桂南地區(qū)植物群落多樣性分析

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(duì)桂東區(qū)域植被類型進(jìn)行野外調(diào)查研究，對(duì)野外物種多樣性進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定方法和記錄都比較嚴(yán)謹(jǐn)并對(duì)記錄結(jié)果進(jìn)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(hù)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(hào)： S565.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(shí)有霜雪，年降雨量1592.9～2022.2mm，年蒸發(fā)量1484mm，相對(duì)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(cè)定廣西東部地區(qū)植物群落的物種多樣性，對(duì)該地區(qū)桉樹、大葉櫟、杉木林和馬尾松林分別進(jìn)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?yàn)闁|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(duì)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(gè)單一統(tǒng)計(jì)量。植物群落一般是通過度量群落中的種數(shù)、個(gè)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(shí)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(qiáng)的主觀性，有時(shí)也可以把系統(tǒng)設(shè)置法和隨機(jī)設(shè)置法結(jié)合起來進(jìn)行。樣方的數(shù)量越多越能反映客觀的真實(shí)情況。但是，樣方太多，會(huì)使工作量增大，不宜采用，草本群落一般設(shè)置5～10個(gè)，對(duì)于森林群落一般設(shè)置3個(gè)。

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(shì)較好的地段各設(shè)置3個(gè)樣方，用皮尺和測(cè)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(duì)四個(gè)100m2的小樣方內(nèi)的植物進(jìn)行逐一測(cè)定并記錄，從喬木、灌木到草本逐一進(jìn)行觀察記錄，并作詳細(xì)記錄。對(duì)喬木層的樹種的胸徑、樹高和冠幅進(jìn)行逐一觀察、測(cè)量和記錄到記錄表中。對(duì)灌木層和草本層的各物種種類及其對(duì)應(yīng)的平均高度和數(shù)量進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，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(jì)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(jì)算公式為：

式中：SP為Simpson指數(shù)；N為所有物種的個(gè)體總和；Ni為第i個(gè)物種的個(gè)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(shì)度高，多樣性低。

SP的直觀意義：當(dāng)從N個(gè)個(gè)體、S個(gè)物種的樣地中抽取個(gè)體并不放回，連續(xù)抽樣，如果抽取個(gè)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(shí)，群落內(nèi)所有物種的個(gè)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(jì)算公式

）

式中：SW為Shannon-Weiner指數(shù)；N為群落所有物種的個(gè)體總和；Ni為第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)；S為物種數(shù)目；Pi為第i個(gè)物種個(gè)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(cè)從群落中隨機(jī)抽了一定個(gè)體物種的不定度，物種的數(shù)目越多、個(gè)體分布越均勻時(shí)，此物種不定度越大。物種的數(shù)目越多、個(gè)體分布越均勻時(shí)，此物種不定度越大。

3.3 均勻度公式

均勻度指群落中各個(gè)物種多度（個(gè)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(shí)，則物種均勻度為最大值1，否則小于1。均勻度實(shí)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。可表示為：

Esp=SP/SPmax或Esw=SW/SWmax=SW/log2S。

3.4 結(jié)果計(jì)算

經(jīng)過樣方調(diào)查，統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出群落多樣性測(cè)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，結(jié)合多樣性指數(shù)Simpson指數(shù)和Shannon-Weiner指數(shù)的計(jì)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(gè)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(duì)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(shí)，則物種均勻度為最大值1，否則小于1。均勻度實(shí)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(duì)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(gè)體數(shù)目比較穩(wěn)定，沒有太大的變動(dòng)。不像馬尾松林那樣生物種類在個(gè)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(píng)價(jià)

通過對(duì)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(hù)生態(tài)結(jié)構(gòu)多樣性的發(fā)展[6～9]。

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