1、人工林的生物多樣性問題一直以來都是國內外林學專家和學者的重點研究內容和問題。而杉木在我國南方是重要的速生用材樹種之一，長期以來由于經營模式的不合理，如針葉化，純林化和多代連載現(xiàn)象，已經帶來了一系列的生態(tài)問題。這一方面破壞了人工林的生物多樣性，造成土壤地力衰退、病蟲害泛濫和水土流失等問題，另一方面，也制約了杉木人工林的可持續(xù)發(fā)展和南方用材林的建設。
　　有鑒于此，本課題組多年來針對杉木人工林生物多樣性下降，林下植被破壞嚴重等現(xiàn)象，對

2、杉木人工林群落進行模擬自然、接近自然的改造和調控，在福建農林大學西芹教學林場內建立了4種不同杉木林經營模式和天然常綠闊葉林（對照）本研究試圖在5個群落內采用實地野外定位調查研究方法，著重對不同杉木林經營模式的物種多樣性、結構多樣性、功能多樣性等問題進行全面深入地研究，并對不同模式植物多樣性進行全面綜合評價，篩選出具有較高物種多樣性的經營模式，為杉木人工林的物種多樣性恢復和重建以及杉木人工林的可持續(xù)經營提供科學的理論依據(jù)和實踐指導。主要研

3、究如下：
　?。?）在草本層中，二代杉木人工林1和二代杉木人工林2的物種多樣性較高，老齡林、萌芽林和天然林的物種多樣性較低；在灌木層中，天然林和老齡林的物種多樣性較高，而萌芽林、二代杉木人工林1和二代杉木人工林2的物種多樣性較低；從喬木層來看，萌芽林、天然林和老齡林的物種多樣性較高，二代杉木人工林1和二代杉木人工林2的物種多樣性指數(shù)較低；而從整體群落上看，天然林、老齡林和萌芽林的物種多樣性較高，二代杉木人工林1和二代杉木人工林2則

4、較低。
　?。?）總體上看，老齡林和天然林?多樣性指數(shù)的值高于萌芽林與天然林，而二代杉木人工林1和二代杉木人工林2與天然林的差異性則較高，且天然林和二代杉木人工林1的差異性高于天然林和二代杉木人工林2。
　　（3）從整體群落和喬木層上看，杉木老齡林，萌芽林和天然林的功能多樣性指數(shù)高于二代杉木人工林1和二代杉木人工林2；在草本層中，二代杉木人工林1和二代杉木人工林2的功能多樣性指數(shù)均高于杉木老齡林、萌芽林和天然林；但在灌木層中

5、，不同的功能多樣性指數(shù)的變化規(guī)律則均不一致，即FDQ指數(shù)從高到低依次為二代杉木人工林2、天然林、萌芽林、老齡林和二代杉木人工林1，而FAD指數(shù)和MFAD指數(shù)從高到低則依次為老齡林、二代杉木人工林1、二代杉木人工林2、天然林和萌芽林。
　　（4）5種物種多樣性指數(shù)和3種功能多樣性指數(shù)之間回歸分析和相關分析的結果表明：各物種多樣性指數(shù)與功能多樣性指數(shù)回歸分析的擬合度均達到極顯著水平。除了Pielou均勻度指數(shù)和MFAD指數(shù)間的相關性未

6、達顯著水平外，其余各功能多樣性指數(shù)與豐富度指數(shù)、Shannon-Winer指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)間的相關分析均達極顯著的正相關，與生態(tài)優(yōu)勢度間的相關性呈極顯著負相關。這說明功能多樣性和物種多樣性間的相關關系總體上而言較為密切。
　　（5）在垂直方向上，老齡林的群落結構更為復雜，其次為天然林、萌芽林、二代杉木人工林1和二代杉木人工林2；但從水平異質性指數(shù)來看，從高到低依次為天然林＞萌芽林＞老齡林＞二代杉木人

7、工林2＞二代杉木人工林1。
　　（6）巢式樣方法與組合樣方法繪出的群落木本植物的種-面積曲線變化趨勢較為一致，其物種數(shù)目均隨樣地面積的增大而增加。在取樣面積增加初期，物種數(shù)目均呈快速或較快增長趨勢，隨后呈較為緩慢的增長，最后趨于穩(wěn)定。此外，從兩種方法的種-面積曲線來看，1000-1200m2的范圍可作為老齡杉木林群落的最小取樣面積。
　?。?）本文選擇的S=b+alnA、S=aAb和S=aA/(1+bA)這三個數(shù)學模型對杉木

8、老齡林群落的種-面積曲線的擬合度較高，可用于描述杉木老齡林群落的種-面積關系。
　?。?）在取樣面積增加初期，喬木層及灌木層物種數(shù)目均呈快速或較快增長，隨后進入較為緩慢的增長階段，最后趨于穩(wěn)定，但喬木層與灌木層的種-面積曲線變化趨勢存在一定差異。此外，700-900m2可作為喬木層的最小取樣面積，1200-1300m2可作為灌木層的最小取樣面積。從不同數(shù)學模型的擬合結果而言，模型S=b+aA、對喬木層種-面積曲線的擬合度較高（R2

9、＞0.87），模型S=b+alnA和S=aAb則對灌木層的種-面積曲線擬合度較高（R2＞0.81）。
　?。?）組合樣方法和巢式樣方法增加尺度的方式對杉木老齡林灌木層、喬木層和群落的影響基本一致，均為在尺度增大的初期，尺度變化對Shannon-Winer指數(shù)、生態(tài)優(yōu)勢度和Simpson指數(shù)的影響較大，而對Pielou均勻度指數(shù)的影響較小，隨著取樣尺度的不斷增大，4種物種多樣性指標均趨于穩(wěn)定。其中，Shannon-Winer指數(shù)的最

10、小取樣尺度為625-900m2之間，生態(tài)優(yōu)勢度和Simpson指數(shù)的最小取樣尺度在200-400m2之間，而Pielou均勻度指數(shù)的最小取樣尺度在1200-1400m2之間。而從不同層次植物物種多樣性的尺度效應來看，灌木層、喬木層和群落的Shannon-Winer指數(shù)的最小取樣尺度為700-900m2之間，灌木層、喬木層、群落的生態(tài)優(yōu)勢度和Simpson指數(shù)的最小取樣尺度在200-400m2之間，而灌木層、喬木層和群落 Pielou均勻

11、度指數(shù)的最小取樣尺度在1200-1500m2之間。
　　（10）當尺度為15m×15m時，灌木層和群落Shannon-wiener指數(shù)、生態(tài)優(yōu)勢度、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)的均值同其它尺度并未有明顯差異且變異系數(shù)較小，說明在該尺度條件時，這4個指數(shù)能夠很好的描述灌木層和群落的多樣性；從喬木層來看，當尺度為30m×30m時，Shannon-wiener指數(shù)、生態(tài)優(yōu)勢度、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)的變

12、異系數(shù)最小，說明在這一尺度上物種多樣性指數(shù)的估計較為準確。
　?。?1）灌木層的豐富度指數(shù)與土壤自然含水率、有機質和全磷間呈極顯著相關性，與全氮含量呈顯著相關性；Shannon-Winer指數(shù)與土壤自然含水率、有機質和全氮間的相關性呈極顯著正相關，與土壤全磷呈極顯著負相關；喬木層的豐富度指數(shù)、Shannon-Winer指數(shù)和Pielou均勻度均與土壤速效鉀間呈顯著正相關性；群落的豐富度指數(shù)與與土壤自然含水率、有機質和全磷間呈極顯著

13、相關性，與全氮含量呈顯著相關性；Shannon-Winer指數(shù)與土壤自然含水率、有機質、全氮和速效鉀間的相關性呈極顯著正相關，而與全磷間的相關性分析則表現(xiàn)為極顯著負相關。
　?。?2）采用主成分分析法，選擇各群落不同層次的物種多樣性、功能多樣性和結構多樣性指數(shù)，對不同杉木林經營模式群落和天然林進行綜合評價。結果表明老齡林的植物多樣性綜合評價最高， 其次依次為天然林、萌芽林、二代杉木人工林2和二代杉木人工林1。這說明兩種模