吉林省舒蘭市植物群落多樣性的研究

鄭永春　遲麗華

摘要：本試驗以43個植物群落調(diào)查資料為基礎(chǔ)，從不同類型、層次的群落相似性系數(shù)、物種豐富度指數(shù)和辛普森多樣性指數(shù)及其與海拔的關(guān)系對舒蘭市植物群落多樣性進行了分析。結(jié)果表明，群落相似性系數(shù)隨著海拔的升高逐漸降低；草本的物種豐富度指數(shù)較大；辛普森多樣性指數(shù)隨著海拔的變化表現(xiàn)出明顯的分異現(xiàn)象，灌木和針闊混交林的辛普森多樣性指數(shù)是隨著海拔遞減而遞減，闊葉林的辛普森多樣性指數(shù)上升。

關(guān)鍵詞：舒蘭；群落相似性系數(shù)；物種豐富度指數(shù)；辛普森指數(shù)

項目基金：吉林省舒蘭市代表區(qū)域中藥資源保護利用（第四次全國中藥資源普查吉林省舒蘭市普查隊）項目

中圖分類號：Q948.15 文獻標(biāo)識碼：A DOI編號：10.14025/j cnki.jlny.2016.10.031

生物群落是在一定地理區(qū)域內(nèi)，生活在同一環(huán)境下的不同種群的集合體，其內(nèi)部存在著極為復(fù)雜的相互聯(lián)系。群落多樣性就是指生物群落在組成、結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)方面表現(xiàn)出的豐富多彩的差異。群落多樣性研究是群落生態(tài)學(xué)研究中非常重要的內(nèi)容。群落的種類組成是群落最基本最重要的特征之一，是群落形成的基礎(chǔ)。任何一個群落都是由一定的數(shù)量的種類組建而成的。保護生物多樣性是實現(xiàn)社會持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，研究生物多樣性，即研究生物多樣性的組成、分布、結(jié)構(gòu)和功能，了解基因、物種和生態(tài)系統(tǒng)的作用和功能，闡明生態(tài)群落之間的關(guān)系，為持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

舒蘭市自然風(fēng)光秀麗，環(huán)境優(yōu)美。物種有68個科、134個屬、157種。全市綠地面積占51%，其中森林覆蓋率為44.4%，水系發(fā)達，河流均為松花江水系，舒蘭市水域、濕地面積約623.8平方公里。舒蘭市植被類型在吉林溫帶地區(qū)具有典型的代表意義。

本試驗通過對舒蘭地區(qū)群落多樣性特征指數(shù)進行初步測度和研究，為該區(qū)生物多樣性的保護與持續(xù)利用提供參考或依據(jù)。

1 研究地區(qū)自然概況、研究方法

1.1 自然概況

舒蘭市位于吉林省吉林市的東北部，東經(jīng)126°24′～127°45′，北緯43°51′～44°38′之間，屬于長白山地向遼松平原的過渡地帶。平均海拔為350米，市內(nèi)可見山地、丘陵、臺地、平原地貌。屬于中溫帶亞濕潤氣候，年平均氣溫3.6℃。轄境南與吉林市龍?zhí)秴^(qū)、蛟河市交界，東與蛟河市接壤，西隔松花江與九臺區(qū)相望，東北與黑龍江省五常市接壤。東部山區(qū)峰巒疊嶂，中部丘陵蜿蜒連綿，西部沿江平原，土地肥沃，地勢平坦。

1.2 研究方法

1.2.1 群落設(shè)置在本區(qū)域內(nèi)根據(jù)林地類型中草藥分布類型設(shè)置了43個群落。每個群落中，設(shè)置了5套大樣方，每個樣方中有6個小樣方，共計套方215個，樣方1290個。根據(jù)舒蘭市的地形地貌以及不同藥用植物分布在不同的區(qū)域等情況，用群落定位以43個群落對舒蘭市進行了全面而綜合的普查。

10m×10m樣方為喬木——1號小樣方；

5m×5m樣方為灌木——2號小樣方；

2m×2m樣方為草本——3號小樣方；

2m×2m樣方為草本——4號小樣方；

2m×2m樣方為草本——5號小樣方；

2m×2m樣方為草本——6號小樣方；

6個小樣方組成一套方案，簡稱“套方”，如圖1所示。

根據(jù)舒蘭市地形、地貌、海拔、林地類型、土壤類型確定調(diào)查群落點，如圖2所示。

1.2.2 資料分析所用的數(shù)據(jù)均來自于第四次全國中藥資源普查對舒蘭市的調(diào)查。資料則是通過因特網(wǎng)查閱CNKI數(shù)據(jù)庫的相關(guān)文獻。所用的群落型號：集思寶MG711。

群落多樣性的測度采用群落樣地的群落相似性系數(shù)、物種豐富度指數(shù)以及辛普森多樣性指數(shù)來表示。首先將植物群落類型的樣方或樣線所調(diào)查的數(shù)據(jù)資料借助于EXCEL軟件分析，并繪制出相應(yīng)的圖表。

1.2.2.1 群落相似性系數(shù)群落相似性系數(shù)指各樣方單位共有種的百分率。群落相似性系數(shù)是目前最常用和基礎(chǔ)的相似性系數(shù)之一。

公式為：群落系數(shù)=c/（a+b-c）

式中，a為樣方A的物種數(shù)目；b為樣方B的物種數(shù)目；c為樣方A和B中的共有種數(shù)（不包括世界種）。

1.2.2.2 物種豐富度指數(shù)物種豐富度是群落物種多樣性最直接的表達特征。物種豐富度即群落中植物的種數(shù)，可直接反映群落物種多樣性的特點，但忽略各物種個體數(shù)量多少，并受其面積影響。

Gleason指數(shù)：D=S/lnA

式中：A為單位面積，S為群落中的物種數(shù)目。物種豐富度指數(shù)可消除因調(diào)查面積不同產(chǎn)生的差異，便于群落和地區(qū)之間的比較，同時各層次物種多樣性指數(shù)之間可以相加，便于反映群落總體多樣性。

Margalef指數(shù)：D=（S-1）/lnN

式中：S為群落中的總數(shù)目，N為觀察到的個體總數(shù)。

1.2.2.3 辛普森多樣性指數(shù)辛普森多樣性指數(shù)是基于在一個無限大小的群落中，隨機抽取出兩個個體，它們屬于同一物種的概率是多少依據(jù)這樣的假設(shè)而推導(dǎo)出來。

辛普森多樣性指數(shù)=隨機取樣的兩個個體屬于不同種的概率

=1-隨機取樣的兩個個體屬于同種的概率

假設(shè)中i的個體數(shù)占群落中總個體的比例為Pi，那么，隨機取種i兩個個體的聯(lián)合概率就為Pi²。將群落中全部種的概率合起來，就可得到辛普森指數(shù)，即

式中：Pi=Pi=Ni/N為第i個物種的相對重要值。

影響辛普森多樣性指數(shù)的因素之一是物種的豐富度，另一因素是群落中的均勻度，豐富度越高、種分布越均勻，辛普森多樣性指數(shù)就越高。

3 結(jié)果與分析

3.1 群落相似性系數(shù)的數(shù)據(jù)指標(biāo)的測度

3 1.1 灌叢的7個植物群落樣地比較的群落相似性系數(shù)的數(shù)值試驗測定了舒蘭市灌叢的7個植物群落樣地比較的群落相似性系數(shù)的數(shù)值（群落分類：1～7灌叢，8～39闊葉林，40～43針闊混交林）。

從圖3可見，群落相似性系數(shù)隨著海拔的走向呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢。群落3號、7號分別靠近舒蘭市永興村和治安村，由于人類活動頻繁以及農(nóng)耕開采等原因?qū)е氯郝湎嗨菩韵禂?shù)較低；而群落5號是玉米地生境比較貧瘠致使群落相似性系數(shù)最低。

3.1.2闊葉林、針闊混交林的43個植物群落比較的群落相似性系數(shù)的數(shù)值圖4為舒蘭市闊葉林、針闊混交林的43個植物群落比較的群落相似性系數(shù)的數(shù)值。從圖4可以看出，闊葉林和針闊混交林的群落相似性系數(shù)也是隨著海拔的變化而變化的，隨著海拔的逐漸增加植物群落的群落相似性系數(shù)卻在逐漸降低。圖4中可以看出灌叢和闊葉林的群落相似性系數(shù)相比較針闊混交林而言群落相似性系數(shù)較大，而其中群落16號、25號、31號、37號是玉米地生境比較貧瘠致使群落相似性系數(shù)較低。

3.2 物種豐富度指數(shù)的測度

圖5結(jié)果顯示，物種豐富度指數(shù)與植物群落的關(guān)系喬木層和灌木層物種豐富度指數(shù)明顯低于草本層，草本層的物種豐富度指數(shù)最高。而且喬木層和灌木層的區(qū)域面積明顯比草本大許多?？梢姴荼緦訉τ谌郝淇傌S富度指數(shù)是有很大的影響。

3.3 辛普森多樣性指數(shù)的測度

圖6可見，舒蘭市植物群落的辛普森多樣性隨著海拔的變化表現(xiàn)出明顯的分異現(xiàn)象，致使3個植物群落類型變化出現(xiàn)多元化趨勢已很難簡單地說明三者與海拔之間的關(guān)系了。灌木和針闊混交林的辛普森多樣性指數(shù)是隨著海拔的遞減而遞減的，相對而言闊葉林的辛普森多樣性指數(shù)上升，弱化了其他兩個層次的多樣性指數(shù)值間的明顯差距。圖6中的4個最低點是玉米地的群落樣地，這些變化還取決于不同的群落有不同的生境、海拔等因素。

4 結(jié)論和討論

4.1 結(jié)論

無論是用群落相似性系數(shù)（Jac-card指數(shù)）、物種豐富度指數(shù)（Gleason指數(shù)、Mar-galef指數(shù)）還是用辛普森多樣性指數(shù)（Simpson指數(shù)），都反映出基本一致的趨勢：闊葉林>灌叢>針闊混交林。由于海拔的不同形成了不同的群落類型，群落的多樣性隨著海拔也呈現(xiàn)出一定的梯度走向。闊葉林、針闊混交林相交于灌叢而言，同屬于灌叢的親緣性較大。而且同屬于玉米地的5號、16號、25號、31號、37號的群落相似性系數(shù)、物種豐富度指數(shù)、辛普森多樣性指數(shù)的數(shù)值都比較小，證明群落的多樣性還受到人為因素的影響。

4.2 討論

很多群落的套方中或多或少的都參雜著農(nóng)耕用地，而且耕地的面積還在緩慢的擴增中，人類的活動對于植物的生長起到了一定的約束，但總體來看舒蘭市地區(qū)的區(qū)系成分還是較為豐富的。隨著科技的不斷發(fā)展，人類可以活動以及環(huán)境污染的范圍都在不斷地擴大。從而影響了植物的生長，導(dǎo)致適合它們生長的環(huán)境逐漸縮小。當(dāng)前維護和保護當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境穩(wěn)定對于抵御風(fēng)少侵襲、促進地方經(jīng)濟發(fā)展起著非常重要的作用，也是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境條件建設(shè)和社會經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。因此進行該區(qū)或的植被動態(tài)變化和植物群落的變化研究，對于舒蘭市當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟穩(wěn)定及持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。