湖南省绥宁县黄桑坪自然保护区植物群落多样性分析

谢琼中

(湖南省绥宁县林业局，湖南绥宁422600)

植物群落多样性是指群落中所包括的物种数目与个体在群落内的分布特征，是群落生态学的重要内容，体现生物群落组成结构的数量特征甚至功能状态的基础，反映生物群落生境条件的差异及稳定性等[1－3].迄今为止，关于黄桑坪自然保护区的植物群落的多样性还未见报道，不利于该区域植物资源的保护与合理利用.该研究在充分调查的基础上，对区域内物种多样性特征进行分析，以期为合理保护和利用该区域的植物资源提供科学依据.

1 研究区环境概况

黄桑坪自然保护区位于湖南省西南边陲邵阳市绥宁县的西南部，地理坐标为:24°55′13″～24°57′46″N，110°58′23″～112°62′49″E，面积 1 307.5 hm2，气候属中亚热带季风湿润气候，温度适中，四季分明，雨量充足，光照丰富，年均温16.8℃，极端最高温39.7℃，极端最低温－4.5℃，多年来年平年均降水量1 326 mm.该区域土壤肥沃，成土母质为第四世纪红壤，优越的自然条件孕育滋生了丰富的植物资源.据调查，该区域共有种子植物129科420属750种(含变种).

2 研究方法

2.1 样地设置

于2013年5月中旬至9月中旬，在充分踏践的基础上，将黄桑自然保护区的生境划分为滩地、撂荒地和山坡地3种类型，在每个类型设置样地内设置有代表性的样地10个共30个样地，每个样地面积为400 m2(20 m×20 m)调查乔木，且在每个样地的四角和中心分别设置5个16 m2(4 m×4 m)和1 m2(1 m×1 m)的样方来调查灌木和草本，调查时，记录每种植物的胸径、株高、冠幅等指标以及植物的生长状况，同时，用目测法测定样方群落盖度和植物分盖度，重复5次.

2.2 数据分析

物种重要值的度量、多样性的测度以及相似性分析参考文献[3－5].具体表述如下:

Patrick丰富度指数(R):R=S

Simpson指数(D):D=1－∑Pi2

Shannon－Wiener指数(H):H=－∑PilnPi

Pielou均匀度指数(E):E=H/lnS

式中，S为物种丰富度;Pi为物种i的个体数占群落总个体数的比例.

乔木层重要值=(相对密度+相对频度+相对优势度)/300

灌木层/草本层重要值=(相对密度+相对频度+相对盖度)/300

采用Czekanowski相似性系数(CC)测定3个样地之间的相似性.

CC=2α/(2α +β +γ)

式中:α为3个样地中每两个样地共有的物种数，β和γ分别为一个样地中有而另一个无的物种数.

运用SPSS13.0进行多样性的运算与相关性分析.

3 结果与分析

3.1 不同生境群落多样性分析

研究表明(见表1)，各样地类型中，Patrick丰富度指数(R)、Simpson 指数(D)和 Shannon－Wiener指数(H)的大小顺序为:山坡地(S，D，H)＞撂荒地(S，D，H) ＞ 滩地(S，D，H);Pielou均匀度指数(E)的大小顺序则刚好相反，其顺序为:潍地(E)＞撂荒地(E)＞山坡地(E).由于4个多样性指数之间具有直接的函数关系，符合生物数学意义[6，7].

表1 不同生境的物种多样性Tab.1 The bio－diversity in different sampling sites

在滩地，由鱼腥草－蕨群丛(Ass.Houttuynia cordatu-Pteridium aquilinum)群丛组成，主要包括18种植物，隶属于14科15属.群落总盖度60% ～70%.主要优势种为鱼腥草(Houttuynia cordatu)(12.46)、蕨(Pteridium aquilinum)(10.54)、紫花针茅(Stipa krylovii)(9.31)等，次优势种为猪毛蒿(Artemisia scoparia)和披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)，其重要值分别为8.89和8.63，主要伴生种为多裂委陵菜(Potentilla multifida)、一年蓬(Erigeron annuus)、野菊花(Chrysanthemum indicum)等.将科按重要值的大小排列为:禾本科(39.86)＞蔷薇科(35.76)＞菊科(13.98)＞伞形科(8.75).群落的垂直结构可分为2层，上层为多年生草本植物如多裂委陵菜、一年蓬、野菊花等，平均高度为37 cm～46 cm，下层为鱼腥草、蕨、紫花针茅、猪毛蒿和优良禾本科牧草冰草(Agropyron cristatum)等.群落生物量为86 g/m2.

在撂荒地(是20世纪80～90年代随着大量的青壮年外出务工，部分农耕地逐渐形成了弃耕撂荒)，由早熟禾－井栏边草群丛(Ass.Dianthus superbus-Pteris multifida)组成，主要包括20种植物，隶属8科19属.群落总盖度40% ～50%.主要植物为早熟禾(Dianthus superbus)(18.98)，井栏边草(Pteris multifida)(12.64)，次优势种为芙蓉菊(Crossostephium chinense)(10.00)、垂穗披碱草(Elymus nutans)(8.53)、海金沙(Lygodium japonicaum)(7.56)等，主要伴生异叶青兰(Dracocephalum heterophyllum)、大吴风草(Farfugium japonicaum)、鱼腥草等.将科按重要值的大小依次为:菊科(13.79)＞禾本科(10.76) ＞ 海金沙草(8.98) ＞ 豆科(7.65).群落垂直结构可分为2层，上层为菊科，如芙蓉菊、夏枯草(Prunella vulgaris)等.下层为早熟禾、井栏边草、垂穗披碱草、海金沙、伴生异叶青兰、大吴风草和鱼腥草等.高度4～10 cm.群落的植物生物量为74.6 g/m2.

在山坡地，由杉木+马尾松－三尖杉+水苏－莎草+地稔群丛(Ass.Cuninghamia lanceolata+Pinus massoniana-Cephalotataxus fortune+Stachys japonica-Cyperus rotundus-Melastoma dodecandrum)组成，主要包括21种植物，隶属10科20属.群落盖度85% ～95%.主要优势种为杉木(Cuninghamia lanceolata)(23.45)、马尾松(Pinus massoniana)(22.31)、槲蕨(Drynaria fortunei)(18.89)、枫香(Liquidambar formosana)(12.47)等，灌木为三尖杉(Cephalotataxus fortune)(9.80)、水苏(Stachys japonica)(9.32)、檫木(Sassafras tsumu)(8.07)、香椿(Toona sinensis)(7.43)和映山红(Rhododendron simsii)(5.12)等，草本为莎草(Cyperus rotundus)(8.12)、地稔(Melastoma dodecandrum)(7.43)、小鱼仙草(Mosla dianthera)(5.86)和园叶节节菜(Rotala rotundifolia)(4.44).将科按重要值的大小顺序排列为:杉科(15.34)＞松科(13.32) ＞ 禾本科(10.46) ＞ 菊科(9.34)＞千屈菜科(7.78).垂直结构分为3层，上层为杉木、马尾松等乔木，中层为三尖杉、水苏等灌木，下层为莎草、地稔、小鱼仙草和园叶节节菜等草本植物.群落生物量为243.98 g/m2.

3.2 不同生境的相似性分析

研究表明(见表2)，不同样地之间的相似性指数(CC)在0.000 1～0.356 8之间，相似性水平较低，但不同样地之间仍存在一定的相似性.在滩地与撂荒地2个样地之间，CC(滩地～撂荒地)＞CC(撂荒地 ～山坡地)＞CC(滩地 ～山坡地)(P＜0.05);在撂荒地～山坡地2样地之间，指数(撂荒地～山坡地)显著高于指数(滩地～撂荒地)和指数(滩地 ～山坡地)(P ＜0.05).

在单个的样地内，样地的相似性指数(CC)表现出滩地→撂荒地→山坡地递减的趋势.具体表现为:在滩地内，CC(滩地～撂荒地)＞CC(撂荒地～山坡地)＞CC(滩地～山坡地)(P＜0.05);在撂荒地内，CC(滩地～撂荒地)＞CC(撂荒地～山坡地)＞CC(撂荒地～滩地)(P＜0.05);在山坡地内，CC(滩地～撂荒地)显著高于CC(撂荒地～山坡地)和CC(滩地 ～山坡地)(P ＜0.05).

表2 不同生境之间的相似性指数(CC)Tab.2 The similarities indexes(CC)of different sampling sites

3.3 多样性指数相关性分析

相关分析表明(见表3)，S、D、H之间呈极显著正相关(P ＜0.01)，E 与S、D、H 呈负相关，达显著水平(P ＜0.05).

表3 多样性指数相关性分析Tab.3 Correlation index among bio－diversities

4 结论与讨论

湖南省绥宁县黄桑坪自然保护区的建群种，在不同的生境中各由不同的物种组成，在撂荒地、滩地等生境中，阳光充足，土壤水分蒸发强烈，生境条件较恶劣，物种由禾本科和菊科为主，在分层中现象中，它们均只具2层.而在山坡地中，人为干扰较少，生境条件较为优越，物种多样性指数最高，在分层现象中，具有乔、灌、草3层，能充分种用生境中的光、水、肥等生态因子.

样地之间的相似性指数(CC)受样地之间生态因素的差异性影响较大.生态因素的相似性坡近，有利于植物种类之间的传播，样地之间的相似性指数(CC)较高，反之则低(见表2)[8－10].

生境的差异性是生物多样性形成的基本条件，同时也是物种多样性形成的主要原因[11－13].不同生境条件，各生态因子的作用强度不同，导致植物群落结构、组成发生动态的变化[14，15].同时还应考虑资源的供给水平和人为干扰等非生物因素对植物群落的影响[16].

[1] 杨满元.湖南省绥宁县黄桑坪自然保护区植物群落的数量分类[J].安徽农业科学，2012，40(17):9 188－9 189，9 205.

[2] 杨 宁.基于模糊聚类法研究绥宁黄桑自然保护区种子植物多样性与邻近地区之间的关系[J].湖南环境生物职业技术学院学报，2008，14(3):1－3.

[3] 杨 宁，邹冬生，李建国.衡阳盆地紫色土丘陵坡地植物群落数量分类及物种多样性研究[J].农业现代化研究，2009，30(5):615－619.

[4] 杨 宁，邹冬生，杨满元，等.衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段植被特征与土壤性质的关系[J].应用生态学报，2013，24(1):90－96.

[5] 杨 宁，邹冬生，李建国.衡阳盆地紫色土丘陵坡地主要植物群落生物量特征[J].湖南农业大学学报:自然科学版，2009，35(5):466－469.

[6] 杨满元，杨 宁，陈志阳，等.衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤渗透性研究与评价[J].湖南环境生物职业技术学院学报，2013，19(1):5－10.

[7] 杨 宁，邹冬生，李建国，等.衡阳盆地紫色土丘陵坡地主要植物群落自然恢复演替进程中种群生态位动态[J].水土保持通报，2010，30(4):87－93.

[8] 杨 宁，邹冬生，李建国.衡阳盆地紫色土丘陵坡地植被恢复模式建设[J].草业科学，2010，27(10):10－16.

[9] 杨 宁，彭晚霞，邹冬生，等.贵州喀斯特土石山区水土保持生态经济型植被恢复模式[J].中国人口·资源与环境，2011，21(S1):474－477.

[10] 杨 宁，邹冬生，杨满元，等.贵州雷公山秃杉的种群结构和空间分布格局[J].西北植物学报，2011，31(10):2 100－2 105.

[11] 于顺利，马克平，徐存宝，等.环境梯度下蒙古栎群落的物种多样性特征[J].生态学报，2004，24(12):2 932－2 939.

[12] 杨 宁，邹冬生，杨满元，等.衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复阶段土壤特性的演变[J].生态学报，2014，34(10):2 693－2 701.

[13] 杨 宁，陈 璟，杨满元，等.贵州雷公山秃杉林不同林冠环境下箭竹分株种群结构特征[J].西北植物学报，2013，33(11):2 326－2 331.

[14] 杨 宁，邹冬生，杨满元，等.衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段土壤酶活性特征研究[J].植物营养与肥料学报，2013，19(6):1 516－1 524.

[15] 杨 宁，邹冬生，杨满元，等.衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段土壤理化特征分析[J].农业现代化研究，2012，33(6):757－761.

[16] 杨 宁，邹冬生，杨满元，等.衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段土壤微生物量碳的变化及其与土壤理化因子的关系[J].生态环境学报，2013，22(1):25－30.