壩上地區(qū)華北落葉松與落樺混交林物種多樣性比較研究

周福成(河北省塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)總場(chǎng), 河北 承德 068466)

塞罕壩自然保護(hù)區(qū)是環(huán)京津唐地區(qū)最大的天然森林公園, 除作為阻擋侵襲京津風(fēng)沙的綠色屏障外,還是難得的旅游避暑勝地。林分在自身各種屬性上所表現(xiàn)出的差異構(gòu)成了林分多樣性，多樣性能夠反映林分的生境差異，同時(shí)也是體現(xiàn)林分組織結(jié)構(gòu)、發(fā)展及穩(wěn)定程度的重要指標(biāo)。物種多樣性是對(duì)林分近自然程度的量化反映，是研究生態(tài)系統(tǒng)多樣性的核心。因此研究當(dāng)?shù)刂饕址诸?lèi)型華北落葉松林(Larixprincipis-rupprechtii)和落樺混交林的生物多樣性意義重大[1-3]。

1 研究區(qū)概況

河北塞罕壩自然保護(hù)區(qū)位于渾善達(dá)克沙地的東南緣, 地處內(nèi)蒙古高原與冀北山地交接處, 海拔1 010～1 939.6 m。該區(qū)屬寒溫帶半干旱、半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。氣候特點(diǎn):冬季漫長(zhǎng), 低溫寒冷; 春秋季短暫, 干燥多風(fēng); 夏季不明顯, 氣候涼爽; 無(wú)霜期短, 晝夜溫差大; 降水量偏少, 且多集中在6—9月。年均氣溫-1.2 ℃, 極端最高氣溫33.4 ℃, 極端最低氣溫-43.2 ℃; 年平均降水量454.2 mm, 最大年降水量636.0 mm, 最小年降水量258.0 mm, 年均蒸發(fā)潛力1 244.4 mm; 年均相對(duì)濕度為74.4%。該區(qū)屬于典型的森林、草原交錯(cuò)帶, 保護(hù)區(qū)劃分為7個(gè)植被類(lèi)型25個(gè)群系。其中, 天然針葉林以華北落葉松和云杉為主, 針闊葉混交林以落葉松、樟子松、白樺、云杉、山楊為主, 天然次生林以白樺、山楊為主,生物多樣性豐富。

2 研究方法

在保護(hù)區(qū)的小梨樹(shù)溝選定落樺混交林內(nèi)設(shè)立樣地并進(jìn)行了調(diào)查[4-6]。本文采用以下幾個(gè)指標(biāo)來(lái)分析物種多樣性，公式如下：

Brillouin多樣性指數(shù)：

式中：N為物種數(shù)量，S為物種種數(shù)，pi為物種i的相對(duì)重要值，Ni為物種i的個(gè)數(shù)，H′為Shannon-Wiener指數(shù)，D為Simpson指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 喬木層物種多樣性

華北落葉松林和落樺混交林的喬木物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可知，喬木層的兩個(gè)豐富度指數(shù)均是落樺混交林高于華北落葉松林，其中Menhinnick豐富度指數(shù)落樺混交林為華北落葉松林的1.20倍，Margalef豐富度指數(shù)落樺混交林為華北落葉松林的1.32倍；四個(gè)多樣性均為落樺混交林高于華北落葉松林，其中McIntosh多樣性指數(shù)兩者所差的倍數(shù)最高，落樺混交林為華北落葉松林的14.2倍；兩個(gè)均勻指數(shù)華北落葉松林均低于落樺混交林，其中Pielou均勻度指數(shù)兩者相差最大，落樺混交林為華北落葉松林的8.68倍。

將喬木層的物種多樣性指數(shù)進(jìn)行綜合可以看出，落樺混交林的多樣性指標(biāo)較大，反映出喬木層樹(shù)種組成比華北落葉松林復(fù)雜，物種更加豐富。

表1 林分喬木層物種多樣性

3.2 灌木層物種多樣性

華北落葉松林與落樺混交林的灌木物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可知，灌木層的兩個(gè)豐富度指數(shù)均是落樺混交林高于華北落葉松林。其中Menhinnick豐富度指數(shù)，落樺混交林為華北落葉松林的1.24倍；Margalef豐富度指數(shù)，落樺混交林為華北落葉松林的1.67倍。四個(gè)多樣性均為落樺混交林高于華北落葉松林，其中McIntosh多樣性指數(shù)兩者相差最大，落樺混交林為華北落葉松林的2.05倍；兩個(gè)均勻指數(shù)，華北落葉松均低于落樺混交林。其中Pielou均勻度指數(shù)兩者所差的倍數(shù)最高，落樺混交林為華北落葉松林的1.42倍。

將灌木層的物種多樣性指數(shù)進(jìn)行綜合分析，可以看出，落樺混交林由于存在數(shù)量較大的白樺幼樹(shù)，冠層的空隙較大，非常有利于林木灌草的生長(zhǎng)，因此落樺混交林灌木層物種多樣性比華北落葉松林豐富。

表2 林分灌木層物種多樣性

表3 林分草木層物種多樣性

3.3 草本層物種多樣性

華北落葉松林與落樺混交林的草本層物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可知，草本層的Menhinnick豐富度指數(shù)落樺混交林為華北落葉松林的1.06倍，而Margalef豐富度指數(shù)落樺混交林低于華北落葉松林，后者為前者的1.10倍；四個(gè)多樣性均為落樺混交林低于華北落葉松林，其中Simpson多樣性指數(shù)兩者相差最大，華北落葉松林為落樺混交林1.15倍；兩個(gè)均勻指數(shù)，華北落葉松均高于落樺混交林，其中Alatalo均勻度指數(shù)兩者所差的倍數(shù)最高，華北落葉松林為落樺混交林的1.11倍。

將草本層的物種多樣性指數(shù)進(jìn)行綜合可以看出，落樺混交林由于灌木層的生長(zhǎng)比較旺盛，抑制了草本層的生長(zhǎng)，因此華北落葉松林草本層物種多樣性比落樺混交林豐富。

4 結(jié)論

4.1 喬木層四個(gè)多樣性均為落樺混交林高于華北落葉松林，其中McIntosh多樣性指數(shù)兩者相差最大，落樺混交林為華北落葉松林的14.2倍，落樺混交林的多樣性指標(biāo)較大，反映出喬木層樹(shù)種組成比華北落葉松林復(fù)雜，物種更加豐富。

4.2 灌木層四個(gè)多樣性均為落樺混交林高于華北落葉松林，其中McIntosh多樣性指數(shù)兩者相差最大，落樺混交林為華北落葉松林的2.05倍，落樺混交林由于存在數(shù)量較大的白樺幼樹(shù)，冠層的空隙較大，非常有利于林木灌木的生長(zhǎng)，因此落樺混交林灌木層物種多樣性比華北落葉松林豐富。

4.3 草本層四個(gè)多樣性均為落樺混交林低于華北落葉松林，其中Simpson多樣性指數(shù)兩者相差最大，華北落葉松林為落樺混交林1.15倍，綜合草本層的物種多樣性指數(shù)可以看出，落樺混交林由于灌木層的生長(zhǎng)比較旺盛，抑制了草本層的生長(zhǎng)，因此華北落葉松林草本層物種多樣性比落樺混交林豐富。