江大勇
(張家口市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,河北 張家口075700)
物種多樣性是衡量一個地區(qū)生物資源豐富程度的一個客觀指標(biāo),是群落生物組成結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo),它不僅可以反映群落組織化水平,而且可以通過結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系間接反映群落功能的特征。對物種多樣性的研究可體現(xiàn)群落和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型、組織水平、發(fā)展階段、穩(wěn)定程度、生境差異等。小五臺山地區(qū)植物種類繁多,是華北地區(qū)植物種類最豐富地區(qū)之一。根據(jù)統(tǒng)計,目前有野生高等植物1350種,隸屬于106科486屬。以菊科、禾本科、豆科植物種類最為豐富(425種,占31.5%)。在1350種植物中,木本植物241種,占17.9%,其中以樺屬、松屬、落葉松屬、云杉屬、櫟屬、楊屬為主。草本植物1109種。
小五臺山自然保護(hù)區(qū)位于河北省西北部,地處蔚縣、涿鹿兩縣境內(nèi),東與北京市門頭溝區(qū)及保定市淶水縣接壤,距張家口市、北京市分別是150km和125km,距保定、石家莊分別是210km和330km。地理坐標(biāo)為東經(jīng)114°47′~115°30′,北緯39°50′~40°07′。東西長60km,南北寬28km,總面積21833hm2。保護(hù)區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Т箨懠撅L(fēng)型山地氣候。具有雨熱同季、冬長夏短、四季分明、夏季晝夜溫差大等特點。年平均氣溫6.4℃,1月平均氣溫-12.3℃(山頂可達(dá)-38℃),7月平均氣溫22.1℃。年降水量400~700mm。冬季多西北風(fēng),夏季多東南風(fēng),山麓風(fēng)速2m/s,最大風(fēng)速可達(dá)20m/s。無霜期80~140d。9月中旬初雪,凍結(jié)期長達(dá)5~6個月,最大凍土層1.5m。
采用樣方法進(jìn)行調(diào)查,調(diào)查時間為2018年7~8月,在小五臺山保護(hù)區(qū)內(nèi)不同的海拔選擇具有代表性的地段,設(shè)立7塊樣地,每塊樣地20m×30m,在樣地的對角點選擇4個5m×5m的灌木樣方,5個1m×1m的草本樣方分別在樣地的4個對角點和樣地的中心位置,對樣方內(nèi)所有植物種類調(diào)查其株數(shù)、高度、蓋度、頻度。標(biāo)準(zhǔn)地概況如表1。
表1 標(biāo)準(zhǔn)地概況
(1)豐富度指數(shù)。物種豐富度指數(shù)主要是測定一定空間范圍內(nèi)的物種數(shù)目以表達(dá)生物的豐富程度。
物種豐富度指數(shù)采用Margalef豐富度指數(shù):
(2)多樣性指數(shù)。物種多樣性指數(shù)是將物種豐富度與種的多度結(jié)合起來的函數(shù)。
多樣性指數(shù)采用Simpson多樣性指數(shù):D=1-∑Pi2
(3)均勻度指數(shù)。均勻度指數(shù)是把物種豐富度與均勻度結(jié)合起來的一個單一的統(tǒng)計量。
均勻度指數(shù)Pielou均勻度指數(shù):
N為所有物種個體總數(shù),S為群落中物種總數(shù),Pi為第i個種的個體數(shù)占所有物種個體總數(shù)的比例。
小五臺山國家級自然保護(hù)區(qū)經(jīng)過多年的封山育林,植被類型非常的豐富,華北落葉松經(jīng)過多年的森林撫育,生長情況良好,從表2中可以看出:小五臺山華北落葉松的林下灌木層植物包括6個種,隸屬5個科,6個屬,頻度最高的就是華北繡線菊為51%,4塊樣地都出現(xiàn)了,其次就是毛榛,2塊樣地出現(xiàn),其余的都是僅一塊樣地出現(xiàn)。從表3中可以看出:小五臺山華北落葉松林下草本層植物包括25個種,隸屬于13個科,24個屬,頻度最高的是東方草莓,其次是華北耬斗菜、麻葉蕁麻、景天三七,從蓋度上看也是這4種植物的蓋度最高,東方草莓蓋度在50%,華北耬斗菜25%,麻葉蕁麻20%,景天三七15%,其余種蓋度都在10%以下。
表2 林下灌木層物種
物種多樣性是把物種數(shù)、個體數(shù)、分布特性等信息結(jié)合起來的一個統(tǒng)計量,能定量反映群落或生境中物種的豐富度、變化程度或均勻度。多樣性指數(shù)包含有較多關(guān)于群落結(jié)構(gòu)的信息,在一定程度上反映出各個物種在森林類型中的地位和作用,因此,可以用多樣性指數(shù)來定量表征群落和生態(tài)系統(tǒng)特征。從華北落葉松不同海拔高度的7塊樣地的多樣性指數(shù)來看,1號樣地的物種數(shù)達(dá)到12,其次是5號樣地和4號樣地,分別是11和9,多樣性指數(shù)和物種數(shù)基本是一致的,1號樣地的物種多樣性指數(shù)為0.8765,5號和4號樣地的為0.8321和0.8124。
物種豐富度指數(shù)具有簡單直觀的特點,可以直接反映群落內(nèi)物種的數(shù)量特征。從表4可以看出:物種的豐富度di與Sp是呈正比的,物種數(shù)越多,物種豐富度指數(shù)就越大。從7塊樣地林下植物的豐富度指數(shù)來看,1號樣地的豐富度指數(shù)最高,達(dá)到3.1003,其次是5號和4號樣地分別為2.5346和2.1833,2號、6號、7號樣地的豐富度指數(shù)相差較小,分別為1.6125、1.6487、1.5897,3號樣地的豐富度指數(shù)最小,僅為0.6723。
表3 林下草本層物種
表4 華北落葉松林下植物多樣性指數(shù)
物種均勻度是指一個群落或環(huán)境中的全部物種數(shù)目個體數(shù)目的分配狀況,是對不同物種在數(shù)量上接近程度的衡量。物種數(shù)目越多,多樣性越豐富,物種數(shù)目相同時,每個物種的個體數(shù)越平均,則多樣性越豐富。本次調(diào)查物種的均勻度和物種的多樣性和豐富度存在差異,2號樣地的均勻度指數(shù)最高,為0.9711,其次是1號樣地0.9561,5號樣地0.9431,4號樣地0.9398.均勻度指數(shù)最低的為3號樣地0.5987。
小五臺山華北落葉松林下植物物種的構(gòu)成豐富,隸屬于17個科,30個屬,31個種,其中林下灌木植物隸屬5個科,6個屬,6個種。林下草本植物隸屬13個科,24個屬,25種。
物種數(shù)量前3個科是薔薇科、菊科、毛茛科,科、屬、種的組成基本上以單屬單種為主,科屬的組成很分散,而且林分間共有種比例少。這樣的結(jié)果與近些年封山育林是分不開的,充分利用小五臺山物種多樣性豐富的特點,加大對野生珍惜植物的保護(hù)。
不同林分下物種多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)在一定程度上能代表物種的多樣性程度,小五臺山華北落葉松林下物種的多樣性在郁閉度為75%的華北落葉松較其他樣地的物種數(shù)、豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)都偏高,這一結(jié)論運用到生產(chǎn)上可以指導(dǎo)落葉松生產(chǎn)經(jīng)營。