公益林監測區不同群落類型草本層物種多樣性分析
——以通遼市扎魯特旗為例

領梅

（內蒙古自治區第二林業和草原監測規劃院，烏蘭浩特 137400）

物種多樣性是衡量監測區森林資源質量的重要指標，為全面掌握扎魯特旗公益林物種多樣性現狀，并對扎魯特旗公益林資源的質量綜合評價提供依據，對公益林監測區固定樣地開展了物種多樣性調查。

1 公益林資源現狀分析

扎魯特旗現有生態公益林地總面積43.94 萬公頃。

按事權等級劃分：國家級公益林43.31 萬公頃，地方公益林0.63萬公頃，分別占全旗公益林地總面積的98.57%和1.43%。

按地類劃分：有林地面積12.76 萬公頃，疏林地面積0.18 萬公頃，灌木林地面積31.01 萬公頃，分別占全旗公益林地總面積的29.03 %、0.40 %和70.56%。

按權屬劃分：國有11.15萬公頃，集體30.52萬公頃，個人2.27萬公頃，分別占全旗公益林地總面積的25.37%、69.46% 和5.17%。

按林種劃分：扎魯特旗公益林地全部為防風固沙林43.94 萬公頃，占全旗公益林地總面積的100%。

按生態區位劃分：全部為荒漠化和水土流失嚴重地區43.94 萬公頃，占全旗公益林地總面積的100%。

2 監測方法與監測結果

2.1 固定樣地設置

對全旗公益林資源狀況監測，采用固定樣地監測方法，在固定監測小班的基礎上，綜合考慮扎魯特旗公益林資源分布特點，分別按灌木（分天然林、人工林）、喬木（分天然林、人工林）選擇有代表性的固定監測小班作為設置固定監測樣地的小班。根據全區公益林資源數據庫以及扎魯特旗國家級重點公益林補償方案與數據庫，結合當地林業建設布局情況共布設固定樣地29塊，即喬木林17塊、灌木林12塊。

2.2 樣方設置

在已布好的固定監測樣地（10 m×40 m）內，沿對角線設置3 個2 m×2 m 灌木樣方，在每個灌木樣方中各設置一個1 m×1 m 的草本樣方，用于草本資源調查。監測流程及樣方設置如圖1、圖2。

圖1 監測體系圖

圖2 樣方設置示意圖

2.3 草本生物量調查方法

調查記錄樣方內的草本植物（不包括苔蘚、地衣等）的種名、蓋度、平均高等因子。

草本生物量調查采用全部收獲法。首先，在樣地外找3 個與調查樣地內樣方相似的樣方進行取樣，收集樣方內所有草本植物地上部分和地下部分（根徑小于2 mm排除外），直接稱其總鮮重；然后，把樣地外3 個樣方草本進行混合，取混合后草本樣品200～500 g，稱其鮮重；最后，把這些樣品帶回化驗室，烘干稱重。

2.4 含碳量（含碳率）測定及生物量計算

2.4.1 草本含碳量測定實驗方法

采用美國EAI 公司的CE-440 ELEMENTAL ANALYZER 型元素分析儀測定草本樣品中的碳。開機后，設定燃燒管溫度為975 ℃，還原管溫度為650 ℃，升溫預熱約5 h，高純He 1.1 MPa，高純O21.7 MPa，檢測器的溫度一定達到80 ℃，C、H、N 橋路電壓平衡在2 000～5 000 V。儀器運行條件滿足并穩定后，儀器的測試條件設置為吹掃時間20 s，燃燒時間20 s，分別做條件實驗、空白實驗及K 因子實驗，然后對烘干的樣品進行含碳量測定。

2.4.2 草本層生物量計算方法

根據草本層樣方調查的樣品鮮重、樣品干重，按下式計算各樣地草本層生物量。

式中：Mgrass—單位面積草本生物量，t·hm-2；

mgrass—sample—草本樣方干重，kg；

Pgrasss—草本干鮮比；

Mgrass—wet—樣方草本層總鮮重，kg；

Ssample—草本樣方面積，m2。

在化驗室內測量含碳量（碳含率）結果及計算出的生物量結果如表1。

表1 扎魯特旗公益林固定樣地草本層含碳量及生物量

2.5 測度指標

物種的多樣性具有兩種含義：其一是種的數目或豐富度，它是指一個群落或生境中物種數目的多寡，其二是種的均勻度，它是指一個群落或生境中全部物種個體數目的分配狀況，它反映的是各物種個體數目分配的均勻程度。本次調查中選取的Margalef指數、Shannon-Wiener指數、Simpson指數與均勻度指數能從不同的角度測度監測區的草本層物種多樣性。

①瑪格列夫（Margalef）指數。僅考慮群落的物種數量和總個體數，將一定大小的樣本中的物種數

量定義為多樣性指數。計算公式為：

在式中，D為瑪格列夫指數；N為總個體數量；S為總物種數量；為自然對數，底數2.718 283 8。

②香農（Shannon-Wiener）指數。該指數假設在無限大的群落中對個體隨機取樣，而且樣本包含了群落中所有的物種，個體出現的機會即為多樣性指數。計算公式為：

在式中，H′為香農指數；pi 為第i 個種在全體物種中的重要性比例，如以個體數量而言，ni 為第i 個種的個體數量，N為總個體數量，則有pi=ni/N。

③辛普森（Simpson）指數。該指數假設，對無限大的群落隨機取樣，樣本中兩個不同種個體相遇的概率可認為是一種多樣性的測度。計算公式為：

在式中，D為辛普森指數；N為總個體數量；ni為第i個種的個體數量。

④均勻度指數

式中：H 為實際觀察的物種多樣性指數，Hmax為最大的物種多樣性指數，Hmax=S（S 為群落中的總物種數）。

Shannon-Wiener指數用于描述種的個體出現的紊亂和不確定性，不確定性越高多樣性也就越高。Simpson指數是反映群落物種優勢度的指數，其值在0～1之間，指數值越大優勢種越少。這兩個指數數值越大，說明多樣性就越高，反之越低。Margalef 指數，是反映群落物種豐富度的指數，值越大說明生物物種越多，多樣性就越高。均勻度指數反映群落中物種分布的均勻程度，均勻度指數越高，各物種的分布均勻，群落結構更穩定。

2.6 不同群落類型草本層物種多樣性分析

依據表1 數據，運用4 個測度指標公式計算結果如表2。

表2 扎魯特旗公益林監測區草本層物種多樣性指數

不同類型公益林樣地草本層Margalef 指數由高到低表現為:天然喬木林＞人工喬木林＞天然灌木林＞人工灌木林。說明天然喬木林群落物種較豐富，從表中也能看出天然喬木林地群落物種種類數最多，人工喬木林地、天然灌木林地次之，人工灌木林地最少。

Shannon-Wiener指數主要反映物種個體出現的不確定性，Shannon-Wiener 指數越大，不確定性越高，生物種類越多，群落復雜性越高，多樣性水平也就越高。不同群落類型Shannon-Wiener 指數依次為天然喬木林＞天然灌木林＞人工喬木林＞人工灌木林。

從Simpson 指數來看，不同類型樣地中，人工灌木林最大，其次為人工喬木林與天然喬木林，天然灌木林地較小。

從均勻度指數來看，不同類型公益林樣地均勻度指數由高到低依次為人工灌木林＞人工喬木林地＞天然喬木林＞天然灌木林地。

3 結果分析

監測結果顯示，監測區天然群落Margalef指數、Shannon-Wiener 指數均高于人工群落，說明扎魯特旗公益林監測區天然群落物種多樣性高于人工群落。這主要與不同起源的喬木林、灌木林地所處的生境有關，天然群落草本層自然生長茂盛，而人工群落采取人工除草等措施減少了物種的多樣性，這些因素都制約著植物的生長。人工群落Simpson 指數、均勻度指數均高于天然群落，表示與天然群落相比，人工群落物種分布較均勻，草本層優勢種優勢度不如天然群落高。