李良厚，楊紅震，王 晶，秦育峰，付前進(jìn)

（1.河南省林業(yè)科學(xué)研究院，河南 鄭州 450008；2.鶴壁市山城區(qū)林業(yè)局，河南 鶴壁 458000；3.洛陽白云山國家森林公園管理局，河南 洛陽 471421）

河南白云山蘆花谷植物群落物種結(jié)構(gòu)及物種多樣性特征

李良厚1，楊紅震2，王 晶1，秦育峰3，付前進(jìn)3

（1.河南省林業(yè)科學(xué)研究院，河南 鄭州 450008；2.鶴壁市山城區(qū)林業(yè)局，河南 鶴壁 458000；3.洛陽白云山國家森林公園管理局，河南 洛陽 471421）

以河南白云山固定標(biāo)準(zhǔn)地群落調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析比較了植物群落的結(jié)構(gòu)特征及不同層次物種的多樣性。結(jié)果表明：白云山蘆花谷植物群落共有植物22種，隸屬于16科21屬。其中喬木層物種較為豐富，主要樹種為銳齒槲櫟（Quercus alina var. acuteserrata），重要值為33.456；灌木層主要優(yōu)勢種為連翹（Forsythia suspensa）和懸鉤子（Rubus corchorifolius），兩種灌木的重要值合計為95.905；草本層主要優(yōu)勢種為寬葉苔草（Carex siderosticta）和稀羽鱗毛蕨（Dryopteris sparsa），兩種草本的重要值合計為74.815；群落喬木層樹種組成分布以小徑階林木居多，其次是中徑階，大徑階較少，由此可以得出所調(diào)查樣地群落林分以幼齡樹種和中齡樹種居多，喬木層樹種正處于更新狀態(tài)和全面生長階段；喬木層植物群落多樣性指數(shù)明顯高于草本層和灌木層，說明喬木樹種資源較林下豐富多樣；群落均勻度指數(shù)以灌木層最大，可知灌木層分布較為均勻。

植物群落；物種結(jié)構(gòu)；物種多樣性；蘆花谷；白云山

群落（Community）是在相同時間聚集在同一地段上的各物種種群的集合[1]，是在特定空間或特定生境下的生物種類組成及其與環(huán)境相互作用，有一定外貌和結(jié)構(gòu)，并具特定功能的生物集合體[2]。群落不僅具有空間特征，還具有明顯的時間特征。這些特征均反映在物種多樣性這一重要的群落信息上。生物多樣性已經(jīng)成為現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)[3]。其中，群落在組成和結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出的多樣性是認(rèn)識群落功能狀態(tài)的基礎(chǔ)，也是生物多樣性研究中至關(guān)重要的方面[4-5]。生物多樣性（Biodiversity）是對生物系統(tǒng)（Biological system）所有組成層次（例如種群、物種、群落、生態(tài)系統(tǒng)等）中生命形式多樣化的統(tǒng)稱[6]。生物多樣性的形成機(jī)制，是生物多樣性保護(hù)、科學(xué)研究以及可持續(xù)利用不可缺少的科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)[7]。群落物種多樣性為生態(tài)系統(tǒng)多樣性最直接和最易于觀察的一個層次[8]。研究區(qū)域植被狀況，首先應(yīng)該對該地區(qū)群落組成、群落結(jié)構(gòu)以及群落多樣性特征進(jìn)行分析[9-11]。筆者通過對白云山蘆花谷植物群落的調(diào)查，對比分析了該地區(qū)的植物群落組成和物種多樣性特征，旨在為白云山自然保護(hù)區(qū)應(yīng)對氣候變化和森林生態(tài)系統(tǒng)的管理和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

白云山蘆花谷位于河南省洛陽市嵩縣南部伏牛山原始林區(qū)（東經(jīng) 111°50′，北緯 33°40′），地處南北地理氣候分界線，屬亞熱帶暖溫帶氣候過渡區(qū)。白云山的森林覆蓋率達(dá)98.5%，平均海拔1 500 m，最高海拔2 216 m，年平均氣溫18℃，年降雨量達(dá)1 200 mm，雨水充沛，氣候宜人。其中，主要喬木樹種有銳齒槲櫟（Quercus aliena Blume var. acuteserrata Maxim.）、青楷槭（Acer tegmentosum Maxim.）、鵝耳櫪（Carpinus turczaninowii Hance）、華山松（Pinus armandii Franch）、白樺（Betula platyphylla Suk）、核桃楸（Juglans mandshurica Maxim.）、 梾木 [Swida macrophylla（Wall.）Soják]。

1.2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)來源研究數(shù)據(jù)來源于河南省白云山定位觀測站設(shè)定的固定樣地的調(diào)查結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)樣地為40 m×40 m。采用網(wǎng)格式的標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法，將每個樣地進(jìn)一步劃分為16個10 m×10 m的小樣方，進(jìn)行喬木層調(diào)查，記錄樹種名稱，測量胸徑、樹高、冠幅等；在調(diào)查樣地內(nèi)的4個角和中央各設(shè)一個2 m×2 m 的小樣方，進(jìn)行灌木層調(diào)查，記錄植物名稱、地徑、高度蓋度等；在灌木層樣方中內(nèi)各設(shè)一個1 m×1 m 的小樣方，進(jìn)行草本層調(diào)查，記錄植物名稱、叢數(shù)、平均高度、蓋度等。

1.2.2研究方法物種多樣性測度方法很多，國內(nèi)外學(xué)者對此都有大量的研究[12-14]。研究采用Margalef豐富度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)4個計算公式統(tǒng)一應(yīng)用各個物種在該層中的個體數(shù)對各層的物種多樣性進(jìn)行了測度。各指數(shù)計算公式為：

式中：J為物種豐富度；S為群落中的總植株種數(shù)；N為所有植株個體總數(shù)。

式中：D為物種優(yōu)勢度；Pi為第i個種的相對重要值。

式中：H為物種多樣性；Pi為第i個種的相對重要值。

式中：E為物種均勻度；Pi為第i個種的相對重要值；S為群落中的總植株種數(shù)。

1.2.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS19.0等軟件進(jìn)行初步處理、相關(guān)性檢驗、方差分析和回歸分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 白云山蘆花谷植物群落物種的組成特征

根據(jù)調(diào)查樣地中對喬木、灌木、草本樣方的調(diào)查數(shù)據(jù)分析可知：白云山蘆花谷植物群落內(nèi)共有植物22種，隸屬于16科 21 屬，其中裸子植物1科1屬、蕨類植物1科1屬、被子植物14科19屬；喬木層樹種共有14種，隸屬11科13屬；灌木層植物共有3種，隸屬3科3屬；草本層植物共有5種，隸屬4科5屬。喬木層樹種主要分布在殼斗科（Fagaceae）、松科（Pinaceae）等科，櫟屬（Quercus L.）、松屬 （Pinus Linn.）等屬；灌木層植物主要分布在木犀科（Oleaceae）、薔薇科（Rosaceae）等科，有連翹屬（Forsythia）、懸鉤子屬（Rubus）等屬；草本主要有莎草科（Cyperaceae）、鱗毛蕨科（Dryopteridaceae）等科，莎草屬（Cyperus Linn.）、鱗毛蕨屬（Dryopteris）等屬。

2.1.1喬木層組成及重要值分析從喬木層重要值分析（表1）結(jié)果可以看出，重要值最大的是銳齒槲櫟（Quercus alina var. acuteserrata），為33.456；其次是油松（Pinus tabuliformis）和華山松（Pinus armandii），分別為22.641和13.601；除此之外，重要值在1～10之間的樹種有8個，小于1的樹種有3個。這說明銳齒槲櫟、油松和華山松在群落中分布最為廣泛，在喬木層中占有絕對的優(yōu)勢，這3個樹種又以銳齒槲櫟在群落中的作用最大，其他樹種由于個體數(shù)目所占比例小，在群落中的作用不強(qiáng)。

2.1.2灌木層組成及重要值分析從灌木層重要值分析（表2）結(jié)果可以看出，重要值最大的是連翹（Forsythia suspensa），為51.191；其次是懸鉤子（Rubus corchorifolius），為44.714；這兩種植物的重要值合計為95.905。這說明在灌木層中連翹和懸鉤子是優(yōu)勢種，是灌木層主要組成物種。

2.1.3草本層組成及重要值分析從草本層重要值分析（表3）結(jié)果可以看出，重要值最大的是寬葉苔草（Carex siderosticta），為38.866；其次是稀羽鱗毛蕨（Dryopteris sparsa），為35.949；重要值大于10的還有竹葉草（Armgrass），為12.222。這說明在寬葉苔草和稀羽鱗毛蕨在草本層中占有絕對的優(yōu)勢，是草本層主要組成物種。

2.2 白云山蘆花谷植物群落樹種的結(jié)構(gòu)

2.2.1群落喬木層樹種組成分布由表4可知，所有喬木層樹種中，小徑階（D≤16 cm）的株數(shù)比例為52.35%；中徑階（16＜D≤32 cm）的株數(shù)比例為42.98%；大徑階（D＞32 cm）的株數(shù)比例為4.68%。這說明該群落以小徑階林木為主，其次是中徑階林木，大徑階林木較少。由此可知，所調(diào)查樣地群落林分以幼齡樹種和中齡樹種居多，喬木層樹種正處于更新狀態(tài)和全面生長階段。

表1 白云山蘆花谷群落喬木層樹種組成及重要值

表2 白云山蘆花谷群落灌木層植被組成及重要值

表3 伏牛山原始林區(qū)群落草本層植被組成及重要值

表4 白云山蘆花谷喬木層樹種徑階分布

2.2.2群落喬木層主要樹種結(jié)構(gòu)分布從圖1中可以看出，銳齒槲櫟主要分布在28～32 cm徑階之中，4 cm徑階之中也有較多分布；油松主要分布在4、16、20和24 cm徑階之中；華山松主要分布在16～20 cm徑階，其徑階分布呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢；野櫻桃主要分布在4 cm徑階之中，其他徑階也有少量分布；漆樹主要分布在4和16 cm這2個徑階之中。群落主要樹種主要分布在4和16 cm這2個徑階，說明該區(qū)域主要組成樹種正處于由幼齡林向中齡林轉(zhuǎn)變以及中齡林向成熟林演替的階段。

2.3 白云山蘆花谷植物群落物種多樣性分析

由圖2可知，總體而言，白云山蘆花谷植物群落不同層次物種的Margalef指數(shù)、 Simpson 指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)從高到低排列依次為喬木層＞草本層＞灌木層，說明研究區(qū)群落喬木樹種資源豐富多樣；相比林下喬木層和草本層，灌木層物種多樣性相對較小，灌木物種資源匱乏。這可能是由于喬木層樹種資源豐富，樹種郁閉度較大，導(dǎo)致林下灌草生長勢較弱。Pielou均勻度指數(shù)則以灌木層最大，說明與喬木層和草本層相比，灌木層分布較為均勻。

3 結(jié) 論

白云山蘆花谷植物群落共有植物22種，隸屬于16科21屬。銳齒槲櫟在群落中分布最為廣泛，在群落中的作用最大，在喬木層中占有絕對的優(yōu)勢，為喬木層優(yōu)勢樹種；灌木層主要優(yōu)勢種為連翹和懸鉤子；草本層主要優(yōu)勢種為寬葉苔草和稀羽鱗毛蕨。

群落喬木層樹種組成分布以小徑階林木比例最大，其次是中徑階林木，大徑階林木比例較小，表明喬木層樹種正處于更新狀態(tài)和全面生長階段。群落主要樹種分布最多的均為4和16 cm這2個徑階，由此可以得出所調(diào)查樣地群落林分以幼齡樹種和中齡樹種居多，表明該區(qū)域主要組成樹種正處于由幼齡林向中齡林轉(zhuǎn)變以及中齡林向成熟林演替的階段。

群落物種多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)在不同層次分布趨勢基本一致，較好地反映了群落不同層次物種多樣性的差異。植物群落喬木層多樣性指數(shù)明顯高于草本層和灌木層，說明群落喬木樹種資源相比林下物種豐富，這可能是由于喬木層樹種郁閉度較大，導(dǎo)致林下光照和通風(fēng)不足，灌木層和草本層植物生長勢較弱。群落均勻度指數(shù)以灌木層最大，說明與喬木層和草本層相比，灌木層分布較為均勻，這也可能是由于灌木層物種較少，導(dǎo)致差異不明顯。

圖1 伏牛山原始林區(qū)喬木層主要組成樹種徑階-株數(shù)分布

圖2 云山蘆花谷群落不同層次多樣性特征

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Species Structure and Diversity of Plant Community of Luhua Valley in Baiyun Mountain of Henan Province

LI Liang-hou1，YANG Hong-zhen2，WANG Jing1，QIN Yu-feng3，F(xiàn)U Qian-jin3
（1. Henan Academy of Forestry Sciences, Zhengzhou 450008, PRC; 2. Forestry Bureau of Shancheng District, Hebi 458000, PRC; 3. Baiyun Mountain National Forest Park Administration of Luoyang, Luoyang 471421, PRC）

Based on the community survey data at the fixed standard plot in Baiyun Mountain of Henan Province, this study was conducted on the plant community structure characteristics and species diversity at different levels. The results show that there are 22 species of plant, belonging to 21 genera in 16 families, in the Baiyun Mountain. The species in the arbor layer are relatively abundant,the main tree species is Quercus alina var. Acuteserrata; the main dominant species in the shrub layer are Forsythia suspensa and Rubus corchorifolius; and main species in the herb layer are Carex rigescens and Dryopteris sparsa. In the plant community the arbor layer species composition distribution in the number shows more small-diameter-class trees, fewer big-diameter-class trees and the middiameter-class trees in between; the community’s forest stand can be known to be of more low-age trees and mid-age trees in the surveyed sample plot; and the tree species in the arbor layer are in the forest succession and at the young to full growth stage. The diversity index(J, D, H) of arbor layer in the plant community is significantly higher than that of the herb layer and the shrub layer, meaning that the community’s diverse tree species resources are more abundant than the under-forest’s; and the community evenness index (E) of the shrub layer is the highest, the distribution of the shrub layer can be known to be more uniform.

plant community; species structure; species diversity; Luhua Valley; Baiyun Mountain

S792.182

A

1006-060X（2017）10-0044-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.010.013

2017-08-15

國家林業(yè)局生態(tài)站項目（2017-056）

李良厚（1964-），男，河南光山縣人，研究員，主要從事森林生態(tài)研究。

（責(zé)任編輯：成 平）