3種林型內(nèi)大型真菌群落多樣性取樣強(qiáng)度1)

饒 俊 李 玉

(食藥用菌教育部工程研究中心(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué))，長春，130118)

在大型真菌的生態(tài)學(xué)研究中，群落多樣性研究受到了越來越大的重視。然而，大型真菌的野外調(diào)查同動(dòng)植物相比，還屬于剛剛起步階段，研究方法和手段極不成熟。研究人員采用的方法一般是在植物野外調(diào)查方法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的［1］。這些方法“因人因地而異”，其取樣強(qiáng)度，即樣方面積與樣方數(shù)目并沒有形成一套具體的、標(biāo)準(zhǔn)的方案。劉廣海［2］系統(tǒng)研究了四川省碧峰峽風(fēng)景區(qū)大型真菌的物種和區(qū)系多樣性。他根據(jù)植被類型、森林資源保存狀況等設(shè)置6個(gè)樣地(常綠闊葉林、柳杉林、水杉林、竹林、竹闊混交林和草地)，并在所選樣地內(nèi)按照不同坡度、不同坡向等設(shè)置了37個(gè)面積為10 m×10 m的樣方。陳越渠［3］于2006年5—10月期間，對吉林省老爺嶺大型真菌多樣性與森林植被和季節(jié)的相關(guān)性做了研究。他根據(jù)當(dāng)?shù)刂参锶郝浞植继攸c(diǎn)(槭樹+紫椴+紅松－金銀忍冬+山楂－木賊群落、水曲柳+黃檗+槭樹－粗莖鱗毛蕨+木賊群落、蒙古櫟－木賊群落和落葉松－粗莖鱗毛蕨+木賊群落)，共設(shè)4類樣地，以測定大型真菌在不同植物群落中的種類分布。在4類樣地中依次隨機(jī)取4個(gè)樣方，樣方面積為15 m×15 m。柴新義等［4］調(diào)查了安徽省瑯琊山自然保護(hù)區(qū)大型真菌群落多樣性。他們根據(jù)植物群落的類型在保護(hù)區(qū)內(nèi)共設(shè)置了5種較具有代表性的樣地(針闊混交林、常綠－落葉闊葉混交林性、落葉闊葉林、瑯琊榆－刺槐林和竹林)，并在其中劃取了總共60個(gè)面積為20 m×20 m的樣方。在以上的研究中，各研究者的取樣強(qiáng)度不盡相同，但仍能找出一定規(guī)律。所以筆者運(yùn)用Pielou的積累樣方法［5］，在吉林省哈泥國家級自然保護(hù)區(qū)，探討了在不同林型中大型真菌群落多樣性取樣強(qiáng)度的問題，試圖找出有關(guān)規(guī)律，為今后大型真菌群落多樣性的研究工作打下基礎(chǔ)。

1 研究地概況

哈泥國家級自然保護(hù)區(qū)是以沼澤為主的高山濕地，位于吉林省長白山麓龍崗山脈中段，最高海拔1212 m，最低海拔 557 m。面積為 286.3 hm2，區(qū)內(nèi)有沼澤地20.06 hm2，是中國少有的東北高山濕地。保護(hù)區(qū)屬溫帶濕潤，半濕潤季風(fēng)氣候。年平均氣溫5℃，全年無霜期128～140 d，年平均降水量為755.5 mm。該保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境獨(dú)特，為大型真菌的生長繁殖提供了較好的基礎(chǔ)。

2 研究方法

2.1 群落類型的選擇與取樣

樣地設(shè)在區(qū)內(nèi)保護(hù)站八里哨林場附近，于2010年7月至9月和2011年7月至9月進(jìn)行大型真菌調(diào)查。大型真菌繁殖生長環(huán)境大致可分為森林生境和空曠山地及草原生境。森林是自然界最大的生態(tài)系統(tǒng)，是大型真菌重要的繁生場所。據(jù)統(tǒng)計(jì)，已知生長于森林中的種類占總數(shù)的80%，而生于草原(包括田野)中的種類占20%［6］。鑒于此，又因?yàn)椴杉毓嘧匀槐Ｗo(hù)區(qū)以森林植被為主，因此決定以針闊混交林(以臭冷杉、落葉松、蒙古櫟、水曲柳為主)，針葉林(以落葉松、臭冷杉、東北紅豆杉為主)，闊葉林(以蒙古櫟、白樺、水曲柳為主)3種林型來展開研究。

首先在3種林型中均選擇5個(gè)比較均勻一致的地段做巢式樣方，由1 m2以幾何級數(shù)增至256 m2，計(jì)算出5個(gè)樣方中各個(gè)面積的平均種數(shù)(精確到小數(shù)點(diǎn)后一位)，得到種—面積曲線。在此基礎(chǔ)上選擇10 m×10 m、15 m×15 m、20 m×20 m 的正方形樣方，取樣數(shù)分別為10、5、5個(gè)，每個(gè)樣方重點(diǎn)記錄大型真菌種類及其密度(以Schmit的采集單元為計(jì)數(shù)單位［7］，見圖1)。在圖1A中，某物種所有的子實(shí)體都在一個(gè)直徑為1 m的圓中，所以記作1個(gè)采集單元。在圖1B中，某物種的子實(shí)體必須包括在2直徑1 m的圓中，所以記作2個(gè)采集單元。在圖1C中，某物種子實(shí)體必須包括在3個(gè)直徑1 m的圓中，所以記作3個(gè)采集單元。取樣過程中盡可能使3種面積的樣方在同一小范圍內(nèi)設(shè)置，以減少比較時(shí)可能帶來的誤差。

2.2 大型真菌標(biāo)本的鑒定

供試大型真菌子實(shí)體的標(biāo)本鑒定采用傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分類方法，宏觀特征通過解剖鏡、放大鏡等觀察;外觀形態(tài)及顏色特征依據(jù)實(shí)地拍攝照片;微觀特征使用顯微鏡觀察，將材料分別置于蒸餾水或5%KOH溶液中進(jìn)行，孢子及菌絲、菌髓等的淀粉質(zhì)反應(yīng)或類糊精反應(yīng)是將材料置于Malzer試劑(碘0.5 g，碘化鉀 1.5 g，水合氯醛 22.0 g，蒸餾水 20.0 mL)中來判斷。

2.3 取樣強(qiáng)度的分析

選用2種普遍使用并穩(wěn)定性較高的多樣性指數(shù):Shannon－Weiner指數(shù) H=－(ni/N)ln(ni/N)和Simpson指數(shù)D=(ni－1)/N(N－1)，并分別換算成指數(shù)形式eH=和倒數(shù)形式D=(N－1)/ni(ni－1)。采用 Pielou積累樣方法，即樣方數(shù)依次增加一個(gè)重復(fù)計(jì)算2個(gè)多樣性指數(shù)，最后繪出多樣性指數(shù)—樣方數(shù)目曲線。

圖1 Schmit的采集單元

3 結(jié)果與分析

3.1 最小面積與最小取樣數(shù)

巢式樣方結(jié)果見種—面積曲線(圖2)。3種林型均大致在8 m×8 m至16 m×16 m處出現(xiàn)拐點(diǎn)，并且逐漸趨于緩和。因此，8 m×8 m至16 m×16 m應(yīng)為3種林型中大型真菌群落多樣性調(diào)查的最小面積。

圖2 3種林型的種—面積曲線

Pielou積累樣方法的結(jié)果見多樣性指數(shù)—樣方數(shù)曲線(圖3)。由圖3可以看出，各林型中的多樣性指數(shù)值都隨著積累樣方數(shù)的增加而增大，大型真菌物種數(shù)也隨之增多。但是當(dāng)樣方數(shù)積累到一定程度后，多樣性指數(shù)不再明顯增加，斜率明顯變小，曲線變得較為平緩，進(jìn)入平衡狀態(tài)，此時(shí)所對應(yīng)的樣方數(shù)應(yīng)為最小樣方數(shù)。因此，在針闊混交林中，10 m×10 m、15 m×15 m、20 m×20 m樣方的最小樣方數(shù)分別為6、3、2個(gè)，在針葉林和闊葉林中則均為5、3、2 個(gè)。針闊混交林的取樣數(shù)目較多，正是由于它比另外2種林型在水平結(jié)構(gòu)上更具復(fù)雜性的結(jié)果。

3.2 不同取樣面積差異顯著性

從圖3中可見，在曲線進(jìn)入平衡態(tài)之前，多樣性指數(shù)受樣方面積大小的影響顯著，樣方面積越大，所積累的樣方數(shù)目越多，則多樣性指數(shù)就越高。同時(shí)，樣方面積越大，多樣性指數(shù)的變化速率就越大(表1)。

圖3 3種林型多樣性指數(shù)—樣方數(shù)曲線

表1 進(jìn)入平衡狀態(tài)前多樣性指數(shù)(D)—樣方數(shù)(N)的關(guān)系

隨著積累樣方數(shù)的繼續(xù)增加，多樣性指數(shù)增大的趨勢逐漸變得平緩，曲線開始進(jìn)入平衡態(tài)。在進(jìn)入平衡態(tài)后，3種不同面積的樣方所得結(jié)果趨于一致。通過方差分析表明，在概率95%的水平上，各林型中10 m×10 m、15 m×15 m、20 m×20 m 樣方面積的方差均小于相應(yīng)的F值，說明這3種樣方面積在取樣數(shù)超過各自的最小數(shù)目后，差異并不顯著，可以得到較一致的研究結(jié)果。3種取樣面積的置信區(qū)間及方差的計(jì)算結(jié)果見表2。

4 結(jié)論與討論

通過種—面積曲線得出3種林型中大型真菌群落多樣性調(diào)查的樣方的最小面積與最小取樣數(shù)，然后運(yùn)用Pielou積累樣方法得出最適取樣策略。根據(jù)上述研究結(jié)果，可得出如下結(jié)論:針闊混交林，針葉林，闊葉林3種林型的最小取樣均為8 m×8 m至16 m×16 m。針闊混交林，針葉林，闊葉林3種林型10 m×10 m、15 m×15 m、20 m×20 m 的正方形樣方最小取樣數(shù)分別為 6、3、2 個(gè)，5、3、2 個(gè)和 5、3、2 個(gè)。針闊混交林的水平結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，故取樣數(shù)目增加。3種正方形樣方達(dá)到相應(yīng)最小取樣數(shù)后，均可得到滿意的研究結(jié)果，并在95%概率水平差異不顯著。但10 m×10 m樣方和15 m×15 m樣方實(shí)際取樣工作量小于20 m×20 m樣方，而10 m×10 m樣方的空間覆蓋范圍又比15 m×15 m樣方更大，這對群落物種多樣性的研究是有益的，因此，較小面積與較大數(shù)目的調(diào)查取樣策略應(yīng)該更可取。

表2 進(jìn)入平衡狀態(tài)后多樣性指數(shù)的平均值、置信限和不同取樣面積間的方差

本研究開展的時(shí)間僅為2 a，而多樣性研究需要多年的積累資料。此外，在不同的季節(jié)，不同的氣候條件下多樣性研究結(jié)果可能有所出入。北方的氣候四季分明，會(huì)對大型真菌的生長發(fā)育和分布產(chǎn)生了巨大的影響。因此針對大型真菌多樣性的研究時(shí)間跨度應(yīng)該盡量長一些。

即使同為針闊混交林、針葉林、闊葉林3種林型，但其中的植被卻會(huì)因?yàn)榈赜虻牟煌兴煌?，這樣也會(huì)影響其中的大型真菌多樣性。本研究在東北展開，具有很強(qiáng)的地域性。南方的森林植被與東北有差異，因此類似研究的結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生差異。大型真菌的生境還包括灌木叢和草地等，其取樣強(qiáng)度與森林植被也會(huì)有所不同。

坡度、海拔和光照對大型真菌的生長發(fā)育和分布也有著影響，本研究的樣地設(shè)置時(shí)考慮到以上因素。這些樣地的的坡度適中，同一林型的各個(gè)樣方海拔基本一致，且均位于陰面，因此研究結(jié)果仍具有一定的代表性，可以為今后相關(guān)的研究提供參考。

［1］圖力古爾，李玉.大青溝自然保護(hù)區(qū)大型真菌群落多樣性研究［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，20(6):986－991.

［2］劉廣海.碧峰峽風(fēng)景區(qū)大型真菌多樣性研究［D］.雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

［3］陳越渠.吉林老爺嶺大型真菌多樣性研究［D］.長春:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

［4］柴新義，許雪峰，汪美英.皖瑯琊山自然保護(hù)區(qū)大型真菌群落多樣性［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30(6):1508－1515.

［5］Pielou E C.Species-diversity and pattern-diversity in the study of ecological succession［J］.Journal of Theoretical Biology，1966，10(2):370－383.

［6］卯曉嵐.中國大型真菌［M］.鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

［7］Schmit P J，Murphy J F，Mueller G M.Macrofungal diversity of a temperate oak forest:a test of species richness estimators［J］.Canadian Journal of Botany，1999，77(7):1014－1027.