河北小五臺(tái)山華北落葉松林下生物多樣性研究

江大勇

（張家口市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，河北 張家口075700）

物種多樣性是衡量一個(gè)地區(qū)生物資源豐富程度的一個(gè)客觀指標(biāo)，是群落生物組成結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，它不僅可以反映群落組織化水平，而且可以通過(guò)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系間接反映群落功能的特征。對(duì)物種多樣性的研究可體現(xiàn)群落和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、組織水平、發(fā)展階段、穩(wěn)定程度、生境差異等。小五臺(tái)山地區(qū)植物種類(lèi)繁多，是華北地區(qū)植物種類(lèi)最豐富地區(qū)之一。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前有野生高等植物1350種，隸屬于106科486屬。以菊科、禾本科、豆科植物種類(lèi)最為豐富（425種，占31.5%）。在1350種植物中，木本植物241種，占17.9%，其中以樺屬、松屬、落葉松屬、云杉屬、櫟屬、楊屬為主。草本植物1109種。

1 研究地區(qū)概況

小五臺(tái)山自然保護(hù)區(qū)位于河北省西北部，地處蔚縣、涿鹿兩縣境內(nèi)，東與北京市門(mén)頭溝區(qū)及保定市淶水縣接壤，距張家口市、北京市分別是150km和125km，距保定、石家莊分別是210km和330km。地理坐標(biāo)為東經(jīng)114°47′~115°30′，北緯39°50′~40°07′。東西長(zhǎng)60km，南北寬28km，總面積21833hm2。保護(hù)區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Т箨懠撅L(fēng)型山地氣候。具有雨熱同季、冬長(zhǎng)夏短、四季分明、夏季晝夜溫差大等特點(diǎn)。年平均氣溫6.4℃，1月平均氣溫-12.3℃（山頂可達(dá)-38℃），7月平均氣溫22.1℃。年降水量400~700mm。冬季多西北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)，山麓風(fēng)速2m/s，最大風(fēng)速可達(dá)20m/s。無(wú)霜期80~140d。9月中旬初雪，凍結(jié)期長(zhǎng)達(dá)5~6個(gè)月，最大凍土層1.5m。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

采用樣方法進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查時(shí)間為2018年7~8月，在小五臺(tái)山保護(hù)區(qū)內(nèi)不同的海拔選擇具有代表性的地段，設(shè)立7塊樣地，每塊樣地20m×30m，在樣地的對(duì)角點(diǎn)選擇4個(gè)5m×5m的灌木樣方，5個(gè)1m×1m的草本樣方分別在樣地的4個(gè)對(duì)角點(diǎn)和樣地的中心位置，對(duì)樣方內(nèi)所有植物種類(lèi)調(diào)查其株數(shù)、高度、蓋度、頻度。標(biāo)準(zhǔn)地概況如表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)地概況

2.2 物種多樣性的概念及計(jì)算方法

（1）豐富度指數(shù)。物種豐富度指數(shù)主要是測(cè)定一定空間范圍內(nèi)的物種數(shù)目以表達(dá)生物的豐富程度。

物種豐富度指數(shù)采用Margalef豐富度指數(shù)：

（2）多樣性指數(shù)。物種多樣性指數(shù)是將物種豐富度與種的多度結(jié)合起來(lái)的函數(shù)。

多樣性指數(shù)采用Simpson多樣性指數(shù)：D=1-∑Pi2

（3）均勻度指數(shù)。均勻度指數(shù)是把物種豐富度與均勻度結(jié)合起來(lái)的一個(gè)單一的統(tǒng)計(jì)量。

均勻度指數(shù)Pielou均勻度指數(shù)：

N為所有物種個(gè)體總數(shù)，S為群落中物種總數(shù)，Pi為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)占所有物種個(gè)體總數(shù)的比例。

3 結(jié)果與分析

3.1 華北落葉松林下植物區(qū)系組成

小五臺(tái)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)經(jīng)過(guò)多年的封山育林，植被類(lèi)型非常的豐富，華北落葉松經(jīng)過(guò)多年的森林撫育，生長(zhǎng)情況良好，從表2中可以看出：小五臺(tái)山華北落葉松的林下灌木層植物包括6個(gè)種，隸屬5個(gè)科，6個(gè)屬，頻度最高的就是華北繡線(xiàn)菊為51%，4塊樣地都出現(xiàn)了，其次就是毛榛，2塊樣地出現(xiàn)，其余的都是僅一塊樣地出現(xiàn)。從表3中可以看出：小五臺(tái)山華北落葉松林下草本層植物包括25個(gè)種，隸屬于13個(gè)科，24個(gè)屬，頻度最高的是東方草莓，其次是華北耬斗菜、麻葉蕁麻、景天三七，從蓋度上看也是這4種植物的蓋度最高，東方草莓蓋度在50%，華北耬斗菜25%，麻葉蕁麻20%，景天三七15%，其余種蓋度都在10%以下。

表2 林下灌木層物種

3.2 不同林分下植物多樣性指數(shù)

物種多樣性是把物種數(shù)、個(gè)體數(shù)、分布特性等信息結(jié)合起來(lái)的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，能定量反映群落或生境中物種的豐富度、變化程度或均勻度。多樣性指數(shù)包含有較多關(guān)于群落結(jié)構(gòu)的信息，在一定程度上反映出各個(gè)物種在森林類(lèi)型中的地位和作用，因此，可以用多樣性指數(shù)來(lái)定量表征群落和生態(tài)系統(tǒng)特征。從華北落葉松不同海拔高度的7塊樣地的多樣性指數(shù)來(lái)看，1號(hào)樣地的物種數(shù)達(dá)到12，其次是5號(hào)樣地和4號(hào)樣地，分別是11和9，多樣性指數(shù)和物種數(shù)基本是一致的，1號(hào)樣地的物種多樣性指數(shù)為0.8765，5號(hào)和4號(hào)樣地的為0.8321和0.8124。

物種豐富度指數(shù)具有簡(jiǎn)單直觀的特點(diǎn)，可以直接反映群落內(nèi)物種的數(shù)量特征。從表4可以看出：物種的豐富度di與Sp是呈正比的，物種數(shù)越多，物種豐富度指數(shù)就越大。從7塊樣地林下植物的豐富度指數(shù)來(lái)看，1號(hào)樣地的豐富度指數(shù)最高，達(dá)到3.1003，其次是5號(hào)和4號(hào)樣地分別為2.5346和2.1833，2號(hào)、6號(hào)、7號(hào)樣地的豐富度指數(shù)相差較小，分別為1.6125、1.6487、1.5897，3號(hào)樣地的豐富度指數(shù)最小，僅為0.6723。

表3 林下草本層物種

表4 華北落葉松林下植物多樣性指數(shù)

物種均勻度是指一個(gè)群落或環(huán)境中的全部物種數(shù)目個(gè)體數(shù)目的分配狀況，是對(duì)不同物種在數(shù)量上接近程度的衡量。物種數(shù)目越多，多樣性越豐富，物種數(shù)目相同時(shí)，每個(gè)物種的個(gè)體數(shù)越平均，則多樣性越豐富。本次調(diào)查物種的均勻度和物種的多樣性和豐富度存在差異，2號(hào)樣地的均勻度指數(shù)最高，為0.9711，其次是1號(hào)樣地0.9561，5號(hào)樣地0.9431，4號(hào)樣地0.9398.均勻度指數(shù)最低的為3號(hào)樣地0.5987。

4 結(jié)論

小五臺(tái)山華北落葉松林下植物物種的構(gòu)成豐富，隸屬于17個(gè)科，30個(gè)屬，31個(gè)種，其中林下灌木植物隸屬5個(gè)科，6個(gè)屬，6個(gè)種。林下草本植物隸屬13個(gè)科，24個(gè)屬，25種。

物種數(shù)量前3個(gè)科是薔薇科、菊科、毛茛科，科、屬、種的組成基本上以單屬單種為主，科屬的組成很分散，而且林分間共有種比例少。這樣的結(jié)果與近些年封山育林是分不開(kāi)的，充分利用小五臺(tái)山物種多樣性豐富的特點(diǎn)，加大對(duì)野生珍惜植物的保護(hù)。

不同林分下物種多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)在一定程度上能代表物種的多樣性程度，小五臺(tái)山華北落葉松林下物種的多樣性在郁閉度為75%的華北落葉松較其他樣地的物種數(shù)、豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)都偏高，這一結(jié)論運(yùn)用到生產(chǎn)上可以指導(dǎo)落葉松生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。