沈阳棋盘山国际会议中心区域绿化植物多样性的调查研究

2016-04-25栗生枝沈威

防护林科技 2016年3期

关键词：旱柳圆柏黄檗

栗生枝，沈威

(辽宁省林业调查规划院，辽宁沈阳 110122)

沈阳棋盘山国际会议中心区域绿化植物多样性的调查研究

栗生枝，沈威

(辽宁省林业调查规划院，辽宁沈阳 110122)

摘要采用实地抽样调查的方法对沈阳市棋盘山国际会议中心区域绿化植物多样性进行全面研究，并对乔灌植物群落多样性指数进行计算和分析。α多样性指数结果显示：该区域乔灌植物的物种数量为35种，其中乔木树种物种为19种，灌木物种为16种。平均物种密度为1.42株·m(-2)；群落的Simpson指数范围在0.490～0.856之间，其中圆柏银杏混植群落的Simpson指数最大，值为0.856，而槲树群落的Simpson指数最小，其值为0.49；群落的Shannon-Wienner指数范围在0.683～1.991之间，Shannon-Wienner指数最高的为圆柏银杏混植群落，其值为1.991，Shannon-Wienner指数最低的是槲树群落，其值仅为0.683；Pielou群落均匀度指数在0.259～0.575之间，Pielou群落均匀度指数最高的为大山樱白蜡旱柳混植群落，而槲树群落的均匀度指数最低。β多样性指数结果显示：沈阳棋盘山国际会议中心乔灌植物群落的Whittaker指数为5.549，其值符合0～12这个区域并且偏小，说明在不同样方之间的共有种比较多；Cody指数从东北至西南先减小后变大，说明群落的替代程度先降低后升高。

关键词α多样性指数；β多样性指数；植物多样性；沈阳市棋盘山国际会议中心

Investigation of Shenyang Qipanshan International Conference Center Regional Greening Plants Diversity

Li Shengzhi, Shen Wei

(Liaoning Province Forestry Survey and Planning Institute，Shenyang110122, China)

AbstractA comprehensive study of greening plant diversity was investigated by using field sampling survey in Shenyang Qipanshan international conference center. And shrubbery plant community diversity index was calculated and analyzed. The alpha diversity index results showed that shrubbery plant species abundance reaches 35 in this area, including 19 arbor tree species, 16 shrub species. The average species density is 1.42 / m2; community Simpson index range between 0.490-0.856, of whichSabinachinensismixed with ginkgo community Simpson index is the largest value of 0.856. Live oak community has the minimal Simpson index, with 0.49. Community Shannon-Wienner index ranges between 0.683-1.991. The highest Shannon-Wienner index forSabinachinensismixed with ginkgo plant community, its value is 1.991, Shannon-Wienner index is the lowest in live oak community, its value is only 0.683. Pielou community evenness index between 0.259-0.575, the highest Pielou community evenness index for Dashan sakura ash and dryland willow plants mixed communities, and lowest in live oak community evenness index. Beta diversity index results showed that Whittaker index of shrubbery plant community is 5.549 in Shenyang Qipanshan international conference center, and its value in line with the 0-12 this area slants small, illustroting the more common species in different sampling fields. Cody index decreases firstly then increased from the northeast to southwest, accounting for community alternative degree decreases firstly then increased.

Key wordsAlpha diversity index; beta diversity index; plant diversity; Shenyang Qipanshan international conference center

生物多样性( Biological diversity) 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, 它包括数以百万种的动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与生存环境形成的复杂的生态系统[1]。

植物多样性是生物多样性中以植物为主体，由植物、植物与环境之间所形成的复合体及与此相关的生态过程的总和。它是生物多样性的重要组成部分，可分为遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性4个层次[3]。

本文通过调查沈阳棋盘山国际会议中心的乔灌木植物群落，分析群落的物种的分布状况和树木多样性，以及群落结构，为更好地管理绿化植物群落提供参考。

1调查区域概况

沈阳地处41.8° N、123.4° E，以平原为主，山地、丘陵集中在东南部，辽河、浑河、秀水河等流经境内。属温带半湿润大陆性气候，全年气温29～36 ℃，平均气温8.3 ℃，全年降水量500 mm，全年无霜期183 d。受季风影响，降水集中，温差较大，四季分明。棋盘山国际会议中心位于沈阳棋盘山风景区内，并有棋盘山水库和辉山坐落于基地东北方，极富景观价值。

2调查内容与研究方法

2.1外业调查

2015年5月对棋盘山国际会议中心区域内的绿化植物(乔木、灌木)多样性进行了系统全面的取样调查。调查采用设定样地方法，共设13块样地，每个样地面积20～260 m2(每块样地面积大小依现场具体情况而定)，然后进行详细记录。调查记录内容包括乔木、灌木种类、组成、密度等。外业调查结束后，对所调查的群落进行统计。

2.2多样性统计分析方法

多样性指数是测定生物多样性高低及空间分布特征的数值指标。对植物多样性评价指标有如下几种：α指数，常用于研究群落内的物种多样性。β指数，反映不同群落间物种组成的差异，分析群落内的物种沿着梯度变化的速度。随着景观生态学的发展，在较大尺度上研究物种的多样性成了生物多样性研究中的热点。γ指数，反映的是最广阔的地理尺度，指一个地区或许多地区内穿过一系列的群落的物种多样性[4]。本文主要采用α指数和β指数研究。

2.2.1植物群落α多样性指数α多样性指数主要关注局域生境下的物种数目，因此也被称为生境内的多样性。本文采用以下几种方式：

(1)物种丰富度指数

不同的群落中物种丰富度是不同的，物种丰富度越大，其结构越复杂，抵抗力和稳定性就越大；反之亦然[5]。公式为F=N1+N2+N3+……Ni，其中F为物种丰富度；Ni为每个物种个体。

(2)物种密度指数

单位面积的物种数目，即用物种密度来测度物种的丰富程度，一般用每平方米的物种数目来表示[6]。

(3)Simpson多样性指数

公式D=1-∑Pi2，其中Pi是种的个体数占群落中总个体数的比例。

(4)Shannon-Wienner指数

其公式H=-∑pi·lnPi；其中Pi是种的个体数占群落中总个体数的比例。

(5)Pielou群落均匀度指数

公式J=-∑Pi·lnPi/lnS，其中S为每一样方中的物种总数；Pi=Ni/N，其中Pi是种的个体数占群落中总个体数的比例；N为样地内物种个体总数(或相对盖度之和)；Ni为第i种的个体数(或相对盖度)。Pielou均匀度反映的是植物群落多样性的均匀程度，如果数值高，说明植物分布非常均匀，植物多样性相对就低，对于自然植物群落来说可能稳定性就较好，但是如果数值过低，景观多样性虽高但群落稳定性太差，对于人工群落来说可能养护成本就高[7]。

2.2.2植物群落β多样性指数β多样性指数是测量群落的物种多样性沿着环境梯度变化的速率。不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，β多样性越大[8]。本文研究主要采用Whittaker指数和Cody指数。

(1) Whittaker指数

该指数由Whittaker于1960年提出，它直观地反映了β多样性和物种丰富度S之间的关系。其表达式为：βw=S/mα—1，其中S为研究系统中记录的物种总数；mα为各样方或样本的平均物种数[9]。

(2) Cody指数法

即在调查中，物种在生境梯度的每个点(样)上被替代的速率，公式β0=[g(H)+l(H)]/2，其中β0为Cody指数；g(H)是指沿生境梯度增加的物种数目；l(H)是指沿生境梯度减少的物种数目，即在上一个梯度中存在而下一个梯度中没有的物种[10]。

3结果与分析

3.1乔灌植物群落

根据实地野外调查，国际会议中心区域内的植物群落类型可分为以下13种：白桦五角枫混植群落、大山樱白蜡旱柳混植群落、槲树群落、旱柳群落、白桦黄檗混植群落、白桦群落、黄檗山杏混植群落、圆柏银杏混植群落、五角枫群落、圆柏群落、大山樱山楂混植群落、五角枫红皮云杉混植群落、白桦茶条槭混植群落。具体各植物群落乔灌木组成情况如表1所示：

表1　棋盘山国际会议中心树木群落调查概况

3.2植物群落类型α多样性指数

3.2.1物种丰富度指数通过调查与统计得到，棋盘山国际会议中心区域共有绿化植物物种35种。其中乔木19种，灌木16种。在所抽取的群落中，黄檗山杏混植群落物种数最多，为10种。

3.2.2物种密度指数通过对棋盘山国际会议中心区域植物群落的抽样调查和分析，计算出物种密度如表2、图1所示。

表2　各群落植物物种密度统计

图1物种密度与平均物种密度

注：1-白桦五角枫混植群落；2-大山樱白蜡旱柳混植群落；3-槲树群落；4-旱柳群落；5-白桦黄檗混植群落；6-白桦群落；7-黄檗山杏混植群落；8-圆柏银杏混植群落；9-五角枫群落；10-圆柏群落；11-大山樱山楂混植群落；12-五角枫红皮云杉混植群落；13-白桦茶条槭混植群落

3.2.3Simpson 指数Simpson指数是计算物种多样性的常用方法，其指数的值越大，多样性越大[11]。根据公式计算，不同群落的Simpson指数都存在很大的区别。其中圆柏银杏混植群落的Simpson指数最大，值为0.856，其多样性是最大的；而槲树群落的Simpson指数最小，其值为0.49，其多样性明显差于其他群落。具体Simpson指数由大到小的排序为圆柏银杏混植群落→五角枫群落→圆柏群落→大山樱白蜡旱柳混植群落→白桦茶条槭混植群落→白桦黄檗混植群落→黄檗山杏混植群落→白桦群落→五角枫红皮云杉混植群落→大山樱山楂混植群落→白桦五角枫混植群落→旱柳群落→槲树群落。具体内容如图2所示：

3.2.4Shannon-Wienner 指数Shannon-Wienner指数也是反映生物多样性的重要公式，物种数量越多，分布越均匀，物种的个体数量越大，则多样性指数值就会越高[12]。通过对植物群落的调查与统计，Shannon-Wienner 指数最高的为圆柏银杏混植群落，其值为1.991，主要是因为此群落的树木种类比较多，而且分布相对均匀，所以它的Shannon-Wienner 指数较高。Shannon-Wienner指数最低的是槲树群落，其值仅仅为0.683，主要是该群落内树木种类稀少，并且分布不均匀所致。具体Shannon-Wienner指数由大到小的排序为圆柏银杏混植群落→圆柏群落→黄檗山杏混植群落→白桦黄檗混植群落→大山樱白蜡旱柳混植群落→五角枫群落→白桦群落→白桦五角枫混植群落→白桦茶条槭混植群落→五角枫红皮云杉混植群落→大山樱山楂混植群落→旱柳群落→槲树群落。具体结果图3所示：

3.2.5Pielou群落均匀度指数Pielou群落均匀度指数表示群落中物种的多度和分布的均匀程度，其数值越大，说明物种越多，分布越均匀。通过计算可知，Pielou群落均匀度指数最高的为大山樱白蜡旱柳混植群落，其值为0.575，说明此群落是所有群落中分布最均匀的。而槲树群落的均匀度指数最低，其值仅仅为0.259，说明此群落是所有群落中均匀度最低的。具体Pielou群落均匀度指数由大到小的排序为：大山樱白蜡旱柳混植群落→圆柏群落→白桦黄檗混植群落→黄檗山杏混植群落→圆柏银杏混植群落→五角枫群落→白桦五角枫混植群落→大山樱山楂混植群落→白桦茶条槭混植群落→白桦群落→五角枫红皮云杉混植群落→旱柳群落→槲树群落。具体如表图4所示：

3.3植物群落β多样性指数

3.3.1Whittaker指数乔灌植物群落的Whittaker指数计算结果为：各样方的平均物种数为6.308，取整为6种，假设随机所取的13块样方中物种完全相同，那么Whittaker指数βw=0；相反假设物种完全不相同，那么Whittaker指数βw=12。因此棋盘山国际会议中心区域乔灌植物群落的Whittaker指数应该在0～12之间，我们所计算得出的Whittaker指数值为5.549，正好在这个区域内，但是有些偏小，说明在不同样方之间的共有种相对来说比较多。具体如表3所示：

表3　各植物群落Whittaker指数统计

3.3.2Cody指数将棋盘山国际会议中心区域抽样调查所得到的13个植物群落划为12组，将13组群落插入到同一道路上，每一组为后一群落与前一个群落所组成。

对得到的12组数据进行统计计算，结果显示第4组与第5组的数值最小，为3.5，说明这两组中的2个群落间的物种变化最小，第12组的值最大，为7，说明此组中的2个群落间的物种变化最大。总体来看，Cody指数从东北至西南先减小后变大，说明群落的替代率先降低后升高。具体如图5。

注：一组-白桦五角枫混植群落和白桦茶条槭混植群落；二组-白桦茶条槭混植群落和大山樱白蜡旱柳混植群落；三组-大山樱白蜡旱柳混植群落和五角枫红皮云杉混植群落；四组-五角枫红皮云杉混植群落和槲树群落；五组-槲树群落和大山樱山楂混植群落；六组-大山樱山楂混植群落和旱柳群落；七组-旱柳群落和圆柏群落；八组-圆柏群落和白桦黄檗混植群落；九组-白桦黄檗混植群落和五角枫群落；十组-五角枫群落和白桦群落；十一组-白桦群落和圆柏银杏混植群落；十二组-圆柏银杏混植群落和黄檗山杏混植群落

4结论与建议

4.1结论

4.1.1棋盘山国际会议中心区域的植物群落类型主要有以下13种：白桦五角枫混植群落、大山樱白蜡旱柳混植群落、槲树群落、旱柳群落、白桦黄檗混植群落、白桦圆柏混植群落、黄檗山杏混植群落、圆柏银杏混植群落、五角枫花曲柳混植群落、圆柏花曲柳混植群落、大山樱山楂混植群落、五角枫红皮云杉混植群落、白桦茶条槭混植群落。

4.1.2棋盘山国际会议中心区域乔灌植物的α多样性指数分别是：物种数量丰度为35种；平均物种密度为1.42株·m-2；群落的Simpson指数范围在0.490～0.856之间，其中圆柏银杏混植群落Simpson指数最大，值为0.856，其多样性是最大，物种最丰富，而槲树群落Simpson 指数最小，其值为0.49，是所有群落中多样性最小的；群落的Shannon-Wienner指数范围在0.683～1.991之间，Shannon-Wienner指数最高的为圆柏银杏混植群落，其值为1.991，说明此群落的树木种类比较多，而且分布相对均匀，Shannon-Wienner指数最低的是槲树群落，其值仅仅为0.683，说明该群落内树木种类稀少，并且分布不均匀；Pielou群落均匀度指数在0.259～0.575之间，Pielou群落均匀度指数最高的为大山樱白蜡旱柳混植群落，说明此群落是所有群落中分布最均匀的。而槲树群落的均匀度指数最低，其值仅仅为0.259，说明此群落是所有群落中均匀度最低的。

4.1.3乔灌植物群落的Whittaker指数为5.549，其值符合 0～12这个区域并且偏小，说明在不同样方之间的共有种相对较多，物种变化相对较小；Cody指数从东北至西南先减小后变大，说明群落的替代率先降低后升高。

4.2建议

充分发挥本地植物资源优势，大量引进乡土植物，引种于庭院，是实现多样性保护之良策[15]；适合当地自然地理环境的植物品种越多, 其自然生态系统与生态群落越丰富,则其生态系统更具稳定性和可持续性。应大量引进乡土物种并使物种多样化, 才能保证绿化植物具有较强的抗拒外来干扰的能力,构建丰富的景观风貌。另外，要加强对植物的管理与看护，要经常了解各种植物的生长状况，以便及时发现问题，做出应对，保证树种的成活率。

参考文献：

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