小五臺山3種林下草本層植物多樣性的研究

郝明亮，付曉燕

（河北小五臺山國家級自然保護(hù)區(qū)管理局，河北 蔚縣 075700）

物種多樣性是群落生物組成結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，它不僅可以反映群落組織化水平，而且可以通過結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系間接反映群落功能的特征。生物多樣性是生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體，以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和，是生命系統(tǒng)的基本特征。對物種多樣性的研究可體現(xiàn)群落和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型、組織水平、發(fā)展階段、穩(wěn)定程度、生境差異等。小五臺山保護(hù)區(qū)自1983年成立保護(hù)區(qū)以來，一直遵循以保護(hù)自然環(huán)境為目的，多年的封山育林使其逐漸接近近自然的生態(tài)環(huán)境，其現(xiàn)有的植物多樣性，能夠代表地域性的植物多樣性，更有力的證明成立保護(hù)區(qū)以來的物種保護(hù)效果，作為一個(gè)重要的指標(biāo)去衡量整個(gè)小五臺山的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1 研究地區(qū)概況

小五臺山自然保護(hù)區(qū)位于河北省西北部，地理坐標(biāo)東經(jīng) 114°32′～115°30′，北緯 39°34′～40°07′，地處蔚縣、涿鹿兩縣境內(nèi)，燕山、恒山、太行山三大山脈交匯地帶，總面積為25126hm2，最高海拔東臺達(dá)2882m，為河北第一峰，最低海拔為450m，峽谷垂直高差500m以上。地貌類型成巖除沉積巖外，還有大量的巖漿巖及少量的變質(zhì)巖，形成的山體成土母巖主要為石灰?guī)r和板巖，其次是花崗巖和頁巖。主要土壤類型有亞高山草甸土、山地棕壤及褐土類。保護(hù)區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Т箨懠撅L(fēng)型山地氣候，具有雨熱同季、冬長夏短、四季分明、夏季晝夜溫差大等特點(diǎn)。年平均氣溫6.4℃，1月平均氣溫-12.3℃，山頂可達(dá)-38℃，7月平均氣溫22.1℃。年降水量400～700mm。冬季多西北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)，山麓風(fēng)速2m/s，最大風(fēng)速可達(dá)20m/s。無霜期80～140d。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

調(diào)查方法采用樣方法進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查時(shí)間為2010年7～8月，依據(jù)小五臺山地區(qū)近30a作為保護(hù)區(qū)、封山育林，自然生長的林地植被類型，選擇落葉松、油松、白樺3個(gè)優(yōu)勢群落，在不同的海拔選擇具有代表性的地段，設(shè)立9塊樣地，在每塊樣地隨機(jī)選擇5個(gè)1m×1m的草本樣方進(jìn)行調(diào)查，對樣方內(nèi)所有植物種類記錄其株數(shù)、高度、蓋度。標(biāo)準(zhǔn)地概況如表1。

2.2 物種多樣性的概念及計(jì)算方法

采用目前普遍使用的計(jì)算公式統(tǒng)一應(yīng)用各個(gè)物種在喬、灌、草中的個(gè)體數(shù)對物種多樣性進(jìn)行測度。

（1）豐富度指數(shù)。物種豐富度指數(shù)主要是測定一定空間范圍內(nèi)的物種數(shù)目以表達(dá)生物的豐富程度。

N為所有物種個(gè)體總數(shù)，S為群落中物種總數(shù)。

（2）多樣性指數(shù)。物種多樣性指數(shù)是將物種豐富度與種的多度結(jié)合起來的函數(shù)。

多樣性指數(shù)采用Simpson多樣性指數(shù)：D=1-∑Pi2

Pi為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)占所有物種個(gè)體總數(shù)的比例

表1 樣地概況

（3）均勻度指數(shù)。均勻度指數(shù)是把物種豐富度與均勻度結(jié)合起來的一個(gè)單一的統(tǒng)計(jì)量。

3 結(jié)果

3.1 不同林分下植物區(qū)系組成

小五臺山國家級自然保護(hù)區(qū)自1983年成立保護(hù)區(qū)以來，至今封山育林，現(xiàn)有的植被類型屬于自然的，本地區(qū)基本的生物多樣性能夠代表，從表2中可以看出：小五臺山最具有代表性的3種喬木林分落葉松、油松、白樺的林下草本植物，隸屬18個(gè)科，36個(gè)屬，42種，種類組成豐富。其中菊科、毛茛科、薔薇科3個(gè)科的分別占總物種數(shù)22%、13%、12%，物種數(shù)明顯的較其他科的偏多，而蕁麻科、堇菜科、報(bào)春花科、車前科、景天科、木賊科每科只有1個(gè)物種，占總物種數(shù)的1.5%，數(shù)量較多的前3個(gè)種是東方草莓、小紅菊和披針苔草，3種林分下都同時(shí)出現(xiàn)的物種僅為3個(gè)種龍牙草、東風(fēng)菜、披針苔草。從蓋度上看大部分的物種都集中在10%或10%以下，僅有草烏、華北耬斗菜、東方草莓、麻葉蕁麻4個(gè)種超過了20%，其中東方草莓的蓋度達(dá)到了68%。

表2 林下草本層物種

3.2 不同林分下植物多樣性指數(shù)

物種多樣性是把物種數(shù)、個(gè)體數(shù)、分布特性等信息結(jié)合起來的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，能定量反映群落或生境中物種的豐富度、變化程度或均勻度。因此，可以用多樣性指數(shù)來定量表征群落和生態(tài)系統(tǒng)特征。從3種林分下草本層物種數(shù)來看，落葉松林下草本有21種，油松林下草本層有23種，白樺林下草本層有18種，3種林分下的物種數(shù)相差不多，但是3種林分下草本植物科、屬、種的組成基本上以單科單屬單種為主，共有種較少。從表3可以看出：油松林下的物種多樣性指數(shù)均值 Sp、d1、D、Jd 的數(shù)值 9、2.1845、0.8007、0.9009相對于落葉松和白樺都是較高的。

表3 不同林分下草本層多樣性指數(shù)

物種豐富度指數(shù)具有簡單直觀的特點(diǎn)，可以直接反映群落內(nèi)物種的數(shù)量特征。從表3可以看出：物種的豐富度d1與Sp是呈正相關(guān)的，物種數(shù)越多，物種豐富度指數(shù)就越大。從3種林分下草本層的豐富度指數(shù)均值來看，油松林下的豐富度指數(shù)2.1845明顯的高于落葉松的1.7447和白樺的1.6818。多樣性指數(shù)包含有較多關(guān)于群落結(jié)構(gòu)的信息，在一定程度上反映出各個(gè)物種在森林類型中的地位和作用，比物種豐富度的分析定量化程度更高，結(jié)果更準(zhǔn)確、實(shí)際。從表3也可以看出，物種的多樣性指數(shù)較豐富度指數(shù)有明顯的不同，它不僅僅和樣方的物種數(shù)有關(guān)，還和物種的個(gè)數(shù)有密切的關(guān)系，油松的多樣性指數(shù)0.8007還是明顯的大于落葉松的0.7114和白樺的0.6610。因?yàn)榘讟鍖儆诟履芰Ρ容^強(qiáng)的樹種，在所調(diào)查的樣地中白樺的林齡較大，郁閉度也較大，其物種的多樣性指數(shù)比落葉松和油松較低。物種均勻度指數(shù)表征群落中不同物種多度分布的均勻程度，它獨(dú)立于物種的豐富度，在物種數(shù)目一定的情況下，只與個(gè)體數(shù)目等指標(biāo)在各個(gè)物種分布的均勻程度有關(guān)。3種林分下的均勻度指數(shù)沒有明顯的規(guī)律，就均值來看，油松的均勻度指數(shù)0.9009大于落葉松0.8458和白樺的0.7950。其次，落葉松隨其林齡、郁閉度的變化其變化幅度較大，郁閉度在75%的較98%和30%的物種數(shù)、豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)都偏高。

4 結(jié)論

小五臺山林下草本層植物種的構(gòu)成豐富，隸屬隸屬18個(gè)科，36個(gè)屬，42種，數(shù)量最多的前3個(gè)科是菊科、毛茛科、薔薇科，科、屬、種的組成基本上以單科單屬單種為主，科屬的組成很分散，而且林分間共有種比例少。這樣的結(jié)果與近些年封山育林是分不開的，充分利用小五臺山物種多樣性豐富的特點(diǎn)，加大對野生珍惜植物的保護(hù)。

不同林分下物種多樣性指數(shù)在一定程度上能代表物種的多樣性程度，小五臺山3種具有代表性的林分，其林下草本層物種數(shù)相差不多，油松林下的物種多樣性指數(shù)均值Sp、d1、D、Jd的數(shù)值相對于落葉松和白樺都是較高的，郁閉度在75%的落葉松較98%和30%的物種數(shù)、豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)都偏高，這一結(jié)論運(yùn)用到生產(chǎn)上可以指導(dǎo)落葉松生產(chǎn)經(jīng)營。

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