帽兒山天然次生林多樣性特征分析

帽兒山天然次生林多樣性特征分析

初興國1，豐緒霞2，付廷軍3，張迎新3

(1.國家林業(yè)局大興安嶺林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，黑龍江 大興安嶺 165000；

2.東北林業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040；3.黑龍江省森林植物園，黑龍江 哈爾濱 150040)

摘要通過采用豐富度指數(shù)(Margale、Menhinick等)、均勻度指數(shù)(Pielou、Heip和Alatalo等)和多樣性指數(shù)(Gini、Shanon_Wiener和Simpson等)等3種測度方法對帽兒山地區(qū)天然次生林群落植物多樣性特征進行了研究。結(jié)果表明：帽兒山地區(qū)天然次生林群落植物的最重要植物為胡桃楸；Z602樣地的各種多樣性指標均高于M701樣地，可見Z602樣地的多樣性更為優(yōu)越。

關(guān)鍵詞物種多樣性；天然次生林；多樣性指數(shù)；帽兒山

收稿日期：2015-11-03

作者簡介：初興國(1964-)，男，吉林農(nóng)安人，大學，高級工程師，現(xiàn)從事森林資源調(diào)查與監(jiān)測工作.

中圖分類號：S718.5

文章編號：1005-5215(2015)12-0049-02

收稿日期：2015-11-03

基金項目：重度退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建關(guān)鍵技術(shù)研究與示范(2011BAD08B02-02)

Diversity of Natural Secondary Forest Community in Maoer Mountain

Chu Xingguo1,Feng Xuxia2,Fu Tingjun3,Zhang Yingxin3

(1. Forestry Research and Planning Design Institute of the State Forestry Bureau，Daxing’anling 165000,China;2. Northeast

Forestry University,Harbin 150040,China;3. Forest Botanical Garden of Heilongjiang Prov．，Harbin 150040,China)

AbstractThe characteristics of species diversity of communities in natural secondary forest in Maoershan Region were studied.Three measurement methods:richness index (Margale,menhinick richness index),evenness index (Pielou,Heip’s & Alatalo evenness index),diversity index (Gini,Shanon-Wiener and Simpson diversity index) were used to study the characters of the diversity of plant species in the community in natural secondary forest of Maoershan region. Result shows that Juglans mandshurica is the most important plant in natural secondary forest of Maoershan region; each diversity index of Z602 plot are higher than that of M701 plot,it is clear that the diversity of Z602 plot are more superior.

Key wordsspecies diversity; natural forest; diversity index;Maoer Mountain

對帽兒山地區(qū)天然次生林物種多樣性進行初步的研究和分析，探討帽兒山地區(qū)森林植物物種組成特征，并通過對群落植物物種的豐富度、均勻度和多樣性的特征分析來進一步了解帽兒山地區(qū)天然次生林群落的發(fā)展水平，可以為后人深入研究和帽兒山地區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。更好地保護黑龍江地區(qū)這一受人為影響較小的天然次生林群落。

1試驗地自然概況

東北林業(yè)大學帽兒山實驗林場位于黑龍江省尚志市帽兒山鎮(zhèn)，地理范圍為45°20′—45°25′ N，127°30′—127°34′ E。屬于中溫帶濕潤性季風氣候，春季時干燥并且多風，雨季為6—8月，秋季氣候涼爽，冬季則較為寒冷。動植物資源十分豐富，各種動物和鳥類數(shù)百種，各種植物近千種。

2主要研究方法

2.1　樣地設(shè)置

本文采用經(jīng)典抽樣的方法，對帽兒山地區(qū)天然次生林多樣性特征的分析研究，利用東北林業(yè)大學在帽兒山實驗林場內(nèi)設(shè)置的M701和Z602兩塊樣地內(nèi)的植株進行每木調(diào)查的數(shù)據(jù)。記錄其胸徑、密度、高度、蓋度等數(shù)據(jù)。以樣地內(nèi)的植株分布情況和特征進行綜合分析，研究帽兒山地區(qū)天然次生林的多樣性特征。所調(diào)查的樹木有：色木、黃菠蘿、胡桃楸、槭樹、暴馬丁香、榆樹、鼠李、水曲柳和山桃稠李等。

2.2　種群綜合數(shù)量參數(shù)

重要值(LV)是對在群落中的功能地位驚醒綜合量度的數(shù)量指標，本文采用相對密度(RD)、相對蓋度(RC)、相對高度(RH)為綜合指標，來評價帽兒山地區(qū)喬木層中各物種的優(yōu)勢程度。

2.3　物種多樣性指數(shù)

對于物種多樣性的研究，是群落多樣性研究的重點之一，不同生態(tài)學家對物種多樣性研究會從不同角度出發(fā)，如概率度量、新都度量、集合度量等，設(shè)定出一系列表征物種多樣性的計算公式，本文著重公式模型的生態(tài)學意義，選取Gini、Shannon_Wiener和Simpson多樣性指數(shù)來計算和比較。

2.4　物種均勻度指數(shù)

物種的均勻度指標可以反映群落中物種個體數(shù)量的分配特征，對帽兒山地區(qū)天然次生林區(qū)內(nèi)樹種的均勻度指標的度量，能夠反映出林區(qū)內(nèi)各個樹種的個體數(shù)量分配均勻程度，能夠基本準確地了解不同位置的樹種個體數(shù)量。本文采用Pielou均勻度指數(shù)、Heip均勻度指數(shù)和Alatalo均勻度指數(shù)來進行比較和計算。

2.5　物種豐富度指數(shù)

根據(jù)相關(guān)記載，最古老、最直接的物種豐富度的表示方法是統(tǒng)計在一定面積樣方內(nèi)的物種樹木，此外，還可以通過統(tǒng)計樣方內(nèi)物種樹木，并與樣方的大小或者個體總數(shù)之間的關(guān)系來度量，本文采用Margale和Menhinick豐富度指數(shù)研究和比較。

3數(shù)據(jù)處理與分析

3.1　群落植物物種組成及其數(shù)量特征

根據(jù)對M701和Z602兩塊樣地進行的每木調(diào)查，獲得并整理相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示。可以了解到，M701樣地內(nèi)重要值大于10%的物種有4種：胡桃楸最大15.6%，其次為榆樹13.7%，再次為色木13.1%，最后為暴馬丁香10.2%；水曲柳、白樺、黃菠蘿、楊樹，這4個樹種均在7%~8%。Z602樣地內(nèi)重要值大于10%的物種有2種：胡桃楸最大15.3%，色木次之11.5%；榆樹、暴馬丁香、椴樹、黃菠蘿4個樹種在7%~9%；鼠李、槭樹、水曲柳、稠李、山桃稠李、楓樺、白樺等7個樹種則在4%~7%。

由此可推斷，M701樣地內(nèi)具有最大重要值15.6%的胡桃楸為該范圍天然次生林群落的最重要物種；Z602樣地具有最大重要值15.3%的胡桃楸為該范圍天然次生林群落的最重要植物。由此可粗略推斷，胡桃楸在該地區(qū)乃至整個帽兒山地區(qū)天然次生林群落中形成了較為穩(wěn)定的世代更替趨勢，并可能成為本地區(qū)頂級群落重要的建群種之一。此外，榆樹和色木的重要值也較之其他物種相對較高，也將有可能形成類似胡桃楸的較為穩(wěn)定的世代更替趨勢。

表1 　(a)M701樣地相關(guān)數(shù)據(jù)

(b)Z602樣地相關(guān)數(shù)據(jù)

3.2　群落植物物種多樣性特征

對東北林業(yè)大學帽兒山實驗林場M701和Z602兩塊樣地內(nèi)樹種調(diào)查，分別計算Gini多樣性指數(shù)、Shannon_Wiener多樣性指數(shù)和Simpson多樣性指數(shù)并進行研究對比，具體計算結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明：兩塊樣地內(nèi)的 Gini(D1)指數(shù)和Simpson(D2)指數(shù)都較為接近，且Z602樣地內(nèi)的兩個多樣性指標較M701樣地內(nèi)的兩個指標偏高；而Z602樣地內(nèi)的Shannon_Wiener(Hp)指數(shù)也要比M701樣地的高。由此可見，Z602樣地內(nèi)的樹種多樣性要高于M701樣地。

(b)Z602樣地內(nèi)樹種多樣性指標

3.3　群落植物物種均勻度特征

對東北林業(yè)大學帽兒山實驗林場M701和Z602樣地內(nèi)樹種調(diào)查，分別計算Pielou均勻度指數(shù)、Heip均勻度指數(shù)和Alatalo均勻度指數(shù)進行研究對比，計算結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明：對M701和Z602兩塊樣地內(nèi)物種的均勻度特征的統(tǒng)計，Z602樣地內(nèi)Pielou均勻度指數(shù)和Heip均勻度指數(shù)均高于M701樣地，Alatalo均勻度指數(shù)低于M701樣地。由此可見，Z602樣地內(nèi)的樹種分配均勻程度要高于M701樣地，其穩(wěn)定定較之于M701樣地也更高。

表3　(a)M701樣地內(nèi)樹種均勻度指標

(b)Z602樣地內(nèi)樹種均勻度指標

3.4　群落植物物種豐富度特征

對東北林業(yè)大學帽兒山實驗林場M701和Z602兩塊樣地內(nèi)樹種的調(diào)查，可知M701樣地內(nèi)豐富度指數(shù)R=s=10，Z602樣地內(nèi)豐富度指數(shù)R=s=13，并分別計算Margale(R1)豐富度指數(shù)和Menhinick(R2)豐富度指數(shù)進行研究對比，計算結(jié)果如表4所示。結(jié)果表明：Z602樣地內(nèi)Margale(R1)豐富度指數(shù)和Menhinick(R2)豐富度指數(shù)較之于M701樣地的兩項指標均高。由此可見Z602樣地的豐富度要高于M701樣地。

表4　 (a) M701樣地內(nèi)樹種豐富度指標

(b)Z602樣地內(nèi)樹種豐富度指標

4結(jié)論與討論

4.1　結(jié)論

本文主要以帽兒山實驗林場內(nèi)M701和Z602兩塊樣地的實測數(shù)據(jù)為研究對象，初步討論了兩塊樣地的物種多樣性評價指標，主要取得了以下結(jié)論：

鑒于M701和Z602兩塊樣地內(nèi)的最大重要值樹種均為胡桃楸，可確定胡桃楸為帽兒山地區(qū)天然次生林的最重要物種，并形成了較為穩(wěn)定的世代更替趨勢，或?qū)⒊蔀楸镜貐^(qū)頂級群落重要的建群種之一。此外，榆樹和色木的重要值也較之其他物種相對較高，也將有可能形成類似胡桃楸的較為穩(wěn)定的世代更替趨勢。

對于M701和Z602兩塊樣地內(nèi)進行的多種多樣性指標的測定，均表明Z602樣地內(nèi)無論從生物多樣性還是物種豐富程度，抑或是物種分配的均勻程度，較之于M701樣地都要相對較高。由此說明，Z602樣地的生態(tài)狀況更佳，天然次生林的生活環(huán)境更適宜，物種的分配情況更佳合理。

4.2　討論

本文對東北林業(yè)大學帽兒山實驗林場的物種多樣性進行的討論，所選取的各種多樣性指標并不意味著這些指標要比重要值更先進、更科學。已經(jīng)有眾多學者和科學家提到過相對優(yōu)勢度的概念和不同的計算方法，而眾多文獻研究中仍然廣泛采用重要值概念，可見重要值這一方法是經(jīng)受了許多學者的驗證的。因此，本文所應(yīng)用的多樣性指標是否切實可行，還有待進一步驗證。

文中所計算、測度的各項多樣性指標，可用于與歷史或今后的多樣性指標測度的對比和比較，來驗證帽兒山地區(qū)天然次生林群落的生長發(fā)育情況，可有效地幫助分析該地區(qū)天然次生林是否遭受人為破壞和其他因素的影響而發(fā)生的改變。對于群落總體多樣性的分析和多樣性指標的測定，還有待進行更深入、更廣泛的研究。

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2015年12月