韓學(xué)嬌,楊雨薇,何寶輝,路興慧*,孫天旭

魯西黃泛平原毛白楊林林分結(jié)構(gòu)對林下草本植物多樣性的影響

韓學(xué)嬌1,楊雨薇1,何寶輝1,路興慧1*,孫天旭2*

1. 聊城大學(xué), 山東 聊城 252000 2. 山東省國土空間規(guī)劃院, 山東 濟南 250014

本文以魯西黃泛平原毛白楊人工林林下草本植物為研究對象，基于14個標(biāo)準(zhǔn)樣地的實測數(shù)據(jù)，研究林分密度、林齡、平均樹高、平均胸徑對林下草本植物多樣性的影響。結(jié)果顯示：（1）共記錄有林下草本植物12科15屬15種，優(yōu)勢科為菊科（Compositae）和禾本科（Gramineae），葎草（）、狗尾草（）是優(yōu)勢種；（2）各林分結(jié)構(gòu)對多樣性指數(shù)的影響均呈波動性變化。（3）Pearson 相關(guān)分析和多元逐步回歸分析得出，林分密度與Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、PIE指數(shù)、Margalef指數(shù)均顯著正相關(guān)（＜0.05），平均胸徑、林齡、平均樹高均與Pielou指數(shù)顯著負(fù)相關(guān)（＜0.05）。對林下草本植物多樣性起決定作用的林分結(jié)構(gòu)為林分密度、平均胸徑與林齡。綜上，林分密度、平均胸徑、林齡是影響林下草本植物多樣性的主要因素，平均樹高為次要因素。維持合理的林分結(jié)構(gòu)是提升林下草本植物多樣性的有效途徑。

毛白楊; 林分結(jié)構(gòu); 樹木生態(tài)

林下草本植物構(gòu)成了森林植物多樣性的大部分，對水土保持、水源涵養(yǎng)、養(yǎng)分循環(huán)和樹木再生等關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)過程具有重要意義，對維持森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1-5]。林下草本植物多樣性受林分結(jié)構(gòu)、氣候、土壤等多種因素影響[6-10]。近年來很多研究傾向于環(huán)境因子對林下草本植物多樣性的影響[10-12]，而在局部范圍內(nèi)，林分結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是限制林下草本植物多樣性的關(guān)鍵因素，因為林分結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子聯(lián)系緊密，使林下草本植物種類變異性較強[6]。通過分析影響林下草本植物多樣性的林分結(jié)構(gòu)，可有效推動森林生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[5]。

相關(guān)研究表明，林分密度是影響林下草本植物多樣性的重要因素[13,14]；有研究表明，隨著林齡增加，林下草本植物多樣性呈相應(yīng)變化[15]；冷燕等[16]認(rèn)為胸徑等林分結(jié)構(gòu)與林下草本植物多樣性顯著相關(guān)。而以上研究僅局限于一、兩個林分結(jié)構(gòu)對林下草本植物多樣性的影響，很少涉及多個林分結(jié)構(gòu)對林下草本植物多樣性的影響，不能精準(zhǔn)分析林分結(jié)構(gòu)對林下草本植物多樣性的作用機制[6]。因此，明確林分結(jié)構(gòu)中影響林下草本植物多樣性的主要因素并提出對應(yīng)策略成為研究重點。

在我國北方，魯西黃泛平原是黃河流域重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，也是嚴(yán)重的水土流失區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，森林物種多樣性低，研究魯西黃泛平原人工林林下草本植物多樣性可為黃河流域生態(tài)環(huán)境保護和森林可持續(xù)發(fā)展提供理論支撐[17]。王亞娟等[9]研究黃土丘陵區(qū)草本植物多樣性，王立超等[13]研究魯北黃泛平原區(qū)人工林林下草本植物多樣性，但涉及魯西黃泛平原區(qū)人工林林下草本植物多樣性方面的研究還未見報道。

where Umis the armature voltage of the brushless DC motor;Rmis the total resistance of the armature circuit;imis the armature current;Lmis the armature inductance;Emis the back electromotive of the armature;t is the test time.

毛白楊（woolly）為魯西黃泛平原典型的造林樹種，具有速生優(yōu)質(zhì)、冠型優(yōu)美、防沙固沙等優(yōu)點，它可以調(diào)整林分結(jié)構(gòu)與改善生態(tài)環(huán)境[18]，在我國黃河流域防護林建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。與以往研究多集中在柏（）[5,6]、松（）[8,16,18]不同，選取毛白楊林有利于更全面分析林分結(jié)構(gòu)對林下草本植物多樣性的影響。魯西黃泛平原毛白楊林大多為人工林，林分生產(chǎn)力穩(wěn)定性低[18]，不利于森林資源可持續(xù)發(fā)展。研究毛白楊林林分結(jié)構(gòu)對林下草本植物多樣性的影響，可以為魯西黃泛平原毛白楊人工林的合理經(jīng)營以及林分改造提供參考，提高該地區(qū)生態(tài)效益和服務(wù)功能，推動魯西黃泛平原毛白楊林的可持續(xù)發(fā)展。

Richness index：=

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為高唐清平省級自然生態(tài)森林公園內(nèi)的舊城國營林場，位于魯西黃泛平原（114°58′E～119°15′E、34°31′N～38°15′N），屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，年均降水量550～750 mm，年均氣溫12～14 ℃[19]。舊城國營林場屬魯西—西南平原與魯北平原植物區(qū)系[20]，以白楊落葉闊葉林為主要的植被類型，主要優(yōu)勢喬木為毛白楊，伴生喬木有黑楊（）、國槐（）、刺槐（）等。林下草本植物主要有葎草（）、狗尾草（）、藜（）等。

1.2 樣地設(shè)置

2022年7月，根據(jù)森林二類調(diào)查數(shù)據(jù)，在舊城國營林場內(nèi)選擇立地條件基本一致、有代表性的毛白楊人工林為研究對象，共設(shè)置14個20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)樣地（表1），樣地之間設(shè)置10ｍ寬的間隔。對樣地內(nèi)喬木進行每木檢尺，記錄林分密度、林齡、樹高和胸徑。采用GPS定位，記錄標(biāo)準(zhǔn)樣地的海拔。在每個標(biāo)準(zhǔn)樣地的對角線設(shè)置5個2 m×2 m的草本樣方，調(diào)查并記錄樣方內(nèi)每個草本植物的種名、高度、蓋度和株數(shù)，其中株數(shù)主要利用網(wǎng)格目測法估測。

表1 樣地基本情況

注：最后3列數(shù)值均表示均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，同列不同小寫字母表示不同林分結(jié)構(gòu)間差異顯著（＜0.05）。

Note: The last three columns of values all indicated the mean ± standard error, and different lowercase letters in the same column indicated significant differences between different stand structures (<0.05).

1.3 研究方法

1.3.1 林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)本研究選取的林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)為林分密度、林齡、樹高和胸徑。其中，林分密度通過計算各樣地內(nèi)林木數(shù)量獲得；林齡用生長錐和林齡分析儀測量；樹高用DQL－10A型羅盤儀（上海精密）測量；胸徑用胸徑尺在距地面1.3 m處測量。

IV=（相對多度＋相對蓋度＋相對頻度＋相對高度）/4

其中，IV為第種的重要值。上述相對值是第種的相對多度（蓋度、頻度、高度）占全部種相對多度（蓋度、頻度、高度）之和的百分比。

為表示林下草本植物多樣性水平，本研究選用的多樣性指數(shù)為Shannon-Wiener指數(shù)、 Simpson指數(shù)、Pielou指數(shù)、PIE指數(shù)[22]、Margalef指數(shù)以及Richness指數(shù)，計算公式如下：

張方宇：一個稍微高于世俗的人，他對于世俗的主要態(tài)度是輕蔑和嘲笑。再高一些的人，他將會對世俗感到陌生和驚詫。更高的人，他將會大笑，就好像他看到了一個天大的笑話。而最高的人，一方面他感覺到這個世界的荒唐可笑，另一方面，他又對這個世界充滿了悲憫之心，當(dāng)可笑、悲憫還有他自身源源不斷涌出的喜樂合成在一起，就產(chǎn)生了微笑。所以，一個最高的人總是像佛陀那樣在微笑。

植物統(tǒng)計采用《中國植物志》分類系統(tǒng)[23]，名稱依據(jù)《中國植物物種名錄》（2022版）[24]。在70個草本樣方中，共記錄有草本植物15種（不含變種，包含1種喬木幼苗，表3），隸屬于12科15屬。其中，菊科（Compositae）3種：小蓬草（）和鬼針草（）、青蒿（）；禾本科（Gramineae）2種：狗尾草、牛筋草（）；而大麻科（Cannabaceae）等10科均對應(yīng)1種草本植物。因此，林下草本植物的優(yōu)勢科為菊科與禾本科。單種重要值在10以上的有葎草（30.19%）和狗尾草（23.10%）；5以上的有藜（9.44%)、小蓬草(7.64%)、鴨跖草（）（7.26%）和鬼針草（5.55%）（表3）。5以上（≥10）6個種重要值之和占總重要值的83.18%，而茜草（）等9個種重要值之和僅占總重要值的16.82%。上述6個種是該森林草本植物群落中常見并具有代表性草本植物，其中葎草和狗尾草也是優(yōu)勢種。

綜上所述，關(guān)注學(xué)生心理健康問題迫在眉睫。小學(xué)教師作為學(xué)生的指路明燈，要自主提高教育技能。同時，作為學(xué)校師資隊伍的培養(yǎng)者，要不斷進行教師培訓(xùn)，為學(xué)生的健康成長保駕護航。

1.2.2 樣品近紅外光譜掃描及數(shù)據(jù)預(yù)處理 采用Nicolet Antaris II型FT-NIR光譜儀對407個樣本進行光譜采集，光譜掃描范圍為1 000～2 500 nm，掃描次數(shù)64次，分辨率為0.5 nm。3次重復(fù)，取平均值作為該樣品的最終光譜數(shù)據(jù)。對煙葉近紅外光譜數(shù)據(jù)進行分析和處理時需對其進行適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)操作預(yù)處理，最大程度地去除冗余信息，以降低或消除非目標(biāo)因素對光譜信息的影響[17]，從而更利于從復(fù)雜的光譜中提取有效信息，在一定程度上提高校正模型的穩(wěn)健性。在此，通過使用多元散射校正和二階導(dǎo)數(shù)的方法分別對光譜數(shù)據(jù)進行預(yù)處理操作。

由表2可知，研究區(qū)內(nèi)毛白楊林的林分密度均值為598.21 株·hm-2，變異系數(shù)為58.15%；林齡均值為25 a，變異系數(shù)為64.26%；樹高和胸徑的均值分別為25.77 m和26.86 cm，變異系數(shù)分別為53.06%和52.40%。

為達(dá)到自動控制，配套針對冷水機組、冷凍泵、冷卻泵及冷卻塔整體控制需要的溫度、流量和壓力傳感器等，從而實現(xiàn)機房的自動集成控制。

式中：為樣方物種數(shù)；為樣地內(nèi)植物個體總數(shù)；N為第種的個體數(shù)；P=N/。

1.3.3 多樣性綜合指數(shù)計算本研究采用均方差決策分析法計算多樣性綜合指數(shù)[6]，計算公式如下：

1.3.2 重要值和多樣性指數(shù)計算為分析林下草本植物組成的數(shù)量特征，采用物種重要值（）[21]。

父母是孩子最好的老師，老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼，教師的愛，家長的愛，社會的愛，國家政府的愛，仁人志士的愛，只有用這些流動的愛滋潤心田，孩子才不會因愛停滯而受傷，愛才會有生命，才會成為灌溉孩子成土的源泉。

式中：B為多樣性綜合值；W為第項多樣性指標(biāo)的權(quán)重；為第項指標(biāo)的均方差。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究使用的軟件為Excel2019和R4.2.3，用于數(shù)據(jù)整理、分析及繪圖。選用單因素方差分析法（one-way ANOVA）和多重比較分析法（LSD），分析林分結(jié)構(gòu)差異顯著性。利用Pearson相關(guān)系數(shù)法和多元線性逐步回歸法，分析林下草本植物多樣性隨林分結(jié)構(gòu)的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 林分結(jié)構(gòu)、林下草本植物組成及多樣性

這樣想的時候，周小羽便又跑到樓上，拿起作業(yè)本撕了一張下來，然后來到彈棉花的屋里，他趴在棉花堆上，一筆一筆地畫了起來。直到被馱子發(fā)現(xiàn)。

表2 各樣地林分結(jié)構(gòu)及多樣性指數(shù)差異性