全 文 ：书第 3 期
2015 年 9 月
四川林勘设计
SICHUAN FOＲESTＲY EXPLOＲATION AND DESIGN
No． 3
Sept． 2015
* 收稿日期:2015 － 06 － 19
作者简介:潘业田(1987 －) ，男，四川资中人，硕士学位，从事森林培育研究，四川林业勘察设计研究院，E-mail:
284032169@ qq． com。
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAC09B05) ;四川省科技支撑计划重点项目(2010NZ0049)
林窗对川中丘陵区柏木低效林植物及土壤动物
多样性的影响
潘业田1，张翠翠2，周义贵1，李贤伟2，谢雨彤2
张小国2，梁 琪3，张后伟2
(1．四川省林业调查规划院，四川 成都 610081;2．四川农业大学
林学院，四川 成都 611130;3．北京林业大学林学院，北京 100083)
摘 要:为研究林窗对柏木低效林林下植物和土壤动物多样性的影响，2012 年 3 月砍伐形
成 4 种不同面积的林窗，并设置对照 CK。2012 年 7 月、2013 年 7 月两次采用样方调查法
以林下植物和土壤动物为研究对象对不同大小林窗进行生物多样性调查和分析，共记录
植物 12597 株，分属 30 科 51 属 54 种;共记录土壤动物 3189 头，分属 4 门 8 纲 23 目。分析
结果表明，随着林窗面积的增加，地上灌木植物与草本植物多样性呈递增趋势，而土壤动
物多样性呈递减趋势;保育柏木低效林生物多样性，维持其生态系统稳定性的最适林窗面
积在 50 m2 到 100 m2 之间
关键词:川中丘陵区;林窗;柏木低效林;土壤动物;生物多样性
Influence of Gaps on the Understory Plant and Soil Animal
Biodiversity of Low-efficiency Cupressus funebris
Forest in Hilly Area of Central Sichuan
PAN Ye-tian1，ZHANG Cui-cui2，ZHOU Yi-gui1，LI Xian-wei2，XIE Yu-tong2
ZHANG Xiao-guo2，LIANG Qi3，ZHANG Hou-wei2
(1． Sichuan Forestry Inventory and Planning Institute，Chengdu 610081，China;
2． Forestry College of Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China;
3． Forestry College of Beijing Forestry University，Beijing 100083，China)
Abstract:To study the influence of gaps on the understory plant and soil animal
biodiversity of low-efficiency Cypress forest，felled to form four different areas of
gaps，and set the CK in March 2012． Survey and analysis on the understory plant
and soil animal biodiversity of different size gaps were conducted in July 2012 and
July 2013． Ｒecorded 12597 plants belonging to 30 families，51 genera and 54 spe-
cies，and recorded 3189 soil animals belonging to 4 phyla，8 classes and 23 orders．
The results showed that with the increase of gap size，the shrub and herb species
diversity showed an increasing trend，while the diversity of soil animals showed a
decreasing trend;and the gap area of 50 square meters to 100 square meters was
optimum to protect the biodiversity of low-efficiency Cupressus funebris forest and
maintain the stability of ecological system．
Key words:Hilly area of Central Sichuan;Forest gap;Low-efficiency Cupressus
funebris forest;Soil animal;Biodiversity
森林生物多样性丰富与否是衡量森林质量优
劣的重要指标，丰富的生物多样性不仅仅是生态
系统稳定的基础，而且在促进生态系统功能的优
化中起着重要作用［1］。林窗(Forest gap)作为一
种干扰形式，对森林群落演替和生态系统发展有
着重要促进作用［2 ～ 4］。
为此，本研究以川中丘陵区的柏木低效人工
林为研究对象，研究其不同大小林窗内林下植物
及土壤动物多样性分布规律，揭示其生态系统生
物多样性对人造林窗的响应机制，以正确评价林
窗对于生物多样性的重要作用，为低效柏木林改
造及林业可持续发展的合理林窗面积提供参考依
据。
1 研究区概况
研究区位于四川省德阳市旌阳区，海拔 510
～ 550 m，属于典型的低山丘陵地貌。该区气候属
亚热带湿润和半湿润气候区，雨量充沛，年平均气
温 16℃ ～ 17℃，年总降水量 880 ～ 940 mm，年平
均无霜期 270 ～ 290 d。土壤为紫色土，土层瘠薄，
土层深度不足 20 cm。2012 年 8 月底对样地进行
调查，概况见表 1。
表 1 试验地基本特征
Table 1 Basic characteristics of sampling plots
样地编号
Sampling
spot number
处理
Treatment
面积
Area (m2)
坡度
Slope
坡向
Slope aspect
乔木树种
macropha
nerophytes
平均树高
Average height
(cm)
平均胸径
DBH
对照样地 CK － 1 不砍伐 400 20° 西 W 柏木 932 12
对照样地 CK － 2 不砍伐 400 22° 西 W 柏木 943 12
对照样地 CK － 3 不砍伐 400 20° 西 W 柏木 927 12
林窗 L1 － 1 50m2 林窗 56 22° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L1 － 2 50m2 林窗 54 25° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L1 － 3 50m2 林窗 48 18° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L2 － 1 100m2 林窗 104 23° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L2 － 2 100m2 林窗 106 25° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L2 － 3 100m2 林窗 98 21° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L3 － 1 150m2 林窗 150 24° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L3 － 2 150m2 林窗 146 24° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L3 － 3 150m2 林窗 152 24° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L4 － 1 200m2 林窗 219 23° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L4 － 2 200m2 林窗 205 25° 南 S ∕ ∕ ∕
林窗 L4 － 3 200m2 林窗 208 23° 南 S ∕ ∕ ∕
2 研究方法
2． 1 生物多样性指数的选择
α －多样性是用于测量群落内的生物种类数
量以及生物种类间相对多度的一种测量。本文采
用 α －多样性的各种指数测度。
2． 2 林窗设置
本试验所选林窗建造样地位于山体中坡位、
坡度在 20° ～ 25°之间。所造林窗为南北向长、东
西向短的近椭圆形。林窗面积计算采用椭圆面积
公式:A = πLW/4
2 四川林勘设计 2015 年第 3 期
式中 L为林窗的南北最长轴，W 为林窗的东
西最长轴，π为圆周率，其相交点作为林窗的中心
点［5］。
林窗(面积分别为 50 m2、100 m2、150 m2、200
m2)于 2012 年 3 月上旬经人工砍伐形成，砍伐后
移除树枝树干等残体。设对照小区(不进行林窗
采伐)。林窗设置及其基本特征见表 1。
2． 3 植物多样性研究方法
2． 3． 1 样地调查
于 2012 年 7 月和 2013 年 7 月在实验样地内
进行地上部分的植物群落学调查。本研究主要植
物学研究对象是林下灌木和草本。在各个样地内
随机设置 3 个 5 m ×5 m小样方，进行灌木层的调
查，记录灌木的种名、高度以及冠幅。在各个样地
内随机设置 12 个 1 m × 1 m 小样方进行调查，记
录草本层的种类、盖度以及株数。其中，50 m2 的
林窗中的灌木全部调查。
2． 3． 2 植物标本采集及鉴定
对未能识别的植物，选择无病虫害、生长正常
的具有该种典型特征的植株作为采集对象，用铅
笔填上编号挂签，并集中制作标本带回室内鉴定。
草本灌木鉴定依据《中国植物志》和《四川植物
志》［8，9］。
2． 4 土壤动物多样性研究方法
2． 4． 1 土壤动物类群及个体数调查
于 2012 年 7 月和 2013 年 7 月在实验样地内
进行土壤动物群落学调查。在每个样地内，用典
型选样的方法随机布设 3 个取样点，除去地表杂
草苔藓等覆盖物，在各样点上直接挖取 0. 25 m2
(50 cm × 50 cm)面积，分 0 ～ 5 cm 层、5 ～ 10 cm
层和 10 ～ 15 cm层进行调查。大型土壤动物采用
手捡法，并直接计数;中小型干生土壤动物和湿生
土壤动物分别用 100 ml和 25 ml的圆形取样器按
0 ～ 5 cm、5 ～ 10 cm 和 10 ～ 15 cm 连续分层取样。
干生土壤动物每个样地共取 300 ml，由于湿生动
物活动性稍弱，每个小区取 75 ml。取好的土样须
迅速用 100 目的尼龙纱包裹好放入写有标签的黑
色小布袋中，以防止土壤动物逃逸。
2． 4． 2 中小型土壤动物的分离和鉴定
中小型干生土壤动物和湿生土壤动物分别在
干生土壤动物烘虫箱［6］和湿生土壤动物烘虫
箱［7］中进行，控制温度在 35 ～ 40℃，烘虫时间均
为 48h。分离出的干生土壤动物用盛装 75%酒精
的培养皿收集，在解剖镜下观测土壤动物数量和
种类，收集湿生土壤动物的容器不加酒精，直接在
清水中用解剖镜观察活体，鉴定种类和数量。干
生动物每 12h观测一次，湿生动物开始每 4h观测
一次，以后时间间隔逐步加长，以防止线蚓自溶。
鉴定依据为《中国土壤动物检索图鉴》和《中国亚
热带土壤动物》［10，11］。
2． 5 多样性指数计算
计算物种丰富度指数 S、Shannon-Wiener 指
数［12］、Simpson 优势度指数［13］、Pielou 均匀度指
数［14］。
物种丰富度指数:S—物种数目
多样性指数采用 Simpson 指数(D)和 Shan-
non wiener(H)指数:
D =1 － Σ(Pi)
2;H = － ΣPi lnPi
均匀度指数 Pielou指数(Jsw) :
Jsw =(－ ΣPi lnPi)/ lnS
式中:S为样方中物种数;Pi = ni /N;ni 为第 i 个
种的个体数目，N为物种总数量。
2． 6 数据处理与统计分析
数据统计分析及图表生成，采用微软 Excel
软件，方差分析(ANOVA)及有关线性分析采用
SPSS软件进行分析。
3 结果与分析
3． 1 物种组成及丰富度
3． 1． 1 林下植物物种组成及丰富度
通过对四个不同面积柏木低效林林窗实验样
地及对照样地进行植株调查，室内鉴定分析和统
计，2012 年及 2013 年各处理及重复样地中共记
录植物 12597 株，54 种，分属 51 属 30 科，禾本科、
3潘业田等:林窗对川中丘陵区柏木低效林植物及土壤动物多样性的影响
菊科、蔷薇科为优势种群，分别占类群总数的
30. 0%、23. 3%和 16. 7%。
灌木(含高度在 3 m 以下的乔木幼苗幼树，
下同)共计 4032 株 26 种。其中，CK 为 528 株 13
种，分属 12 科 13 属;L1 为 945 株 11 种，分属 9 科
11 属;L2 为 774 株 15 种，分属 13 科 14 属;L3 为
978 株 17 种，分属 13 科 16 属;L4 为 807 株 17
种，分属 14 科 16 属。种类方面，除 L1 比 CK 少
以外，其他三个林窗均表现为多于对照样地;个体
数量方面，四种处理均表现为多于对照样地。
表 2 不同面积林窗林下植物种类分布
Table 2 Species distribution of plants in the different sizes gaps
科 Family 属 Genera 种 Genus
处理 Treatment
CK L1 L2 L3 L4
柏科 Cupressaceae 柏木属 Cupressus 柏木 Cupressus funebris √ √ √ √
大戟科 Euphorbiaceae 大戟属 Euphorbia 叶下珠 Phyllanthus urinaria √ √ √
大戟科 Euphorbiaceae 乌桕属 Sapium 乌桕 Sapium sebiferum √ √ √
大戟科 Euphorbiaceae 油桐属 Vernicia 油桐 Vernicia fordii √ √ √ √ √
蝶形花科 Papilionaceae 大豆属 Glycine 大豆 Glycine max √ √
豆科 Fabaceae 葛属 Pueraria 野葛 Pueraria lobata √ √
凤尾蕨科 Pteridaceae 凤尾蕨属 Pteris 井栏凤尾蕨 Pteris multifida Poir √ √
凤尾蕨科 Pteridaceae 凤尾蕨属 Pteris 蜈蚣凤尾蕨 Pteris vittata √ √
禾本科 Gramineae 大油芒属 Spodiopogon 大油芒 Spodiopogon sibiricus √
禾本科 Gramineae 狗尾草属 Setaria 狗尾草 Setaria viridis √ √ √ √
禾本科 Gramineae 狗尾草属 Setaria 西南莩草 Setaria forbesiana √ √ √ √ √
禾本科 Gramineae 金发草属 Pogonatherum 金发草 Pogonatherum paniceum √ √
禾本科 Gramineae 荩草属 Arthraxon 荩草 Arthraxon hispidus √ √ √ √ √
禾本科 Gramineae 芒属 Miscanthus 五节芒 Miscanthus floridulus √
禾本科 Gramineae 三毛草属 Trisetum 三毛草 Trisetum bifidum √
禾本科 Gramineae 细柄草属 Capillipedium 细柄草 parviflorum √ √ √ √ √
胡颓子科 Elaeagnaceae 胡颓子属 Elaeagnus 胡颓子 E． Pungens √ √ √ √
菊科 Asteraceae 蒿属 Artemisia 牡蒿 Artemisia japonica √ √ √
菊科 Asteraceae 苦荬菜属 Ixeris 败酱草 Herba partiniae √ √
菊科 Asteraceae 马兰属 Kalimeris 马兰 Kalimeris indica √
菊科 Asteraceae 蒲公英属 Taraxacum 川甘蒲公英 Taraxacum lugubre √ √
菊科 Asteraceae 天名精属 Carpesium 天名精 Carpesium abrotanoides √
菊科 Asteraceae 紫背草属 Emilia 紫背草 Emilia sonchifolia √
菊科 Asteraceae 紫菀属 Aster 紫菀 Aster tataricus √ √ √ √
壳斗科 Fagaceae 栎属 Quercus 麻栎 Quercus acutissima √ √ √ √
苦木科 Simaroubaceae 苦木属 Picrasma 苦木 Picrasma quassioides √ √
楝科 Meliaceae 香椿属 Toona 香椿 Toona sinensis √ √
马鞭草科 Verbenaceae 牡荆属 Vitex 牧荆 Vitex negundo √ √ √ √ √
马桑科 Coriariaceae 马桑属 Coriaria 马桑 Coriaria nepalensis √
木犀科 Oleaceae 女贞属 Ligustrum 女贞 Ligustrum lucidum √ √ √
葡萄科 Vitaceae 蛇葡萄属 Ampelopsis 白蔹 Ampelopsis japonica √
葡萄科 Vitaceae 乌蔹莓属 Cayratia 乌蔹莓 Cayratia japonica √ √
漆树科 Anacardiaceae 盐肤木属 Ｒhus 红麸杨 Phus punjabensis √ √ √
漆树科 Anacardiaceae 盐肤木属 Ｒhus 盐肤木 Ｒhus chinensis √ √ √ √ √
茜草科 Ｒubiaceae 鸡矢藤属 Paederia 鸡失藤 Paederia scandens √ √ √
茜草科 Ｒubiaceae 茜草属 Ｒubia 茜草 Ｒubia cordifolia √
蔷薇科 Ｒosaceae 火棘属 Pyracantha 火棘 Pyracantha fortuneana √ √ √ √ √
蔷薇科 Ｒosaceae 蛇莓属 Duchesnea 蛇莓 Duchesnea indica √
蔷薇科 Ｒosaceae 委陵菜属 Potentilla 银叶委陵菜 Potentilla leuconota √
4 四川林勘设计 2015 年第 3 期
续表 2
科 Family 属 Genera 种 Genus
处理 Treatment
CK L1 L2 L3 L4
蔷薇科 Ｒosaceae 悬钩子属 Ｒubus 红泡刺藤 Ｒubus niveus √ √ √ √ √
桑科 Moraceae 构属 Broussonetia 构树 Broussonetia papyrifera √ √ √ √ √
桑科 Moraceae 榕属 Ficus 地果 Ficus tikoua √ √ √ √ √
桑科 Moraceae 桑属 Morus 桑 Morus bombycis √ √
莎草科 Cyperaceae 薹草属 Carex 褐果薹草 Carex brunnea √ √ √ √ √
山茱萸科 Cornaceae 八角枫属 Alangium 八角枫 Chinese alangium √ √ √ √
肾蕨科 Nephrolepidaceae 肾蕨属 Nephrolepis 肾蕨 Nephrolepis auriculata √ √ √ √
石竹科 Caryophyllaceae 繁缕属 Stellaria 繁缕 Stellaria media √ √ √
鼠李科 Ｒhamnaceae 猫乳属 Ｒhamnella 猫乳 Ｒhamnella franguloides √ √
铁线蕨科 Adiantaceae 铁线蕨属 Adiantum 团羽铁线蕨 Adiantum capillus √ √ √ √
玄参科 Scrophulariaceae 婆婆纳属 Veronica 四川婆婆纳 Veronica szechuanica √ √ √ √
荨麻科 Urticaceae 雾水葛属 Pouzolzia 雾水葛 Pouzolzia zeylanica √ √ √
芸香科 Ｒutaceae 柑橘属 Citrus 柑橘 Citrus √
芸香科 Ｒutaceae 花椒属 Zanthoxylum 竹叶花椒 Zanthoxylum armatum √ √ √ √ √
紫金牛科 Myrsinaceae 杜茎山属 Maesa 杜茎山 Maesa japonica √ √ √
√表示该种出现在相应试验地，The species appeared．下同，The same below
草本植物共计 8565 株，38 种。其中，CK 为
1503 株 16 种，分属 11 科 15 属;L1 为 1548 株 14
种，分属 9 科 13 属;L2 为 1938 株 18 种，分属 12
科 17 属;L3 为 2040 株 21 种，分属 14 科 19 属;L4
为 1536 株 17 种，分属 15 科 16 属。植物种类方
面，除 L1 比 CK 少以外，其他三个林窗均表现为
多于对照样地;个体数量方面，四种处理也均表现
为多于对照样地。
从以上数据可以看出，自林窗建成到实验时
间内，四个不同面积柏木低效林林窗实验样地灌
木植物和草本植物的类群均发生了一定的变化，
随林窗面积的增大，植物的种群数量和个体数量
均有增加的趋势，类群和个体数目均在 L3 中最为
丰富。
不同面积柏木人工林林窗下植物丰富度指数
的变化如图 1 所示，可以看出 2012 年 7 月和 2013
年 7 月植物的物种丰富度指数均呈现相同规律。
2012 年 7 月数据显示，L1 的丰富度指数较 CK
低，而 L2、L3、L4 均高于 CK。2013 年 7 月的数据
同样显示，除 L1 的丰富度指数较 CK低以外，L2、
L3、L4 均高于 CK。方差分析表明:2012 年 7 月，
CK、L1、L3 之间差异显著(P ＜ 0. 05) ，L1 与 L2、
L3、L4 差异极显著(P ＜ 0. 01) ，而 L2、L3、L4 之间
差异不显著(P ＞ 0. 05)。2013 年 7 月，L3 与 CK、
L2、L4 差异显著(P ＜ 0. 05) ，与 L1 差异极显著(P
＜ 0. 01) ，L1 与 CK、L2、L4 差异显著(P ＜ 0. 05)。
图 1 不同面积林窗林下植物丰富度指数
不同大、小写字母表示在同一时间不同处理间差异显著(P ＜
0． 05) ，下同。
Fig． 1 Vegetation abundance index of plants in the
different sizes gaps
Note:A、Band C or a，band c significant difference between the
different treatment (P ＜ 0． 05) ，The same below
3． 1． 2 土壤动物物种组成及丰富度
通过对四个不同面积柏木低效林林窗实验样
地及对照样地进行土壤动物调查，室内鉴定分析
和统计，2012 年及 2013 年在各处理及重复样地
中共记录土壤动物 3189 头，分属 4 门 8 纲 23 目，
昆虫纲为优势种群，占类群总数的 45． 5%。其
5潘业田等:林窗对川中丘陵区柏木低效林植物及土壤动物多样性的影响
中，CK为 615 头，分属 4 门 8 纲 15 目;L1 为 534
头，分属 4 门 8 纲 16 目;L2 为 744 头，分属 4 门 7
纲 16 目;L3 为 714 头，分属 4 门 8 纲 18 目;L4 为
582 头，分属 4 门 6 纲 17 目。物种种类方面，四
种处理均表现为多于对照样地 CK，L3 最多，其次
是 L2，再次是 L4;个体数量方面，除了 L1 外，其它
三个林窗均表现为多于对照样地 CK。从以上数
据可以看出，自林窗建成到实验时间内，四个不同
面积柏木低效林林窗实验样地土壤动物类群发生
了一定的变化，土壤动物的类群和个体数目总体
上呈现增长趋势，且 L3 的土壤动物种群数量和个
体数量最多。
土壤动物丰富度指数的变化如图 2 所示，可
以看出 2012 年 7 月和 2013 年 7 月植物的物种丰
富度指数呈现规律相同，均是 L3 的物种丰富度最
高。2012 年 7 月数据显示，CK、L1、L2、L3 物种丰
富度指数呈递增趋势，L4 的物种丰富度指数较
L3 低。2013 年 7 月的数据显示，CK、L1、L2、L3
物种丰富度指数同样呈递增趋势。方差分析表
明:2012 年 7 月，L3 显著大于 L1、L2、L4(P ＜
0. 05) ，极显著大于 CK(P ＜ 0. 01) ，L1、L4 差异不
显著(P ＞ 0. 05)。2013 年 7 月，L3 与 L4 差异显
著(P ＜ 0. 05) ，与 CK 差异极显著(P ＜ 0. 01) ，其
它处理之间差异不显著(P ＞ 0. 05)。
表 3 不同面积林窗土壤动物种类分布
Table 3 Species distribution of soil animals in the different sizes gaps
门 Division 纲 Classis 类群 Groups
处理 Treatment
CK L1 L2 L3 L4
环节动物门 Annelida 寡毛纲 Oligochaeta 寡毛纲 Oligochaeta √ √ √ √ √
环节动物门 Annelida 寡毛纲 Oligochaeta 线蚓科 Enchytraediae √ √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 唇足纲 Chilopoda 地蜈蚣目 Geophilomorpha √ √
节肢动物门 Arthropoda 唇足纲 Chilopoda 石蜈蚣目 Li － thobiomorpha √ √
节肢动物门 Arthropoda 弹尾纲 Collembola 弹尾目 Collembola √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 甲壳纲 Crustacea 等足目 Isopoda √ √
节肢动物门 Arthropoda 甲壳纲 Crustacea 端足目 Amphipoda √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 半翅目 Hemiptera √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 等翅目 Isoptera √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 鳞翅目 Lepidoptera √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 膜翅目 Hymenoptera √ √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 鞘翅目 Coleoptera √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 双翅目 Diptera √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 双尾目 Campodeids √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 同翅目 Homoptera √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 缨翅目 Thysanoptera √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 昆虫纲 Insecta 直翅目 Orthoptera √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 蛛形纲 Arachnida 盲蛛目 Opiliones √
节肢动物门 Arthropoda 蛛形纲 Arachnida 蜱螨目 Acarina √ √ √ √ √
节肢动物门 Arthropoda 蛛形纲 Arachnida 蜘蛛目 Araneae √ √ √ √ √
软体动物门 Mollusca 腹足纲 Gastropoda 柄眼目 Stylommatophora √ √ √ √ √
软体动物门 Mollusca 腹足纲 Gastropoda 中腹足目 Mesogastropoda √ √ √ √ √
线虫动物门 Nematoda 线虫纲 Nematoda 线虫纲 Nematoda √ √ √ √ √
3． 2 Shanon-wiener指数
3． 2． 1 林下植物 Shannon-Wienner指数
通过分析低效柏木林不同面积林窗植物的种
类和数量，从图 3 可以看出，林窗中的植物的
Shannon-Wienner 指数总体表现为随着林窗面积
的增大而增加，L4 在 2012 年 7 月的调查结果中
低于 L3，高于 L1、L2 和 CK对照样地，L3 为 Shan-
non-Wienner指数最高的林窗，而 L1 的 Shannon-
6 四川林勘设计 2015 年第 3 期
图 2 不同面积林窗土壤动物丰富度指数
Fig． 2 Vegetation abundance index of soil animals in
the different sizes gaps
图 3 不同面积林窗林下植物 Shannon-Wienner指数
Fig． 3 Vegetation Shannon-Wienner index of plants
in the different sizes gaps
Wienner指数最低为 2. 53。2013 年 7 月的调查结
果中，L3 和 L4 的 Shannon-Wienner 指数相近，L4
稍大于 L3，L1 同样是 Shannon-Wienner 指数最低
的林窗，为 2. 47。在对两年的调查结果进行分析
后，可以看出对照样地 CK 的 Shannon-Wienner 指
数均高于 L1，而低于其它处理。
3． 2． 2 土壤动物 Shannon-Wienner指数
通过分析低效柏木林不同面积林窗土壤动物
的种类和数量，从图 4 可以看出，林窗中的土壤动
物的 Shannon-Wienner 指数 L1 ＞ L2 ＞ L3 ＞ CK ＞
L4，随着林窗面积的增大而减小，L4 在两年的调
查结果中均最低。2012 年 7 月的调查结果，L2、
L3 的 Shannon-Wienner 指数较为接近，L4 和 CK
的 Shannon-Wienner指数较为接近。而 2013 年 7
月的调查结果中，L1 和 L2 的 Shannon － Wienner
指数较为接近。
图 4 不同面积林窗土壤动物 Shannon-Wienner指数
Fig． 4 Vegetation Shannon-Wienner index of soil an-
imals in the different sizes gaps
3． 3 Pielou均匀度指数
3． 3． 1 林下植物 Pielou均匀度指数
通过分析低效柏木林不同面积林窗植物的种
类和数量，从图 5 可以看出，林窗中的植物的
Pielou均匀度指数总体上也是呈现随着林窗面积
的增大而增加。2012 年 7 月调查的数据分析得
出，各林窗的 Pielou均匀度指数为 L3 ＞ L4 ＞ L2 ＞
L1 ＞ CK，其中 L3 的 Pielou 均匀度指数最高，达到
0. 836，而 CK 的 Pielou 均匀度指数仅为 0. 760。
2013 年则表现为 L4 ＞ L3 ＞ L2 ＞ CK ＞ L1，其中 L4
的 Pielou 均匀度指数最高位 0. 833，L1 最低位
0. 740。可以看出 L3、L4 的均匀度指数较大，且
较为接近。
图 5 不同面积林窗林下植物 Pielou均匀度指数
Fig． 5 Vegetation Pielou index of plants in the differ-
ent sizes gaps
3． 3． 2 土壤动物 Pielou均匀度指数
通过分析低效柏木林不同面积林窗植物的种
类和数量，从图 6 可以看出，林窗中的土壤动物的
Pielou均匀度指数 L1 ＞ L2 ＞ L3 ＞ CK ＞ L4，总体上
7潘业田等:林窗对川中丘陵区柏木低效林植物及土壤动物多样性的影响
也是呈现随着林窗面积的增大而减小，L4 在两年
的调查结果中均最低。2012 年 7 月调查的数据，
L3 和 CK的 Pielou均匀度指数较为接近，而 2013
年 7 月则是 L4 与 CK较为接近。
图 6 不同面积林窗土壤动物 Pielou均匀度指数
Fig． 6 Vegetation Pielou index of soil animals in the
different sizes gaps
3． 4 Simpson优势度指数
3． 4． 1 林下植物 Simpson优势度指数
通过分析低效柏木林不同面积林窗植物的种
类和数量，从图 7 可以看出，林窗中的植物的
Simpson 优势度指数总体表现同样为随着林窗面
积的增大而增加，L1 和 L2 的 Simpson 优势度指
数均低于 L3 和 L4。2012 年 7 月调查的数据分析
得出，各林窗的 Simpson 优势度指数为 L4 ＞ L3 ＞
L2 ＞ CK ＞ L1;2013 年则表现为 L3 ＞ L4 ＞ L2 ＞
L1 ＞ CK。
图 7 不同面积林窗林下植物 Simpson优势度指数
Fig． 7 Vegetation Simpson index of plants in the dif-
ferent sizes gaps
3． 4． 2 土壤动物 Simpson优势度指数
通过分析低效柏木林不同面积林窗土壤动物
的种类和数量，从图 8 可以看出，林窗中的土壤动
物的 Simpson 优势度指数在 2012 年 7 月表现为
L1 ＞ L2 ＞ L3 ＞ CK ＞ L4，L1 和 L4 分别为最高和最
低的两个处理，L3 和 CK 的 Simpson 优势度指数
较为接近;2013 年 7 月表现为 L2 ＞ L1 ＞ L3 ＞ CK
＞ L4，L1、L2 的 Simpson优势度指数极为接近。
图 8 不同面积林窗土壤动物 Simpson优势度指数
Fig． 8 Vegetation Simpson index of soil animals in
the different sizes gaps
3． 5 林窗最适调控处理面积
自 MacArthur在上世纪末年首次提出以来，
物种多样性与稳定性之间的关系就一直受到生态
学家的广泛关注［15 ～ 18］(May，1973;wardle，2003;
王国宏，2002;Bai Y F，2004)。以生物多样性作
为对生态系统稳定性的评判指标，不仅要考虑地
上植物多样性，也需要考虑地下生态系统土壤动
物多样性，充分结合两者综合评定。
为达到保育生物多样性，维持生态系统稳定
的目的，地上部分的植物和地下部分的土壤动物
的生物多样性应达到均衡状态［19］。根据统计分
析，植物多样性指数以及土壤动物多样性指数达
到平衡时为最适处理。如图 9 所示，林窗的物种
丰富度指数在 L1 时最为均衡，Simpson 指数在接
近 L2 时最为均衡，Shannon wiener指数在 L1 时最
为均衡，而 Shannon wiener 指数在 L2 时最为均
衡。综上所述，因实验设计为非连续性大小林窗
面积，为了维持不同面积林窗下柏木人工林生物
多样性，其最适处理为 L1 和 L2 之间。
4 结论与讨论
本研究发现随着林窗面积的增加，地上灌木
8 四川林勘设计 2015 年第 3 期
植物与草本植物多样性呈递增趋势。这表明人为
干扰强度的增加，植物多样性有增加的趋势。这
与于立忠等［20］和徐扬等［21］研究红松人工林人为
干扰条件下的植物多样性，马履一等［22］研究不同
人为干扰强度下油松林下植物多样性，李春义
等［23］研究侧柏人工林不同干扰强度下林下植物
多样性有着较为一致的结论。
图 9 林窗生物多样性指数
Fig． 9 Biodiversity index of plants in the different sizes gaps
本研究中面积较小林窗的土壤动物多样性较
面积较大的林窗丰富，但土壤动物类群数和个体
数的最小值并非出现在对照样地，而是出现在己
被干扰的样地内，这与余广彬和杨效东［24］研究土
壤节肢动物，肖玖金［25］研究巨按人工林土壤动物
群落对采伐干扰的初期响应，陈小鸟［26］研究常绿
阔叶林不同砍伐处理下土壤动物群落特征有着一
致的结论。这可能由于人为干扰的存在增加了微
生境的多样性而造成土壤动物生存环境的多样
化，因此造成了土壤动物类群较未受干扰的样地
增加。由于林窗造成了林下光照辐射的增加，而
土壤动物适宜于在较为黑暗的生境中生存，因此
土壤动物的个体数随着林窗面积的增加而减少。
为保育生物多样性，维持生态系统的稳定性，
地上部分与地下部分应达到平衡。以林下植物多
样性和土壤动物多样性指数的物种丰富度 Shan-
non-wiener指数、Pielou 均匀度指数以及 Simpson
优势度为指标进行评价，林窗的最适处理均为 50
m2 至 100 m2 之间。
除林窗保育生物多样性之外，合理地进行间
伐、树种引入、带状块状改造、上层透光抚育等结
构调控改善林分结构，改善林木卫生状况条件，增
强生态系统抵抗病虫害能力也是该地区柏木低效
林经营的重点。
参考文献
［1］ TilmanD，DowningJA，Wedln D A． Does diversity be
get stability［J］． Natre，1994． 371(33) :113 － 114．
［2］ 夏冰，邓飞，贺善安．林窗研究进展［J］．植物资源与
环境，1997，6(4) :50 － 57．
［3］ 梁晓东，叶万辉．林窗研究进展［J］． 热带亚热带植
物学报，2001，9(4) :355 － 364．
9潘业田等:林窗对川中丘陵区柏木低效林植物及土壤动物多样性的影响
［4］ 王家华，李建东．林窗研究进展［J］．世界林业研究，
2006，19(1) :27 － 30．
［5］ 鲜峻仁．川西亚高山针叶林林窗特征及其对植物物
种多样性影响的研究［D］． 雅安:四川农业大学，
2003．
［6］ 范川，李贤伟，张健，等．一种干生土壤动物分离装
置:中国，201320016619． 2［P］． 2013 － 08 － 07．
［7］ 范川，李贤伟，张健，等．一种湿生土壤动物分离装
置:中国，201320016619． 2［P］． 2013 － 08 － 07．
［8］ 中国科学院中国植物志编辑委员会． 中国植物志．
北京:科学出版社，1998．
［9］ 四川植物志编辑委员会．四川植物志．成都:四川人
民出版社，1981．
［10］ 尹文英，杨逢春．中国亚热带土壤动物［M］．北京:
科学出版社，1992．
［11］ 尹文英．中国土壤动物检索图鉴［M］． 北京:科学
出版社，1998．
［12］ Shannon C E． A Mathematical Theory of Communica-
tion［J］． Bell System Technical Journal，1948，27
(1) :379 － 423．
［13］ Simpson E H． Measurement of diversity［J］． Nature．
1949，163(1946) :688．
［14］ Pielou E C． The measurement of diversity in different
types of biological collections［J］． Journal of Theoreti-
cal Biology． 1966，13(1) :131 － 144．
［15］ May Ｒ M． Stability in randomly fluetuating versusde-
ter ministieen vironlnents［J］． The Ameriean Natural-
ist，1973，107:621 － 650．
［16］ Wardle D A． Impacts of disturbance on detritus food
webs in agroecosystems of contras ting tillage and
weed management practice［J］． Advances in Ecologi-
cal Ｒesearch，1995，26:105 － 185．
［17］ 王国宏． 再论生物多样性与生态系统的稳定性
［J］．生物多样性，2002，10(1) :126 － 134．
［18］ Bai Y F，Han XG，Wu JG et al． Eeosystem stability
and compensatory effects in the Inner Mongolia grass-
land． Nature，2004，431:181 － 184．
［19］ 张良辉．川西亚高山云杉人工林分结构调控下植
物与土壤动物多样性研究［D］． 雅安:川农业大
学，2010．
［20］ 于立忠，朱教君，孔祥文，等．人为干扰(间伐)对红
松人工林林下植物多样性的影响［J］．生态学报，
2006，26(－) :3757 － 3764．
［21］ 徐扬，刘勇，李国雷，等．间伐强度对油松中龄人工
林林下植被多样性的影响［J1．南京林业大学学报
(自然科学版) ，2008，32(3) :135 － 138．
［22］ 马履一，李春义，王希群，等．不同强度间伐对北京
山区油松生长及其林下植物多样性的影响［J］．林
业科学，2007，43(5) :1 － 9．
［23］ 李春义，马履一，王希群，等．抚育间伐对北京山区
侧柏人工林林下植物多样性的短期影响 IJ］．北京
林业大学学报，2007，29(3) :60 － 66．
［24］ 余广彬，杨效东．不同演替阶段热带森林地表凋落
物和土壤节肢动物群落特征［J］． 生物多样性，
2007，(2) :188 － 198．
［25］ 肖玖金，张健，杨万勤，等［J］－巨按(EucalyPtus-
grandis)人工林土壤动物群落对采伐干扰的初期
响应［J］．生态学报，2008，28(9) :4531 － 4539．
［26］ 陈小鸟，由文辉，王向阳，等．常绿阔叶林不同砍伐
处理下土壤动物的群落特征［J］． 生物多样性，
2009，17(2) :160 － 167．
01 四川林勘设计 2015 年第 3 期