邱麗氚,王尚義

(太原師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院， 山西 晉中 030619)

山西群系多樣性的空間分布研究

邱麗氚,王尚義

(太原師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院， 山西 晉中 030619)

以整個(gè)山西為研究區(qū)域，按各縣市分區(qū)，以群系為研究對(duì)象，探討山西植被的空間多樣性，以及群系多樣性指數(shù)的生物學(xué)意義，為植物群落多樣性研究、植被景觀規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)等提供依據(jù)，對(duì)于生物多樣性利用和保護(hù)具有重要意義.在ArcGIS軟件中將山西縣市地圖與群系圖疊置后，統(tǒng)計(jì)每個(gè)縣市的群系數(shù)目及每個(gè)群系面積，按照植被、森林、灌叢、草本植被、栽培植被進(jìn)行分類，計(jì)算每個(gè)縣市的群系多樣性指標(biāo).山西各縣市均有植被群系，絕大多數(shù)縣市的群系數(shù)目較多，其中群系數(shù)目最多的區(qū)域主要集中分布在山西北部，處于山西森林草原的過渡帶上，還有就是零散分布在山西中南部.森林、灌叢、草本植被或栽培植被的群系幾乎遍布山西各縣市，山西中南部的許多縣市以森林群系數(shù)目最多，但北部的縣市以草本群系數(shù)目最多，在中部與北部交叉附近的一些縣市森林群系與草本群系的數(shù)目較大，并且相近.Gleason指數(shù)與群系數(shù)目是高度相關(guān)的，盡管各縣市的面積大小不同，但對(duì)群系多樣性影響不大，Shannon-Weiner指數(shù)、Pielou指數(shù)和Simpson指數(shù)與群系數(shù)目有關(guān)，但它們之間均有一定的差別，Shannon-Weiner指數(shù)與群系數(shù)目的相關(guān)系數(shù)以森林最高，以栽培植被最低，灌叢和草本植被相近、較低，Pielou指數(shù)與群系數(shù)目的相關(guān)系數(shù)在森林、灌叢、栽培植被中較高，在草本植被中很低，甚至不相關(guān)，Simpson指數(shù)與群系數(shù)目的相關(guān)系數(shù)以栽培植被最高，灌叢較低，森林和草本植被相近、較高.

群系數(shù)目；多樣性指數(shù)；山西；植被；空間分布

生物多樣性可分為景觀多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性、物種多樣性和基因多樣性[1]，其中生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性均涉及植物群落，但前者主要指植物群落的組成、結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)方面的多樣性[1]，采用樣方等調(diào)查方式獲取數(shù)據(jù)，用α多樣性指數(shù)、β多樣性指數(shù)等指標(biāo)研究植物群落多樣性[2-5]，后者主要指植物群落外貌如森林、草地這些植被在空間結(jié)構(gòu)、功能機(jī)制和時(shí)間動(dòng)態(tài)方面的多樣性，采用遙感影像提取植被數(shù)據(jù)，用斑塊數(shù)目、斑塊面積、香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均度指數(shù)等指標(biāo)研究植物群落多樣性[6-8].前者主要集中在植物群落內(nèi)多樣性研究，針對(duì)建群層多樣性的研究較少， 其研究區(qū)域范圍較小，后者主要集中在森林、草地、農(nóng)田植被的空間結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)研究，還有用遙感數(shù)據(jù)研究種的豐富度[9]，研究區(qū)域范圍較大，但難于提取到群系數(shù)據(jù)[10]，群系的研究極少，有必要從群系的層次上在大區(qū)域空間范圍內(nèi)探討生物多樣性，為研究全球變化對(duì)生物多樣性的影響奠定基礎(chǔ).群系是我國(guó)植被分類系統(tǒng)的中級(jí)單位，它是指建群種(或共建種)相同的植物群落[11]，在我國(guó)的北方植物群落種類組成簡(jiǎn)單，各層的優(yōu)勢(shì)種明顯[12]，在建群層上的優(yōu)勢(shì)種(或共優(yōu)種)稱為建群種(或共建種)，建群種(或共建種)是植物群落的建造者，決定著整個(gè)植物群落的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特殊環(huán)境，可反映群系本質(zhì)的特征[11]，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響很大[13]，同時(shí)形成植物群落的外貌即植被景觀，能反映大區(qū)域環(huán)境的變化，可見建群種(或共建種)對(duì)植物群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀非常重要，而群系以建群種(或共建種)來命名的，對(duì)群系的研究同樣重要，本文研究群系多樣性空間分布，探討群系多樣性指數(shù).

山西地處華北平原西側(cè)的黃土高原上，略呈一個(gè)由東北斜向西南的平行四邊形，110°14′～114°34′E， 34°34′～40°44′N，面積是1.56×105km2，太行山、呂梁山位于山西東、西兩側(cè)，中條山、恒山位于南、北兩端，中部是一系列盆地，呈南北走向，海拔多高于1 000 m，山地和丘陵面積占山西面積的80%以上.山西屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，一般有400～600 mm的年降水量，年平均氣溫界于4 ℃至14 ℃之間，大部分地區(qū)為半干旱地區(qū).山西植被屬溫帶類型，落葉闊葉林分布于山西中南部的廣大地區(qū)，草原則分布于山西北部即恒山以北的地區(qū)[14].山西在生物多樣性方面的研究工作較多，絕大多數(shù)研究為植物群落多樣性[15-21]，景觀多樣性研究極少[7-8]，群系多樣性研究更少，而山西位于溫帶，所跨緯度較大，有森林草原交錯(cuò)帶，選擇這樣的區(qū)域研究生物多樣性有價(jià)值[22]，采用群系研究生物多樣性空間分布更具有價(jià)值.本文以整個(gè)山西為研究區(qū)域，按各縣市分區(qū)，以群系為研究對(duì)象，探討山西植被的空間多樣性，以及群系多樣性指數(shù)的生物學(xué)意義，為植物群落多樣性研究、植被景觀規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)等提供依據(jù)，對(duì)于生物多樣性利用和保護(hù)具有重要意義.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)

群系數(shù)據(jù)來源于山西省環(huán)境保護(hù)地圖集[23]中的植被類型，比例尺是1∶1.65×106，山西有61個(gè)群系，其中森林、灌叢、草本植被、栽培植被的群系數(shù)目分別是19， 11， 21， 10.山西縣市的矢量地圖比例尺是1∶1×106.

1.2 方法

用300 DPI分辨率掃描山西省環(huán)境保護(hù)地圖集中的植被類型圖，在ArcGIS 9.2中進(jìn)行配準(zhǔn)后再矢量化每個(gè)植被圖斑，然后輸入每個(gè)圖斑的群系代碼，這樣構(gòu)建了群系數(shù)據(jù).將山西縣市的矢量地圖與群系數(shù)據(jù)疊置后，統(tǒng)計(jì)每個(gè)縣市的群系數(shù)目及每個(gè)群系面積，再按植被、森林、灌叢、草本植被、栽培植被進(jìn)行分類，計(jì)算每個(gè)縣市的群系多樣性指標(biāo).

植物群落多樣性指數(shù)計(jì)算采用物種的重要值、優(yōu)勢(shì)度、蓋度等，景觀多樣性指數(shù)則采用景觀要素的面積，兩者多樣性指數(shù)計(jì)算均采用面積，因此本文采用群系的面積來計(jì)算多樣性指數(shù)，公式如下：

Shannon-wiener指數(shù): H= -∑PilnPi(Pi：第i個(gè)群系的面積占所有群系面積的比例)

Pielou指數(shù):E=H/lnS(S：群系數(shù)目)

Simpson指數(shù):D=1-∑Pi2

Gleason指數(shù):DG=S/lnA(A：縣市的面積)

在ArcGIS軟件中計(jì)算多樣性指標(biāo)，并制作群系數(shù)目及多樣性指數(shù)的專題地圖.

在SPSS18軟件中分析群系數(shù)目與多樣性指標(biāo)之間的相關(guān)性，當(dāng)Pearson相關(guān)系數(shù)、Spearman秩相關(guān)系數(shù)在0.01和0.05水平上，表示它們是相關(guān)的.本文絕大多數(shù)結(jié)果在0.01水平上相關(guān).

2 結(jié)果分析

2.1 植被的群系多樣性

山西每個(gè)縣市均有一定數(shù)目的植被群系(圖1)，表明每個(gè)縣市都有植被覆蓋，但植被群系的數(shù)量變化較大，絕大多數(shù)縣市的群系數(shù)目較多(圖1)，說明這些縣市的植被較復(fù)雜，植被景觀多樣化，其中群系數(shù)目最多的區(qū)域主要集中分布在山西北部(圖1)，處于山西森林草原的過渡帶上，這與種的數(shù)目在地帶群落交錯(cuò)區(qū)中往往較相鄰群落大的結(jié)論相一致[11]；還有就是零散分布在山西中南部的和順縣、靈石縣、沁源縣、垣曲縣和陽(yáng)城縣(圖1)，體現(xiàn)出這些縣市的植被景觀復(fù)雜并多樣化，可作為山西植被景觀保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域.由于每個(gè)縣市的面積不同，采用Gleason指數(shù)研究群系多樣性，其結(jié)果(圖1)與用群系數(shù)目的極為相似，Gleason指數(shù)與群系數(shù)目高度相關(guān)，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.99，可見與縣市的面積關(guān)系不大.

由于每個(gè)群系所占面積有所不同，采用Shannon-Weiner指數(shù)和Simpson指數(shù)研究群系多樣性.Shannon-Weiner指數(shù)的分布圖(圖1)與群系數(shù)目的相似，但有些不同，指數(shù)最高的區(qū)域也集中分布在山西北部，范圍有所縮小，在山西中南部分布范圍有所增加，仍分散，Shannon-Weiner指數(shù)與群系數(shù)目中度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在0.77左右，說明Shannon-Weiner指數(shù)越大，群系數(shù)目越多.Simpson指數(shù)的分布圖(圖1)與Shannon-Weiner指數(shù)的相似，尤其是兩指數(shù)的較高區(qū)域和較低區(qū)域相似，Simpson指數(shù)與Shannon-Weiner指數(shù)相關(guān)系數(shù)在0.97附近，表明Simpson指數(shù)和Shannon-Weiner指數(shù)差異不大.Simpson指數(shù)的分布圖(圖1)與群系數(shù)目的仍有相似之處，它們的相關(guān)系數(shù)比Shannon-Weiner指數(shù)與群系數(shù)目的低，相關(guān)系數(shù)是0.7，Simpson指數(shù)越大，群系數(shù)目越多.

圖1 山西植被群系多樣性圖

每個(gè)縣市的群系數(shù)目不同，每個(gè)群系所占面積也不同，采用Pielou指數(shù)研究群系多樣性.Pielou指數(shù)的分布圖(圖1)與Shannon-Weiner指數(shù)的相似，只是個(gè)別縣不同，Pielou指數(shù)與Shannon-Weiner指數(shù)高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在0.93附近，表明Pielou指數(shù)和Shannon-Weiner指數(shù)差異不大.Pielou指數(shù)的分布圖(圖1)與群系數(shù)目的仍有相似之處，它們的相關(guān)系數(shù)比Shannon-Weiner指數(shù)與群系數(shù)目的低，但仍為中度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)略大于0.5，Pielou指數(shù)越大，群系數(shù)目越多.

Shannon-Weiner指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)之間在植被中差別不大，但這些指數(shù)都與群系數(shù)目有關(guān)，其相關(guān)性有一定差別，可見基于群系研究植被多樣性時(shí)，采用群系數(shù)目和三個(gè)指數(shù)中的任何一個(gè)即可.

森林、灌叢、草本植被和栽培植被的群系遍布山西各縣市(圖1)，顯示各縣市景觀豐富，但這4大植被的群系數(shù)目差別較大(圖1)，山西中南部的許多縣市以森林群系數(shù)目最多，但北部的縣市以草本群系數(shù)目最多，在中部與北部交叉附近的一些縣市森林群系與草本群系的數(shù)目較大且相近，這與山西植被中南部以森林分布為主，北部以草原為主相一致[14].東部許多縣以草本群系數(shù)目最多，西部許多縣以森林群系數(shù)目最多，森林群系主要分布在管涔山、呂梁山等林區(qū)中.

2.2 森林的群系多樣性

除南部極個(gè)別農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)縣市外山西其他縣市均有森林(圖1)，但按自然條件，北部沒有森林，這里的森林是人工種植樹木而形成的植被.

從群系數(shù)目來看，山西森林群系在森林與草原交錯(cuò)帶上森林群系較多，還有就是山西西南部森林群系也較多(圖1)，這些區(qū)域大多位于山區(qū)，森林保護(hù)較好，由于山體的抬升，為不同的森林群系生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件，景觀多樣性較復(fù)雜.

從山西各縣市的群系數(shù)目、Shannon-wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)、Gleason指數(shù)(圖1)來看，通常當(dāng)某縣市群系數(shù)目較多時(shí)，四個(gè)指數(shù)則都較高，說明群系數(shù)目與四個(gè)指數(shù)間有一定的相關(guān)性.群系數(shù)目與Gleason指數(shù)的兩個(gè)相關(guān)系數(shù)最高，達(dá)0.99，與植被的結(jié)果相一致，其次是與Shannon-wiener指數(shù)相關(guān)性高，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)在0.9附近，比植被的結(jié)果要高，最后與Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)相關(guān)性較低，但相關(guān)系數(shù)的值較高，在0.6附近，與植被的接近，上述結(jié)果可從圖1中得到驗(yàn)證，森林的Gleason指數(shù)和Shannon-wiener指數(shù)的分布圖與其群系數(shù)目的很相似，但大多數(shù)縣市森林的Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)的值較高，與其群系數(shù)目的圖有所不同.

Shannon-wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)小于0.9，低于植被中三個(gè)指數(shù)之間的相關(guān)性，說明三個(gè)指數(shù)的差異森林比植被明顯，在三個(gè)指數(shù)中Shannon-wiener指數(shù)與其它兩個(gè)指數(shù)的相關(guān)性相近，較高，Pielou指數(shù)和Simpson指數(shù)的相關(guān)系數(shù)最低，但其值高于0.6，可見二個(gè)指數(shù)間有一定差異.

2.3 灌叢的群系多樣性

除南部個(gè)別縣市外山西其他縣市均有灌叢，灌叢群系在山西分布廣泛.

從群系數(shù)目分布圖來看，山西東部的灌叢群系略多，而西部的略少(圖1)，表明東部的灌叢景觀多樣性比西部的略復(fù)雜.Gleason指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的極相似(圖1)，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)很高，超過0.97，這與植被、森林很相似.Shannon-wiener指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的相似(圖1)，它們有相關(guān)性，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)的值比森林的低，比植被的高.Pielou指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的相似(圖1)，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)的值與森林的相近.Simpson指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的部分相似(圖1)，它們有相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)較低，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)低于0.43，明顯比植被、森林的低得多.

Shannon-wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)低于0.9，與森林相似，但Simpson指數(shù)與其它兩個(gè)指數(shù)的相關(guān)系數(shù)高于0.45，低于0.67，相關(guān)性較低，均明顯低于森林相應(yīng)的相關(guān)性，但Shannon-wiener指數(shù)與Pielou指數(shù)的相關(guān)性與森林的相似，可見Simpson指數(shù)與其它兩個(gè)指數(shù)的差異灌叢比森林要大.

2.4 草本植被的群系多樣性

除南部1個(gè)縣外山西其他各縣市均有草本植被，草本群系在山西分布極廣泛.

從群系數(shù)目分布圖來看，山西北部草本群系較多，南部的較少，尤其是森林與草原交錯(cuò)帶及其以北地區(qū)，草本群系最多(圖1)，最北部為草原群系，北部的草本群系比南部的多，北部的草本景觀多樣性比南部的要復(fù)雜.Gleason指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的極相似(圖1)，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)很高，超過0.98，這與植被、森林、灌叢很相似.Shannon-wiener指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的相似(圖1)，它們有相關(guān)性，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)的值與灌叢的相近.Pielou指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的不同(圖1)，絕大多數(shù)縣市Pielou指數(shù)較高，Pielou指數(shù)與群系數(shù)目在0.05水平上Pearson指數(shù)相關(guān)，Pearson相關(guān)系數(shù)較低，僅有0.21，而Spearman秩相關(guān)系數(shù)無(wú)關(guān).Simpson指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的相似(圖1)，它們有相關(guān)性，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)的值與森林的相似.

Shannon-wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)低于0.92，其中Pielou指數(shù)與其它兩個(gè)指數(shù)的相關(guān)性相近，高于0.39，低于0.63，并明顯低于Shannon-wiener指數(shù)與Simpson指數(shù)的相關(guān)性，說明Pielou指數(shù)與其它指數(shù)差異較大.草本植被的Pielou指數(shù)與Shannon-wiener指數(shù)的相關(guān)性明顯低于森林和灌叢的，但其Pielou指數(shù)與Simpson指數(shù)的相關(guān)系數(shù)與灌叢的相近，Shannon-wiener指數(shù)與Simpson指數(shù)的相關(guān)性與森林的接近.

2.5 栽培植被的群系多樣性

山西各縣市均有栽培植被，栽培群系在山西分布很廣泛，人類活動(dòng)遍布山西各地.

從群系數(shù)目分布圖來看，山西中部的栽培群系略多(圖1)，表明中部的栽培景觀多樣性略復(fù)雜.Gleason指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的極相似(圖1)，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)值很高，超過0.94，與植被、森林、灌叢、草本植被的很相似.Shannon-wiener指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的相似(圖1)，它們有相關(guān)性，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)的值比森林、灌叢、草本植被的低，與植被的相近.Pielou指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的相似(圖1)，它們有相關(guān)性，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)較高，與森林、灌叢的相近.Simpson指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的相似(圖1)，它們有相關(guān)性，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)的值較高，高于植被及其他類型.

Shannon-wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)均大于0.93，三個(gè)指數(shù)之間差異不大，與植被的相似，可見三個(gè)指數(shù)有利于研究自然植被(森林、灌叢、草本植被)多樣性的差異.

3 討論

植物群落有垂直結(jié)構(gòu)，通常最上層對(duì)植物群落的外貌及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等起著決定性的作用，這層的優(yōu)勢(shì)種稱為建群種(或共建種)，群系是以建群種(或共建種)來命名的，通過對(duì)群系的研究更好地了解植物群落.從遙感影像能提取森林、草地等數(shù)據(jù)，但難于獲得群系數(shù)據(jù)[7]，本文采用植被類型圖獲取群系數(shù)據(jù)，在研究群系多樣性時(shí)，我們考慮群系的數(shù)目及其所占面積，選擇了群系數(shù)目及4個(gè)多樣性指數(shù)來分析群系多樣性.

為了更好地理解群系多樣性的空間分布，我們將空間分塊，本文不是采用一定范圍的經(jīng)緯度分塊或一定面積分塊，采用經(jīng)緯度或面積分塊，在山西邊緣處會(huì)出現(xiàn)某些塊中山西只占部分，鑒于此本文采用山西各縣市的范圍來進(jìn)行分塊研究群系多樣性，曾有采用不同范圍區(qū)域單元研究物種多樣性[24-25].盡管山西各縣市的面積大小不同，但對(duì)群系多樣性影響不大，因?yàn)镚leason指數(shù)與群系數(shù)目、縣市面積有關(guān)，而Gleason指數(shù)的分布圖與群系數(shù)目的極相似，Gleason指數(shù)與群系數(shù)目是高度相關(guān)的，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)的值超過0.94，無(wú)論是在植被、森林、灌叢、草本植被、栽培植被中都如此，可見在群系多樣性研究中群系數(shù)目、Gleason指數(shù)只選擇其一即可.

Shannon-Weiner指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)都與群系數(shù)目有關(guān)，其相關(guān)性有一定差別.

Shannon-Weiner指數(shù)與群系數(shù)目的相關(guān)系數(shù)以森林最高，以栽培植被最低，灌叢和草本植被相近、較低，表明山西森林的群系數(shù)目最多，群系豐富度最高，景觀多樣性最大，栽培群系數(shù)目最少，群系豐富度最低，景觀多樣性最小，灌叢和草本植被的界于它們之間.這結(jié)果與整個(gè)山西森林、灌叢、草本植被和栽培植被的群系數(shù)目有所不同，因?yàn)檎麄€(gè)山西森林和草本植被的群系數(shù)目相近、較多，灌叢和栽培植被的群系數(shù)目接近、較少；這結(jié)果與整個(gè)山西森林、灌叢、草本植被和栽培植被的面積也有所不同，因?yàn)檎麄€(gè)山西森林和灌叢的面積相近，較小，栽培植被的面積最大，草本植被的面積界于它們之間[26].因此Shannon-Weiner指數(shù)可從整個(gè)區(qū)域表達(dá)某類植被的多樣性，當(dāng)整個(gè)區(qū)域某類植被群系數(shù)目較多，所占面積較小時(shí)，Shannon-Weiner指數(shù)較高；當(dāng)整個(gè)區(qū)域某類植被群系數(shù)目較少，所占面積較大時(shí)，Shannon-Weiner指數(shù)較低.

Pielou指數(shù)與群系數(shù)目的相關(guān)系數(shù)在森林、灌叢、栽培植被中較高，在草本植被中很低，甚至不相關(guān)，這與在山西南北部的群系數(shù)目分布是否均勻相似，因?yàn)樯?、灌叢、栽培植被在山西南北部的群系?shù)目相近(圖1)，群系數(shù)目分布較為均勻，草本植被的群系數(shù)目在山西北部明顯多于南部(圖1)，群系數(shù)目分布不均勻，因此Pielou指數(shù)可表達(dá)整個(gè)區(qū)域某類植被的群系數(shù)目分布均勻程度，當(dāng)某類植被的群系數(shù)目分布越均勻時(shí)，Pielou指數(shù)越高；當(dāng)某類植被的群系數(shù)目分布越不均勻時(shí)，Pielou指數(shù)越低.這結(jié)果與物種多樣性中Pielou指數(shù)稱為均勻度指數(shù)[1]相一致.

Simpson指數(shù)與群系數(shù)目的相關(guān)系數(shù)以栽培植被最高，灌叢較低，森林和草本植被相近、較高，這與群系的面積有關(guān).從山西各縣市的不同類型植被所占面積最大值來看，栽培植被的群系面積最大，灌叢的群系面積最小，森林和草本植被的面積界于它們之間，面積最大的栽培植被和面積最小的灌叢，在整個(gè)山西的群系數(shù)目較低，顯示群系多樣性低；栽培植被在整個(gè)山西分布廣泛，而且成片面積較大，尤其是在中部盆地中，明顯大于其它植被類型[26]，優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象明顯，顯示此類植被的集群性，與物種多樣性指數(shù)中Simpson指數(shù)又稱優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，是集中性的度量相一致.

Shannon-wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)之間的相關(guān)性在森林、灌叢、草本植被、栽培植被中有所不同，可作為三個(gè)指標(biāo)研究群系多樣性.

[1] 錢迎倩，馬克平．生物多樣性研究的理論與方法[M]．北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1994

[2] 盧訓(xùn)令，梁國(guó)付，湯 茜，等．黃河下游平原農(nóng)業(yè)景觀中非農(nóng)生境植物多樣性[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34(4)：789-797

[3] 譚珊珊，葉珍林，袁留斌，等．百山祖自然保護(hù)區(qū)植物群落beta多樣性[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33(21)：6944-6956

[4] 許傳陽(yáng)，陳志超，郝成元，等．暖溫帶和北亞熱帶過渡區(qū)白云山植物物種多樣性與環(huán)境因子相關(guān)性[J]．生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，23(3)：371-376

[5] 張文麗，夏會(huì)娟，張 遠(yuǎn)，等．東遼河河岸帶草本植物物種多樣性及群落數(shù)量分析[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2014，33(5)：1142-1149

[6] 孔凡亭，郗 敏，李 悅，等．基于RS和GIS技術(shù)的濕地景觀格局變化研究進(jìn)展[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24(4)：941-946

[7] 邱麗氚，王尚義．山西植被空間格局及演替[J]．植物研究，2014，34(1)：6-13

[8] 袁建英，馬曉勇，劉宏芳．山西和盛煤礦植被景觀要素多樣性研究[J]．太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，12(3)：135-137

[9] Pau S,Gillespie T W,Wolkovich E M.Dissecting NDVI-species richness relationships in Hawaiian dry forests[J]．Journal of Biogeography，2012,39(9):1678-1686

[10] Maurer B A. Geologic population analysis: tools for the analysis of biodiversity[M].Hoboken,NJ,USA,2009

[11] 武吉華，張 紳，江 源，等．植物地理學(xué)(第四版)[M].北京：高等教育出版社，2004

[12] 宋永昌．對(duì)中國(guó)植被分類系統(tǒng)的認(rèn)知和建議[J]．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，35(8)：882-892

[13] 陳靈芝，錢迎倩．生物多樣性科學(xué)前沿[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，1997，17(6)：565-572

[14] 山西省地圖集編纂委員會(huì)．山西省自然地圖集[M]．太原：山西省地圖集編纂委員會(huì)，1984

[15] 張 峰，上官鐵梁．山西綿山森林植被的多樣性分析[J]．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，1998，22(5)：461-465

[16] 陳廷貴，張金屯，上官鐵梁，等．山西關(guān)帝山神尾溝植物群落多樣性研究[J]．西北植物學(xué)報(bào)，2000，20(4)：638-646

[17] 茹文明，張金屯，張 峰，等．歷山森林群落物種多樣性與群落結(jié)構(gòu)研究[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17(4)：561-566

[18] 武俊智，上官鐵梁，張 婕，等．旅游干擾對(duì)馬侖亞高山草甸植物物種多樣性的影響[J]．山地學(xué)報(bào)，2007，5(5)：534-540

[19] 邱麗氚，佘麗君．山西管涔山林區(qū)植物多樣性研究[J]．太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，10(2)：142-146

[20] 曲 波，苗艷明，張欽弟，等．山西五鹿山植物物種多樣性及其海拔梯度格局[J]．植物分類與資源學(xué)報(bào)，2012，34(4)：376-382

[21] 王 璐，王麗媛，周延林．蟒河生態(tài)旅游景區(qū)植物物種多樣性研究[J]．中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2013，23(5)：132-135

[22] 蔣有緒，劉世榮．關(guān)于區(qū)域生物多樣性保護(hù)研究的若干問題[J]．自然資源學(xué)報(bào)，1993，8(4)：289-298

[23] 山西省地圖集編纂委員會(huì)．山西省環(huán)境保護(hù)地圖集[M]．濟(jì)南：山東省地圖出版社，2007

[24] Qian H.A latitudinal gradient of beta diversity for exotic vascular plant species in North America[J].Diversity and Distributions,2008,14(4):556-560

[25] Qian H,Ricklefs R E.A latitudinal gradient in large-scale beta diversity for vascular plants in North America[J].Ecology Letters,2007,10(8):737-744

[26] 邱麗氚，王尚義．山西植被空間分布及其變化[J]．太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，12(3)：124-129

Study on Formation Diversity in the Vegetation of Shanxi Based on GIS

Qiu Lichuan,Wang Shangyi

(Geography Science College, Taiyuan Normal University, Jinzhong 030619, China)

Spatial diversities of the vegetation in Shanxi are studied according to counties and cities of Shanxi and formation. Biological meanings about formation diversity index are discussed. The study will provide a basis for diversity of plant communities, vegetation landscape planning, environmental planning et al. It will be significance for utilization and protection of biodiversity. The number of formation was counted and the area of every formation was calculated in every county or city after the map of counties and cities in Shanxi and the map of formation were overlaid in ArcGIS software. Diversity indices of formation in every county or city were calculated after vegetation, forest, scrub, herbaceous vegetation and cultivated vegetation were classified. There is formation of vegetation in every county or city of Shanxi. The number of formation is more in most counties or cities, but is most in the north of Shanxi where is transitional zone between forest and grass steppe and in the south-center of Shanxi. The range in the north of Shanxi is bigger and get together, but that in the south-center of Shanxi is smaller and disperse. Formations of forest, scrub, herbaceous vegetation or cultivated vegetation distribute almost in all counties or cities of Shanxi. The number of formation in forest is most in many counties or cities of central and southern Shanxi, but that in herbaceous vegetation is most in many counties or cities of northern Shanxi. Forest is similar to herbaceous vegetation in the number of formation and their number is more than other vegetations in the counties or cities of transitional area between the center and north of Shanxi. Although one county or city in Shanxi is different from another county or city in area, formation diversity is almost not affected by size of county or city because Gleason index is highly correlated with the number of formation. Shannon-Weiner index, Pielou index and Simpson index are correlated with the number of formation, but they have some differences because correlation in Shannon-Weiner index is highest in forest, lowest in cultivated vegetation, similar and lower in scrub and herbaceous vegetation. Herbaceous vegetation is obviously lower than forest, scrub and cultivated vegetation in correlation of Pielou index, especially Pielou index is not correlated the number of formation in herbaceous vegetation. Correlation in Simpson index is highest in cultivated vegetation, lowest in scrub, similar and higher in forest and herbaceous vegetation.

the number of formation; diversity index; Shanxi; vegetation; spatial distribution

2015-01-21

國(guó)家自然科學(xué)基金(41171423，41071335).

邱麗氚(1964-)，女，遼寧大連人，碩士，太原師范學(xué)院教授，主要從事植物地理學(xué)、地理信息系統(tǒng)研究.

1672-2027(2015)01-0076-07

Q948.2

A