河北小五台山华北落叶松林下生物多样性研究

江大勇

（张家口市林业调查规划院，河北 张家口075700）

物种多样性是衡量一个地区生物资源丰富程度的一个客观指标，是群落生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。对物种多样性的研究可体现群落和生态系统的结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度、生境差异等。小五台山地区植物种类繁多，是华北地区植物种类最丰富地区之一。根据统计，目前有野生高等植物1350种，隶属于106科486属。以菊科、禾本科、豆科植物种类最为丰富（425种，占31.5%）。在1350种植物中，木本植物241种，占17.9%，其中以桦属、松属、落叶松属、云杉属、栎属、杨属为主。草本植物1109种。

1 研究地区概况

小五台山自然保护区位于河北省西北部，地处蔚县、涿鹿两县境内，东与北京市门头沟区及保定市涞水县接壤，距张家口市、北京市分别是150km和125km，距保定、石家庄分别是210km和330km。地理坐标为东经114°47′~115°30′，北纬39°50′~40°07′。东西长60km，南北宽28km，总面积21833hm2。保护区气候属暖温带大陆季风型山地气候。具有雨热同季、冬长夏短、四季分明、夏季昼夜温差大等特点。年平均气温6.4℃，1月平均气温-12.3℃（山顶可达-38℃），7月平均气温22.1℃。年降水量400~700mm。冬季多西北风，夏季多东南风，山麓风速2m/s，最大风速可达20m/s。无霜期80~140d。9月中旬初雪，冻结期长达5~6个月，最大冻土层1.5m。

2 研究方法

2.1 调查方法

采用样方法进行调查，调查时间为2018年7~8月，在小五台山保护区内不同的海拔选择具有代表性的地段，设立7块样地，每块样地20m×30m，在样地的对角点选择4个5m×5m的灌木样方，5个1m×1m的草本样方分别在样地的4个对角点和样地的中心位置，对样方内所有植物种类调查其株数、高度、盖度、频度。标准地概况如表1。

表1 标准地概况

2.2 物种多样性的概念及计算方法

（1）丰富度指数。物种丰富度指数主要是测定一定空间范围内的物种数目以表达生物的丰富程度。

物种丰富度指数采用Margalef丰富度指数：

（2）多样性指数。物种多样性指数是将物种丰富度与种的多度结合起来的函数。

多样性指数采用Simpson多样性指数：D=1-∑Pi2

（3）均匀度指数。均匀度指数是把物种丰富度与均匀度结合起来的一个单一的统计量。

均匀度指数Pielou均匀度指数：

N为所有物种个体总数，S为群落中物种总数，Pi为第i个种的个体数占所有物种个体总数的比例。

3 结果与分析

3.1 华北落叶松林下植物区系组成

小五台山国家级自然保护区经过多年的封山育林，植被类型非常的丰富，华北落叶松经过多年的森林抚育，生长情况良好，从表2中可以看出：小五台山华北落叶松的林下灌木层植物包括6个种，隶属5个科，6个属，频度最高的就是华北绣线菊为51%，4块样地都出现了，其次就是毛榛，2块样地出现，其余的都是仅一块样地出现。从表3中可以看出：小五台山华北落叶松林下草本层植物包括25个种，隶属于13个科，24个属，频度最高的是东方草莓，其次是华北耧斗菜、麻叶荨麻、景天三七，从盖度上看也是这4种植物的盖度最高，东方草莓盖度在50%，华北耧斗菜25%，麻叶荨麻20%，景天三七15%，其余种盖度都在10%以下。

表2 林下灌木层物种

3.2 不同林分下植物多样性指数

物种多样性是把物种数、个体数、分布特性等信息结合起来的一个统计量，能定量反映群落或生境中物种的丰富度、变化程度或均匀度。多样性指数包含有较多关于群落结构的信息，在一定程度上反映出各个物种在森林类型中的地位和作用，因此，可以用多样性指数来定量表征群落和生态系统特征。从华北落叶松不同海拔高度的7块样地的多样性指数来看，1号样地的物种数达到12，其次是5号样地和4号样地，分别是11和9，多样性指数和物种数基本是一致的，1号样地的物种多样性指数为0.8765，5号和4号样地的为0.8321和0.8124。

物种丰富度指数具有简单直观的特点，可以直接反映群落内物种的数量特征。从表4可以看出：物种的丰富度di与Sp是呈正比的，物种数越多，物种丰富度指数就越大。从7块样地林下植物的丰富度指数来看，1号样地的丰富度指数最高，达到3.1003，其次是5号和4号样地分别为2.5346和2.1833，2号、6号、7号样地的丰富度指数相差较小，分别为1.6125、1.6487、1.5897，3号样地的丰富度指数最小，仅为0.6723。

表3 林下草本层物种

表4 华北落叶松林下植物多样性指数

物种均匀度是指一个群落或环境中的全部物种数目个体数目的分配状况，是对不同物种在数量上接近程度的衡量。物种数目越多，多样性越丰富，物种数目相同时，每个物种的个体数越平均，则多样性越丰富。本次调查物种的均匀度和物种的多样性和丰富度存在差异，2号样地的均匀度指数最高，为0.9711，其次是1号样地0.9561，5号样地0.9431，4号样地0.9398.均匀度指数最低的为3号样地0.5987。

4 结论

小五台山华北落叶松林下植物物种的构成丰富，隶属于17个科，30个属，31个种，其中林下灌木植物隶属5个科，6个属，6个种。林下草本植物隶属13个科，24个属，25种。

物种数量前3个科是蔷薇科、菊科、毛茛科，科、属、种的组成基本上以单属单种为主，科属的组成很分散，而且林分间共有种比例少。这样的结果与近些年封山育林是分不开的，充分利用小五台山物种多样性丰富的特点，加大对野生珍惜植物的保护。

不同林分下物种多样性指数和丰富度指数在一定程度上能代表物种的多样性程度，小五台山华北落叶松林下物种的多样性在郁闭度为75%的华北落叶松较其他样地的物种数、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数都偏高，这一结论运用到生产上可以指导落叶松生产经营。