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对人工林的改造会带来林下植物群落生境的变化,这些变化又作用于植物群落,反映在植物多样性与群落关系中。柏木低效林是川中丘陵区的主要森林类型,存在生长状况差、土壤侵蚀严重等问题,对其植被组成结构的调整十分有必要。本研究旨在通过对川中丘陵区柏木低效林不同改造模式的草本及灌木的植物多样性、优势种生态位特征及土壤理化性质的研究,揭示改造前后草本及灌木群落的生物多样性变化、生态学规律(包括植物群落的组成变化、格局的成因、对资源的利用状况及种间竞争机制)及改造对土壤结构、水分、养分等带来的影响。为更有效的对柏木低效林进行改造及经营提供理论指导。以川中丘陵区改造4a后的11种模式:不同密度(株行距1.5m×4m与1.5m×2m)的桤木(Alnus cremastogyne)、香椿(Toona sinensis)、银木(Cinnamomum septentrionale)纯林模式和株行距为1.5m×2m的银木+桤木模式、香椿+银木模式、香椿+桤木模式、桤木+香椿+银木模式以及采伐迹地作为研究对象,柏木(Cupressus funebris)纯林为对照,对柏木低效林不同改造模式的优势草本及灌木植物多样性、生态位宽度、生态位重叠及不同改造模式土壤理化性质进行研究。结果表明:(1)草本层植物多样性:除高低密度香椿模式、低密度银木模式和桤木+香椿+银木模式外,其他模式的草本植物多样性均优于柏木纯林,其中以香椿+银木模式(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、均匀度和丰富度指数分别为1.82、0.83、0.94和1.30)与香椿+桤木模式(1.83、0.83、0.93和1.33)的生物多样性显著高于柏木纯林(1.48、0.69、0.82和1.27),为最优的改造模式。灌木植物多样性:所有模式植物多样性均优于柏木纯林(1.37、0.70、0.97和0.85),其中以银木+桤木模式(2.12、0.80、0.77和2.43)、香椿+桤木模式(1.95、0.82、0.81和2.18)、香椿+银木(1.95、0.80、0.78和1.96)模式效果最好。灌木层的植物多样性高于草本层,说明相对于草本层,灌木层的演替更为集中。(2)草本层:改造前铁线蕨(Adiantum capillus-veneris)生态位宽度最广为2.365,喜阴植物占有优势地位,改造后林下光照环境发生变化,喜阳植物五节芒(Miscanthus floridulus)在低密度的纯林模式中迅速占据林下生长空间,生态位宽度较大,随改造模式郁闭度的增加,薹草(Carex tristacya)、地果(Ficus tikoua)、竹叶草(Oplismenus compositus)等喜阴植物逐渐占据优势地位,喜阳植物逐渐被淘汰。灌木层:改造前处于优势地位的是铁仔(Myrsine africana),生态位宽度为1.357,改造后乔木层郁闭度大幅降低,构树(Broussonetia papyrifera)开始在各改造模式中占有一定地位,随模式郁闭度的增加,更耐阴的植物黄荆(Vitex negundo)、铁仔(Myrsine africana)、胡颓子(Elaeagnus pungens)等又开始占据优势地位。(3)柏木低效林不同改造模式植物生态位宽度与重要值和资源位都呈极显著的正相关关系(相关系数为0.7641和0.9635),说明生态位宽度较大的物种一般具有较大的重要值,占有较多的资源位,但生态位宽度与资源位的关系较重要值更为密切。(4)生态位宽度较大的物种间既有较大的生态位重叠,也有较小的生态位重叠,不能仅凭生态位宽度来判定生态位重叠值,草本及灌木植物群落大多为低生态位重叠,但灌木群落的生态位重叠值大于草本,说明由于改造时间较短,草本植物生态位分化明显,物种间资源利用相似性较低,竞争不激烈,而灌木群落的演替更为集中,开始出现一定程度的资源竞争。(5)柏木低效林不同改造模式间土壤物理性质表现为:除低密度银木模式外,其余模式林下土壤物理性质都不同程度的优于柏木纯林,这些改造增加了土壤含水量降低了土壤的紧实度,使林下土壤更有益于植被的生长,其中以银木+桤木和香椿+银木及高密度桤木模式的改造效果最佳。土壤化学性质表现为:柏木低效林不同改造模式对土壤的pH值、全磷、全钾的含量改善不明显甚至有些下降,而对于全氮、水解氮、有效磷、速效钾及有机质的改善比较显著。总的来说香椿+银木模式、银木+桤木模式、香椿+桤木模式的改造效果最好。(6)土壤物理性质与植物多样性的相关性高于土壤化学性质,说明在改造初期,土壤物理性质是影响植物多样性的主要因素。