淮北相山人工侧柏林群落结构与物种多样性的初步研究

程雨蒙 张伟 郭传友

摘  要：以淮北相山人工侧柏林为研究对象，选取15块具有代表性的调查样地，利用径级结构、重要值、物种多样性指数等3个指标，对其群落结构与物种多样性水平进行了初步研究。结果表明：（1）相山人工侧柏林中的侧柏胸径分布呈截尾正态分布，Ⅱ级和Ⅲ级个体占总株数的69.56%;（2）群落中侧柏的重要值远高于其他树种，占绝对优势;（3）群落物种丰富度低，群落结构比较简单。

关键词：人工侧柏林;群落结构;物种多样性;淮北相山

中图分类号 Q948文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）11-0064-3

Abstract：15 quadrats were selected for this study.Three indexes （diameter structure，importance value，species diversity index） were used to analyze the community structure and species diversity of the P. orientalis artificial forest. The results showed that：（1）Diameter distribution of the P. orientalis plantation revealed truncated normal distribution. The quantity of gradeⅠandⅡwas about 69.56% of the total individuals of P. orientalis;（2）The importance value of the P. orientalis is obviously greater than that of other species in the quadrats;（3）The species richness of the P. orientalis forest was relatively low，and the community structure was relatively simple.

Key words：Atificial Platycladus orientalis forest;Community structure;Species diversity;Xiangshan mountain in Huaibei City

側柏（Platycladus orientalis）属于柏科（Cupressaceae）、侧柏属（Platycladus）植物。在我国温带相对干旱的区域，特别是在石灰岩山地，侧柏是主要的绿化造林树种，其适应不良环境的能力强，耐干旱、贫瘠，在许多其他树种不利或者不能生长的土壤中均可生存，甚至在岩石缝隙中也能正常生长。侧柏不仅育苗造林方法简便，而且生长稳定，根系较发达，具有良好的固土保水的作用[1]，其在荒山绿化、造防护林方面有着重要价值。为此，笔者开展了侧柏群落结构与物种多样性的初步研究，为淮北地区荒山植被恢复和生态重建提供理论参考。

1 研究区域概况

淮北地处安徽省北部，地理坐标为33°16′～34°14′N，116°23′～117°02′E。调查样地位于淮北市境内的相山，相山山脉是自徐州蜿蜒而来的余脉[2]，其主峰海拔342.8m，其他山地高程大都在200m左右。淮北属于半湿润季风气候区，四季分明，季风明显，降雨量适中，年平均降雨量在800～1000mm，干湿季明显，降雨主要集中在夏季。但由于淮北相山山地土质较差，土层薄，雨水留不住，为不适宜种植的石质山。因此，适应性强、又有固土保水作用的侧柏，无疑是淮北相山进行绿化造林和植被修复的优先选择。淮北相山人工侧柏林中可见的树种有臭椿（Ailanthus altissima）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、朴树（Celtis sinensis）、青檀（Pteroceltis tatarinowii）、栾树（Koelreuteria paniculata）、苦楝（Melia azedarach）、构树（Broussonetia papyrifera）等。

2 研究方法

2.1 调查方法 在淮北相山有代表性地段，共设置15个20m×20m的调查样地，所选样地的地形特征和土壤状况均有所不同，涉及坡地、麓坡及顶坡。其中，2～5号样地表面多为大块岩石，表层土壤很少;1、7及12～15号样地有明显中小型石块;其他样地中石块相对较少。在所调查的各个样地中，对于所有胸径大于4㎝的木本植物进行每木检测，记录其树高、胸径、枝下高、冠幅等。然后，对这些数据进行统计分析[3]。

2.2 径级划分 本研究采用侧柏的径级间接反映侧柏的龄级，这是目前一种常见的研究乔木年龄结构的方法。虽然这3个概念具有不同的含义，但是在环境相同或者相似的情况下，同一植物种类的龄级和径级对环境的反应具有一致性的规律[4]。胸径（DBH）一般是指乔木主干离地面1.3m高处的直径。本次调查获取的侧柏胸径范围在4.01～25.88㎝，在此范围内，可人为的将其径级划分为以下5个等级[5]，分别为：径级I，4㎝

2.3 重要值计算 群落中物种的重要值是评价某一物种在群落中作用与地位的综合性指标[6]。重要值的计算有多种方法，其乔木种类的重要值计算公式如下：重要值=相对密度+相对频度+相对显著度。本研究中，相对密度是指调查样方内某乔木种类的多度与所有乔木种类的多度总和之比;相对频度是指某一乔木种类在全部调查样方中出现的百分率与所有乔木种类在样方内出现的百分率之和的比值;相对显著度是指样方中某种乔木个体的胸高断面积之和与全部乔木个体胸高断面积总和的比值。在植物群落中，某一物种的重要值越大，说明它的群落学地位与作用就越重要。因此，可以用重要值这一指标表征群落物种的结构状况[7]。

2.4 物种多样性计算 物种多样性涉及群落2个层面的含义，它一方面可以反映1个群落所包含物种数目的多少，另一方面可以反映1个群落物种个体数目的配置状况[8]。本文采用辛普森多样性指数（Simpson′s diversity index）、香农-威纳多样性指数（Shannon-Wiener′s diversity index）、Pielou均匀度指数（Pielou′s evenness index）来检测淮北相山侧柏人工林群落物种多样性水平。多样性指数计算公式分别为：

3 结果与分析

3.1 侧柏径级结构 本研究对侧柏年龄结构的分析是通过对其胸径径级间接完成。15个调查样地中，胸径大于4㎝的侧柏共计473株。其中，胸径属于Ⅰ级的78株，Ⅱ级的188株，Ⅲ级的141株，Ⅳ级的49株，Ⅴ级的17株。根据不同径级的个体数目进行排序，其大小顺序为Ⅱ级>Ⅲ级>Ⅰ级>Ⅳ级>Ⅴ级。径级属于Ⅱ级的侧柏个体最多，占总数的39.75%;Ⅲ级次之，占总数的29.81%;Ⅴ级最少，占总数的3.59%;胸径Ⅱ级与Ⅲ级2个径级个体占总数的69.56%，即大约侧柏总株数的2/3。由此统计结果可知，相山调查样地中的侧柏林，林龄较小，本次调查的侧柏林正值生长发育的旺盛阶段。不同径级个体数的差异主要是受人工种植的时间影响。

3.2 物种重要性分析 调查样地中主要乔木种类的重要值见表1。由表1可知，淮北相山的人工侧柏林群落中，侧柏的重要值明显大于其他乔木种类，说明侧柏是群落中单一的优势种，在群落中占有绝对的优势。主要原因是侧柏人工种植时间偏短，侧柏人工林的年龄较小，其他树种很难在短时间内进入侧柏林，并成为优势种[9]。另外，受环境条件的不利影响较大，在所调查的样地中，有些样地的土壤条件很差，其他树种不宜侵入和生长。只有随着人工侧柏林群落的进一步生长发育环境条件的逐步改善，并辅以人工抚育管理，其它植物才能逐渐侵入，并定居下来，改变目前侧柏群落组成和层次结构单一的问题。

3.3 物种多样性分析 淮北相山人工侧柏林群落各样地主要木本植物的多样性计算结果见表2。从表2可见，调查样地中的木本植物物种数及各物种的个体数都有较大差别，这与各样地所处环境条件不同有很大关系。从调查情况看，2～5号样地为具有大块岩石的样地，其内木本植物，尤其是乔木种类较之其他样地明显要少，与石块较少、土层较厚的6号及8～11号样地相比，无论在物种数方面，还是在每个物种的多度方面都有明显差距。一般情况下，物种多样性水平与所处的环境条件呈正相关，环境条件越优越，物种多样性水平越高[10]。本研究结果显示，环境条件差的样地在物种数及其物种多度方面虽然均没有环境相对好的样地高，但2～5号样地的物种多样性水平总体上相对较高。主要原因在于这些样地物种数少且多度低，但物种个体分布的均匀度较好。总体来说，淮北相山的人工侧柏林物种的多样性水平较低，有待进一步提高，这对于侧柏林今后的生长发育、提高稳定性以及相山植被恢复与生态重建都具有十分重要的意义。

4 结论与讨论

从研究结果看，淮北相山的侧柏林的侧柏径级结构比较简单，不同年龄段的个体分布比较靠近，且大都处于幼年生长旺盛的阶段。处于这一阶段的侧柏林，其优势种比较单一，侧柏的重要值远高于其他乔木种类，在各群落样地中占有绝对优势，这在短时间内不利于群落多样性的发展。同时，由于人工种植方式存在不足、环境条件不良及群落年龄尚小等原因，目前，淮北相山人工侧柏林群落的物种组成不够丰富，层次结构也不够复杂，这对于抵抗人工林病虫害的发生及提高生态系统稳定性都是不利的[11]。从淮北相山人工侧柏林目前的生长发育状况来看，应该人工选取一定数目的的适宜树种与侧柏混合载植，并进一步加强对现有人工林的管理，提高存活率;同时应根据当地环境条件，合理密植[12]，使人工侧柏林群落物种组成、年龄结构及空间结构方面朝着有利于群落恢复生长的方向发展。

参考文献

[1]罗伟祥，邹年根，韩恩贤，等.陕西省黄土高原侧柏造林生长调查与分析[J].陕西林业科技，1984，04：45-52.

[2]周济源，何俊洁，郭治远，等.淮北相山主要优势物种比叶面积与叶干物质含量初步研究[J].淮北师范大学学报（自然科学版），2013，34（3）：51-54.

[3]闫家锋，邓送求，周伟，等.空间结构单元的侧柏林群落特征分析[J].東北林业大学学报，2010，38（3）：1-7.

[4]张金屯，孟东平.芦芽山华北落叶松林不同龄级立木的点格局分析[J].生态学报，2004，24（1）：35-40.

[5]张佳音，丁国栋，余新晓，等.北京山区人工侧柏林的径级结构与空间分布格局[J].浙江林学院学报，2010，27（1）：30-35.

[6]章家恩.生态学常用实验研究方法与技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[7]王泊荪，余世孝，彭少麟，等.植物群落学实验手册[M].广州：广东高等教育出版社，1996：33-35.

[8] 牛翠娟，娄安如，孙濡泳，等.基础生态学[M].北京：高等教育出版社，2007.

[9]马军英，尤作亮，许新斋，等.鲁山、泰山侧柏林生长生态特性的典范相关分析[J].山东师大学报（自然科学版），1996，02：79-82.

[10]尤作亮，周光裕，叶正丰.千佛山侧柏林种群和群落特征的研究[J].植物学报，1992，34（1）：66-75.

[11]王玉.黄土高原半干旱区人工林群落物种多样性研究[D].北京：北京林业大学，2008.

[12]马军英，尤作亮，许新斋，等.山东侧柏林生长生态特性的数值分析[J].生物数学学报，1998，13（1）：88-92.

（责编：张宏民）