遼寧努魯兒虎山自然保護區(qū)植被群落α多樣性分析

孟慶輝，王超，牟思宇

(1.遼寧努魯兒虎山國家級自然保護區(qū)管理局，遼寧 朝陽 122000；2.朝陽縣環(huán)保局，遼寧 朝陽 122000)

遼寧努魯兒虎山國家級自然保護區(qū)(以下簡稱保護區(qū))建立于2006年2月，是朝陽市建立最早的國家級自然保護區(qū)，成為朝陽生態(tài)建設史上的一個里程碑。α多樣性是指某個群落或生境內部種的多樣性，它包含兩方面的含義：一是群落所含物種的多少，即物種豐富度，二是群落中各個種的相對密度，即物種均勻度。植物群落的α多樣性是描述群落組成結構的重要指標，是相對可靠的度量方法。通過對遼寧努魯兒虎山自然保護區(qū)植被群落α多樣性研究可充分掌握保護區(qū)各植被群落多樣性狀況，為今后科學管理和保護保護區(qū)資源、科學建設和發(fā)展保護區(qū)提供依據。

1 材料與方法

1.1 樣地、樣方設置及調查因子

依據《保護區(qū)植被群落區(qū)劃研究》劃分的植被分類系統，按照各群叢組設置標準樣地和樣方。在《保護區(qū)植被群落區(qū)劃研究》中，保護區(qū)植被劃分為3個植被型組、4個植被型、7個植被亞型、9個群系組、12個群系、22個群叢組。根據該植被分類系統，每個群叢組采取典型選樣的方式設置標準地。以喬木為建群種的植被類型，每個群叢組設置樣地3塊，樣地面積400 m2，規(guī)格為20 m×20 m，同時在樣地4個內角分別設置1個樣方，用于調查樣地內灌木和草本，規(guī)格為4 m×5 m；以灌木或草本為優(yōu)勢種的植被類型，每個群叢組設置樣方10塊，規(guī)格為4 m×5 m。本項研究共設置標準樣地36塊，設置樣地內樣方和以灌木或草本為優(yōu)勢種的植被類型樣方共244個。

樣地和樣方固定因子調查：地理坐標、海拔、坡位、坡向、植被類型等；變量因子調查：樣地喬木調查因子為樹種、胸徑、樹高、冠幅及各樹種株數，樣地內樣方灌木和草本調查因子為種類、數量、高度等。灌叢草叢樣方調查因子為灌木和草本的種類、數量、高度等。將每個類型每個類別調查數據進行平均值計算，即為該類型的調查數據。

1.2 分析方法

分析指標和公式如下：

(1)Margalef物種豐富度指數

Dma=(S-1)/lnN

式中：S表示物種數，N表示所有個體數。

公式含義：當每個群落物種的個體總數相同時，物種種類數目多的，群落的豐富度大，指示群落多樣性好。即可以理解為Dma值越大則生物多樣性越好。

(2)Simpson優(yōu)勢度指數(辛普森指數)

式中：Pi表示第i種物種的個體數Ni占所有個體總數N的比例，即Pi=Ni/N。

公式含義：群落中種數越多，各種個體分配越均勻，Simpson指數越高，指示群落多樣性越好。

(3)Shannon-Wiener多樣性指數(香農-威納指數)

H′=-∑PilnPi

式中：Pi表示第i種物種的個體數Ni占所有個體總數N的比例，即Pi=Ni/N。

公式含義：在香農-威納指數中，包含著兩個成分：一是種數；二是各種間個體分配的均勻性。各種之間，個體分配越均勻，H′值就越大。如果每一個體都屬于不同的種，多樣性指數就最大；如果每一個體都屬于同一種，則其多樣性指數就最小。種類數目多，可增加多樣性；同樣，種類之間個體分配的均勻性增加也會使多樣性提高。

(4)Pielou物種均勻度指數

Jsw=(-∑PilnPi)/lnS

式中：S表示物種數，N表示所有個體數，Pi表示第i種的個體數Ni占所有個體總數N的比例，即Pi=Ni/N。

公式含義：均勻度系指樣方中各個種多度的均勻度，即每個種個體數間的差異可以定義為群落中不同物種的多度(生物量、蓋度或其他指標)分布的均勻程度。

2 結果與分析

按照上述公式計算，得出各植被類型群落不同層次α多樣性指數和各植被類型群落總體α多樣性指數。以喬木為建群種植被類型群落不同層次α多樣性指數見表1，以灌木草本為優(yōu)勢種植被類型群落不同層次α多樣性指數見表2，各植被類型群落總體α多樣性指數見表3。

表1 以喬木為建群種植被類型群落不同層次α多樣性指數

2.1 以喬木為建群種植被類型群落α多樣性分析

由表1可知，12個類型中，從各類型各層次物種豐富度Dma指數大小上分析，有3個類型的喬木層在本類型中指數較大，有3個類型居中，有6個類型的Dma較低，簡化為3高-3中-6低；按照喬木層分析方法，灌木層0高-6中-6低，草本層9高-2中-1低。說明草本層豐富度Dma指數高，多樣性程度高。在各類型中，豐富度Dma指數最大為“土莊繡線菊-蒙古櫟林”，草本層Dma=1.211 5，最小為“荊條-油松林”、“興安胡枝子-油松林”、“酸棗-山杏矮林”，喬木層Dma=0。符合保護區(qū)實際，因為以油松為建群種的林分，大部為人工林，樹種單一，栽植密集(造林株行距1 m×1.5 m)，影響其他喬木類樹種建群生長；山杏矮林為天然次生林，多生長在土壤瘠薄、石礫較多的陽坡，除山杏外基本無其他喬木樹種生長。

表2 以灌木草本為建群種植被類型群落不同層次α多樣性指數

表3 各植被類型群落總體α多樣性指數

12個類型中，草本層優(yōu)勢度D指數均最高，說明在各植被類型中，草本的種數最多，各種類個體分配均勻，群落多樣性最好；有10個類型喬木層優(yōu)勢度D指數均最低，說明喬木種數相對最少，分配不均勻。D指數的變化規(guī)律與Dma基本一致。

H′為變化度指數，受群落物種數量和物種均勻程度的雙重影響。對于物種數一定的群落，各物種間個體數量分布均勻時，多樣性最高；對于物種個體數量分布越均勻的群落，物種數越多，多樣性越高。從表1可以看出，12個植被類型中，草本層H′值均最大，有10個植被類型喬木層H′值最小，說明草本層物種種類多，個體數量多，分布均勻，所以多樣性為最高；喬木層，或分布均勻但種類少，或種類多但分布不均勻，所以多樣性為最低。均勻度Jsw變化與H′為變化度指數基本相同，除“荊條-暴馬丁香林”喬木層外，其他11個類型的Jsw值均最小，說明分布非常不均勻；草本層有8個類型Jsw值最大，4個Jsw值排在第二位，說明分布比較均勻。

2.2 以灌木草本為建群種植被類型群落α多樣性分析

由表2可知，“遼東櫟-榛子灌叢”植被類型灌木層、“百里香-興安胡枝子灌叢”植被類型草本層、“糙隱子草-興安胡枝子灌叢”植被類型草本層的物種豐富度Dma指數最高，指示多樣性程度高；“叢生隱子草灌草叢”植被類型灌木層、“糙隱子草-興安胡枝灌子叢”植被類型灌木層、“百里香-興安胡枝子灌叢”植被類型灌木層、“土莊繡線菊-華北紫丁香灌叢”植被類型灌木層的物種豐富度Dma指數較低，指示多樣性程度較低，其中“叢生隱子草灌草叢”灌木層Dma=0，多樣性程度最低。

除“遼東櫟-榛子灌叢”、“野古草灌草叢”2個植被類型外，其他類型草本層的優(yōu)勢度D指數均高于灌木層，說明無論在種數數量上還是在各種個體分配均勻程度上，草本層均好于灌木層，即草本層群落多樣性好于灌木層；“遼東櫟-榛子灌叢”“胡枝子-花木藍灌叢”“白羊草—荊條灌草叢”“白羊草灌草叢”4個類型灌木層和草本層的優(yōu)勢度D指數值相差較小，說明這4個類型灌木和草本的植物多樣性基本相同。

10個灌草叢類型中，只有“白羊草灌草叢”、“野古草灌草叢”2個類型的灌木層變化度H′高于草本層，其他8個類型的灌木層變化度H′均低于草本層，同時，有“遼東櫟-榛子灌叢”“土莊繡線菊-華北紫丁香灌叢”“百里香-興安胡枝子灌叢”“糙隱子草-興安胡枝灌子叢”“叢生隱子草灌草叢”5個類型差值較大。說明從總體上看，草本層的多樣性很大程度好于灌木層多樣性。“遼東櫟-榛子灌叢”灌木層、“叢生隱子草灌草叢”灌木層、“野古草灌草叢”草本層物種均勻度Jsw值較低外，其他均較高，而且差值較小，說明這3種層次物種多度分布最不均勻，其他類型各層次物種多度分布均較均勻。

3 結論

3.1 “遼東櫟-榛子灌叢”豐富度指數(Dma)最高，排在第二位的是“胡枝子+榛子-蒙古櫟林”，最低的是“叢生隱子草灌草叢”。說明從物種豐富度指數(Dma)上分析，遼東櫟和蒙古櫟二個建群種森林物種種數為最多，多樣性較高。

3.2 “胡枝子+榛子-蒙古櫟林”、“荊條-山杏矮林”、“遼東櫟-榛子灌叢”、“胡枝子-花木藍灌叢”、“白羊草—荊條灌草叢”、“苔草—荊條灌草叢”優(yōu)勢度指數(D)值基本相同且為最高，說明這6種植被類型各種個體分配最均勻，多樣性較高。

3.3 “胡枝子+榛子-蒙古櫟林”、“荊條-山杏矮林”、“遼東櫟-榛子灌叢”、“胡枝子-花木藍灌叢”、“白羊草—荊條灌草叢”、“苔草—荊條灌草叢”6種植被類型，在保護區(qū)植物種類最多，個體間分布最為均勻，群落中不同物種的多度和均勻程度最高，多樣性程度最高。

3.4 在保護區(qū)22個植被類型中，“胡枝子+榛子-蒙古櫟林”、“遼東櫟-榛子灌叢”2種類型的植物多樣性為最高，“叢生隱子草灌草叢”、“野古草灌草叢”多樣性最低。