帽兒山天然次生林多樣性特征分析

初興國(guó)1，豐緒霞2，付廷軍3，張迎新3

(1.國(guó)家林業(yè)局大興安嶺林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，黑龍江 大興安嶺 165000；

2.東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040；3.黑龍江省森林植物園，黑龍江 哈爾濱 150040)

摘要通過(guò)采用豐富度指數(shù)(Margale、Menhinick等)、均勻度指數(shù)(Pielou、Heip和Alatalo等)和多樣性指數(shù)(Gini、Shanon_Wiener和Simpson等)等3種測(cè)度方法對(duì)帽兒山地區(qū)天然次生林群落植物多樣性特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：帽兒山地區(qū)天然次生林群落植物的最重要植物為胡桃楸；Z602樣地的各種多樣性指標(biāo)均高于M701樣地，可見(jiàn)Z602樣地的多樣性更為優(yōu)越。

關(guān)鍵詞物種多樣性；天然次生林；多樣性指數(shù)；帽兒山

收稿日期：2015-11-03

作者簡(jiǎn)介：初興國(guó)(1964-)，男，吉林農(nóng)安人，大學(xué)，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作.

中圖分類(lèi)號(hào)：S718.5

文章編號(hào)：1005-5215(2015)12-0049-02

收稿日期：2015-11-03

基金項(xiàng)目：重度退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建關(guān)鍵技術(shù)研究與示范(2011BAD08B02-02)

Diversity of Natural Secondary Forest Community in Maoer Mountain

Chu Xingguo1,Feng Xuxia2,Fu Tingjun3,Zhang Yingxin3

(1. Forestry Research and Planning Design Institute of the State Forestry Bureau，Daxing’anling 165000,China;2. Northeast

Forestry University,Harbin 150040,China;3. Forest Botanical Garden of Heilongjiang Prov．，Harbin 150040,China)

AbstractThe characteristics of species diversity of communities in natural secondary forest in Maoershan Region were studied.Three measurement methods:richness index (Margale,menhinick richness index),evenness index (Pielou,Heip’s & Alatalo evenness index),diversity index (Gini,Shanon-Wiener and Simpson diversity index) were used to study the characters of the diversity of plant species in the community in natural secondary forest of Maoershan region. Result shows that Juglans mandshurica is the most important plant in natural secondary forest of Maoershan region; each diversity index of Z602 plot are higher than that of M701 plot,it is clear that the diversity of Z602 plot are more superior.

Key wordsspecies diversity; natural forest; diversity index;Maoer Mountain

對(duì)帽兒山地區(qū)天然次生林物種多樣性進(jìn)行初步的研究和分析，探討帽兒山地區(qū)森林植物物種組成特征，并通過(guò)對(duì)群落植物物種的豐富度、均勻度和多樣性的特征分析來(lái)進(jìn)一步了解帽兒山地區(qū)天然次生林群落的發(fā)展水平，可以為后人深入研究和帽兒山地區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。更好地保護(hù)黑龍江地區(qū)這一受人為影響較小的天然次生林群落。

1試驗(yàn)地自然概況

東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)位于黑龍江省尚志市帽兒山鎮(zhèn)，地理范圍為45°20′—45°25′ N，127°30′—127°34′ E。屬于中溫帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候，春季時(shí)干燥并且多風(fēng)，雨季為6—8月，秋季氣候涼爽，冬季則較為寒冷。動(dòng)植物資源十分豐富，各種動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)數(shù)百種，各種植物近千種。

2主要研究方法

2.1　樣地設(shè)置

本文采用經(jīng)典抽樣的方法，對(duì)帽兒山地區(qū)天然次生林多樣性特征的分析研究，利用東北林業(yè)大學(xué)在帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)內(nèi)設(shè)置的M701和Z602兩塊樣地內(nèi)的植株進(jìn)行每木調(diào)查的數(shù)據(jù)。記錄其胸徑、密度、高度、蓋度等數(shù)據(jù)。以樣地內(nèi)的植株分布情況和特征進(jìn)行綜合分析，研究帽兒山地區(qū)天然次生林的多樣性特征。所調(diào)查的樹(shù)木有：色木、黃菠蘿、胡桃楸、槭樹(shù)、暴馬丁香、榆樹(shù)、鼠李、水曲柳和山桃稠李等。

2.2　種群綜合數(shù)量參數(shù)

重要值(LV)是對(duì)在群落中的功能地位驚醒綜合量度的數(shù)量指標(biāo)，本文采用相對(duì)密度(RD)、相對(duì)蓋度(RC)、相對(duì)高度(RH)為綜合指標(biāo)，來(lái)評(píng)價(jià)帽兒山地區(qū)喬木層中各物種的優(yōu)勢(shì)程度。

2.3　物種多樣性指數(shù)

對(duì)于物種多樣性的研究，是群落多樣性研究的重點(diǎn)之一，不同生態(tài)學(xué)家對(duì)物種多樣性研究會(huì)從不同角度出發(fā)，如概率度量、新都度量、集合度量等，設(shè)定出一系列表征物種多樣性的計(jì)算公式，本文著重公式模型的生態(tài)學(xué)意義，選取Gini、Shannon_Wiener和Simpson多樣性指數(shù)來(lái)計(jì)算和比較。

2.4　物種均勻度指數(shù)

物種的均勻度指標(biāo)可以反映群落中物種個(gè)體數(shù)量的分配特征，對(duì)帽兒山地區(qū)天然次生林區(qū)內(nèi)樹(shù)種的均勻度指標(biāo)的度量，能夠反映出林區(qū)內(nèi)各個(gè)樹(shù)種的個(gè)體數(shù)量分配均勻程度，能夠基本準(zhǔn)確地了解不同位置的樹(shù)種個(gè)體數(shù)量。本文采用Pielou均勻度指數(shù)、Heip均勻度指數(shù)和Alatalo均勻度指數(shù)來(lái)進(jìn)行比較和計(jì)算。

2.5　物種豐富度指數(shù)

根據(jù)相關(guān)記載，最古老、最直接的物種豐富度的表示方法是統(tǒng)計(jì)在一定面積樣方內(nèi)的物種樹(shù)木，此外，還可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)樣方內(nèi)物種樹(shù)木，并與樣方的大小或者個(gè)體總數(shù)之間的關(guān)系來(lái)度量，本文采用Margale和Menhinick豐富度指數(shù)研究和比較。

3數(shù)據(jù)處理與分析

3.1　群落植物物種組成及其數(shù)量特征

根據(jù)對(duì)M701和Z602兩塊樣地進(jìn)行的每木調(diào)查，獲得并整理相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示?？梢粤私獾剑琈701樣地內(nèi)重要值大于10%的物種有4種：胡桃楸最大15.6%，其次為榆樹(shù)13.7%，再次為色木13.1%，最后為暴馬丁香10.2%；水曲柳、白樺、黃菠蘿、楊樹(shù)，這4個(gè)樹(shù)種均在7%~8%。Z602樣地內(nèi)重要值大于10%的物種有2種：胡桃楸最大15.3%，色木次之11.5%；榆樹(shù)、暴馬丁香、椴樹(shù)、黃菠蘿4個(gè)樹(shù)種在7%~9%；鼠李、槭樹(shù)、水曲柳、稠李、山桃稠李、楓樺、白樺等7個(gè)樹(shù)種則在4%~7%。

由此可推斷，M701樣地內(nèi)具有最大重要值15.6%的胡桃楸為該范圍天然次生林群落的最重要物種；Z602樣地具有最大重要值15.3%的胡桃楸為該范圍天然次生林群落的最重要植物。由此可粗略推斷，胡桃楸在該地區(qū)乃至整個(gè)帽兒山地區(qū)天然次生林群落中形成了較為穩(wěn)定的世代更替趨勢(shì)，并可能成為本地區(qū)頂級(jí)群落重要的建群種之一。此外，榆樹(shù)和色木的重要值也較之其他物種相對(duì)較高，也將有可能形成類(lèi)似胡桃楸的較為穩(wěn)定的世代更替趨勢(shì)。

表1 　(a)M701樣地相關(guān)數(shù)據(jù)

(b)Z602樣地相關(guān)數(shù)據(jù)

3.2　群落植物物種多樣性特征

對(duì)東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)M701和Z602兩塊樣地內(nèi)樹(shù)種調(diào)查，分別計(jì)算Gini多樣性指數(shù)、Shannon_Wiener多樣性指數(shù)和Simpson多樣性指數(shù)并進(jìn)行研究對(duì)比，具體計(jì)算結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明：兩塊樣地內(nèi)的 Gini(D1)指數(shù)和Simpson(D2)指數(shù)都較為接近，且Z602樣地內(nèi)的兩個(gè)多樣性指標(biāo)較M701樣地內(nèi)的兩個(gè)指標(biāo)偏高；而Z602樣地內(nèi)的Shannon_Wiener(Hp)指數(shù)也要比M701樣地的高。由此可見(jiàn)，Z602樣地內(nèi)的樹(shù)種多樣性要高于M701樣地。

(b)Z602樣地內(nèi)樹(shù)種多樣性指標(biāo)

3.3　群落植物物種均勻度特征

對(duì)東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)M701和Z602樣地內(nèi)樹(shù)種調(diào)查，分別計(jì)算Pielou均勻度指數(shù)、Heip均勻度指數(shù)和Alatalo均勻度指數(shù)進(jìn)行研究對(duì)比，計(jì)算結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明：對(duì)M701和Z602兩塊樣地內(nèi)物種的均勻度特征的統(tǒng)計(jì)，Z602樣地內(nèi)Pielou均勻度指數(shù)和Heip均勻度指數(shù)均高于M701樣地，Alatalo均勻度指數(shù)低于M701樣地。由此可見(jiàn)，Z602樣地內(nèi)的樹(shù)種分配均勻程度要高于M701樣地，其穩(wěn)定定較之于M701樣地也更高。

表3　(a)M701樣地內(nèi)樹(shù)種均勻度指標(biāo)

(b)Z602樣地內(nèi)樹(shù)種均勻度指標(biāo)

3.4　群落植物物種豐富度特征

對(duì)東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)M701和Z602兩塊樣地內(nèi)樹(shù)種的調(diào)查，可知M701樣地內(nèi)豐富度指數(shù)R=s=10，Z602樣地內(nèi)豐富度指數(shù)R=s=13，并分別計(jì)算Margale(R1)豐富度指數(shù)和Menhinick(R2)豐富度指數(shù)進(jìn)行研究對(duì)比，計(jì)算結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明：Z602樣地內(nèi)Margale(R1)豐富度指數(shù)和Menhinick(R2)豐富度指數(shù)較之于M701樣地的兩項(xiàng)指標(biāo)均高。由此可見(jiàn)Z602樣地的豐富度要高于M701樣地。

表4　 (a) M701樣地內(nèi)樹(shù)種豐富度指標(biāo)

(b)Z602樣地內(nèi)樹(shù)種豐富度指標(biāo)

4結(jié)論與討論

4.1　結(jié)論

本文主要以帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)內(nèi)M701和Z602兩塊樣地的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，初步討論了兩塊樣地的物種多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要取得了以下結(jié)論：

鑒于M701和Z602兩塊樣地內(nèi)的最大重要值樹(shù)種均為胡桃楸，可確定胡桃楸為帽兒山地區(qū)天然次生林的最重要物種，并形成了較為穩(wěn)定的世代更替趨勢(shì)，或?qū)⒊蔀楸镜貐^(qū)頂級(jí)群落重要的建群種之一。此外，榆樹(shù)和色木的重要值也較之其他物種相對(duì)較高，也將有可能形成類(lèi)似胡桃楸的較為穩(wěn)定的世代更替趨勢(shì)。

對(duì)于M701和Z602兩塊樣地內(nèi)進(jìn)行的多種多樣性指標(biāo)的測(cè)定，均表明Z602樣地內(nèi)無(wú)論從生物多樣性還是物種豐富程度，抑或是物種分配的均勻程度，較之于M701樣地都要相對(duì)較高。由此說(shuō)明，Z602樣地的生態(tài)狀況更佳，天然次生林的生活環(huán)境更適宜，物種的分配情況更佳合理。

4.2　討論

本文對(duì)東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)的物種多樣性進(jìn)行的討論，所選取的各種多樣性指標(biāo)并不意味著這些指標(biāo)要比重要值更先進(jìn)、更科學(xué)。已經(jīng)有眾多學(xué)者和科學(xué)家提到過(guò)相對(duì)優(yōu)勢(shì)度的概念和不同的計(jì)算方法，而眾多文獻(xiàn)研究中仍然廣泛采用重要值概念，可見(jiàn)重要值這一方法是經(jīng)受了許多學(xué)者的驗(yàn)證的。因此，本文所應(yīng)用的多樣性指標(biāo)是否切實(shí)可行，還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

文中所計(jì)算、測(cè)度的各項(xiàng)多樣性指標(biāo)，可用于與歷史或今后的多樣性指標(biāo)測(cè)度的對(duì)比和比較，來(lái)驗(yàn)證帽兒山地區(qū)天然次生林群落的生長(zhǎng)發(fā)育情況，可有效地幫助分析該地區(qū)天然次生林是否遭受人為破壞和其他因素的影響而發(fā)生的改變。對(duì)于群落總體多樣性的分析和多樣性指標(biāo)的測(cè)定，還有待進(jìn)行更深入、更廣泛的研究。

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2015年12月