陕北沿黄土石山区不同类型人工林生态效益评价

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2025-0104

农学学报 ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (12): 70-79.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2025-0104

陕北沿黄土石山区不同类型人工林生态效益评价

陈振宏¹(), 吕妮¹, 曹东平¹(), 刘雅娟¹, 王鹏², 薛睿哲², 韩侠², 徐伟洲², 田相林³, 陈书军³

¹ 榆林市林业工作站，陕西榆林 719000
² 榆林学院现代农学院，陕西榆林 719000
³ 西北农林科技大学林学院，陕西杨凌 712100

收稿日期:2025-06-24 修回日期:2025-10-20 出版日期:2025-12-20 发布日期:2025-12-16
通讯作者:
曹东平，男，1971年出生，高级工程师，本科，主要从事林草资源保护，荒漠化治理、沙地植被恢复和林业技术推广等工作。E-mail：1214040647@qq.com。
作者简介:
陈振宏，男，1972年出生，高级工程师，本科，主要从事林草调查规划、植被生态适应性研究和困难立地造林技术推广。E-mail：405117195@qq.com。
基金资助:
陕西省榆林市发展和改革委员会资助项目“榆林市退化生态系统治理与修复植物配置模式研究”(2023-YLSFGW-60); 陕西省榆林市科学技术局2024年科技计划项目“樟子松人工林多功能经营与改造技术研究”(2024-CXY-188)

Ecological Benefit Evaluation of Different Types of Artificial Forests in Loess Stone Mountain Area of Northern Shaanxi

CHEN Zhenhong¹(), LYU Ni¹, CAO Dongping¹(), LIU Yajuan¹, WANG Peng², XUE Ruizhe², HAN Xia², XU Weizhou², TIAN Xianglin³, CHEN Shujun³

¹ Yulin Forestry Workstation, Yulin, Shaanxi 719000
² College of Advanced Agricultural Sciences, Yulin University, Yulin, Shaanxi 719000
³ College of Forestry, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100

Received:2025-06-24 Revised:2025-10-20 Online:2025-12-20 Published:2025-12-16

摘要/Abstract

摘要：

为明确陕北沿黄土石山区典型人工林的生态服务功能差异，筛选适宜该生态脆弱区的植被恢复模式，本研究以侧柏林（针叶纯林）、枣树林（阔叶纯林）、油松-紫穗槐混交林（针阔乔灌混交）、油松-火炬混交林（针阔乔木混交）4种典型人工林为对象，通过野外调查与室内分析，系统测定植物群落物种组成、土壤理化性质（养分、温湿度、pH、电导率）及优势种生理指标（叶绿素荧光参数、叶绿素含量、叶片含水量），结合熵值TOPSIS法构建多维度生态效益评价体系。结果表明，侧柏林和油松-紫穗槐混交林群落物种数量为20种，高于枣树林和油松-火炬混交林；油松-火炬混交林乔木层和灌木层的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数显著最高，4个人工林草本层群落特征指数均无显著差异；油松-火炬混交林的土壤全磷显著最高，侧柏林和油松-火炬混交林的土壤全钾含量显著高于枣林和油松-紫穗槐混交林，速效钾显著低于后两者；阔叶树（枣树和火炬树）光合能力显著高于针叶树（侧柏和油松），叶片含水量显著低于针叶树。综合分析发现，土壤理化性质和优势种生理特性显著影响人工林林下物种组成，4种典型人工林生态效益从高到低依次为油松-火炬混交林、油松-紫穗槐混交林、枣树林、侧柏林。研究证实，针阔混交林通过生态位互补提升群落稳定性与土壤养分供给能力，更适合陕北沿黄土石山区生态修复，其中油松-火炬混交林可作为优选模式推广。

关键词: 沿黄土石山区, 人工林类型, 植被恢复, 土壤环境, 物种多样性, 熵权TOPSIS法, 生态效益, 群落多样性, 土壤理化性质, 叶绿素荧光

Abstract:

This study focused on four typical plantation types (Platycladus orientalis forest, Pinus tabuliformis- Amorpha fruticosa forest, Ziziphus jujuba forest, and Pinus tabuliformis- Rhus typhina forest) in the loess stone mountain area of northern Shaanxi. Their ecological benefits were comprehensively evaluated and a multi-dimensional ecological benefit evaluation system was constructed through community surveys, soil physicochemical property measurements, plant physiological index analyses, diversity index calculations, and using the entropy-weighted TOPSIS method. The results showed that the number of species in Platycladus orientalis forest and Pinus tabuliformis- A. fruticosa forest was 20, which was higher than that in Z. jujuba forest, and Pinus tabuliformis- R. typhina forest, while Pinus tabuliformis- R. typhina forest exhibited significantly higher Shannon-Wiener diversity index, Simpson dominance index, and Pielou evenness index in its tree and shrub layers than other 3 types of forest. However, there were no significant differences in herbaceous layer community characteristic indices among the 4 plantations. The total phosphorus content in the soil of Pinus tabuliformis- R. typhina forest was significantly higher than that in other 3 types of forest. The total potassium content in the soil of Platycladus orientalis forest and Pinus tabuliformis- R. typhina forest was significantly higher than that in the Pinus tabuliformis- A. fruticosa forest and Z. jujuba forest, while the available potassium content was significantly lower than that in the latter 2 forests. The leaves photosynthetic capacity of the broadleaf trees (Z. jujuba and R. typhina) was significantly higher than that of the coniferous tree (Pinus tabuliformis and Platycladus orientalis), while the leaf water content was significantly lower than that of the coniferous tree. Comprehensive analysis revealed that soil physicochemical properties and the physiological state of dominant tree species significantly influenced understory vegetation community composition. The comprehensive ecological benefit evaluation ranked the four plantations in descending order as follows: Pinus tabuliformis- R. typhina forest, Pinus tabuliformis- A. fruticosa forest, Z. jujuba forest, and Platycladus orientalis forest. The study confirmed that the coniferous and broad-leaved mixed forest improved community stability and soil nutrient supply capacity through niche complementarity, which was more suitable for ecological restoration along the loess stone mountain area in northern Shaanxi, and the mixed forest of Pinus tabuliformis and R. typhina could be promoted as a preferred model.

Key words: loess stone mountain area, plantation types, vegetation restoration, soil environment, species diversity, entropy-weighted TOPSIS method, ecological benefits, community diversity, soil physical and chemical properties, chlorophyll fluorescence

陈振宏, 吕妮, 曹东平, 刘雅娟, 王鹏, 薛睿哲, 韩侠, 徐伟洲, 田相林, 陈书军. 陕北沿黄土石山区不同类型人工林生态效益评价[J]. 农学学报, 2025, 15(12): 70-79.

CHEN Zhenhong, LYU Ni, CAO Dongping, LIU Yajuan, WANG Peng, XUE Ruizhe, HAN Xia, XU Weizhou, TIAN Xianglin, CHEN Shujun. Ecological Benefit Evaluation of Different Types of Artificial Forests in Loess Stone Mountain Area of Northern Shaanxi[J]. Journal of Agriculture, 2025, 15(12): 70-79.

图/表 11

参考文献 33

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林分类型	地理坐标	海拔/m	林龄/a	林分密度/(株/hm²)	地貌	林地主要植物
侧柏林	110°44′E、37°40′N	758	30	1208	梁峁坡地	侧柏、河朔荛花、白莲蒿
枣林	110°46′E、37°39′N	665.7	40	500	河川地	枣树、酸枣、糙隐子草
油松-紫穗槐混交林	110°47′E、37°34′N	830	20	1000	梁峁坡地	油松、紫穗槐、白羊草
油松-火炬混交林	110°30′E、38°12′N	784	11	1917	沟坡地	油松、火炬树、杠柳、阿尔泰狗娃花

林分类型	地理坐标	海拔/m	林龄/a	林分密度/(株/hm²)	地貌	林地主要植物
侧柏林	110°44′E、37°40′N	758	30	1208	梁峁坡地	侧柏、河朔荛花、白莲蒿
枣林	110°46′E、37°39′N	665.7	40	500	河川地	枣树、酸枣、糙隐子草
油松-紫穗槐混交林	110°47′E、37°34′N	830	20	1000	梁峁坡地	油松、紫穗槐、白羊草
油松-火炬混交林	110°30′E、38°12′N	784	11	1917	沟坡地	油松、火炬树、杠柳、阿尔泰狗娃花

植物群落	生活型	物种	科属	相对密度	相对频度	相对盖度	重要值
侧柏-河朔荛花-白莲蒿	乔木	侧柏	柏科侧柏属	98	93	93	95
	乔木	杨树	杨柳科杨属	2	7	7	5
	灌木	河朔荛花	菊科荛花属	63	57	15	45
		柠条	豆科锦鸡儿属	6	15	1	7
		红花锦鸡儿	豆科锦鸡儿属	13	9	5	9
		酸枣	鼠李科枣属	4	7	0	4
	草本	白莲蒿	菊科蒿属	29	26	29	26
		白羊草	禾本科羊草属	22	29	26	12
		胡枝子	豆科胡枝子属	10	13	13	7
		委陵菜	蔷薇科委陵菜属	9	5	8	7
		中华卷柏	卷柏科卷柏属	7	8	5	5
		甘菊	菊科菊属	4	5	5	3
		阿尔泰狗娃花	菊科狗娃花属	2	3	3	3
		米口袋	豆科米口袋属	4	2	3	3
		草木犀	豆科草木犀属	3	3	2	2
		糙隐子草	禾本科隐子草属	3	2	2	1
		芽菜	十字花科芸薹属	2	1	1	1
		地椒	唇形科百里香属	1	1	1	1
		柴胡	伞形科柴胡属	1	1	1	1
		菫菜	堇菜科堇菜属	1	1	1	95

植物群落	生活型	物种	科属	相对密度	相对频度	相对盖度	重要值
侧柏-河朔荛花-白莲蒿	乔木	侧柏	柏科侧柏属	98	93	93	95
	乔木	杨树	杨柳科杨属	2	7	7	5
	灌木	河朔荛花	菊科荛花属	63	57	15	45
		柠条	豆科锦鸡儿属	6	15	1	7
		红花锦鸡儿	豆科锦鸡儿属	13	9	5	9
		酸枣	鼠李科枣属	4	7	0	4
	草本	白莲蒿	菊科蒿属	29	26	29	26
		白羊草	禾本科羊草属	22	29	26	12
		胡枝子	豆科胡枝子属	10	13	13	7
		委陵菜	蔷薇科委陵菜属	9	5	8	7
		中华卷柏	卷柏科卷柏属	7	8	5	5
		甘菊	菊科菊属	4	5	5	3
		阿尔泰狗娃花	菊科狗娃花属	2	3	3	3
		米口袋	豆科米口袋属	4	2	3	3
		草木犀	豆科草木犀属	3	3	2	2
		糙隐子草	禾本科隐子草属	3	2	2	1
		芽菜	十字花科芸薹属	2	1	1	1
		地椒	唇形科百里香属	1	1	1	1
		柴胡	伞形科柴胡属	1	1	1	1
		菫菜	堇菜科堇菜属	1	1	1	95

植物群落	生活型	物种	科属	相对密度	相对频度	相对盖度	重要值
油松-紫穗槐-白羊草	乔木	油松	松科松属	92.59	75.00	97.32	88.31
	乔木	侧柏	柏科侧柏属	7.41	2.68	8.33	6.14
	灌木	柠条	豆科锦鸡儿属	6.13	4.47	0.08	5.73
		紫穗槐	豆科紫穗槐属	60.00	51.53	18.27	59.20
		河朔荛花	瑞香科荛花属	16.53	7.13	1.11	12.00
		灌木铁线莲	毛茛科铁线莲属	0.51	0.67	0.22	0.84
		酸枣	鼠李科枣属	10.13	6.00	0.33	7.80
	草本	白莲蒿	菊科蒿属	8.47	8.22	5.13	7.27
		白羊草	禾本科羊草属	30.24	29.53	27.00	28.92
		刺儿菜	菊科蓟属	4.24	4.54	1.47	3.41
		胡枝子	豆科胡枝子属	17.18	27.14	10.60	18.31
		糙隐子草	禾本科隐子草属	11.96	10.68	15.00	12.56
		菫菜	堇菜科堇菜属	5.27	5.41	3.20	4.62
		米口袋	豆科米口袋属	1.67	0.67	5.95	2.76
		狗尾草	禾本科狗尾草属	0.67	0.67	0.11	0.48
		阿尔泰狗娃花	菊科紫菀属	9.62	6.93	19.60	12.05
		白茅	禾本科白茅属	1.33	0.67	0.23	0.74
		委陵菜	蔷薇科委陵菜属	0.44	0.56	0.89	0.63
		车前	车前科车前属	4.17	0.56	2.05	2.26
		铁线莲	毛茛科铁线莲属	4.74	4.44	8.73	5.98

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植物群落	生活型	物种	科属	相对密度	相对频度	相对盖度	重要值
枣树-酸枣-糙隐子草	乔木	枣树	鼠李科枣属	100	100	100	100
	灌木	酸枣	鼠李科枣属	100	100	100	100
	草本	糙隐子草	禾本科隐子草属	24	30	34	29
		胡枝子	豆科胡枝子属	21	14	23	19
		黄花蒿	菊科蒿属	13	23	18	18
		羊草	禾本科赖草属	8	12	5	8
		棘豆	豆科棘豆属	9	6	8	8
		车前	车前科车前属	11	5	3	6
		狗尾草	禾本科狗尾草属	7	5	3	5
		野豌豆	豆科野豌豆属	4	1	4	3
		刺儿菜	菊科蓟属	2	0	1	1
		刺儿草	菊科蓟属	1	2	0	1
		中华苦卖菜	菊科苦荬菜属	1	1	1	1
		茵陈蒿	菊科蒿属	0	0	1	0

植物群落	生活型	物种	科属	相对密度	相对频度	相对盖度	重要值
油松-杠柳-阿尔泰娃花-白羊草	乔木	油松	松科松属	68.73	50.00	72.81	63.85
	乔木	火炬树	漆树科盐麸木属	31.27	50.00	27.19	36.15
	灌木	杠柳	萝藦科杠柳属	38.57	33.14	31.32	34.34
		河朔荛花	菊科荛花属	11.43	8.33	12.92	10.90
		灌木铁线莲	毛茛科铁线莲属	12.61	18.65	17.26	16.18
		柠条	豆科锦鸡儿属	2.50	2.42	7.72	4.21
		酸枣	鼠李科枣属	24.10	24.67	21.72	23.50
	草本	白羊草	禾本科羊草属	36.78	36.56	31.00	34.78
		糙隐子草	禾本科隐子草属	6.24	8.19	3.70	6.04
		阿尔泰狗娃花	菊科狗娃花属	31.87	35.00	41.19	36.02
		草木犀	豆科草木犀属	2.42	0.95	3.70	2.36
		甘菊	菊科菊属	2.14	1.43	3.52	2.37
		胡枝子	豆科胡枝子属	9.08	8.80	5.23	7.70
		大籽蒿	菊科蒿属	0.61	0.61	0.49	0.57
		委陵菜	蔷薇科委陵菜属	0.29	0.48	0.24	0.33
		黄花蒿	菊科蒿属	4.15	4.22	6.67	5.01
		中华卷柏	卷柏科卷柏属	4.80	1.86	3.71	3.45
		柴胡	伞形科柴胡属	1.61	1.90	0.54	1.35

林分类型	有机碳/ (g/kg)	全氮/ (g/kg)	碱解氮/ (mg/kg)	全磷/ (g/kg)	速效磷/ (mg/kg)	全钾/ (g/kg)	速效钾/ (mg/kg)	pH	电导率/ (μs/cm)
侧柏林	7.49±3.46a	0.71±0.30a	47.17±17.35a	0.61±0.09b	1.87±1.19ab	26.38±0.93a	106.91±25.72b	8.47±0.18a	74.37±9.99c
油松-紫穗槐混交林	7.23±3.20a	0.72±0.27a	46.21±12.84a	0.51±0.02b	2.14±0.22ab	22.54±0.78b	205.75±27.39a	8.38±0.06a	94.43±7.19a
枣树林	7.89±3.07a	0.74±0.29a	51.27±12.51a	0.49±0.08b	3.56±1.89a	23.28±1.58b	211.10±55.29a	8.50±0.12a	91.23±4.65ab
油松-火炬混交林	5.55±0.78a	0.93±0.08a	52.23±4.42a	0.74±0.02a	1.13±0.04b	26.62±0.66a	107.49±1.39b	8.42±0.02a	76.13±1.98bc

优势种	PSⅡ最大光化学量子产量 (Fv/Fm)	PSⅡ实际光化学量子产量 (ΦPSII)	光化学淬灭系数 (qP)	非光化学淬灭系数 (qN)	电子传递速率 (ETR)	叶绿素SPAD值	叶片含水量/ %
侧柏	0.32±0.07b	0.17±0.04b	0.64±0.04abc	0.54±0.11ab	99.10±18.07a	19.59±1.46c	0.55±0.01bc
油松a	0.38±0.06b	0.19±0.03b	0.60±0.07c	0.49±0.11b	156.91±32.01a	33.11±11.06b	0.60±0.01a
枣树	0.44±0.14b	0.26±0.05ab	0.76±0.03ab	0.72±0.04a	153.68±6.13a	35.44±1.98ab	0.50±0.01d
油松b	0.51±0.09ab	0.25±0.05ab	0.62±0.1bc	0.55±0.17ab	90.24±6.71a	20.53±1.22c	0.58±0.01ab
火炬树	0.65±0.11a	0.35±0.09a	0.78±0.12a	0.76±0.1a	117.99±9.95a	44.63±3.05a	0.53±0.01cd

指标	侧柏林	枣树林	油松-紫穗槐林	油松-火炬林
T_i⁺	0.18	0.16	0.16	0.10
T_i^-	0.08	0.11	0.12	0.19
C_i	0.29	0.41	0.43	0.66
排序	4	3	2	1

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