吉林省舒兰市植物群落多样性的研究

郑永春　迟丽华

摘要：本试验以43个植物群落调查资料为基础，从不同类型、层次的群落相似性系数、物种丰富度指数和辛普森多样性指数及其与海拔的关系对舒兰市植物群落多样性进行了分析。结果表明，群落相似性系数随着海拔的升高逐渐降低；草本的物种丰富度指数较大；辛普森多样性指数随着海拔的变化表现出明显的分异现象，灌木和针阔混交林的辛普森多样性指数是随着海拔递减而递减，阔叶林的辛普森多样性指数上升。

关键词：舒兰；群落相似性系数；物种丰富度指数；辛普森指数

项目基金：吉林省舒兰市代表区域中药资源保护利用（第四次全国中药资源普查吉林省舒兰市普查队）项目

中图分类号：Q948.15 文献标识码：A DOI编号：10.14025/j cnki.jlny.2016.10.031

生物群落是在一定地理区域内，生活在同一环境下的不同种群的集合体，其内部存在着极为复杂的相互联系。群落多样性就是指生物群落在组成、结构、功能和动态方面表现出的丰富多彩的差异。群落多样性研究是群落生态学研究中非常重要的内容。群落的种类组成是群落最基本最重要的特征之一，是群落形成的基础。任何一个群落都是由一定的数量的种类组建而成的。保护生物多样性是实现社会持续发展的基础，研究生物多样性，即研究生物多样性的组成、分布、结构和功能，了解基因、物种和生态系统的作用和功能，阐明生态群落之间的关系，为持续发展提供依据。

舒兰市自然风光秀丽，环境优美。物种有68个科、134个属、157种。全市绿地面积占51%，其中森林覆盖率为44.4%，水系发达，河流均为松花江水系，舒兰市水域、湿地面积约623.8平方公里。舒兰市植被类型在吉林温带地区具有典型的代表意义。

本试验通过对舒兰地区群落多样性特征指数进行初步测度和研究，为该区生物多样性的保护与持续利用提供参考或依据。

1 研究地区自然概况、研究方法

1.1 自然概况

舒兰市位于吉林省吉林市的东北部，东经126°24′～127°45′，北纬43°51′～44°38′之间，属于长白山地向辽松平原的过渡地带。平均海拔为350米，市内可见山地、丘陵、台地、平原地貌。属于中温带亚湿润气候，年平均气温3.6℃。辖境南与吉林市龙潭区、蛟河市交界，东与蛟河市接壤，西隔松花江与九台区相望，东北与黑龙江省五常市接壤。东部山区峰峦叠嶂，中部丘陵蜿蜒连绵，西部沿江平原，土地肥沃，地势平坦。

1.2 研究方法

1.2.1 群落设置在本区域内根据林地类型中草药分布类型设置了43个群落。每个群落中，设置了5套大样方，每个样方中有6个小样方，共计套方215个，样方1290个。根据舒兰市的地形地貌以及不同药用植物分布在不同的区域等情况，用群落定位以43个群落对舒兰市进行了全面而综合的普查。

10m×10m样方为乔木——1号小样方；

5m×5m样方为灌木——2号小样方；

2m×2m样方为草本——3号小样方；

2m×2m样方为草本——4号小样方；

2m×2m样方为草本——5号小样方；

2m×2m样方为草本——6号小样方；

6个小样方组成一套方案，简称“套方”，如图1所示。

根据舒兰市地形、地貌、海拔、林地类型、土壤类型确定调查群落点，如图2所示。

1.2.2 资料分析所用的数据均来自于第四次全国中药资源普查对舒兰市的调查。资料则是通过因特网查阅CNKI数据库的相关文献。所用的群落型号：集思宝MG711。

群落多样性的测度采用群落样地的群落相似性系数、物种丰富度指数以及辛普森多样性指数来表示。首先将植物群落类型的样方或样线所调查的数据资料借助于EXCEL软件分析，并绘制出相应的图表。

1.2.2.1 群落相似性系数群落相似性系数指各样方单位共有种的百分率。群落相似性系数是目前最常用和基础的相似性系数之一。

公式为：群落系数=c/（a+b-c）

式中，a为样方A的物种数目；b为样方B的物种数目；c为样方A和B中的共有种数（不包括世界种）。

1.2.2.2 物种丰富度指数物种丰富度是群落物种多样性最直接的表达特征。物种丰富度即群落中植物的种数，可直接反映群落物种多样性的特点，但忽略各物种个体数量多少，并受其面积影响。

Gleason指数：D=S/lnA

式中：A为单位面积，S为群落中的物种数目。物种丰富度指数可消除因调查面积不同产生的差异，便于群落和地区之间的比较，同时各层次物种多样性指数之间可以相加，便于反映群落总体多样性。

Margalef指数：D=（S-1）/lnN

式中：S为群落中的总数目，N为观察到的个体总数。

1.2.2.3 辛普森多样性指数辛普森多样性指数是基于在一个无限大小的群落中，随机抽取出两个个体，它们属于同一物种的概率是多少依据这样的假设而推导出来。

辛普森多样性指数=随机取样的两个个体属于不同种的概率

=1-随机取样的两个个体属于同种的概率

假设中i的个体数占群落中总个体的比例为Pi，那么，随机取种i两个个体的联合概率就为Pi²。将群落中全部种的概率合起来，就可得到辛普森指数，即

式中：Pi=Pi=Ni/N为第i个物种的相对重要值。

影响辛普森多样性指数的因素之一是物种的丰富度，另一因素是群落中的均匀度，丰富度越高、种分布越均匀，辛普森多样性指数就越高。

3 结果与分析

3.1 群落相似性系数的数据指标的测度

3 1.1 灌丛的7个植物群落样地比较的群落相似性系数的数值试验测定了舒兰市灌丛的7个植物群落样地比较的群落相似性系数的数值（群落分类：1～7灌丛，8～39阔叶林，40～43针阔混交林）。

从图3可见，群落相似性系数随着海拔的走向呈现逐渐递减的趋势。群落3号、7号分别靠近舒兰市永兴村和治安村，由于人类活动频繁以及农耕开采等原因导致群落相似性系数较低；而群落5号是玉米地生境比较贫瘠致使群落相似性系数最低。

3.1.2阔叶林、针阔混交林的43个植物群落比较的群落相似性系数的数值图4为舒兰市阔叶林、针阔混交林的43个植物群落比较的群落相似性系数的数值。从图4可以看出，阔叶林和针阔混交林的群落相似性系数也是随着海拔的变化而变化的，随着海拔的逐渐增加植物群落的群落相似性系数却在逐渐降低。图4中可以看出灌丛和阔叶林的群落相似性系数相比较针阔混交林而言群落相似性系数较大，而其中群落16号、25号、31号、37号是玉米地生境比较贫瘠致使群落相似性系数较低。

3.2 物种丰富度指数的测度

图5结果显示，物种丰富度指数与植物群落的关系乔木层和灌木层物种丰富度指数明显低于草本层，草本层的物种丰富度指数最高。而且乔木层和灌木层的区域面积明显比草本大许多。可见草本层对于群落总丰富度指数是有很大的影响。

3.3 辛普森多样性指数的测度

图6可见，舒兰市植物群落的辛普森多样性随着海拔的变化表现出明显的分异现象，致使3个植物群落类型变化出现多元化趋势已很难简单地说明三者与海拔之间的关系了。灌木和针阔混交林的辛普森多样性指数是随着海拔的递减而递减的，相对而言阔叶林的辛普森多样性指数上升，弱化了其他两个层次的多样性指数值间的明显差距。图6中的4个最低点是玉米地的群落样地，这些变化还取决于不同的群落有不同的生境、海拔等因素。

4 结论和讨论

4.1 结论

无论是用群落相似性系数（Jac-card指数）、物种丰富度指数（Gleason指数、Mar-galef指数）还是用辛普森多样性指数（Simpson指数），都反映出基本一致的趋势：阔叶林>灌丛>针阔混交林。由于海拔的不同形成了不同的群落类型，群落的多样性随着海拔也呈现出一定的梯度走向。阔叶林、针阔混交林相交于灌丛而言，同属于灌丛的亲缘性较大。而且同属于玉米地的5号、16号、25号、31号、37号的群落相似性系数、物种丰富度指数、辛普森多样性指数的数值都比较小，证明群落的多样性还受到人为因素的影响。

4.2 讨论

很多群落的套方中或多或少的都参杂着农耕用地，而且耕地的面积还在缓慢的扩增中，人类的活动对于植物的生长起到了一定的约束，但总体来看舒兰市地区的区系成分还是较为丰富的。随着科技的不断发展，人类可以活动以及环境污染的范围都在不断地扩大。从而影响了植物的生长，导致适合它们生长的环境逐渐缩小。当前维护和保护当地生态环境稳定对于抵御风少侵袭、促进地方经济发展起着非常重要的作用，也是当地生态环境条件建设和社会经济发展的重要组成部分。因此进行该区或的植被动态变化和植物群落的变化研究，对于舒兰市当地生态环境和社会经济稳定及持续发展都具有十分重要的意义。