石门台自然保护区不同森林群落类型结构组成及物种多样性

解丹丹，苏志尧

（1. 许昌学院 城市与环境学院，河南 许昌 461000; 2. 华南农业大学 林学院, 广东 广州 510642）

石门台自然保护区不同森林群落类型结构组成及物种多样性

解丹丹1，苏志尧2

（1. 许昌学院 城市与环境学院，河南 许昌 461000; 2. 华南农业大学 林学院, 广东 广州 510642）

基于3个标准样地（100 m×100 m）植被的全面调查，研究了石门台自然保护区针阔叶混交林、常绿阔叶林和山顶矮林3类典型森林群落冠层树种的结构组成和物种多样性特征。结果表明：针阔叶混交林、常绿阔叶林和山顶矮林冠层树种组成分别为31科41属48种、23科39属49种和38科58属75种；科、属、种组成复杂，优势科和优势种明显，3类群落共有的科和种分别为茶科Theaceae和木荷Schima superba；常绿阔叶林结构稳定，除密度和盖度外，胸径、树高和冠幅均高于针阔混交林和山顶矮林，山顶矮林结构稳定性次之，针阔混交林结构极不稳定；除物种丰富度外，山顶矮林、针阔混交林的物种Shannon-Wiener指数、Simpson指数、物种均匀度均显著高于常绿阔叶林。本研究结果为生物多样性保护、退化生态系统的恢复重建提供了科学依据。

群落结构；物种多样性；物种组成；石门台自然保护区

群落结构为揭示群落物种共存、群落演替和生物多样性维持机制等提供重要信息，是森林生态系统功能的基础[1-2]。群落的物种组成和区系成分能反映群落结构的变化，是了解群落的基础和群落性质的关键[3-4]。物种多样性是物种丰富度和分布均匀性的综合反映，体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异，反映了生物群落在组成、结构、功能和动态等方面的异质性[5-6]。目前，关于石门台自然保护区群落结构组成及物种多样性的研究主要集中在单一的群落类型[7-9]，而对不同类型森林群落结构和多样性的比较缺乏系统地研究报道。因此，研究不同类型森林群落结构、物种组成和多样性显得尤为重要。广东石门台自然保护区是目前广东省连片面积最大的保护区，保护区主要植被类型为常绿阔叶林、针阔混交林、石灰岩常绿落叶阔叶混交林、山顶矮林、崖壁矮林、针叶林、灌丛草坡和草坡等[10]。本研究探讨了石门台自然保护区3类典型森林群落的结构、物种组成和物种多样性特征，为深化对亚热带森林生态系统结构与功能的认识，并为本区森林生态系统的恢复和重建、亚热带森林生态系统的生物多样性保护等提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

石 门 台 自 然 保 护 区（113°16′07″～113°20′18″E，24°23′49″～ 24°28′04″N）位于广东省北部，距英德市区31 km，距广州市169 km。该区属亚热带季风气候，具有光照充足、温暖湿润、雨量充沛的南亚热带与中亚热带的过渡性特点。年平均气温20.8 ℃：1月份平均气温为10.9 ℃，极端最低气温-3.6 ℃；7月份平均气温28.9 ℃，极端最高气温达38.6 ℃。年降水量在2 000 mm以上，主要集中在4～10月，相对湿度79%。土壤以红壤、山地黄壤、赤红壤为主。地形主要是中低山山地和丘陵。自然保护区内最高山峰的海拔为1 586.8 m。该保护区森林面积达62 680.2 hm2，占全区总面积的76.2%，林分郁闭度为0.8～0.9，该区植被以天然常绿阔叶林占优势。本区的保护对象为中亚热带与南亚热带过渡地带的常绿阔叶林森林生态系统、国家重点保护的珍稀动植物物种、奇特的自然遗迹和古生物化石以及北江的水源地等。

1.2 调查方法

在石门台自然保护区非石灰岩土山区域选择具有代表性的3种森林群落类型，分别为针阔混交林（群落I）、常绿阔叶林（群落II）和山顶矮林（群落III）。表1为各样地的基本情况。

在每种森林群落类型中分别设置一块大小为100 m×100 m的样地，再细分为25个20 m×20 m的样方，以20 m×20 m的样方为植被调查单位。对样地内胸径≥1 cm的立木，包括乔木、灌木和大型的木质藤本植物进行调查，测定林分生长因子（林木种名、胸径、树高、冠幅等指标）。在测定过程中，对枯死、伏倒等的林木做相关记录。

表1 样地基本情况描述Table 1 Basic description of sample stands

1.3 数据统计与分析方法

1.3.1 重要值的计算

式中：IV为重要值；FRi为物种i的相对频度；DRi为物种i的相对密度；BRi为物种i的相对优势度。

1.3.2 物种多样性指数

包括丰富度指数S（即物种数）、Pielou均匀度指数E（E=H/lnS）、Shannon-Wiener指数H（H=-Σpilnpi）和 Simpson 指数 D（D=1-Σpi2），pi为第i个物种在全体物种中的个体数目比例。

物种多样性指数和重要值在PC-ORD 6.0上进行计算，其余统计分析在Excel 2003和STATISTICA 8.0上完成。

2 结果与分析

2.1 物种组成

针阔混交林（群落I）、常绿阔叶林（群落II）、山顶矮林（群落III）的胸径≥1 cm的立木分别有31科41属48种、23科39属49种、38科58属75种，属数≥3的科分别有1、4、5 科，物种数≥5的有1、3、6科。由表2可知，群落I、群落II、群落III中重要值＞10.00的科分别有8、6和7科，分别占总科数的25.81%、26.09%和18.42%，占总重要值的74.04%、83.45%和74.07%；重要值在1.00～10.00之间的有19、15和18科，分别占总科数的61.29%、65.22%和47.37%，占总重要值的24.99%、16.11%和23.15%；重要值＜1.00的有4、2和13科，分别占总科数的12.90%、8.70%和34.21%，占总重要值的0.99%、0.43%和2.76%。

群落I、群落II和群落III中重要值＞10.00的物种均为7种，分别占总物种数的14.58%、14.29%和9.33%，占总重要值的62.17%、76.07%和59.57%；重要值在1.00～10.00的物种有29、24和31种，占总物种数的60.42%、48.98%和41.33%，占总重要值的34.89%、20.06%和34.25%；重要值＜1.00的物种有12、18和37种，占总物种数的25.00%、36.73%和49.33%，占总重要值的2.96%、3.85%和6.16%。

3类森林群落中重要值＞10.00的优势科和种的数量差异不大，占各自总数的比例均很小，但这些科和种的重要值之和占总重要值的比例均很大。重要值＞10.00的科中属3个群落共有的为茶科，属针阔混交林和常绿阔叶林共有的为鼠刺科，属针阔混交林和山顶矮林共有的为杜鹃花科和山龙眼科，属常绿阔叶林和山顶矮林共有的为樟科；重要值＞10.00的种中属3个群落共有的为木荷Schima superba，属针阔混交林和常绿阔叶林共有的种为鼠刺Itea chinensis，属针阔混交林和山顶矮林共有的为紫花杜鹃Rhododendron mariae和网脉山龙眼Helicia reticulata，属常绿阔叶林和山顶矮林共有的为中华楠Machilus chinensis。

表2 石门台自然保护区3类森林群落前13个植物科和种的重要值Table 2 Importance values of front 13 families and species in three forests in Shimentai Nature Reserve

2.2 群落结构

多重比较分析（见表3）表明，3种不同森林群落的各项群落结构指标的差异均达到了显著水平（p＜0.05）。常绿阔叶林除密度和盖度略低于山顶矮林外，胸径、树高和冠幅均高于针阔叶混交林和山顶矮林，个体较大，群落结构稳定，除密度外，其余各项指标的变异均较大（变异系数＞50.00%）；山顶矮林的密度、树高和盖度显著高于针阔叶混交林，胸径和冠幅差异不显著，各指标变异系数在26.30%～87.14%之间；针阔叶混交林群落结构极不稳定，变异系数在45.41%～101.25%之间。

表3 石门台自然保护区3种不同森林群落的结构特征†Table 3 Structural characteristics of three forest communities in Shimentai Nature Reserve

2.3 物种多样性

方差分析表明，3类森林群落物种丰富度、均匀度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数差异均极显著(p＜0.001)。从图1(a)可知山顶矮林的物种丰富度显著高于针阔混交林和常绿阔叶林；从图1(b)可知针阔混交林的物种均匀度显著高于山顶矮林，山顶矮林的物种均匀度又显著高于常绿阔叶林；从图1(c)、(d)可知山顶矮林和针阔混交林的物种Shannon-Wiener指数、Simpson指数均显著高于常绿阔叶林。

3 结 论

石门自然保护区不同类型森林群落呈现了针阔混交林→山顶矮林→常绿阔叶林的变化，植物个体越来越高大，但是植物种类呈现先增加后减少的趋势，优势种的重要值比例越来越低，常绿阔叶林中单优势种现象明显，物种组成分布和生态位利用在山顶矮林中呈现相对均匀且相对合理的状态，3个群落中重要值＞10.00的共有科和种分别为茶科和木荷。依据相关研究报道，3个群落依次构成南亚热带群落进展演替序列[11-13]。此外，山顶矮林和针阔混交林的物种多样性显著高于常绿阔叶林，而群落结构稳定性呈现为：针阔叶混交林＜山顶矮林＜常绿阔叶林，这证实了胡正华等[14]、Wang等[15]关于从演替早期到后期群落物种多样性呈现先高后低的趋势的观点，同时也表明群落稳定性有着更为广泛的内涵，植物多样性可能仅仅是群落稳定的基础或必要条件[16]。本研究呈现了石门台自然保护区次生群落结构与物种多样性演替变化特征，对于南亚热带与中亚热带过渡地带的森林植被演替具有一定参考价值。

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Stand structure and diversity of different forest types in Shimentai Nature Reserve

XIE Dan-dan1, SU Zhi-yao2

(1. College of Urban and Environmental Sciences, Xuchang University, Xuchang 461000, Henan, China;2. College of Forestry, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China)

∶ Based on a comprehensive survey of the vegetations inside three standard plots (100 m×100 m), the stand structure, species composition and diversity characteristics of trees among three typical forest communities were investigated, which were coniferous and broad-leaved mixed forest, evergreen broad-leaved forest and montane elfin forest in Shimentai Nature Reserve. The results show that there were 48 tree species belonging to 31 families and 41 genera, 49 tree species belonging to 23 families and 39 genera, and 75 tree species belonging to 38 families and 58 genera recorded in the coniferous and broad-leaved mixed forest, evergreen broad-leaved forest and montane elfin forest, respectively; The composition of family, genus, species were complicated, and the dominant families and species were obvious; The same family and species of three forests were Theaceae and Schima superb, respectively; The structure of evergreen broad-leaved forest was stable, in addition to the density and coverage, the DBH, tree height and crown breadth of which were higher than montane elfin forest and coniferous and broad-leaved mixed forest; The structures of coniferous and broad-leaved mixed forest were unstable; In addition to the richness index, the Shannon-Wiener index, Simpson index and evenness index of the montane elfin forest and coniferous and broad-leaved mixed forest were higher than the evergreen broad-leaved forest. The findings provide a scientific base for biodiversity conservation and restoration of degraded habitats in subtropical China.

∶ community structure; species biodiversity; species composition; Shimentai Nature Reserve in Guangdong

S718.54+2；Q145

A

1673-923X(2013)11-0053-05

2013-05-12

广东省林业科技创新专项资金项目（2010KJCX012-02）

解丹丹（1983-），女，湖北荆门人，讲师，博士，主要从事森林生态学研究；E-mail：dandan854080@163.com

苏志尧（1963-），男， 广东肇庆人，教授，博士，主要从事森林生态学研究；E-mail：zysu@scau.edu.cn

[本文编校：谢荣秀]