湖南省綏寧縣黃桑坪自然保護區(qū)植物群落多樣性分析

謝瓊中

(湖南省綏寧縣林業(yè)局，湖南綏寧422600)

植物群落多樣性是指群落中所包括的物種數(shù)目與個體在群落內(nèi)的分布特征，是群落生態(tài)學(xué)的重要內(nèi)容，體現(xiàn)生物群落組成結(jié)構(gòu)的數(shù)量特征甚至功能狀態(tài)的基礎(chǔ)，反映生物群落生境條件的差異及穩(wěn)定性等[1－3].迄今為止，關(guān)于黃桑坪自然保護區(qū)的植物群落的多樣性還未見報道，不利于該區(qū)域植物資源的保護與合理利用.該研究在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，對區(qū)域內(nèi)物種多樣性特征進行分析，以期為合理保護和利用該區(qū)域的植物資源提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)環(huán)境概況

黃桑坪自然保護區(qū)位于湖南省西南邊陲邵陽市綏寧縣的西南部，地理坐標為:24°55′13″～24°57′46″N，110°58′23″～112°62′49″E，面積 1 307.5 hm2，氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候，溫度適中，四季分明，雨量充足，光照豐富，年均溫16.8℃，極端最高溫39.7℃，極端最低溫－4.5℃，多年來年平年均降水量1 326 mm.該區(qū)域土壤肥沃，成土母質(zhì)為第四世紀紅壤，優(yōu)越的自然條件孕育滋生了豐富的植物資源.據(jù)調(diào)查，該區(qū)域共有種子植物129科420屬750種(含變種).

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

于2013年5月中旬至9月中旬，在充分踏踐的基礎(chǔ)上，將黃桑自然保護區(qū)的生境劃分為灘地、撂荒地和山坡地3種類型，在每個類型設(shè)置樣地內(nèi)設(shè)置有代表性的樣地10個共30個樣地，每個樣地面積為400 m2(20 m×20 m)調(diào)查喬木，且在每個樣地的四角和中心分別設(shè)置5個16 m2(4 m×4 m)和1 m2(1 m×1 m)的樣方來調(diào)查灌木和草本，調(diào)查時，記錄每種植物的胸徑、株高、冠幅等指標以及植物的生長狀況，同時，用目測法測定樣方群落蓋度和植物分蓋度，重復(fù)5次.

2.2 數(shù)據(jù)分析

物種重要值的度量、多樣性的測度以及相似性分析參考文獻[3－5].具體表述如下:

Patrick豐富度指數(shù)(R):R=S

Simpson指數(shù)(D):D=1－∑Pi2

Shannon－Wiener指數(shù)(H):H=－∑PilnPi

Pielou均勻度指數(shù)(E):E=H/lnS

式中，S為物種豐富度;Pi為物種i的個體數(shù)占群落總個體數(shù)的比例.

喬木層重要值=(相對密度+相對頻度+相對優(yōu)勢度)/300

灌木層/草本層重要值=(相對密度+相對頻度+相對蓋度)/300

采用Czekanowski相似性系數(shù)(CC)測定3個樣地之間的相似性.

CC=2α/(2α +β +γ)

式中:α為3個樣地中每兩個樣地共有的物種數(shù)，β和γ分別為一個樣地中有而另一個無的物種數(shù).

運用SPSS13.0進行多樣性的運算與相關(guān)性分析.

3 結(jié)果與分析

3.1 不同生境群落多樣性分析

研究表明(見表1)，各樣地類型中，Patrick豐富度指數(shù)(R)、Simpson 指數(shù)(D)和 Shannon－Wiener指數(shù)(H)的大小順序為:山坡地(S，D，H)＞撂荒地(S，D，H) ＞ 灘地(S，D，H);Pielou均勻度指數(shù)(E)的大小順序則剛好相反，其順序為:濰地(E)＞撂荒地(E)＞山坡地(E).由于4個多樣性指數(shù)之間具有直接的函數(shù)關(guān)系，符合生物數(shù)學(xué)意義[6，7].

表1 不同生境的物種多樣性Tab.1 The bio－diversity in different sampling sites

在灘地，由魚腥草－蕨群叢(Ass.Houttuynia cordatu-Pteridium aquilinum)群叢組成，主要包括18種植物，隸屬于14科15屬.群落總蓋度60% ～70%.主要優(yōu)勢種為魚腥草(Houttuynia cordatu)(12.46)、蕨(Pteridium aquilinum)(10.54)、紫花針茅(Stipa krylovii)(9.31)等，次優(yōu)勢種為豬毛蒿(Artemisia scoparia)和披針葉黃華(Thermopsis lanceolata)，其重要值分別為8.89和8.63，主要伴生種為多裂委陵菜(Potentilla multifida)、一年蓬(Erigeron annuus)、野菊花(Chrysanthemum indicum)等.將科按重要值的大小排列為:禾本科(39.86)＞薔薇科(35.76)＞菊科(13.98)＞傘形科(8.75).群落的垂直結(jié)構(gòu)可分為2層，上層為多年生草本植物如多裂委陵菜、一年蓬、野菊花等，平均高度為37 cm～46 cm，下層為魚腥草、蕨、紫花針茅、豬毛蒿和優(yōu)良禾本科牧草冰草(Agropyron cristatum)等.群落生物量為86 g/m2.

在撂荒地(是20世紀80～90年代隨著大量的青壯年外出務(wù)工，部分農(nóng)耕地逐漸形成了棄耕撂荒)，由早熟禾－井欄邊草群叢(Ass.Dianthus superbus-Pteris multifida)組成，主要包括20種植物，隸屬8科19屬.群落總蓋度40% ～50%.主要植物為早熟禾(Dianthus superbus)(18.98)，井欄邊草(Pteris multifida)(12.64)，次優(yōu)勢種為芙蓉菊(Crossostephium chinense)(10.00)、垂穗披堿草(Elymus nutans)(8.53)、海金沙(Lygodium japonicaum)(7.56)等，主要伴生異葉青蘭(Dracocephalum heterophyllum)、大吳風(fēng)草(Farfugium japonicaum)、魚腥草等.將科按重要值的大小依次為:菊科(13.79)＞禾本科(10.76) ＞ 海金沙草(8.98) ＞ 豆科(7.65).群落垂直結(jié)構(gòu)可分為2層，上層為菊科，如芙蓉菊、夏枯草(Prunella vulgaris)等.下層為早熟禾、井欄邊草、垂穗披堿草、海金沙、伴生異葉青蘭、大吳風(fēng)草和魚腥草等.高度4～10 cm.群落的植物生物量為74.6 g/m2.

在山坡地，由杉木+馬尾松－三尖杉+水蘇－莎草+地稔群叢(Ass.Cuninghamia lanceolata+Pinus massoniana-Cephalotataxus fortune+Stachys japonica-Cyperus rotundus-Melastoma dodecandrum)組成，主要包括21種植物，隸屬10科20屬.群落蓋度85% ～95%.主要優(yōu)勢種為杉木(Cuninghamia lanceolata)(23.45)、馬尾松(Pinus massoniana)(22.31)、槲蕨(Drynaria fortunei)(18.89)、楓香(Liquidambar formosana)(12.47)等，灌木為三尖杉(Cephalotataxus fortune)(9.80)、水蘇(Stachys japonica)(9.32)、檫木(Sassafras tsumu)(8.07)、香椿(Toona sinensis)(7.43)和映山紅(Rhododendron simsii)(5.12)等，草本為莎草(Cyperus rotundus)(8.12)、地稔(Melastoma dodecandrum)(7.43)、小魚仙草(Mosla dianthera)(5.86)和園葉節(jié)節(jié)菜(Rotala rotundifolia)(4.44).將科按重要值的大小順序排列為:杉科(15.34)＞松科(13.32) ＞ 禾本科(10.46) ＞ 菊科(9.34)＞千屈菜科(7.78).垂直結(jié)構(gòu)分為3層，上層為杉木、馬尾松等喬木，中層為三尖杉、水蘇等灌木，下層為莎草、地稔、小魚仙草和園葉節(jié)節(jié)菜等草本植物.群落生物量為243.98 g/m2.

3.2 不同生境的相似性分析

研究表明(見表2)，不同樣地之間的相似性指數(shù)(CC)在0.000 1～0.356 8之間，相似性水平較低，但不同樣地之間仍存在一定的相似性.在灘地與撂荒地2個樣地之間，CC(灘地～撂荒地)＞CC(撂荒地 ～山坡地)＞CC(灘地 ～山坡地)(P＜0.05);在撂荒地～山坡地2樣地之間，指數(shù)(撂荒地～山坡地)顯著高于指數(shù)(灘地～撂荒地)和指數(shù)(灘地 ～山坡地)(P ＜0.05).

在單個的樣地內(nèi)，樣地的相似性指數(shù)(CC)表現(xiàn)出灘地→撂荒地→山坡地遞減的趨勢.具體表現(xiàn)為:在灘地內(nèi)，CC(灘地～撂荒地)＞CC(撂荒地～山坡地)＞CC(灘地～山坡地)(P＜0.05);在撂荒地內(nèi)，CC(灘地～撂荒地)＞CC(撂荒地～山坡地)＞CC(撂荒地～灘地)(P＜0.05);在山坡地內(nèi)，CC(灘地～撂荒地)顯著高于CC(撂荒地～山坡地)和CC(灘地 ～山坡地)(P ＜0.05).

表2 不同生境之間的相似性指數(shù)(CC)Tab.2 The similarities indexes(CC)of different sampling sites

3.3 多樣性指數(shù)相關(guān)性分析

相關(guān)分析表明(見表3)，S、D、H之間呈極顯著正相關(guān)(P ＜0.01)，E 與S、D、H 呈負相關(guān)，達顯著水平(P ＜0.05).

表3 多樣性指數(shù)相關(guān)性分析Tab.3 Correlation index among bio－diversities

4 結(jié)論與討論

湖南省綏寧縣黃桑坪自然保護區(qū)的建群種，在不同的生境中各由不同的物種組成，在撂荒地、灘地等生境中，陽光充足，土壤水分蒸發(fā)強烈，生境條件較惡劣，物種由禾本科和菊科為主，在分層中現(xiàn)象中，它們均只具2層.而在山坡地中，人為干擾較少，生境條件較為優(yōu)越，物種多樣性指數(shù)最高，在分層現(xiàn)象中，具有喬、灌、草3層，能充分種用生境中的光、水、肥等生態(tài)因子.

樣地之間的相似性指數(shù)(CC)受樣地之間生態(tài)因素的差異性影響較大.生態(tài)因素的相似性坡近，有利于植物種類之間的傳播，樣地之間的相似性指數(shù)(CC)較高，反之則低(見表2)[8－10].

生境的差異性是生物多樣性形成的基本條件，同時也是物種多樣性形成的主要原因[11－13].不同生境條件，各生態(tài)因子的作用強度不同，導(dǎo)致植物群落結(jié)構(gòu)、組成發(fā)生動態(tài)的變化[14，15].同時還應(yīng)考慮資源的供給水平和人為干擾等非生物因素對植物群落的影響[16].

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