千年桐人工林物種多樣性研究

游儒榮

摘 要：為了研究大面積人工種植的千年桐林中植被類型和物種多樣性的變化，以福建省建甌市小松鎮(zhèn)千年桐林及其周圍環(huán)境為研究區(qū)域，通過樣方調(diào)查法，運(yùn)用傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)的研究方法，運(yùn)用重要值、多樣性、豐富度、均勻度等指標(biāo)，研究分析千年桐林結(jié)構(gòu)、種類組成和物種多樣性。結(jié)果表明，千年桐人工林群落內(nèi)種類和個(gè)體數(shù)均較為稀少，但不同樣方內(nèi)物種變化較為復(fù)雜且不呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。千年桐樣方內(nèi)出現(xiàn)67種，隸屬49科63屬，其中以喬木層的科屬種數(shù)最少。比較不同層次樹種重要值大小，喬木層>灌木層>草本層。物種多樣性差異與不同生境條件有關(guān)，灌、草層中雖然物種數(shù)多、豐富度高，但物種分布的均勻度和優(yōu)勢度比喬木層高。

關(guān)鍵詞：千年桐；人工林；物種多樣性；群落結(jié)構(gòu)

中圖分類號 S79 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）06-106-04

Study on the Species Diversity in Aleurites montana Plantation Forest

You Rurong

（Xiaosong Forestry Workstation in Jian′ou City，Jian′ou 353111，China）

Abstract：To study Aleurites montana Plantation Forest planted in a large scale on the variation of type of vegetation and species diversity. The Plantation Forest and surroundings as the study area.The structure， species composition and diversity among Aleurites montana Plantation Forest， using important value，diversity，richness and evenness by quadrats survey and methods of traditional ecological. The results showed that species and individuals within the community are more scarce in Aleurites montana Plantation Forest. More complex species changes in different quadrats and not showed a certain regularity. There were 67 species belonging to 49 families and 63 genera in the Eucalyptus forest， families and genera are the least of tree layer. Comparison of species important value of different levels， tree layer>shrub layer>herb layer. Diversity of species with different habitat conditions， species richness and high rich in the shrub layer and the herb layer， but evenness of species distribution and dominance are the most of tree layer.

Key words：Aleurites montana；Plantation forest；Species diversity；Structure of community

物種多樣性主要是通過植物群落結(jié)構(gòu)及群落內(nèi)物種組成的差異性來體現(xiàn)[1]，而植物群落多樣性又是研究群落生態(tài)系統(tǒng)功能的重要方法之一[2]。同時(shí)，物種多樣性與群落生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力水平高低呈正相關(guān)，即多樣性各指數(shù)值越大其生產(chǎn)力水平越高。因此，群落植物多樣性成為群落生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[3]。

千年桐（Aleurites montana），屬大戟科（Euphorbiaceae Juss）油桐屬（Vernicia Lour.）植物，是我國特有的工業(yè)油料樹種，在我國已有超過1 000a的栽培與利用歷史。目前有關(guān)該樹種的研究相對較少，其中包括千年桐人工林喬木層的生物量特征研究[4]、千年桐苗木栽培研究[5-8]、千年桐種子包衣技術(shù)及環(huán)境適應(yīng)性研究[9]等方面，而研究種植該樹種引起群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性變化的成果則相對較少。為此，筆者通過分析人工林千年桐群落內(nèi)物種多樣性的變化規(guī)律，旨在為其物種的開發(fā)利用、綜合管理及可持續(xù)經(jīng)營等提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省建甌市小松鎮(zhèn)，地處武夷山脈東南面，鷲峰山脈西北側(cè)，閩北大盆地中部，地理坐標(biāo)為北緯27°5′12″～27°16′59″，東經(jīng)118°17′45″～118°28′11″。屬中亞熱帶季風(fēng)性氣候，年平均氣溫在15～19℃。年平均降雨量1 724mm，年平均蒸發(fā)量1 362mm，年均相對濕度85%。土壤類型多樣，有紅壤、黃壤、水稻土、紫色土、潮土、草甸土6個(gè)土類，其中又以紅壤為主、黃壤次之。該地區(qū)物種資源豐富，以熱帶亞洲、泛熱帶、北溫帶、東亞等植物區(qū)系分布為主。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法 2014年5月，結(jié)合研究地區(qū)立地條件，選擇千年桐人工林群落內(nèi)具有代表性的，以千年桐為優(yōu)勢樹種，林分類型和立地條件相似的人工群落作為調(diào)查區(qū)，隨機(jī)設(shè)置3條相隔50m的樣帶（20m×600m），樣帶總面積10.8hm2，共調(diào)查12個(gè)樣方。調(diào)查記錄樣地內(nèi)喬木、灌木、草本物種種類、數(shù)量、高度、基徑和蓋度，并測定各樣地坡向、坡度、坡位等環(huán)境因子。

2.2 統(tǒng)計(jì)分析

（1）群落重要值：[IV=Di+Pi+Fi3]

式中：Di為相對密度，Pi為相對顯著度，F(xiàn)i為相對頻度。

（2）物種豐富度指數(shù)（S）：以樣方中物種的數(shù)目表示物種豐富度（S）。

（3）Marglef豐富度指數(shù)：[R=s-1lnN]

式中：S為物種總數(shù)，N為觀察到的個(gè)體總數(shù)。

（4）Shannon-Wienner優(yōu)勢度指數(shù)：

[H=-i=1s（niNlnniN）=-pilnpi][]

式中：pi為第i種的個(gè)體數(shù)，ni占總個(gè)體數(shù)N的比例。

（5）Pielou均勻度指數(shù)：E=H/lnS

式中：H同（4）式，S同（2）式。

（6）生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)：[λ=i=1sni（ni-1）N（N-1）]

式中：ni與N同（4）式。

3 結(jié)果與分析

3.1 群落垂直結(jié)構(gòu)及其物種組成 匯總樣地內(nèi)不同層次即喬木層、灌木層、草本層所有植被類型，分別統(tǒng)計(jì)這些植物所隸屬科屬種數(shù)，結(jié)果見表1。由表1可知，千年桐樣方內(nèi)出現(xiàn)67種，隸屬49科63屬，其中以喬木層的科屬種數(shù)最少，因?yàn)槿斯ち种饕N植千年桐為主，其余各樹種均為伴生種；而千年桐草本層植物種類均大于其喬木層、灌木層，表明千年桐人工林中以草本層為最發(fā)達(dá)層。結(jié)合實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，林相整齊，千年桐林內(nèi)喬木層、灌木層的高度差別較大。林內(nèi)喬木層以千年桐為主，蓋度約為60%，但其余各層次的樹種高度相差較大。在灌木層中，以鹽膚木（Rhus chinensis）、油茶（Camellia oleifera）、蓬蘽（Rubus hirsutus）為優(yōu)勢種，零星出現(xiàn)豆腐柴（Premna microphylla）和短尾越桔（Vaccinium carlesii）；草本層以狗脊蕨（Woodwardia japonica）為優(yōu)勢種，總蓋度為27%。

表1 群落內(nèi)不同層次物種科屬種數(shù)

[群落結(jié)構(gòu)＼&科數(shù)＼&屬數(shù)＼&種數(shù)＼&喬木層＼&8＼&9＼&10＼&灌木層＼&20＼&24＼&27＼&草本層＼&21＼&30＼&30＼&]

3.2 群落植物物種重要值 結(jié)合野外調(diào)查結(jié)果，分別對喬木層、灌木層、草本層物種計(jì)算其各層物種的重要值，結(jié)果見表2、表3和表4。

3.2.1 群落喬木層重要值 由表2可知，喬木層有10種樹種，其中重要值大于10的樹種分別為千年桐、木荷（Schima superba）、山礬（Symplocos caudata）及漆樹（Toxicodendron vernicifluum），其中又以千年桐的重要值最大。杉木（Cunninghamia lanceolata）重要值最小，為5.96，是群落喬木層中的偶見種。

3.2.2 群落灌木層重要值 由表3可知，灌木層樹種較多共18種，重要值最大的樹種為油茶（Camellia oleifera），為10.44；樹種重要值在5～10的蓬蘽（Rubus hirsutus）、大芽南蛇藤（Celastrus gemmatus）、木莓（Rubus idaeus）等9種樹種為群落中的常見種；豆腐柴（Premna microphylla）重要值最小，為2.58。

3.2.3 群落草本層重要值 由表4可知，草本層樹種最多共24種，由于喬木層、灌木層樹種較為稀少，使得草本層中植被可利用的光、水和土壤養(yǎng)分等資源較為充足。其中，狗脊蕨（Woodwardia japonica）重要值最大，為14.19，其次澤珍珠菜（Lysimachia candida），為7.90，雀稗（Paspalum thunbergii）的重要值最小，為1.65。

3.3 群落物種多樣性分析 根據(jù)個(gè)體數(shù)量計(jì)算出千年桐人工林不同層次物種多樣性指數(shù)，見表5。測定結(jié)果表明，群落內(nèi)灌木層及草本層物種較為豐富，其豐富度指數(shù)R及生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)λ較喬木層大，相反，均勻度E及優(yōu)勢度H值喬木層較大，與該群落為人工林有關(guān)，喬木層以人工種植千年桐為主，樹種較為單一。相比，灌木層、草本層由于沒有受到喬木層樹種制約，在其有利的生境條件下，樹種的生長和繁殖就較快。與喬木層、灌木層的比較中發(fā)現(xiàn)，草本層并未因物種豐富度的增加其生態(tài)優(yōu)勢度、均勻度指數(shù)增加，在各層的比較中，喬木層的生態(tài)優(yōu)勢度和均勻度指數(shù)是最高的，說明個(gè)體多樣性的表達(dá)程度在喬木層表達(dá)的最為充分。

4 結(jié)論與討論

通過本次調(diào)查結(jié)果顯示，千年桐人工林內(nèi)物種數(shù)67種，隸屬49科63屬，從群落整體來看，林相相對較為整齊，喬、灌、草3個(gè)層次的樹種高度差別明顯。喬木層樹種較少，高度較高，物種數(shù)較少，蓋度較大。灌木和草本2層的區(qū)分不明顯，草本層植物以狗脊蕨、澤珍珠菜等群落先鋒植物為優(yōu)勢種，蓋度較大。喬木層與灌草層的高度差明顯，喬木層有分層且以優(yōu)勢種千年桐較多。喬木層總蓋度較大，灌木層次之，草本層不發(fā)達(dá)，這與劉平等人研究桉樹人工林物種多樣性變化特征結(jié)果一致[10]，由于研究對象均為人工種植，人工悉心管理、經(jīng)營，使其喬木層樹種均長勢較好。

比較不同層次樹種重要值可知，喬木層>灌木層>草本層，其中喬木層又以千年桐最大，值為16.04，與研究對象為人工林相關(guān)。喬、灌、草層的物種數(shù)差異較大，草本層物種數(shù)最多達(dá)30種，灌木層次之，喬木層最為稀少，與喬木層、灌木層樹種較為稀少，使得草本層中植被可利用的光、水和土壤養(yǎng)分等資源較為充足相關(guān)。

綜上所述，在分析不同層次物種多樣性差異中發(fā)現(xiàn)，灌木層中雖然物種數(shù)多、豐富度高，但物種分布的均勻度和優(yōu)勢度較喬木層低，草本層中也出現(xiàn)了同樣的情況。由于在相同的立地條件下，喬木層物種較為稀少且達(dá)到一定的蓋度，使得林下光環(huán)境變差，影響林下灌木、草本的生長，生境條件的變化引起群落植物多樣性各指數(shù)值差異較大[11]。千年桐作為我國特有的經(jīng)濟(jì)樹種，研究其人工林內(nèi)物種組成及多樣性，對于提高人工林內(nèi)生物多樣性和生態(tài)穩(wěn)定性，構(gòu)建近自然恢復(fù)改造模式，實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù)經(jīng)營以及退化森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建都具有重要意義[12]。

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（責(zé)編：張宏民）