淮北相山人工側柏林群落結構與物種多樣性的初步研究

程雨蒙 張偉 郭傳友

摘? 要：以淮北相山人工側柏林為研究對象，選取15塊具有代表性的調查樣地，利用徑級結構、重要值、物種多樣性指數等3個指標，對其群落結構與物種多樣性水平進行了初步研究。結果表明：（1）相山人工側柏林中的側柏胸徑分布呈截尾正態分布，Ⅱ級和Ⅲ級個體占總株數的69.56%;（2）群落中側柏的重要值遠高于其他樹種，占絕對優勢;（3）群落物種豐富度低，群落結構比較簡單。

關鍵詞：人工側柏林;群落結構;物種多樣性;淮北相山

中圖分類號 Q948文獻標識碼 A文章編號 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）屬于柏科（Cupressaceae）、側柏屬（Platycladus）植物。在我國溫帶相對干旱的區域，特別是在石灰巖山地，側柏是主要的綠化造林樹種，其適應不良環境的能力強，耐干旱、貧瘠，在許多其他樹種不利或者不能生長的土壤中均可生存，甚至在巖石縫隙中也能正常生長。側柏不僅育苗造林方法簡便，而且生長穩定，根系較發達，具有良好的固土保水的作用[1]，其在荒山綠化、造防護林方面有著重要價值。為此，筆者開展了側柏群落結構與物種多樣性的初步研究，為淮北地區荒山植被恢復和生態重建提供理論參考。

1 研究區域概況

淮北地處安徽省北部，地理坐標為33°16′～34°14′N，116°23′～117°02′E。調查樣地位于淮北市境內的相山，相山山脈是自徐州蜿蜒而來的余脈[2]，其主峰海拔342.8m，其他山地高程大都在200m左右。淮北屬于半濕潤季風氣候區，四季分明，季風明顯，降雨量適中，年平均降雨量在800～1000mm，干濕季明顯，降雨主要集中在夏季。但由于淮北相山山地土質較差，土層薄，雨水留不住，為不適宜種植的石質山。因此，適應性強、又有固土保水作用的側柏，無疑是淮北相山進行綠化造林和植被修復的優先選擇。淮北相山人工側柏林中可見的樹種有臭椿（Ailanthus altissima）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、樸樹（Celtis sinensis）、青檀（Pteroceltis tatarinowii）、欒樹（Koelreuteria paniculata）、苦楝（Melia azedarach）、構樹（Broussonetia papyrifera）等。

2 研究方法

2.1 調查方法 在淮北相山有代表性地段，共設置15個20m×20m的調查樣地，所選樣地的地形特征和土壤狀況均有所不同，涉及坡地、麓坡及頂坡。其中，2～5號樣地表面多為大塊巖石，表層土壤很少;1、7及12～15號樣地有明顯中小型石塊;其他樣地中石塊相對較少。在所調查的各個樣地中，對于所有胸徑大于4㎝的木本植物進行每木檢測，記錄其樹高、胸徑、枝下高、冠幅等。然后，對這些數據進行統計分析[3]。

2.2 徑級劃分 本研究采用側柏的徑級間接反映側柏的齡級，這是目前一種常見的研究喬木年齡結構的方法。雖然這3個概念具有不同的含義，但是在環境相同或者相似的情況下，同一植物種類的齡級和徑級對環境的反應具有一致性的規律[4]。胸徑（DBH）一般是指喬木主干離地面1.3m高處的直徑。本次調查獲取的側柏胸徑范圍在4.01～25.88㎝，在此范圍內，可人為的將其徑級劃分為以下5個等級[5]，分別為：徑級I，4㎝

2.3 重要值計算 群落中物種的重要值是評價某一物種在群落中作用與地位的綜合性指標[6]。重要值的計算有多種方法，其喬木種類的重要值計算公式如下：重要值=相對密度+相對頻度+相對顯著度。本研究中，相對密度是指調查樣方內某喬木種類的多度與所有喬木種類的多度總和之比;相對頻度是指某一喬木種類在全部調查樣方中出現的百分率與所有喬木種類在樣方內出現的百分率之和的比值;相對顯著度是指樣方中某種喬木個體的胸高斷面積之和與全部喬木個體胸高斷面積總和的比值。在植物群落中，某一物種的重要值越大，說明它的群落學地位與作用就越重要。因此，可以用重要值這一指標表征群落物種的結構狀況[7]。

2.4 物種多樣性計算 物種多樣性涉及群落2個層面的含義，它一方面可以反映1個群落所包含物種數目的多少，另一方面可以反映1個群落物種個體數目的配置狀況[8]。本文采用辛普森多樣性指數（Simpson′s diversity index）、香農-威納多樣性指數（Shannon-Wiener′s diversity index）、Pielou均勻度指數（Pielou′s evenness index）來檢測淮北相山側柏人工林群落物種多樣性水平。多樣性指數計算公式分別為：

3 結果與分析

3.1 側柏徑級結構 本研究對側柏年齡結構的分析是通過對其胸徑徑級間接完成。15個調查樣地中，胸徑大于4㎝的側柏共計473株。其中，胸徑屬于Ⅰ級的78株，Ⅱ級的188株，Ⅲ級的141株，Ⅳ級的49株，Ⅴ級的17株。根據不同徑級的個體數目進行排序，其大小順序為Ⅱ級>Ⅲ級>Ⅰ級>Ⅳ級>Ⅴ級。徑級屬于Ⅱ級的側柏個體最多，占總數的39.75%;Ⅲ級次之，占總數的29.81%;Ⅴ級最少，占總數的3.59%;胸徑Ⅱ級與Ⅲ級2個徑級個體占總數的69.56%，即大約側柏總株數的2/3。由此統計結果可知，相山調查樣地中的側柏林，林齡較小，本次調查的側柏林正值生長發育的旺盛階段。不同徑級個體數的差異主要是受人工種植的時間影響。

3.2 物種重要性分析 調查樣地中主要喬木種類的重要值見表1。由表1可知，淮北相山的人工側柏林群落中，側柏的重要值明顯大于其他喬木種類，說明側柏是群落中單一的優勢種，在群落中占有絕對的優勢。主要原因是側柏人工種植時間偏短，側柏人工林的年齡較小，其他樹種很難在短時間內進入側柏林，并成為優勢種[9]。另外，受環境條件的不利影響較大，在所調查的樣地中，有些樣地的土壤條件很差，其他樹種不宜侵入和生長。只有隨著人工側柏林群落的進一步生長發育環境條件的逐步改善，并輔以人工撫育管理，其它植物才能逐漸侵入，并定居下來，改變目前側柏群落組成和層次結構單一的問題。

3.3 物種多樣性分析 淮北相山人工側柏林群落各樣地主要木本植物的多樣性計算結果見表2。從表2可見，調查樣地中的木本植物物種數及各物種的個體數都有較大差別，這與各樣地所處環境條件不同有很大關系。從調查情況看，2～5號樣地為具有大塊巖石的樣地，其內木本植物，尤其是喬木種類較之其他樣地明顯要少，與石塊較少、土層較厚的6號及8～11號樣地相比，無論在物種數方面，還是在每個物種的多度方面都有明顯差距。一般情況下，物種多樣性水平與所處的環境條件呈正相關，環境條件越優越，物種多樣性水平越高[10]。本研究結果顯示，環境條件差的樣地在物種數及其物種多度方面雖然均沒有環境相對好的樣地高，但2～5號樣地的物種多樣性水平總體上相對較高。主要原因在于這些樣地物種數少且多度低，但物種個體分布的均勻度較好。總體來說，淮北相山的人工側柏林物種的多樣性水平較低，有待進一步提高，這對于側柏林今后的生長發育、提高穩定性以及相山植被恢復與生態重建都具有十分重要的意義。

4 結論與討論

從研究結果看，淮北相山的側柏林的側柏徑級結構比較簡單，不同年齡段的個體分布比較靠近，且大都處于幼年生長旺盛的階段。處于這一階段的側柏林，其優勢種比較單一，側柏的重要值遠高于其他喬木種類，在各群落樣地中占有絕對優勢，這在短時間內不利于群落多樣性的發展。同時，由于人工種植方式存在不足、環境條件不良及群落年齡尚小等原因，目前，淮北相山人工側柏林群落的物種組成不夠豐富，層次結構也不夠復雜，這對于抵抗人工林病蟲害的發生及提高生態系統穩定性都是不利的[11]。從淮北相山人工側柏林目前的生長發育狀況來看，應該人工選取一定數目的的適宜樹種與側柏混合載植，并進一步加強對現有人工林的管理，提高存活率;同時應根據當地環境條件，合理密植[12]，使人工側柏林群落物種組成、年齡結構及空間結構方面朝著有利于群落恢復生長的方向發展。

參考文獻

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（責編：張宏民）