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個植物群落調查資料為基礎，從不同類型、層次的群落相似性系數、物種豐富度指數和辛普森多樣性指數及其與海拔的關系對舒蘭市植物群落多樣性進行了分析。結果表明，群落相似性系數隨著海拔的升高逐漸降低；草本的物種豐富度指數較大；辛普森多樣性指數隨著海拔的變化表現出明顯的分異現象，灌木和針闊混交林的辛普森多樣性指數是隨著海拔遞減而遞減，闊葉林的辛普森多樣性指數上升。

關鍵詞：舒蘭；群落相似性系數；物種豐富度指數；辛普森指數

項目基金：吉林省舒蘭市代表區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域內，生活在同一環境下的不同種群的集合體，其內部存在著極為復雜的相互聯系。群落多樣性就是指生物群落在組成、結構、功能和動態方面表現出的豐富多彩的差異。群落多樣性研究是群落生態學研究中非常重要的內容。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。任何一個群落都是由一定的數量的種類組建而成的。保護生物多樣性是實現社會持續發展的基礎，研究生物多樣性，即研究生物多樣性的組成、分布、結構和功能，了解基因、物種和生態系統的作用和功能，闡明生態群落之間的關系，為持續發展提供依據。

舒蘭市自然風光秀麗，環境優美。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具有典型的代表意義。

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

1 研究地區自然概況、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℃。轄境南與吉林市龍潭區、蛟河市交界，東與蛟河市接壤，西隔松花江與九臺區相望，東北與黑龍江省五常市接壤。東部山區峰巒疊嶂，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 群落設置在本區域內根據林地類型中草藥分布類型設置了43個群落。每個群落中，設置了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。根據舒蘭市的地形地貌以及不同藥用植物分布在不同的區域等情況，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。

根據舒蘭市地形、地貌、海拔、林地類型、土壤類型確定調查群落點，如圖2所示。

1.2.2 資料分析所用的數據均來自于第四次全國中藥資源普查對舒蘭市的調查。資料則是通過因特網查閱CNKI數據庫的相關文獻。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、物種豐富度指數以及辛普森多樣性指數來表示。首先將植物群落類型的樣方或樣線所調查的數據資料借助于EXCEL軟件分析，并繪制出相應的圖表。

1.2.2.1 群落相似性系數群落相似性系數指各樣方單位共有種的百分率。群落相似性系數是目前最常用和基礎的相似性系數之一。

公式為：群落系數=c/（a+b-c）

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

1.2.2.2 物種豐富度指數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，可直接反映群落物種多樣性的特點，但忽略各物種個體數量多少，并受其面積影響。

Gleason指數：D=S/lnA

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

Margalef指數：D=（S-1）/lnN

式中：S為群落中的總數目，N為觀察到的個體總數。

1.2.2.3 辛普森多樣性指數辛普森多樣性指數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這樣的假設而推導出來。

辛普森多樣性指數=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

假設中i的個體數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，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，辛普森多樣性指數就越高。

3 結果與分析

3.1 群落相似性系數的數據指標的測度

3 1.1 灌叢的7個植物群落樣地比較的群落相似性系數的數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的數值（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，群落相似性系數隨著海拔的走向呈現逐漸遞減的趨勢。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耕開采等原因導致群落相似性系數較低；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的數值圖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的數值。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相比較針闊混交林而言群落相似性系數較大，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較低。

3.2 物種豐富度指數的測度

圖5結果顯示，物種豐富度指數與植物群落的關系喬木層和灌木層物種豐富度指數明顯低于草本層，草本層的物種豐富度指數最高。而且喬木層和灌木層的區域面積明顯比草本大許多。可見草本層對于群落總豐富度指數是有很大的影響。

3.3 辛普森多樣性指數的測度

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出明顯的分異現象，致使3個植物群落類型變化出現多元化趨勢已很難簡單地說明三者與海拔之間的關系了。灌木和針闊混交林的辛普森多樣性指數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上升，弱化了其他兩個層次的多樣性指數值間的明顯差距。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 結論和討論

4.1 結論

無論是用群落相似性系數（Jac-card指數）、物種豐富度指數（Gleason指數、Mar-galef指數）還是用辛普森多樣性指數（Simpson指數），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、物種豐富度指數、辛普森多樣性指數的數值都比較小，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的區系成分還是較為豐富的。隨著科技的不斷發展，人類可以活動以及環境污染的范圍都在不斷地擴大。從而影響了植物的生長，導致適合它們生長的環境逐漸縮小。當前維護和保護當地生態環境穩定對于抵御風少侵襲、促進地方經濟發展起著非常重要的作用，也是當地生態環境條件建設和社會經濟發展的重要組成部分。因此進行該區或的植被動態變化和植物群落的變化研究，對于舒蘭市當地生態環境和社會經濟穩定及持續發展都具有十分重要的意義。