張 明,張宗應(yīng),郭祥勝
(1.安徽林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 合肥230031;2.安徽省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院,安徽 合肥230031)
生物多樣性是指各種生命形式的資源,包括地球上的各種植物、動物、微生物以及各個物種所擁有的基因,由生物與環(huán)境相互作用所形成的生態(tài)系統(tǒng),以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程[1].反映生物群落在組成、結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)方面的異質(zhì)性,是生態(tài)學(xué)研究中十分重要的內(nèi)容[2].有關(guān)植物群落結(jié)構(gòu)與多樣性的研究目前已取得很多成果,諸如針對自然保護(hù)區(qū)[3-5]、城市綠地[6-8]以及與土壤養(yǎng)分[9]、群落環(huán)境的關(guān)系[10]研究等方面.安徽神山國家森林公園地處安徽省全椒縣西北部,由于其獨(dú)特的歷史人文景觀和豐富的文化底蘊(yùn),1992年被原國家林業(yè)部批準(zhǔn)為國家級森林公園.但目前對該地區(qū)的研究報道僅涉及旅游資源[11]等方面,其植物群落方面還尚未有詳細(xì)的研究報道.本文通過對神山森林公園不同區(qū)域的植物群落進(jìn)行調(diào)查,分析群落的結(jié)構(gòu)、特征、生物多樣性等,以期為群落的優(yōu)化和推薦提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),為森林公園物種多樣性保護(hù)和森林經(jīng)營管理提供理論依據(jù).
安徽神山國家森林公園位于安徽省東部、江淮分水嶺南側(cè),地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°03’-118°08’,北緯32°05’-32°10’,總面積2 221.9公頃.區(qū)域處于暖溫帶的南緣,屬北亞熱帶向暖溫帶過渡性氣候區(qū).境內(nèi)丘陵地起伏,屬江淮丘陵一部分,山體屬滁縣皇甫山余脈,山脈特點(diǎn)為低山與高丘相接,山脈走向?yàn)槲鞅敝翓|南,山頂多為平頂,少數(shù)為尖頂.基巖主要為石灰?guī)r,部分為千枚巖和片麻巖,裸巖較多,屬喀斯特地貌.土壤主要為普通黃棕壤.區(qū)域植被組成復(fù)雜,屬北亞熱帶落葉(常綠)闊葉林植被區(qū),多為天然闊葉林與人工長綠針葉混交林,植被類型有天然闊葉次生林、人工針葉林和針闊混交林、灌木林、竹林、經(jīng)濟(jì)林等.
表1 神山國家森林公園自然地理概況
在對研究區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查的基礎(chǔ)上,對其森林類型進(jìn)行初步劃分,從不同方位及不同區(qū)域選取有特色的小班設(shè)置樣地,運(yùn)用代表性取樣方法,從群落所在空間中,選擇具代表性、典型性地段作為調(diào)查樣地,共選取調(diào)查樣地10個,樣地面積設(shè)置20 m×20 m,在樣地內(nèi)按照對角線再分別設(shè)置2 m×2 m灌木層樣方、1 m×1 m草本層樣方各5個.具體調(diào)查指標(biāo)有:喬木層樹種種名、數(shù)量、樹高、胸徑、冠幅、郁閉度等,灌木層、草本層物種種類、多度、蓋度(或叢數(shù)、株數(shù))、高度等.
植物群落的物種多樣性是研究植物群落在組成、結(jié)構(gòu)和功能等多方面表現(xiàn)出來的豐富多彩的差異.自1943年Fisher提出多樣性指數(shù)以來,各種各樣的多樣性指數(shù)成為評價生物群落物種多樣性的依據(jù).本研究采用重要值(important value,IV)作為多樣性測度的計算依據(jù),其中喬木層重要值(IV)為相對多度、相對頻度和相對優(yōu)勢度三者之和;灌木層和草本層重要值(IV)為相對多度、相對頻度和相對蓋度三者之和[12].多樣性的測度選用Shannon-Wiener指數(shù)(H)、Simpson指數(shù)(D)、Pielou指數(shù)(J)[13-14],具體公式見表2.豐富度(S)用群落種數(shù)表示.
表2 物種多樣性指數(shù)計算公式
參照植物群落命名方法和分類原則,結(jié)合安徽神山森林公園植物群落的分布狀況、生長環(huán)境和結(jié)構(gòu)特征,將調(diào)查的10個樣地分為10個群落:
(1)麻櫟(Quercus acutissima Carruth.)+懸鉤子(Rubus corchorifolius L.f.)+天葵(Semiaquilegia adoxoides Makino)群落.該群落類型位于神山寺附近山坡處.喬木層優(yōu)勢種為麻櫟,常見的還有黃檀(Dalbergia hupeana Hance)、梧桐(Firmiana platanifolia(L.f.)Marsili)、黃連木(Pistacia chinensis Bunge)、三角楓(Acer buergerianum Miq.)、側(cè)柏(Platycladus Spach)等;灌木層中懸鉤子為優(yōu)勢種,伴生種有衛(wèi)矛(Euonymus alatus(Thunb.)Sieb)、小果薔薇(Rosa cymosa Tratt.)等;草本層以天葵分布最多,占絕對優(yōu)勢,其他草本有老鴉瓣(Tulipa edulis(Miq.)Baker.)、絡(luò)石(Trachelospermum jasminoides)、大齒山芹(Ostericum grosseserratum(Maxim.)Kitag.)等,整體地面覆蓋率較高.
(2)側(cè)柏+淡竹(Phyllostachys glauca McClure)+求米草(Oplismenus undulatifolius)群落.該群落類型位于神山湖附近的山坡處.喬木層優(yōu)勢種為側(cè)柏,還分布有黃連木、馬尾松(Pinus massoniana Lamb.)、山槐(Albizia kalkora(Roxb.)Prain)等;灌木層有淡竹、莢蒾(Viburnum dilatatum Thunb.)、黃連木幼樹等,其中淡竹為優(yōu)勢種;草本層中以求米草分布最多,占絕對優(yōu)勢,其他還有天葵、老鴉瓣、安徽石蒜(Lycoris anhuiensis Y.Xu et G.J.Fan)等.
(3)黃連木+衛(wèi)矛+求米草群落.該群落類型位于神山寺附近的山坡處.該群落喬木層以黃連木占絕對優(yōu)勢,其余的有樸樹(Celtis sinensis Pers.)、欒樹(Koelreuteria paniculata)、楓香(Liquidambar formosana Hance)、野柿樹等,喬木密度偏大;灌木層中衛(wèi)矛為優(yōu)勢種,伴生有小果薔薇、山胡椒(Lindera glauca(Sieb.et Zucc.)Bl)、三角楓幼樹、山草莓(Fragaria ananassa Duch.)等;草本層以求米草分布最多,占絕對優(yōu)勢,還有老鴉瓣、絡(luò)石、澤漆(Euphorbia helioscopia)等.
(4)樸樹+山胡椒(Lindera glauca(Sieb.et Zucc.)Bl)+求米草群落.該群落分布于神山寺附近的山坡處,為陰坡.其中喬木層優(yōu)勢種為樸樹,還有黃連木、側(cè)柏、山胡椒等,喬木密度中等;灌木層有麻櫟幼樹和山胡椒等2種植物,其中麻櫟幼樹為優(yōu)勢種;草本層中以求米草占優(yōu)勢,還有老鴉瓣、天葵、南山堇菜(Viola chaerophylloides(Regel)W.Beck.)、苦麥菜(Luctuca indica L.)、馬齒莧(Portulaca oleracea L.)等.
(5)馬尾松+柘刺(Cudrania cochinchinensis(Lour.)Kudo et Masam.)+求米草群落.該群落位于東山景區(qū)內(nèi)東坡.該群落喬木層樹種有馬尾松、黃連木、麻櫟、丁香(Syzygiumaromaticum)、苦楝(Melia azedarach)等,喬木密度中等,優(yōu)勢種為馬尾松;灌木層有柘刺、野薔薇(Rosa multiflora Thunb.)、丁香幼樹、三角楓幼樹等,柘刺為優(yōu)勢種;草本層中以求米草占優(yōu)勢,還有苦麥菜、老鴉瓣、天葵、南山堇菜等.
(6)濕地松(Pinus elliotti Engelm)+柘刺+老鴉瓣群落.該群落類型位于東山景區(qū)北坡,喬木層樹種有濕地松、麻櫟、棠梨(Pyrus calleryana Decne.)等,喬木密度中等,優(yōu)勢種為濕地松;灌木層有柘刺、黃連木幼樹、花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim.)、野薔薇等,柘刺為優(yōu)勢種;草本層中以老鴉瓣占優(yōu)勢,還有求米草、天葵、南山堇菜等.
(7)黃連木+野薔薇+求米草群落.該群落位于東山景區(qū)東坡,該群落喬木層優(yōu)勢種為黃連木,還有樸樹、麻櫟、山槐、桑樹(Morus alba Linn.Sp.)、榆樹(Ulmus pumila L.)、紅果樹(Stranvaesia davidiana)等;灌木層有野薔薇、小葉女貞(Ligustrum quihoui Carr.)、野桐(Mallotus Lour.)、衛(wèi)矛、野山楂(Crataegus cuneata Sieb.& Zucc.)等,野薔薇為優(yōu)勢種;草本層中以求米草占優(yōu)勢,其他還有老鴉瓣、天葵、南山堇菜等.
張清元覺得,唐小芹是孤兒院里最漂亮的女孩。她比那幫小家伙要大一些,但比張清元要小。黎院長就叫她小芹子。小芹子是一個從下江逃難來的女人留在河口的。張清元第一次見到小芹子是在河口。他之所以能記住小芹子,是因?yàn)樗淖齑缴祥L有一顆鮮亮突起的黑痣,圓圓的。他聽大人們說過,那顆痣就叫美人痣,乍一看有些刺眼,但看過之后就覺得這女孩漂亮,過目難忘。
(8)樸樹+小葉女貞+天葵群落.該群落分布于東山景區(qū)西南坡,該群落喬木層樹種有樸樹、黃連木、麻櫟、苦楝、構(gòu)樹(Broussonetia papyrifera)等,優(yōu)勢種為樸樹;灌木層有小葉女貞、花椒、衛(wèi)矛、淡竹等,小葉女貞為優(yōu)勢種;草本層中以天葵占優(yōu)勢,還有求米草、老鴉瓣、苦麥菜等.
(9)黃連木+野桐+求米草群落.該群落位于黃龍溪附近,該群落喬木層樹種有黃連木、側(cè)柏、馬尾松、樸樹、黃檀等,優(yōu)勢種為黃連木;灌木層有野桐、山胡椒和黃連木幼樹等,野桐為優(yōu)勢種;草本層中以求米草占優(yōu)勢,還有天葵、老鴉瓣、絡(luò)石、野鳶尾(Iris dichotoma Pall.)、南山堇菜、酢漿草(Oxalis corniculata L.)等.
(10)黃連木+小葉女貞+求米草群落.該群落位于磨盤山一帶,該群落喬木層樹種有黃連木、樸樹、側(cè)柏、黃檀、山胡椒等,優(yōu)勢種為黃連木;灌木層有小葉女貞、野桐、山胡椒、榆樹幼樹(Ulmus pumila L.)、三角楓幼樹等,小葉女貞為優(yōu)勢種;草本層中以求米草占優(yōu)勢,其他還有天葵、老鴉瓣、酢漿草、紫花地丁(Viola philippica)、蒲公英(Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.)等.
結(jié)合研究區(qū)域內(nèi)不同群落類型組成種及其重要值排序(見表3)分析,樣地內(nèi)喬木層優(yōu)勢種主要為黃連木(Pistacia chinensis Bunge)、樸樹(Celtis sinensis Pers.)、麻櫟(Quercus acutissima Carruth.)、側(cè)柏(Platycladus Spach)、馬尾松(Pinus massoniana Lamb.)、濕地松(Pinus elliotti Engelm)等;灌木層主要優(yōu)勢種為小葉女貞(Ligustrum quihoui Carr.)、山胡椒(Lindera glauca(Sieb.et Zucc.)Bl)、柘刺(Cudrania cochinchinensis(Lour.)Kudo et Masam.)、野桐(Mallotus Lour.)、懸鉤子(Rubus corchorifolius L.f.)、衛(wèi)矛(Euonymus alatus(Thunb.)Sieb)等;草本層主要優(yōu)勢種為求米草(Oplismenus undulatifolius)、老鴉瓣(Tulipa edulis(Miq.)Baker.)、天葵(Semiaquilegia adoxoides Makino)等.
表3 神山森林公園主要優(yōu)勢種重要值排序
喬木層重要值數(shù)據(jù)從高到低依次是黃連木(2.295)–麻櫟(1.771)–馬尾松(1.739)–濕地松(1.651)–樸樹(1.570)-側(cè)柏(1.457),以黃連木的生態(tài)幅最寬,分布范圍最廣,麻櫟次之,馬尾松、濕地松、樸樹和側(cè)柏等只是在一些小生境中成為優(yōu)勢種或建群種.灌木層重要值數(shù)據(jù)從高到低依次為懸鉤子(1.467)-小葉女貞(1.436)-衛(wèi)矛(1.214)-野桐(1.080)-柘刺(1.008)-山胡椒(0.786),但其生態(tài)幅均較窄,基本為小生境中的優(yōu)勢種.草本層植被中求米草、老鴉瓣、天葵等分布范圍廣,所占數(shù)量比例大,在樣地內(nèi)不同坡向的山坡上均有分布,其他物種分布均較為零星.
物種多樣性是一個群落結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性的度量,代表著生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,體現(xiàn)群落的結(jié)構(gòu)類型、組織水平、發(fā)展階段、穩(wěn)定程度等.根據(jù)上述群落類型的劃分結(jié)果,分別計算各群落類型中喬木層、灌木層和草本層的物種多樣性指數(shù).
表4 神山森林公園主要群落類型物種多樣性①
研究區(qū)域群落類型中,喬木層中群落7豐富度最高,且喬木數(shù)量最多,說明該群落喬木層優(yōu)勢種數(shù)量多,優(yōu)勢度大,喬木層主次分明,這與該群落所處位置為陽坡,植被郁閉度相對較大有關(guān);群落6喬木樹種最少;灌木層種類最多的是群落9,最少的是群落6、8;草本層種類最多的是群落9、1,而較少的是群落6、7以及群落8.總體而言,物種豐富度不高,調(diào)查顯示,這主要受人為干擾因素影響較大所致.
從simpson指數(shù)和shannon-wiener指數(shù)來看,喬木層的simpson指數(shù)和shannon-wiener指數(shù)變化趨勢基本一致,其中shannon-wiener指數(shù)變化幅度較simpson指數(shù)偏大,群落9兩項(xiàng)指數(shù)均為最高,因該群落中喬木層植物種類較多,且重要值差距不大,分布比較均勻;群落3中此兩項(xiàng)指數(shù)均為最低,因?yàn)樵撊郝鋯棠緦又参锓N類較少、數(shù)量也少、分布相對集中.而在灌木層、草本層中,群落3的兩項(xiàng)指數(shù)則均為最高,主要與其喬木層較為稀疏,使下層灌木和草本生境改觀,植物種類相對較多,且樹種重要值差距不大,不同種類的多度分布較為均勻有關(guān).
從Pielou均勻度指數(shù)分析,喬木層均勻度指數(shù)最高的為群落9,最低的為群落3;灌木層中指數(shù)較高的是群落7、10、3和5,指數(shù)值最低的是群落6;草本層中兩項(xiàng)均勻度指數(shù)均較高的是群落3、10、1,指數(shù)最低的是群落2.指數(shù)較高的群落說明其植物重要值差距不大,且分布較為均勻,而指數(shù)低的則說明和其他群落的相比,其植物分布偏集中.
綜合喬木層、灌木層、草本層3種層次物種多樣性比較,可以看出在物種豐富度方面,研究區(qū)域物種豐富度不高,表現(xiàn)出草本層>喬木層>灌木層的特點(diǎn),但總體差異不大,說明研究區(qū)域群落整體的物種數(shù)量主要受草本層豐富度影響較大.simpson指數(shù)方面,喬木層指數(shù)平均值為0.511,灌木層為0.583,草本層為0.632,表現(xiàn)出草本層>灌木層>喬木層的趨勢,其中草本層與灌木層相差不大,在部分樣地中草本層還稍小于灌木層,與喬木層相差相對較大.shannon-wiener指數(shù)方面,喬木層指數(shù)平均值為0.895,灌木層為0.941,草本層為1.249,草本層>灌木層>喬木層.從Pielou均勻度指數(shù)來看,均表現(xiàn)出草本層(J=0.760)>灌木層(J=0.692)>喬木層(J=0.629)的特點(diǎn),這主要由于喬木樹種分布不均勻,且少數(shù)優(yōu)勢種占樹種株數(shù)大部分,從而表現(xiàn)出群落內(nèi)均勻度相對較低.
研究表明,安徽神山森林公園植物群落樣地可分為10個群落類型,其群落結(jié)構(gòu)與物種多樣性均存在一定差異.喬木優(yōu)勢種主要有黃連木、樸樹、麻櫟、側(cè)柏、馬尾松、濕地松等,灌木優(yōu)勢種主要有小葉女貞、山胡椒、柘刺、野桐、懸鉤子、衛(wèi)矛等,草本層優(yōu)勢種為求米草、老鴉瓣、天葵等;從分布情況來看,喬木中黃連木生態(tài)幅最寬,分布范圍最廣,麻櫟次之;灌木層物種生態(tài)幅均較窄,基本為小生境中的優(yōu)勢種;草本層植被中求米草、老鴉瓣、天葵等分布范圍廣,所占數(shù)量比例大,在樣地內(nèi)不同坡向的山坡上均有分布,其他物種分布均較為零星.
運(yùn)用Shannon-Wiener指數(shù)(H)、Simpson指數(shù)(D)、Pielou指數(shù)(J)等指數(shù)對神山森林公園植物群落物種多樣性進(jìn)行分析.結(jié)果表明,使用上述指數(shù)均能較好地反映不同植物群落類型在物種組成方面的差異.所調(diào)查植物群落中,其物種多樣性均表現(xiàn)出草本層>灌木層>喬木層;物種豐富度較低,表現(xiàn)出草本層>喬木層>灌木層的特點(diǎn),這一方面受群落所處的環(huán)境因素影響,還與人為干擾因素較大有關(guān),導(dǎo)致其生態(tài)環(huán)境較為脆弱,因此必須加強(qiáng)公園內(nèi)生態(tài)保護(hù),可適當(dāng)引入當(dāng)?shù)仄渌麡浞N,豐富物種豐富度,進(jìn)一步改善與合理布置林分組成,加強(qiáng)對光照、溫度、水分、土壤養(yǎng)分等充分利用,提高林分蓄積量和生態(tài)穩(wěn)定性,以有效提高生態(tài)效益.