。  方法  基于天目山毛竹林皆伐后植物群落自然恢复过程中2018—2020年的定位监测数据,研究分析了植物群落的科属种组成、优势种的变化、树种功能特征组成、物种多样性等恢复特征。  结果  ①物种组成丰富且变化剧烈:乔木层有45科、86属、131种,灌木层有65科、137属、224种,草本层有45科、99属、135种;2020年与2018年相比,乔木层变化不大,但灌木层和草本层物种数快速下降,分别下降了54.1%和65.5%。②乔木层优势种均为落叶树种,并且大部分优势种的年均种群大小变化率的绝对值都高于10%;灌木层优势种主要为山茶科Theaceae和蔷薇科Rosaceae植物;草本层的优势种主要为莎草科Cyperaceae和禾本科Gramineae植物;③毛竹皆伐后群落以落叶树种为主,其种数与株数在群落中的占比分别约为80%和90%;不同生长型及光耐受性树种的种数占比变化不大,但中性与阴性树种的株数大幅增加,增长率分别为88.1%、56.2%;④乔木层的物种多样性随时间变化无显著差异并且呈现小幅上升的趋势;灌木层的Shannon指数和Margalef丰富度均显著降低,Pielou均匀度显著增高(P<0.05);草本层的Shannon多样性、Simpson指数和Margalef丰富度均显著降低,Pielou均匀度无显著差异。  结论  天目山毛竹林皆伐后的群落自然恢复过程中,物种组成丰富,物种多样性恢复效果明显,因此,毛竹林皆伐是恢复和保护天目山国家级自然保护区生物多样性的一种可行方法,同时也可用于提高亚热带毛竹林蔓延扩张区域的生态系统稳定性。表10参35

English Abstract

陈旭, 刘宗悦, 徐钧杰, 祁祥斌, 余树全. 天目山毛竹林皆伐后群落的恢复特征[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595
引用本文: 陈旭, 刘宗悦, 徐钧杰, 祁祥斌, 余树全. 天目山毛竹林皆伐后群落的恢复特征[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595
CHEN Xu, LIU Zongyue, XU Junjie, QI Xiangbin, YU Shuquan. Restoration characteristics of Phyllostachys edulis community after clear-cutting in Mount Tianmu[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595
Citation: CHEN Xu, LIU Zongyue, XU Junjie, QI Xiangbin, YU Shuquan. Restoration characteristics of Phyllostachys edulis community after clear-cutting in Mount Tianmu[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210595

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