灌草叢生物多樣性與生產(chǎn)力的關系

文│吳迪（遼寧省草原監(jiān)理站）

遼寧省草原大多分部在干旱半干旱的遼西北地區(qū)，該地區(qū)是遼寧省生態(tài)最脆弱地區(qū)，其草原植被是遼寧省最重要的綠色生態(tài)屏障，是維系生態(tài)安全的寶貴資源。

本研究在遼西北草原區(qū)選取5個典型溫帶灌草叢樣地，進行草地生物多樣性和草地生產(chǎn)力的試驗研究，探究草地生物多樣性與草原生產(chǎn)力的關系，為該地區(qū)草地恢復和生物多樣性保護提供理論參考。

一、研究方法

1.植被調(diào)查。于2017年8月植物生長盛期對5個樣（編號分別為A、B、C、D、E）地進行草地植被調(diào)查，在每個樣地設置3個樣方，記錄每個樣方的植物種類、高度、蓋度、株叢數(shù)，測定產(chǎn)草量。

2.草地生物多樣性計算。物種重要值根據(jù)樣方中所測物種的高度、蓋度、密度（株叢數(shù)）進行計算，公式為：

式中，IV為物種重要值，RH為物種相對高度，RC為物種相對蓋度，RD為物種相對密度。

草地生物多樣性分析選用3種指數(shù)，即物種豐富度指數(shù)、香農(nóng)-威爾多樣性指數(shù)（Shannon-Winener）和Pielou均勻度指數(shù)。具體公式如下：

物種豐富度指數(shù)（S）：樣方中出現(xiàn)的物種數(shù)

香農(nóng)—威爾多樣性指數(shù)（H）：

Pielou均勻度指數(shù)（E）：

式中，Pi為物種i相對重要值。

3.數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。利用Excel 2003和SPSS 16.0軟件對數(shù)據(jù)進行整理統(tǒng)計、相關性分析和顯著性檢驗。

二、結(jié)果與分析

1.草地物種多樣性。在5個草原樣地中，E樣地的物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)最高，且物種豐富度指數(shù)顯著高于其他樣地（P＜0.05）。B樣地的均勻度指數(shù)最高。D樣地的物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均最低，且多樣性指數(shù)顯著低于其他樣地（P＜0.05）（表1）。

表1　遼西北草原區(qū)草地生物多樣性計算結(jié)果

2.草地生物多樣性與生產(chǎn)力的關系。由表2可知，草地物種豐富度指數(shù)與多樣性指數(shù)呈極顯著正相關關系（P＜0.01），與均勻度指數(shù)顯著正相關（P＜0.05），多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)呈顯著正相關（P＜0.05）。草地生產(chǎn)力與多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均呈顯著負相關（P＜0.05）。

表2　草地生物多樣性與生產(chǎn)力的皮爾森（Pearson）相關性

三、討論

本文研究表明，在遼西北溫帶灌草叢類草原，物種豐富度指數(shù)越高，物種數(shù)目越多，群落組成就越復雜，多樣性指數(shù)越高。同時，有更多的物種分占相似的生態(tài)位，使得各物種間的分配狀況、立地條件更均勻，從而均勻度越高。相反，物種豐富度越低，物種數(shù)目越少，使得荊條、虎榛子等小灌木物種的競爭力提高，占據(jù)優(yōu)勢生態(tài)位，從而群落組成變得單一，多樣性和均勻度指數(shù)降低。

有研究表明，優(yōu)勢種的生物量與地上生物量呈極顯著正相關關系，即均勻度越低，物種之間個體數(shù)目差異就越大，優(yōu)勢種越突出，其產(chǎn)量就越大，群落生產(chǎn)力也越大。這與本研究遼西北溫帶灌草叢多樣性指數(shù)和均勻度與草地生產(chǎn)力呈顯著負相關的結(jié)論一致。此外，草地生物多樣性與生產(chǎn)力的關系還受到許多環(huán)境因素如氣候、土壤等因子的影響，相關結(jié)論有待于更深入的研究。