Research on species composition and soil characteristics of ecological public welfare forest monitoring sample plots in Anxi Banlin State-owned Forest Farm

GUO Shuitu

doi:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.24.013

2025 , Vol. 31 >Issue 24: 57 - 60

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.24.013

Research on species composition and soil characteristics of ecological public welfare forest monitoring sample plots in Anxi Banlin State-owned Forest Farm

GUO Shuitu

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Anxi Banlin State-owned Forest Farm, Fujian Province, Anxi 362435, China

Received date: 2025-08-09

Online published: 2025-12-25

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Abstract

This study took the 1 hm² public welfare forest monitoring sample plot in Shuiyang Work Area of Anxi Banlin State-owned Forest Farm, Fujian Province as the research object, and investigated its species composition, relative abundance, relative frequency, relative significance, etc., as well as soil characteristics. The results showed that in terms of species composition, there were 51 species in the tree layer, totaling 2 839 plants. Eurya nitida was the dominant species in this area. There were 6 104 shrubs with diameters ranging from 1 to 5 cm, and 2 483 shrubs with a diameter less than 1 cm. The Shannon-Wiener diversity index (H') and Pielou evenness index (J) of this type were 3.62 and 0.81, respectively. The H' and J of the shrub layer were 3.56 and 0.82 respectively; the total number of plants in the herbaceous layer was 5 594, and their H'and J were 2.89 and 0.75 respectively. In terms of soil characteristics, the pH of this sample plot was 8.19, showing weak alkalinity, with unbalanced nutrients and a loose and well-permeable physical structure. In summary, The species diversity of the tree layer in this forest farm sample plot was rich and the distribution was relatively uniform, the shrub layer was rich in species and had a large number, and the herbaceous layer had a relatively high coverage. This article provides a reference for the protection and management of public welfare forests in this area, the maintenance of species diversity and soil improvement.

Key words： ecological public welfare forest; monitoring sample plot; species composition; soil characteristics; sustainable management

Cite this article

GUO Shuitu . Research on species composition and soil characteristics of ecological public welfare forest monitoring sample plots in Anxi Banlin State-owned Forest Farm[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(24) : 57 -60 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.24.013

安溪半林国有林场属于福建省安溪县中亚热带气候区，是一个集生态保护与林木生产于一体的多功能森林经营实体。该地属于省级林木良种基地，公益林资源丰富，是西南地区关键的生态屏障。作为生态屏障，其混交林能提升水土保持能力，为桫椤等珍稀植物提供良好的生境，丰富生物多样性。李英升^[1]研究表明，不同森林类型的土壤有机碳含量差异明显，由高到低依次为阔叶林>针阔叶混交林>松木林>杉木林>竹林，且土壤有机碳含量与林龄呈正相关。叶森土等^[2]研究表明，浙江松阳县公益林群落可分为6种群丛类型，其群落分布、类型在环境梯度上呈现明显的分异规律，主要受到海拔、土壤类型和坡向的影响，且针阔叶混交林和阔叶林为主导的群丛 Shannon-Wiener多样性指数和Simpson 指数明显高于其他群丛。

林场公益林监测样地调查研究对相关学科发展和林地生产实践具有重要价值。通过解析样地数据，厘清森林群落的植被组成、层次结构及动态变化，为森林群落构建理论提供实证；同时量化生态系统物质循环、能量流动等，明确固碳释氧、水土保持等功能的作用机制，丰富生态功能理论^[3-4]。此外，依据群落结构数据可制订科学抚育方案，优化林分质量；利用生态功能数据能精准划定保护区域，提升公益林经营与管理决策的科学性。本文以福建省安溪半林国有林场公益林监测样地为研究对象，分析了其物种组成和土壤特征，为该区域公益林的保护经营、物种多样性维护及土壤改良提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

样地位于安溪半林国有林场（24°50′—25°26′ N，117°36′—118°17′ E），属于中亚热带季风气候区，气候温和、雨量充沛，日照时间较长，年平均温度17.4 ℃，极端最高气温34.8 ℃，极端最低气温-5.4 ℃，年平均日照时数1 884 h，年平均相对湿度81％，年平均降水量1 939.5 mm，全年无霜期344 d，适合多种林木、果树的生长。土壤以红壤为主，有部分黄红壤，立地条件一般。常见植被主要包括芒萁、蕨类及其他木本、草本植物等。

1.2 研究方法

1.2.1 样地选址与建设

样地宜建立在具有完善的保护措施，近期无人为干扰或破坏的区域，以保障长期监测和研究。在具有典型优势种和生物多样性丰富的森林中建立样地，避免其包含河沟、陡壁、山崖等特殊地形。在此基础之上，开展地图选点、实地踏查，最终确定安溪半林国有林场水洋工区009林班03大班050小班，设置监测样地面积1 hm²。利用实时动态差分定位技术（Real-time kinematic，RTK）、全站仪等，现场确定样地的4个顶点，并设置永久的标桩。样地西南角点海拔933 m，样地为东南坡向、坡度10°、坡长480 m的坡面。

1.2.2 物种调查

调查样地内胸径（Diameter at breast height，DBH）≥1 cm的木本植物个体的种类、分布以及生长状态，测量植物个体的DBH、树高，以及记录其生长状态。以DBH为基准，将DBH≥5 cm的乔木、灌木个体划分为乔木层，将DBH<5 cm的乔木、灌木个体划分为灌木层，草本植物划分为草本层，藤本植物划分为层间层。对DBH≥1 cm的木本植物（乔木和灌木）挂牌，并进行每木调查，调查其相对多度、相对频度、相对显著度、重要值（Important value，IV），其计算如式（1）～（4）；乔木、灌木、草本层的Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Pielou均匀度指数（J）的计算如式（5）～（6）。在进行植被类型划分时，仅使用DBH≥5 cm的个体数据分析乔木层数据。

相对多度（%）=（某物种的个体数/所有物种的总个体数）×100（1）

相对频度（%）=（某物种出现的样方数/总样方数）×100（2）

相对显著度（%）=（某物种的胸高断面积之和/所有物种的胸高断面积之和）×100（3）

IV（%）=（相对多度+相对频度+相对显著度）/3（4）

H'=-

∑ i = 1 s P i l n P i

（5）

J=H'/lns （6）

式中，P_i 为第i个物种的个体数占总个体数的比例，s为物种总数。

1.2.3 土壤调查

使用环刀对土壤进行采样，沿地块长边呈S形布设5个采样点，每点距离100 m，避开路边、沟渠等特殊地带，每个点分别按0～20、20～40、40～60 cm分层取土样，重量、质量需符合检测要求。土壤性质送样至福州中科新创生物技术有限公司开展实验室检测，检测指标包括土壤pH、有机质、全碳、全氮、全磷、有效磷、铵态氮、硝态氮。

1.3 数据统计与分析

采用Excel 2003软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 物种组成

2.1.1 乔木层

由表1可知，样地内乔木总株数为2 839株，材积111.124 0 m³，包含51种树种。其中，细齿叶柃株数最多（981株），IV最高（20.87），属于绝对优势树种；刨花润楠（345株）和马尾松（225株）的IV分别为10.42和10.54，属于主要伴生种；光叶海桐、柳杉等5种树种仅1株，属于稀见种，IV均低于0.3。乔木层H'为3.62，J为0.81，表明乔木层物种多样性丰富且分布较均匀。

表1 乔木层树种重要值

序号	树种	株数/株	相对多度/%	相对频度/%	相对显著度/%	IV/%
1	细齿叶柃	981	34.56	15.2	12.85	20.87
2	刨花润楠	345	12.15	10.5	8.62	10.42
3	马尾松	225	7.93	8.3	15.40	10.54
4	密花树	145	5.11	7.8	6.20	6.37
5	杜鹃	179	6.3	6.5	4.80	5.87
6	海金子	101	3.56	5.2	3.10	3.95
7	红楠	101	3.56	5.1	3.20	3.95
8	杨桐	97	3.42	4.5	3.00	3.64
9	黄心树	81	2.85	4.2	2.50	3.18
10	山矾	74	2.61	4.8	2.90	3.44
11	山花冬青	73	2.57	4.7	2.80	3.36
12	青冈	51	1.79	3.9	2.30	2.66
13	鸭公树	46	1.62	3.5	2.10	2.41
14	三花冬青	43	1.51	3.2	1.90	2.20
15	杨梅	26	0.92	2.3	1.50	1.57
16	罗浮柿	24	0.84	2.5	1.60	1.65
17	赤楠	22	0.77	1.8	1.10	1.22
18	栲树	20	0.70	2.8	1.70	1.73
19	老鼠屎	17	0.60	1.9	1.20	1.23
20	杜英	16	0.56	2.0	1.80	1.45
21	弯蒴杜鹃	14	0.49	2.2	1.50	1.40
22	黑壳楠	13	0.46	2.1	1.40	1.32
23	茜树	12	0.42	1.9	1.40	1.24
24	多花山竹子	12	0.42	1.8	0.60	0.94
25	冬青	9	0.32	1.7	1.30	1.11
26	高山榕	9	0.32	1.6	1.20	1.04
27	黄背越橘	9	0.32	1.5	1.10	0.97
28	野漆树	9	0.32	1.4	1.00	0.91
29	罗浮锥	8	0.28	1.6	1.00	1.00
30	木荷	8	0.28	1.5	0.90	0.89
31	薄叶润楠	7	0.25	1.3	0.80	0.78
32	狗骨柴	6	0.21	1.3	0.90	0.80
33	厚皮香	6	0.21	1.2	0.80	0.74
34	杜茎山	5	0.18	1.1	0.70	0.66
35	大头茶	4	0.14	1.0	0.60	0.58
36	虎皮楠	4	0.14	0.9	0.50	0.51
37	檵木	4	0.14	0.8	0.40	0.45
38	山乌桕	4	0.14	0.7	0.30	0.38
39	蚊母树	3	0.11	0.6	0.20	0.30
40	乌桕	3	0.11	0.5	0.20	0.27
41	无患子	3	0.11	0.4	0.20	0.23
42	烟斗石栎	3	0.11	0.3	0.20	0.20
43	罗伞树	2	0.07	0.2	0.10	0.12
44	山茶花	2	0.07	0.2	0.10	0.12
45	腺鼠刺	2	0.07	0.2	0.10	0.12
46	新木姜子	2	0.07	0.2	0.10	0.12
47	柳杉	1	0.03	0.1	0.05	0.06
48	柳叶栎	1	0.03	0.1	0.05	0.06
49	绒毛润楠	1	0.03	0.1	0.05	0.06
50	光叶海桐	1	0.03	0.5	0.12	0.22
51	野枇杷	1	0.03	0.1	0.05	0.06

2.1.2 灌木层

调查表明，监测样地内，直径在1～5 cm的灌木有6 104株，主要包括细齿叶柃、杨桐、密花树、山矾、杜鹃、冬青、黄心树、沉水樟、檵木、红楠、老鼠屎、赤楠、野漆树、黑壳楠、斗石栎、杜英、台湾榕、虎皮楠、赤缘杜鹃、罗浮柿等。监测样地内，直径1 cm以下的灌木有2 483株，主要包括赤楠、赤胸杜鹃、冬青、杜鹃、杜英、黑壳楠、红楠、虎皮楠、黄心树、鸡血藤、檵木、栲树、老鼠屎、柳叶栎、罗浮柿、罗浮锥、密花树、茜树、山矾、多花山竹子、台湾榕、细齿叶柃、新木姜子、鸭公树、烟斗石栎、杨桐、野漆树等。细齿叶柃、赤楠等树种组成存在重叠，反映了群落更新的连续性。该地灌木层H'为3.56，J为0.82，物种多样性和均匀性均高于乔木层。

2.1.3 草本层

调查表明，草本植物主要有菝葜、草珊瑚、淡竹叶、地棯、狗脊蕨、黑莎草、鸡屎藤、乐东链珠藤、疗喉草、马甲菝葜、麦冬、芒萁、山血丹、扇叶铁线蕨、石松、藤子酸、网脉酸藤子等，总株数5 594株，该样地草本层H'为2.89，J为0.75，覆盖度较高。

2.2 土壤特征

该监测样地土壤pH为8.19，有机质含量1.70%，全氮含量0.07%，全磷含量653.10 μg/g，有效磷含量9.94 μmol/g，铵态氮含量1.77%，硝态氮含量1.66%。利用土壤剖面测定土壤的物理性质，样地西南角点海拔933 m，东南坡向，坡度10°，坡长480 m；土层厚度80 cm，腐殖质厚度5 cm，红壤质地疏松，通透性、透水性和持水力较强，中壤土，地被植物为芒萁等草本植物。

3 结论与讨论

生态公益林监测样地是林地动态变化的核心载体，可为生态保护决策与生态系统修复提供科学支撑。本研究中，样地物种组成呈现以下特征：乔木层优势种（细齿叶柃）与稀见种（光叶海桐等）并存，反映群落结构的特殊性，需针对性加强稀见种保护，避免区域性灭绝；灌木层中不同径级个体的连续性分布，体现了群落具有一定的自我更新能力，可减少人工干预以维持自然演替；草本层丰富的种类与数量在水土保持、微环境调节中发挥重要作用，应保护其完整性。

H'是衡量群落物种丰富度和个体分布均匀性的综合指标，其数值越大，表明群落的物种多样性越高^[5]。一般来说，H'值在1～3，群落多样性较低；3～4属于中等偏上水平；超过4则表示多样性较高。该样地乔木层H'为3.62，处于中等偏上水平，说明群落中物种多样性较丰富，且不同物种的个体数量差异较小。J用于衡量群落中各物种个体数量的分配均匀程度^[6]。该样地乔木层J为0.81，接近1，说明群落中没有明显的优势种压制其他物种的现象，各物种的个体数量比例较为均衡，光照、养分、空间等资源在不同物种间的分配相对公平，体现了较高的生态平衡度。

土壤作为森林生态系统的基础，其性质直接影响植被的生长。样地土壤pH为8.19，呈弱碱性，影响养分有效性；有机质含量1.70%，属于中等偏低水平，制约了土壤肥力；全氮含量偏低；全磷含量较高，弱碱性可能影响磷有效性。物理性质方面，该样地海拔933 m，东南坡向，坡度10°，坡长480 m，利于排水和采光。土层厚80 cm，腐殖质厚5 cm，红壤为中壤土，质地疏松，通透性、透水性和持水力强，地被植物为芒萁等，可增强土壤抗侵蚀能力并补充有机质。总体而言，样地土壤需通过补充有机质、调节氮素等针对性改良措施，可满足特定耐逆树种的生长需求。在树种选择上，建议优先选用耐弱碱性、耐贫瘠的物种（福建柏、木荷、枫香等），避免大规模培育速生树种（桉树），防止土壤肥力退化。

通过分析乔木、灌木、草本的物种组成、数量分布及相互关系，可深入探究该区域的群落演替规律。样地内马尾松、木荷、枫香等树种具有一定的经济价值，明确其数量和分布，为合理开发利用林业资源提供了科学依据^[7]。同时，对于数量稀少的物种，如光叶海桐、绒毛润楠等，应在资源开发过程中对其进行特殊保护，实现资源保护与利用的平衡。此外，根据不同物种的生长需求和生态功能，合理规划林业用地、保护区范围等，有利于提高土地资源的利用效率^[8-9]。长期定位监测该样地，可追踪弱碱性土壤pH变化、氮磷等养分动态及物理结构稳定性，掌握公益林生态过程的长期规律。多尺度数据融合能整合土壤、植被、气候等数据，揭示各因子的交互作用，有利于探索不同尺度的生态机制，为公益林保护与可持续经营提供参考^[10]。

References

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