楊欽潮等
摘要:指出了物種多樣性是反映群落結(jié)構(gòu)和功能特征的有效指標(biāo),是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的量度。通過對桂東區(qū)域植被類型進行野外調(diào)查研究,對野外物種多樣性進行了測定,測定方法和記錄都比較嚴(yán)謹(jǐn)并對記錄結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明:桂南地區(qū)桉樹、大葉櫟、馬尾松林和杉木林的森林植被中,馬尾松覆蓋度較高,植物群落結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,有利于保護生態(tài)結(jié)構(gòu)多樣性的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:物種多樣性;調(diào)查;分析
中圖分類號: S565.1
文獻標(biāo)識碼: A 文章編號: 16749944(2015)06003502
1 引言
廣西壯族自治區(qū)南部地區(qū),地處北緯22°37′~24°18′,東經(jīng)110°18′~111°40′之間,是廣西丘陵向云貴高原過渡的山原地帶。林區(qū)氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū),北回歸線橫貫市區(qū)中部,光熱水資源較豐富,年平均氣溫21~23℃,極端最高氣溫40.0℃,極端最低氣溫5℃,冬季時有霜雪,年降雨量1592.9~2022.2mm,年蒸發(fā)量1484mm,相對濕度85.4%,每年4~8月為雨季,降雨量占全年降雨量76.56%,11月~次年3月為旱季[1]。
為了測定廣西東部地區(qū)植物群落的物種多樣性,對該地區(qū)桉樹、大葉櫟、杉木林和馬尾松林分別進行了兩塊一樣大小20m×20m的樣方調(diào)查。調(diào)查樣地所在地形為低山,海拔約為200m,坡位為中坡,坡向為東南坡,坡度26°,土壤母質(zhì)為砂頁巖,土壤類型屬于赤紅壤,主要植被的覆蓋度基本在90%以上,兩樣地的喬木層均相對單一,林相較為整齊;灌木層和草本層植物種類較多。目前生態(tài)學(xué)家趨向把群落物種多樣性定義為:群落中物種數(shù)和均勻度綜合起來的一個單一統(tǒng)計量。植物群落一般是通過度量群落中的種數(shù)、個體數(shù)目(多度)及物種多度的均勻度來表征群落物種多樣性。物種多樣性在反映植物的生境差異、結(jié)構(gòu)類型、演替附段和群落穩(wěn)定性及度等方面均具有重要的意義[2]。
2 原理與方法
2.1 樣方調(diào)查原理
樣方調(diào)查法,是生態(tài)學(xué)研究最常用的方法,目前多采用系統(tǒng)和典型的設(shè)置法。系統(tǒng)的設(shè)置法,實質(zhì)是等間隔的棋盤式的設(shè)置法;典型的設(shè)置法則是在最有代表性的地段設(shè)置樣方,它帶有較強的主觀性,有時也可以把系統(tǒng)設(shè)置法和隨機設(shè)置法結(jié)合起來進行。樣方的數(shù)量越多越能反映客觀的真實情況。但是,樣方太多,會使工作量增大,不宜采用,草本群落一般設(shè)置5~10個,對于森林群落一般設(shè)置3個。
2.2 調(diào)查方法
本次調(diào)查采用典型的設(shè)置方法,在桉樹、大葉櫟、馬尾松和杉木長勢較好的地段各設(shè)置3個樣方,用皮尺和測繩沿坡向上下左右拉20m×20m的樣方,然后在大樣方中將其分割成四塊10m×10m的小樣方。對四個100m2的小樣方內(nèi)的植物進行逐一測定并記錄,從喬木、灌木到草本逐一進行觀察記錄,并作詳細(xì)記錄。對喬木層的樹種的胸徑、樹高和冠幅進行逐一觀察、測量和記錄到記錄表中。對灌木層和草本層的各物種種類及其對應(yīng)的平均高度和數(shù)量進行測量統(tǒng)計,填入相應(yīng)的表中[3~5]。
3 數(shù)據(jù)處理
在植物群落的物種多樣性調(diào)查中主要是多樣性指數(shù)Simpson指數(shù)和Shannon-Weiner指數(shù)的計算最重要。
3.1 Simpson多樣性指數(shù)
Simpson多樣性指數(shù)(或Simpson指數(shù))是Simpson基于概率論提出的,是最常用的多樣性指標(biāo)之一。在樣方調(diào)查中,Simpson多樣性指數(shù)計算公式為:
式中:SP為Simpson指數(shù);N為所有物種的個體總和;Ni為第i個物種的個體數(shù);r為屬于相同物種的概率,其值為0~1,r值大說明物種優(yōu)勢度高,多樣性低。
SP的直觀意義:當(dāng)從N個個體、S個物種的樣地中抽取個體并不放回,連續(xù)抽樣,如果抽取個體屬于相同物種的概率大,則多樣性低,反之則高。當(dāng)Ni/N=1/S時,群落內(nèi)所有物種的個體數(shù)相等,群落有最大的物種多樣性。其公式為:
3.2 Shannon-Weiner指數(shù)
Shannon-Weiner指數(shù)是Shannon-Weiner根據(jù)信息論提出的,是影響極大的多樣性指數(shù)計算公式
)
式中:SW為Shannon-Weiner指數(shù);N為群落所有物種的個體總和;Ni為第i個物種的個體數(shù);S為物種數(shù)目;Pi為第i個物種個體數(shù)的百分?jǐn)?shù);3.3219是從log2到lg的轉(zhuǎn)化系數(shù)。SW的直觀意義:該函數(shù)可預(yù)測從群落中隨機抽了一定個體物種的不定度,物種的數(shù)目越多、個體分布越均勻時,此物種不定度越大。物種的數(shù)目越多、個體分布越均勻時,此物種不定度越大。
3.3 均勻度公式
均勻度指群落中各個物種多度(個體數(shù)目)的均勻程度。當(dāng)群落中所有物種多度都是均勻一致時,則物種均勻度為最大值1,否則小于1。均勻度實際上反映了群落中物種多樣性,有利于不同多樣性指數(shù)間的比較??杀硎緸椋?/p>
Esp=SP/SPmax或Esw=SW/SWmax=SW/log2S。
3.4 結(jié)果計算
經(jīng)過樣方調(diào)查,統(tǒng)計結(jié)果得出群落多樣性測定結(jié)果表,如表1。
4 結(jié)果分析
將本次調(diào)查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整理,結(jié)合多樣性指數(shù)Simpson指數(shù)和Shannon-Weiner指數(shù)的計算,并比較分析廣西南部地區(qū)生物群落多樣性。
4.1 多樣性
根據(jù)調(diào)查記錄結(jié)果分析,四個樣方的森林植被覆蓋度都比較高,均超過80%以上。馬尾松林的群落結(jié)構(gòu)為:馬尾松—杉木—鐵芒萁群落,其喬木層除了馬尾松外還混有其它樹種:如中平樹、山烏桕和杉木等。使得樣地喬木層的生物多樣性復(fù)雜,增加了植物群落的多樣性。灌木層則主要以華南毛玲、杉木和路邊青等灌木為主要樹種,灌木種類極為豐富繁多,平均高度約為1.1m,直徑也較小。而草本層物種也非常豐富,種類繁多,多數(shù)為鐵草也比較高,約為0.6m。馬尾松林的Shannon-Weiner指數(shù)和Simpson多樣性指數(shù)均比杉林要高,說明馬尾松林的生物群落多樣性高于杉木林的生物群落多樣性,群落結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜。
4.2 均勻度
當(dāng)群落中所有物種多度都是均勻一致時,則物種均勻度為最大值1,否則小于1。均勻度實際上反映了群落中物種多樣性,有利于不同多樣性指數(shù)間的比較。桉樹和大葉櫟物種多度分布較為單一,杉木林的物種多度相對均勻,均勻度總體上都略大于馬尾松林的均勻度,說明其生物種個體數(shù)目比較穩(wěn)定,沒有太大的變動。不像馬尾松林那樣生物種類在個體數(shù)目上相差較大,不利于保持植物群落生物多樣性的穩(wěn)定性。
4.3 區(qū)域評價
通過對廣西南部地區(qū)植物群落多樣性的分析得出如下結(jié)論:廣西南部地區(qū)桉樹、大葉櫟、馬尾松林和杉木林的森林植被,馬尾松覆蓋度較高,植物群落結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,有利于保護生態(tài)結(jié)構(gòu)多樣性的發(fā)展[6~9]。
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