帽儿山天然次生林多样性特征分析

帽儿山天然次生林多样性特征分析

初兴国1，丰绪霞2，付廷军3，张迎新3

(1.国家林业局大兴安岭林业调查规划设计院，黑龙江 大兴安岭 165000；

2.东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040；3.黑龙江省森林植物园，黑龙江 哈尔滨 150040)

摘要通过采用丰富度指数(Margale、Menhinick等)、均匀度指数(Pielou、Heip和Alatalo等)和多样性指数(Gini、Shanon_Wiener和Simpson等)等3种测度方法对帽儿山地区天然次生林群落植物多样性特征进行了研究。结果表明：帽儿山地区天然次生林群落植物的最重要植物为胡桃楸；Z602样地的各种多样性指标均高于M701样地，可见Z602样地的多样性更为优越。

关键词物种多样性；天然次生林；多样性指数；帽儿山

收稿日期：2015-11-03

作者简介：初兴国(1964-)，男，吉林农安人，大学，高级工程师，现从事森林资源调查与监测工作.

中图分类号：S718.5

文章编号：1005-5215(2015)12-0049-02

收稿日期：2015-11-03

基金项目：重度退化生态系统恢复与重建关键技术研究与示范(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

对帽儿山地区天然次生林物种多样性进行初步的研究和分析，探讨帽儿山地区森林植物物种组成特征，并通过对群落植物物种的丰富度、均匀度和多样性的特征分析来进一步了解帽儿山地区天然次生林群落的发展水平，可以为后人深入研究和帽儿山地区生态环境的保护提供基础数据。更好地保护黑龙江地区这一受人为影响较小的天然次生林群落。

1试验地自然概况

东北林业大学帽儿山实验林场位于黑龙江省尚志市帽儿山镇，地理范围为45°20′—45°25′ N，127°30′—127°34′ E。属于中温带湿润性季风气候，春季时干燥并且多风，雨季为6—8月，秋季气候凉爽，冬季则较为寒冷。动植物资源十分丰富，各种动物和鸟类数百种，各种植物近千种。

2主要研究方法

2.1　样地设置

本文采用经典抽样的方法，对帽儿山地区天然次生林多样性特征的分析研究，利用东北林业大学在帽儿山实验林场内设置的M701和Z602两块样地内的植株进行每木调查的数据。记录其胸径、密度、高度、盖度等数据。以样地内的植株分布情况和特征进行综合分析，研究帽儿山地区天然次生林的多样性特征。所调查的树木有：色木、黄菠萝、胡桃楸、槭树、暴马丁香、榆树、鼠李、水曲柳和山桃稠李等。

2.2　种群综合数量参数

重要值(LV)是对在群落中的功能地位惊醒综合量度的数量指标，本文采用相对密度(RD)、相对盖度(RC)、相对高度(RH)为综合指标，来评价帽儿山地区乔木层中各物种的优势程度。

2.3　物种多样性指数

对于物种多样性的研究，是群落多样性研究的重点之一，不同生态学家对物种多样性研究会从不同角度出发，如概率度量、新都度量、集合度量等，设定出一系列表征物种多样性的计算公式，本文着重公式模型的生态学意义，选取Gini、Shannon_Wiener和Simpson多样性指数来计算和比较。

2.4　物种均匀度指数

物种的均匀度指标可以反映群落中物种个体数量的分配特征，对帽儿山地区天然次生林区内树种的均匀度指标的度量，能够反映出林区内各个树种的个体数量分配均匀程度，能够基本准确地了解不同位置的树种个体数量。本文采用Pielou均匀度指数、Heip均匀度指数和Alatalo均匀度指数来进行比较和计算。

2.5　物种丰富度指数

根据相关记载，最古老、最直接的物种丰富度的表示方法是统计在一定面积样方内的物种树木，此外，还可以通过统计样方内物种树木，并与样方的大小或者个体总数之间的关系来度量，本文采用Margale和Menhinick丰富度指数研究和比较。

3数据处理与分析

3.1　群落植物物种组成及其数量特征

根据对M701和Z602两块样地进行的每木调查，获得并整理相关数据，如表1所示。可以了解到，M701样地内重要值大于10%的物种有4种：胡桃楸最大15.6%，其次为榆树13.7%，再次为色木13.1%，最后为暴马丁香10.2%；水曲柳、白桦、黄菠萝、杨树，这4个树种均在7%~8%。Z602样地内重要值大于10%的物种有2种：胡桃楸最大15.3%，色木次之11.5%；榆树、暴马丁香、椴树、黄菠萝4个树种在7%~9%；鼠李、槭树、水曲柳、稠李、山桃稠李、枫桦、白桦等7个树种则在4%~7%。

由此可推断，M701样地内具有最大重要值15.6%的胡桃楸为该范围天然次生林群落的最重要物种；Z602样地具有最大重要值15.3%的胡桃楸为该范围天然次生林群落的最重要植物。由此可粗略推断，胡桃楸在该地区乃至整个帽儿山地区天然次生林群落中形成了较为稳定的世代更替趋势，并可能成为本地区顶级群落重要的建群种之一。此外，榆树和色木的重要值也较之其他物种相对较高，也将有可能形成类似胡桃楸的较为稳定的世代更替趋势。

表1 　(a)M701样地相关数据

(b)Z602样地相关数据

3.2　群落植物物种多样性特征

对东北林业大学帽儿山实验林场M701和Z602两块样地内树种调查，分别计算Gini多样性指数、Shannon_Wiener多样性指数和Simpson多样性指数并进行研究对比，具体计算结果如表2所示。结果表明：两块样地内的 Gini(D1)指数和Simpson(D2)指数都较为接近，且Z602样地内的两个多样性指标较M701样地内的两个指标偏高；而Z602样地内的Shannon_Wiener(Hp)指数也要比M701样地的高。由此可见，Z602样地内的树种多样性要高于M701样地。

(b)Z602样地内树种多样性指标

3.3　群落植物物种均匀度特征

对东北林业大学帽儿山实验林场M701和Z602样地内树种调查，分别计算Pielou均匀度指数、Heip均匀度指数和Alatalo均匀度指数进行研究对比，计算结果如表3所示。结果表明：对M701和Z602两块样地内物种的均匀度特征的统计，Z602样地内Pielou均匀度指数和Heip均匀度指数均高于M701样地，Alatalo均匀度指数低于M701样地。由此可见，Z602样地内的树种分配均匀程度要高于M701样地，其稳定定较之于M701样地也更高。

表3　(a)M701样地内树种均匀度指标

(b)Z602样地内树种均匀度指标

3.4　群落植物物种丰富度特征

对东北林业大学帽儿山实验林场M701和Z602两块样地内树种的调查，可知M701样地内丰富度指数R=s=10，Z602样地内丰富度指数R=s=13，并分别计算Margale(R1)丰富度指数和Menhinick(R2)丰富度指数进行研究对比，计算结果如表4所示。结果表明：Z602样地内Margale(R1)丰富度指数和Menhinick(R2)丰富度指数较之于M701样地的两项指标均高。由此可见Z602样地的丰富度要高于M701样地。

表4　 (a) M701样地内树种丰富度指标

(b)Z602样地内树种丰富度指标

4结论与讨论

4.1　结论

本文主要以帽儿山实验林场内M701和Z602两块样地的实测数据为研究对象，初步讨论了两块样地的物种多样性评价指标，主要取得了以下结论：

鉴于M701和Z602两块样地内的最大重要值树种均为胡桃楸，可确定胡桃楸为帽儿山地区天然次生林的最重要物种，并形成了较为稳定的世代更替趋势，或将成为本地区顶级群落重要的建群种之一。此外，榆树和色木的重要值也较之其他物种相对较高，也将有可能形成类似胡桃楸的较为稳定的世代更替趋势。

对于M701和Z602两块样地内进行的多种多样性指标的测定，均表明Z602样地内无论从生物多样性还是物种丰富程度，抑或是物种分配的均匀程度，较之于M701样地都要相对较高。由此说明，Z602样地的生态状况更佳，天然次生林的生活环境更适宜，物种的分配情况更佳合理。

4.2　讨论

本文对东北林业大学帽儿山实验林场的物种多样性进行的讨论，所选取的各种多样性指标并不意味着这些指标要比重要值更先进、更科学。已经有众多学者和科学家提到过相对优势度的概念和不同的计算方法，而众多文献研究中仍然广泛采用重要值概念，可见重要值这一方法是经受了许多学者的验证的。因此，本文所应用的多样性指标是否切实可行，还有待进一步验证。

文中所计算、测度的各项多样性指标，可用于与历史或今后的多样性指标测度的对比和比较，来验证帽儿山地区天然次生林群落的生长发育情况，可有效地帮助分析该地区天然次生林是否遭受人为破坏和其他因素的影响而发生的改变。对于群落总体多样性的分析和多样性指标的测定，还有待进行更深入、更广泛的研究。

参考文献：

[1] 尚占环，姚爱兴，郭旭升.国内外生物多样性测度方法的评价与综述[J].宁夏农学院学报，2002,23(3)：68-73

[2] 刘红梅，蒋菊生.生物多样性研究进展[J].热带农业科学，2005(6)：69-83

[3] 吴甘霖.生系统多样性的测度方法及其应用分析[J].安庆师范学院学报(由然科学版)，2004,10(3)：18-21

[4] 马克平，刘玉明.生物群落多样性测度方法一Iα多样性测度方法(上)[J].生物多样性，1994,2(3)：162-168

[5] 马克平，刘玉明.生物群落多样性测度方法一Iα多样性测度方法(下)[J].生物多样性，1994,2(4)：231-239

[6] 杨利民，韩梅，李建东.生物多样性研究的历史沿革及现代概念[J].吉林农业大学学报，1997,19(2)：109-114

[7] 陶玲，任珺.金华生态学的数量研究方法[M].北京：中国林业出版社，2004

[8] 胡亮.植被群落多样性分析指标研究[D].中山大学，2006

[9] Hurlbert S H，The Non-concept of Species Diversity： A Critique and Alternative Parameters. Ecology，1971，52：577-586

[10] Kempton R A et al. A Comparison of Three Measures of Diversity. Biometrics，1978,34:25-37

[11] Pielou E C. An Introduction to Mathematical Ecology. Wiley-Interscience，1969

[12] 刘灿然，马克平，周文雄. 生物群落多样性测度方法Ⅲ与物种一多度分布模型有关的统计问题[J].生物多样性，1995,3(8)：157-169

[13] 刘灿然，马克平，吕延华，等.生物群落多样性的测度方法Ⅳ与多样性测度有关的统计问题[J].生物多样性，1998,6(3)：229-239

[14] 管东生，钟晓燕，郑淑颖.广州地区森林景观多样性分析[J].生态学杂志，2001,20(4)：9-12

[15] 马克平，傅伯杰，周华遣. 景观多样性测度：格局多样性的亲和度分析[J].生态学报，1998,18(1)：76-81

2015年12月