小五台山3种林下草本层植物多样性的研究

郝明亮，付晓燕

（河北小五台山国家级自然保护区管理局，河北 蔚县 075700）

物种多样性是群落生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体，以及与此相关的各种生态过程的总和，是生命系统的基本特征。对物种多样性的研究可体现群落和生态系统的结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度、生境差异等。小五台山保护区自1983年成立保护区以来，一直遵循以保护自然环境为目的，多年的封山育林使其逐渐接近近自然的生态环境，其现有的植物多样性，能够代表地域性的植物多样性，更有力的证明成立保护区以来的物种保护效果，作为一个重要的指标去衡量整个小五台山的生态系统稳定性。

1 研究地区概况

小五台山自然保护区位于河北省西北部，地理坐标东经 114°32′～115°30′，北纬 39°34′～40°07′，地处蔚县、涿鹿两县境内，燕山、恒山、太行山三大山脉交汇地带，总面积为25126hm2，最高海拔东台达2882m，为河北第一峰，最低海拔为450m，峡谷垂直高差500m以上。地貌类型成岩除沉积岩外，还有大量的岩浆岩及少量的变质岩，形成的山体成土母岩主要为石灰岩和板岩，其次是花岗岩和页岩。主要土壤类型有亚高山草甸土、山地棕壤及褐土类。保护区气候属暖温带大陆季风型山地气候，具有雨热同季、冬长夏短、四季分明、夏季昼夜温差大等特点。年平均气温6.4℃，1月平均气温-12.3℃，山顶可达-38℃，7月平均气温22.1℃。年降水量400～700mm。冬季多西北风，夏季多东南风，山麓风速2m/s，最大风速可达20m/s。无霜期80～140d。

2 研究方法

2.1 调查方法

调查方法采用样方法进行调查，调查时间为2010年7～8月，依据小五台山地区近30a作为保护区、封山育林，自然生长的林地植被类型，选择落叶松、油松、白桦3个优势群落，在不同的海拔选择具有代表性的地段，设立9块样地，在每块样地随机选择5个1m×1m的草本样方进行调查，对样方内所有植物种类记录其株数、高度、盖度。标准地概况如表1。

2.2 物种多样性的概念及计算方法

采用目前普遍使用的计算公式统一应用各个物种在乔、灌、草中的个体数对物种多样性进行测度。

（1）丰富度指数。物种丰富度指数主要是测定一定空间范围内的物种数目以表达生物的丰富程度。

N为所有物种个体总数，S为群落中物种总数。

（2）多样性指数。物种多样性指数是将物种丰富度与种的多度结合起来的函数。

多样性指数采用Simpson多样性指数：D=1-∑Pi2

Pi为第i个种的个体数占所有物种个体总数的比例

表1 样地概况

（3）均匀度指数。均匀度指数是把物种丰富度与均匀度结合起来的一个单一的统计量。

3 结果

3.1 不同林分下植物区系组成

小五台山国家级自然保护区自1983年成立保护区以来，至今封山育林，现有的植被类型属于自然的，本地区基本的生物多样性能够代表，从表2中可以看出：小五台山最具有代表性的3种乔木林分落叶松、油松、白桦的林下草本植物，隶属18个科，36个属，42种，种类组成丰富。其中菊科、毛茛科、蔷薇科3个科的分别占总物种数22%、13%、12%，物种数明显的较其他科的偏多，而荨麻科、堇菜科、报春花科、车前科、景天科、木贼科每科只有1个物种，占总物种数的1.5%，数量较多的前3个种是东方草莓、小红菊和披针苔草，3种林分下都同时出现的物种仅为3个种龙牙草、东风菜、披针苔草。从盖度上看大部分的物种都集中在10%或10%以下，仅有草乌、华北耧斗菜、东方草莓、麻叶荨麻4个种超过了20%，其中东方草莓的盖度达到了68%。

表2 林下草本层物种

3.2 不同林分下植物多样性指数

物种多样性是把物种数、个体数、分布特性等信息结合起来的一个统计量，能定量反映群落或生境中物种的丰富度、变化程度或均匀度。因此，可以用多样性指数来定量表征群落和生态系统特征。从3种林分下草本层物种数来看，落叶松林下草本有21种，油松林下草本层有23种，白桦林下草本层有18种，3种林分下的物种数相差不多，但是3种林分下草本植物科、属、种的组成基本上以单科单属单种为主，共有种较少。从表3可以看出：油松林下的物种多样性指数均值 Sp、d1、D、Jd 的数值 9、2.1845、0.8007、0.9009相对于落叶松和白桦都是较高的。

表3 不同林分下草本层多样性指数

物种丰富度指数具有简单直观的特点，可以直接反映群落内物种的数量特征。从表3可以看出：物种的丰富度d1与Sp是呈正相关的，物种数越多，物种丰富度指数就越大。从3种林分下草本层的丰富度指数均值来看，油松林下的丰富度指数2.1845明显的高于落叶松的1.7447和白桦的1.6818。多样性指数包含有较多关于群落结构的信息，在一定程度上反映出各个物种在森林类型中的地位和作用，比物种丰富度的分析定量化程度更高，结果更准确、实际。从表3也可以看出，物种的多样性指数较丰富度指数有明显的不同，它不仅仅和样方的物种数有关，还和物种的个数有密切的关系，油松的多样性指数0.8007还是明显的大于落叶松的0.7114和白桦的0.6610。因为白桦属于更新能力比较强的树种，在所调查的样地中白桦的林龄较大，郁闭度也较大，其物种的多样性指数比落叶松和油松较低。物种均匀度指数表征群落中不同物种多度分布的均匀程度，它独立于物种的丰富度，在物种数目一定的情况下，只与个体数目等指标在各个物种分布的均匀程度有关。3种林分下的均匀度指数没有明显的规律，就均值来看，油松的均匀度指数0.9009大于落叶松0.8458和白桦的0.7950。其次，落叶松随其林龄、郁闭度的变化其变化幅度较大，郁闭度在75%的较98%和30%的物种数、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数都偏高。

4 结论

小五台山林下草本层植物种的构成丰富，隶属隶属18个科，36个属，42种，数量最多的前3个科是菊科、毛茛科、蔷薇科，科、属、种的组成基本上以单科单属单种为主，科属的组成很分散，而且林分间共有种比例少。这样的结果与近些年封山育林是分不开的，充分利用小五台山物种多样性丰富的特点，加大对野生珍惜植物的保护。

不同林分下物种多样性指数在一定程度上能代表物种的多样性程度，小五台山3种具有代表性的林分，其林下草本层物种数相差不多，油松林下的物种多样性指数均值Sp、d1、D、Jd的数值相对于落叶松和白桦都是较高的，郁闭度在75%的落叶松较98%和30%的物种数、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数都偏高，这一结论运用到生产上可以指导落叶松生产经营。

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