Community structure and species diversity of Betula luminifera plantation under different stand densities in Baiyunshan, north Sichuan
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摘要:目的
对川北白云山地区20年生亮叶桦Betule luminifera不同密度人工林群落结构及物种多样性进行探究，以期为该区亮叶桦人工林可持续经营提供依据。
方法采用典型样地法，分别选择川北白云山地区现存的低密度(1 050~1 150株·hm-2)、中密度(1 450~1 550株·hm-2)及高密度(2 150~2 250株·hm-2)亮叶桦人工林群落作为研究对象，研究川北白云山地区不同密度下亮叶桦人工林群落结构和物种多样性特征。
结果共记录到植物110种，隶属于52科91属。高、中和低密度下群落的物种数依次为59、42和57种；从群落结构来看，中、高密度下群落物种多集中于中径级，即胸径为[5, 11) cm，低密度下群落物种多集中于高径级，即胸径为[11, 17) cm，3种密度下群落物种的高度级结构相似，物种多集中于中高度级，即高度为[9, 13) m；不同密度下群落各层次物种丰富度指数(D)、Shannon-wiener指数(H)和Simpson优势度指数(H′)等均表现为乔木层＜灌木层＜草本层；在乔木层中，群落各物种多样性指数在中密度下最高，低密度次之，高密度最低；草本、灌木层D和H均表现为：低密度＞中密度＞高密度。
结论中等密度(1 450~1 550株·hm-2)更利于川北白云山地区亮叶桦人工林多样性的维持及树种的自然更新。
Abstract:ObjectiveIn order to provide a scientific basis for sustainable management of Betula luminifera plantation, we studied the effects of different stand densities on community structure and species diversity of 20-year-old B. luminifera plantation in Baiyunshan, north Sichuan.
MethodUsing the typical sampling method, the community structure and species diversity of B. luminifera plantation under low density (1 050-1 150 trees·hm-2), medium density (1 450-1 550 trees·hm-2) and high density (2 150-2 250 trees·hm-2) in Baiyunshan were studied.
ResultIn total, 110 species belonging to 52 families and 91 genera were recorded. There were 59, 42 and 57 species under high, medium and low densities respectively. In terms of community structure, most species in communities of medium and high densities were of medium diameters [5, 11) cm, while most species in communities of low density were of large diameters [11, 17) cm. Communities of three different densities were composed of species with similar heights, mostly ranged from medium to high height [9, 13) m. The species richness indexes (D), Shannon-wienner indexes (H) and Simpson indexes (H′) were all in the order of tree layer < shrub layer < herb layer. In the tree layer, different species diversity indexes were in the order of medium density>low density>high density, while in the shrub and herb layers, the indexes of D and H were in the order of low density>medium density>high density.
ConclusionMedium density is most conducive to the maintenance of species diversity and the natural regeneration of B. luminifera plantation in Baiyunshan, north Sichuan.
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图 1 不同密度亮叶桦人工林乔木层的径级和高度级结构
柱子上方凡具有一个相同小写字母者，表示不同径级或不同高度级间的数量差异不显著(P>0.05，LSD法)；径级：Ⅰ：DBH < 3 cm；Ⅱ：[3, 5) cm；Ⅲ：[5, 7) cm；Ⅳ：[7, 9) cm；Ⅴ：[9, 11) cm；Ⅵ：[11, 13) cm; Ⅶ：[13, 15) cm；Ⅷ：[15, 17) cm；Ⅸ：DBH≥17 cm。高度级：Ⅰ:[3, 5) m；Ⅱ：[5, 7) m；Ⅲ：[7, 9) m；Ⅳ：[9, 11) m；Ⅴ：[11, 13) m；Ⅵ：[13, 15) m；Ⅶ：[15, 17) m；Ⅷ：[17, 19) m；Ⅸ：H≥19 m。
Figure 1. The diameter class and height class for the tree layer of Betule luminifera plantaion under different densities
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图 2 不同密度亮叶桦人工林群落物种组成
Figure 2. Species composition of Betule luminifera plantation community under different densities
表 1 样地概况
Table 1 General information of sample plot
样地编号 海拔/m 坡度/(°) 坡向/(°) 平均胸径/cm 平均树高/m 密度/(株·hm-2) 郁闭度 密度等级 1 940.6 22 SE39 11.6 12.0 115 0 0.7 低 2 940.4 23 SE39 11.3 12.1 110 0 0.7 低 3 902.3 26 SE44 11.7 11.5 110 0 0.6 低 4 935.6 25 SE41 11.4 11.6 115 0 0.7 低 5 938.5 27 SE57 9.4 10.8 150 0 0.8 中 6 901.1 22 SE33 9.2 10.7 145 0 0.8 中 7 977.1 20 SE5 9.3 9.9 145 0 0.7 中 8 950.2 18 SE30 9.4 10.6 150 0 0.7 中 9 907.8 21 SE32 7.8 9.6 220 0 0.9 高 10 910.5 23 SE54 8.1 10.2 225 0 0.9 高 11 910.8 26 SE51 8.0 11.4 215 0 0.8 高 12 910.2 24 SE34 7.9 10.1 220 0 0.8 高 
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表 2 不同密度亮叶桦人工林群落乔木层物种重要值
Table 2 The species important value(Ⅳ) for the tree layer of Betule luminifera plantation community under different densities
物种 低密度 中密度 高密度 亮叶桦 Betula luminifera 0.766 5 0.728 1 0.726 2 八角枫 Alangium chinense 0.070 4 0 0 毛脉南酸枣 Choerospondias axillaris 0.043 9 0 0 刺楸 Kalopanax septemlobus 0.043 6 0.020 8 0 栾树 Koelreuteria paniculata 0.020 0 0 0 臭椿 Ailanthus altissima 0.019 2 0.043 7 0 粗糠树 Ehretia macrophylla 0.018 4 0 0 柳杉 Cryptomeria fortunei 0.018 0 0.039 4 0.045 8 胡桃 Juglans regia 0 0.102 2 0.093 7 喜树 Camptotheca acuminata 0 0.031 6 0.093 2 楝 Melia azedarach 0 0.017 5 0 杉木 Cunninghamia lanceolata 0 0.016 7 0.027 4 川梨 Pyrus pashia 0 0 0.013 7 合计 1.000 0 1.000 0 1.000 0
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表 3 不同密度亮叶桦人工林群落灌木层物种重要值
Table 3 The species important value(Ⅳ) for the shrub layer of Betule luminifera plantation community under different densities
物种 低密度 中密度 高密度 喜树 Camptotheca acuminata 0.234 8 0.202 5 0.024 4 楤木 Aralia chinensis 0.236 6 0.054 9 0 杉木 Cunninghamia lanceolata 0.070 9 0 0 云南山蚂蝗 Desmodium yunnanense 0.065 3 0.232 0 0 粗糠树 Ehretia macrophylla 0.064 1 0 0 牛奶子 Elaeagnus umbellata 0.043 5 0 0 柳杉 Cryptomeria fortunei 0.035 4 0 0 高粱泡 Rubus lambertianus 0.035 2 0 0 十大功劳 Mahonia fortunei 0.029 9 0 0 宜昌悬钩子 Rubus ichangensis 0 0.144 3 0.374 8 八角枫 Alangium chinense 0 0.126 4 0.043 1 刺楸 Kalopanax septemlobus 0 0.065 0 0 刺莓 Rubus taiwanianus 0 0.042 0 0 高粱泡 Rubus lambertianus 0 0 0.245 7 臭椿 Ailanthus altissima 0 0 0.055 8 插田泡 Rubus coreanus 0 0 0.048 7 山桐子 Idesia polycarpa 0 0 0.030 8 白簕 Acanthopanax trifoliatus 0 0 0.020 8 其余种 0.184 3 0.133 0 0.155 9 合计 1.000 0 1.000 0 1.000 0
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表 4 不同密度亮叶桦人工林群落草本层物种重要值
Table 4 The species important value(Ⅳ) for the herb layer of Betule luminifera plantation community under different densities
物种 低密度 中密度 高密度 水竹叶 Murdannia triquetra 0.327 0 0.195 8 0.063 4 藜 Chenopodium album 0.173 4 0.033 5 0 黑鳞远轴鳞毛蕨 Dryopteris namegatae 0.091 6 0.029 0 0 龙芽草 Agrimonia pilosa 0.073 6 0.024 0 0 小窃衣 Torilis japonica 0.057 0 0.079 5 0 圆齿狗娃花 Heteropappus crenatifolius 0.051 8 0.290 6 0 乌蔹莓 Cayratia japonica 0.029 1 0 0.076 8 狭叶拉拉藤 Galium elegans 0.027 7 0 0.024 7 节节菜 Rotala indica 0.020 7 0.096 6 0 山野豌豆 Vicia amoena 0.018 9 0 0 蒲公英 Taraxacum mongolicum 0 0.028 5 0 山冷水花 Pilea japonica 0 0.081 5 0 鸢尾 Iris tectorum 0 0 0.232 7 序叶苎麻 Boehmeria clidemioides 0 0 0.100 2 疣草 Murdannia keisak 0 0 0.080 5 皱果蛇莓 Duchesnea chrysantha 0 0 0.046 7 卷柏 Selaginella tamariscina 0 0 0.036 0 土牛膝 Achyranthes aspera 0 0 0.034 5 蝴蝶花 Iris japonica 0 0 0.028 7 假豪猪刺 Berberis soulieana 0 0 0.023 4 夏枯草 Prunella vulgaris 0 0 0.022 4 紫菀 Aster tataricus 0 0 0.018 8 变异鳞毛蕨 Dryopteris varia 0 0 0.018 6 亮毛蕨 Acystopteris japonica 0 0 0.018 0 聚合草 Symphytum officinale 0 0 0.017 2 高羊茅 Festuca elata 0 0 0.016 5 鸭儿芹 Cryptotaenia japonica 0 0 0.016 1 其余种 0.129 2 0.141 0 0.124 8 合计 1.000 0 1.000 0 1.000 0
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表 5 不同密度亮叶桦人工林群落各层次物种多样性指数1)
Table 5 Species diversity indexes for different layers of Betule luminifera plantation community under different densities
层次 密度 D H′ H Jsw 乔木层 低 4.000 0±0.000 0a 0.179 7±0.014 5a 0.413 4±0.024 4a 0.298 2±0.017 6a 中 4.333 3±0.333 3a 0.239 0±0.055 9a 0.526 1±0.094 4a 0.367 9±0.079 1a 高 3.666 7±0.666 7a 0.214 2±0.028 1a 0.462 4±0.071 3a 0.363 2±0.019 1a 灌木层 低 11.666 7±0.881 9a 0.716 3±0.093 2a 1.746 9±0.201 6a 0.717 1±0.094 4a 中 7.666 7±1.333 3a 0.594 0±0.140 5a 1.328 5±0.333 8ab 0.641 4±0.115 3a 高 8.666 7±2.333 3a 0.551 9±0.048 7a 1.226 5±0.155 7ab 0.589 6±0.026 3a 草本层 低 17.000 0±0.000 0a 0.798 4±0.014 2a 1.983 9±0.038 6a 0.700 2±0.013 6a 中 14.000 0±3.000 0ab 0.806 5±0.053 9a 1.969 4±0.233 8a 0.754 7±0.044 1a 高 12.000 0±1.000 0ab 0.637 7±0.110 4a 1.892 0±0.329 5a 0.725 3±0.105 0a 1) 相同层次的同列数据后，凡是有一个相同小写字母者，表示不同密度间的数据差异不显著(P>0.05，LSD法)；D：物种丰富度指数；H′：Simpson优势度指数；H：Shannon-wiener多样性指数；Jsw：Pielou均匀度指数。
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