縉云山風災跡地恢復群落植物物種多樣性

許冬焱

（肇慶學院生命科學學院，廣東肇慶526061）

縉云山風災跡地恢復群落植物物種多樣性

許冬焱

（肇慶學院生命科學學院，廣東肇慶526061）

以縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落5個樣地調(diào)查資料為基礎，研究了縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落物種多樣性的特征.結果表明：各樣地間多樣性指數(shù)測值變幅不大，物種多樣性在群落不同層次的變化規(guī)律為：灌木層＞喬木層＞草本層.

風災跡地；物種多樣性；恢復群落；縉云山自然保護區(qū)

植物群落的物種多樣性指數(shù)反映群落的組成結構、演替發(fā)育階段、穩(wěn)定性程度和生境特征，是近年來植物群落學研究的重點.群落物種多樣性指數(shù)的研究對群落基本屬性認識及群落穩(wěn)定性判斷具有重要意義[1].縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落經(jīng)過近20年的演替，群落中的物種發(fā)生了一系列變化.對該恢復群落性質(zhì)、基本屬性和演替規(guī)律的認識，有助于更好地保護這片具有特殊意義的森林，因此對其研究具有重要的科學意義和實踐價值.筆者通過對縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落不同樣地和不同層次物種多樣性的研究，探討了該群落物種多樣性變化的規(guī)律和生態(tài)學意義，為更好地保護該群落的物種多樣性，促進其可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù).

1 研究區(qū)概況及樣地概況

1.1 研究區(qū)概況

縉云山自然保護區(qū)地處我國中亞熱帶的重慶市近郊北碚區(qū)(北緯29°50′，東經(jīng)106°20′)，是我國首批公布的全國風景名勝區(qū)之一，地貌屬于低山類型，最高海拔900 m左右.氣候屬于典型的亞熱帶季風濕潤性氣候，四季分明，夏季多雨，冬暖多霧，最熱月份(7月)的平均氣溫為28.6℃，最冷月份(1月)的平均氣溫為7.5℃，最高溫度為40.7℃，最低溫度為0.7℃；年平均降水量達1 143 mm；無霜期平均334 d.其地帶性土壤為三疊紀須家河組的長石石英砂巖，炭質(zhì)頁巖和泥質(zhì)砂巖為母質(zhì)風化而成的酸性黃壤[2].

1.2 樣地概況

本研究樣地設在被風災破壞后經(jīng)過人工恢復或自然恢復的面積比較大、比較典型的5塊地段，其環(huán)境情況見表1.其中樣地2為人工恢復，其他4個樣地為自然恢復.

表1 縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落樣地環(huán)境特征

2 研究方法

2.1 野外調(diào)查

在對群落作全面勘察的基礎上，采用典型取樣方法設置樣地5個.每個樣地設置8個10 m×l0 m的樣方，每個樣方內(nèi)設置1個5 m×5 m的灌木樣方和l個1 m×1 m的草本樣方.調(diào)查記錄了喬木層樹種(樹高＞5 m，胸徑＞10 cm)的植物名稱、胸圍、高度、冠幅，草本植物和灌木植物的名稱、株數(shù)(株叢)、高度、蓋度等；同時測定坡度、坡向、海拔、土壤深度和土壤濕度等環(huán)境因子.

2.2 物種多樣性指數(shù)的計算

根據(jù)樣地資料，分樣地計算每個物種的蓋度、多度和頻度；再計算每一樣地不同物種的重要值（重要值計算方法參見文獻[1]）.以物種的重要值為基礎，計算各物種豐富度指數(shù)（S）、多樣性指數(shù)（Simpson指數(shù)D和Shannon－wiener指數(shù)H）和均勻度指數(shù)（Pielou指數(shù)）.具體計算方法參見文獻[1，3－4].

3 結果與分析

3.1 恢復群落特征

根據(jù)對縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落樣地調(diào)查資料的統(tǒng)計,恢復群落有維管植物84種，隸屬于38科60屬.其中蕨類植物5種,隸屬于3科5屬；裸子植物2科4屬4種；被子植物33科51屬75種.該恢復群落成層現(xiàn)象明顯，可以分為喬木層、灌木層和草本層.喬木層又可分為2個亞層：第一亞層高10～14 m，主要由小葉栲（Castanopsis carlesii var.spinulosa）、白乳木（Sapium japonicum）、羅浮柿（Diospyros morrisiana）、楓香（Liquidambar formosana）、馬尾松（Pinus massoniana）、大果杜英（Elaeocarpus duclouxii）和慈竹(Neosinocalamus affinis)等組成；第二亞層高5～7 m，主要由四川大頭茶（Gordonia acuminata）、川山礬（Symplocus setchuanensis）、白毛新木姜子（Neolitsea aurata var.glauca）、山黃皮（Aidia cochinchinensis）、細齒柃（Eurya nitida）、光葉山礬（Symplocus lancifolia）和川楊桐（Adinandra bockiana）等組成.這些樹木對群落的結構和群落環(huán)境的形成有明顯的控制作用，為喬木層的優(yōu)勢種.灌木層高不及4 m，常見種類有山黃皮（Aidia cochinchinensis）、菝葜（Smilax china）、杜莖山(Maesa japonica)、草珊瑚(Sarandra glabra)等，其中杜莖山、菝葜為灌木層的優(yōu)勢種.草本層稍稀疏，高約0.3～0.6 m，其優(yōu)勢種是狗脊（Woodwardia japonica）、紅蓋磷毛蕨（Dryopteris erythrosora）、里白（Diplopterygium glauca）和淡竹葉(Lophatherum gracile)等植物.

3.2 不同樣地間物種多樣性的變化情況

5個樣地均處于群落的形成階段，從圖1～4可知，風災跡地恢復群落物種多樣性指數(shù)較高，各樣地間的多樣性指數(shù)變幅不大；測度風災跡地恢復群落物種多樣性時，各種多樣性指數(shù)基本表現(xiàn)出相同的趨勢，但因群落類型、生境條件的不同和人為因子的影響，各樣地間物種多樣性存在一定的差異，這說明多樣性指數(shù)能反映群落的狀況.例如：樣地5處于縉云山的東北方，地勢較平緩，土層較厚，立地條件好，而且人為干擾程度低，故樣地多樣性指數(shù)高；而樣地4雖然處于較低海拔，但因人為因素干擾嚴重，優(yōu)勢度特大，喬木層第一亞層樹種較大且種類較單一，土層較薄，故樣地物種多樣性指數(shù)低.生境條件優(yōu)越且人為干擾輕，則多樣性指數(shù)就高，這可能是一條規(guī)律[5－7].

3.3 不同層次物種多樣性指數(shù)的變化情況

森林群落中，生物量及所占空間均是喬木層最大，灌木層次之，草本層最小，但是物種多樣性卻表現(xiàn)出不同的趨勢.從圖1～4來看，風災跡地恢復群落物種多樣性指數(shù)均是灌木層＞喬木層＞草本層.這是因為灌木層中不僅有灌木種類，而且還包含喬木的幼樹；而喬木層和草本層比較集中于幾個種類，還有灌木、喬木樹種在群落中的分布比較均勻；而草本植物在群落中分布不連續(xù)，常呈斑塊狀.在一個特定群落內(nèi)的某一生長型，豐富度指數(shù)與物種總數(shù)成正比，與總個體數(shù)成反比，與個體在群落內(nèi)的分布無關；而均勻度指數(shù)強調(diào)個體在群落內(nèi)的分布，即群落內(nèi)個體數(shù)分布越均勻，均勻度越高.在某一層次內(nèi)，當物種豐富度和均勻度指數(shù)都高時，多樣性指數(shù)也高；當豐富度指數(shù)低且種群分布不均勻時，多樣性指數(shù)就低[8].

圖1 縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落物種豐富度指數(shù)

圖2 縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落Simpson指數(shù)

圖3 縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落Shannon－wiener指數(shù)

圖4 縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落Pielou指數(shù)

3.4 不同海拔、坡向物種多樣性的變化

從圖1～4可見，風災跡地恢復群落喬木層、灌木層和草本層的物種多樣性指數(shù)隨海拔變化的趨勢不明顯，這與“整個中亞熱帶東部常綠闊葉林群落多樣性沒有表現(xiàn)出一個明顯的隨海拔高度的變化規(guī)律”[6]和“植物群落物種多樣性指數(shù)在海拔梯度未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性”[9]的結論是一致的.山地分布區(qū)域的環(huán)境條件、山地的相對高度、人為干擾的程度、不同海拔的群落類型等，都有可能對植物群落物種多樣性指數(shù)在海拔梯度上的分布產(chǎn)生影響[10]，其中不同海拔范圍人類活動的干擾狀況、群落類型、群落小生境以及水熱條件的組合，是影響群落物種多樣性指數(shù)的重要因子.在縉云山風災跡地恢復群落中，其海拔變化不大，最高和最低海拔相差200 m，都屬于低山范圍.在人為干擾作用大的群落，喬木層優(yōu)勢種的種類少，個體數(shù)多且樹大；在人為干擾作用小的群落，優(yōu)勢種較多且個體較小.灌木層和草本層的存在主要受喬木層所創(chuàng)造的植物環(huán)境影響，而受外界環(huán)境的影響不大；因此，在這種自然和人為因素的作用下，風災跡地恢復群落的物種多樣性在海拔梯度所表現(xiàn)出的波動性是很正常的，這說明風災跡地恢復群落物種多樣性的一致性.

在海拔變幅不大的情況下，坡向促使熱量在微環(huán)境內(nèi)重新分配，成為限制植物生長的主要因素，陽坡比陰坡溫度高，光照時數(shù)長，水熱組合好.這里我們用2個坡向位置相差較大的樣地2（東南30°）和樣地3（正北）進行比較，發(fā)現(xiàn)除Pielou指數(shù)外，樣地2各層的各種指數(shù)均比樣地3高.

4 結論

通過對縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落物種多樣性的研究，得出如下結論：

1）縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落物種多樣性比較高，各樣地間多樣性指數(shù)測值變幅不大；測度縉云山風災跡地恢復群落物種多樣性時，各種多樣性指數(shù)基本表現(xiàn)出相同的趨勢.

2）從總體來看，縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落物種多樣性在群落不同層次的變化規(guī)律為：灌木層＞喬木層＞草本層.

3）縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落的Simpson指數(shù)和Shannon－wiener指數(shù)與物種豐富度具有相似的規(guī)律.

4）縉云山自然保護區(qū)風災跡地恢復群落物種多樣性沒有表現(xiàn)出隨海拔高度明顯變化的規(guī)律，這說明風災跡地恢復群落物種多樣性的一致性.在同一海拔帶內(nèi)，坡向對群落物種多樣性的影響較大，陽坡的水熱組合比陰坡好，因而陽坡群落的物種多樣性比陰坡高.

5）除環(huán)境因子影響縉云山風災跡地恢復群落的物種多樣性外，人為因子的干擾對物種多樣性的影響也較大，尤其是在路邊；因此，應加強森林保護，減少人為干擾，促進森林生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復，盡可能對生物多樣性進行有效保護.

[1]陳靈芝.生物多樣性保護現(xiàn)狀及對策[C]//錢迎倩，馬克平.生物多樣性研究的原理和方法.北京：中國科學技術出版社，1995：13-36.

[2]劉玉成,鐘章成,繆世利,等.縉云山自然保護區(qū)植被概況[J].西南師范大學學報：自然科學版,1984,9(5)：117-128.

[3]馬克平.生物多樣性的測度方法（上）[J].生物多樣性,1994,2(3)：162-168.

[4]馬克平.生物多樣性的測度方法（下）[J].生物多樣性,1994,2(4)：231-239.

[5]賀金生,陳偉烈.中國亞熱帶東部常綠闊葉林主要類型的群落多樣性特征[J].植物生態(tài)學報,1998,22(4)：303-311.

[6]賀金生,陳偉烈,蔣明喜,等.長江三峽地區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)植物群落物種多樣性特征[J].生態(tài)學報,1998,18(4)：399-407.

[7]金則新.浙江仙居愈坑森林群落物種多樣性研究[J].武漢植物學研究,2001,19(3)：225-232.

[8]郭正剛,劉慧霞,孫學剛,等.白龍江上游地區(qū)森林植物群落物種多樣性的研究[J].植物生態(tài)學報,2003,27(3)：388-395.

[9]程瑞梅,肖文發(fā).三峽庫區(qū)森林植物多樣性分析[J].應用生態(tài)學報，2002,13(1)：35-40.

[10]BARUCHZ.Ordinationandclassificationof vegetationalong altitude gradientinthe Venezuelanparamos[J].Vegetation,1984,55：115-126.

Study on Species Diversity of the Restorable Community of the Wind-damaged Slash in Jinyun Mountain Nature Reserve

XU Dongyan
(College of Life Sciences,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong 526061,China)

The restorable community characteristics of the wind-damaged slash in Jinyun Mountain Nature Reserve are studied by field investigation.The results show that the twenty-year wind-damaged community in Jinyun Mountain Nature Reserve had high species diversity index,which did not altertoo much with investigated plots，the orderof the magnitude of species diversity was：shrublayer＞tree layer＞herblayer.

wind-damagedslash;species diversity;restorable community;JinyunMountainNature Reserve

Q948

A

1009－8445（2010）05－0052－05

（責任編輯：陳靜）

2010－06－10

許冬焱(1968－),女,河北唐山人,肇慶學院生命科學學院副教授,碩士.