辽宁努鲁儿虎山自然保护区植被群落α多样性分析

孟庆辉，王超，牟思宇

(1.辽宁努鲁儿虎山国家级自然保护区管理局，辽宁 朝阳 122000；2.朝阳县环保局，辽宁 朝阳 122000)

辽宁努鲁儿虎山国家级自然保护区(以下简称保护区)建立于2006年2月，是朝阳市建立最早的国家级自然保护区，成为朝阳生态建设史上的一个里程碑。α多样性是指某个群落或生境内部种的多样性，它包含两方面的含义：一是群落所含物种的多少，即物种丰富度，二是群落中各个种的相对密度，即物种均匀度。植物群落的α多样性是描述群落组成结构的重要指标，是相对可靠的度量方法。通过对辽宁努鲁儿虎山自然保护区植被群落α多样性研究可充分掌握保护区各植被群落多样性状况，为今后科学管理和保护保护区资源、科学建设和发展保护区提供依据。

1 材料与方法

1.1 样地、样方设置及调查因子

依据《保护区植被群落区划研究》划分的植被分类系统，按照各群丛组设置标准样地和样方。在《保护区植被群落区划研究》中，保护区植被划分为3个植被型组、4个植被型、7个植被亚型、9个群系组、12个群系、22个群丛组。根据该植被分类系统，每个群丛组采取典型选样的方式设置标准地。以乔木为建群种的植被类型，每个群丛组设置样地3块，样地面积400 m2，规格为20 m×20 m，同时在样地4个内角分别设置1个样方，用于调查样地内灌木和草本，规格为4 m×5 m；以灌木或草本为优势种的植被类型，每个群丛组设置样方10块，规格为4 m×5 m。本项研究共设置标准样地36块，设置样地内样方和以灌木或草本为优势种的植被类型样方共244个。

样地和样方固定因子调查：地理坐标、海拔、坡位、坡向、植被类型等；变量因子调查：样地乔木调查因子为树种、胸径、树高、冠幅及各树种株数，样地内样方灌木和草本调查因子为种类、数量、高度等。灌丛草丛样方调查因子为灌木和草本的种类、数量、高度等。将每个类型每个类别调查数据进行平均值计算，即为该类型的调查数据。

1.2 分析方法

分析指标和公式如下：

(1)Margalef物种丰富度指数

Dma=(S-1)/lnN

式中：S表示物种数，N表示所有个体数。

公式含义：当每个群落物种的个体总数相同时，物种种类数目多的，群落的丰富度大，指示群落多样性好。即可以理解为Dma值越大则生物多样性越好。

(2)Simpson优势度指数(辛普森指数)

式中：Pi表示第i种物种的个体数Ni占所有个体总数N的比例，即Pi=Ni/N。

公式含义：群落中种数越多，各种个体分配越均匀，Simpson指数越高，指示群落多样性越好。

(3)Shannon-Wiener多样性指数(香农-威纳指数)

H′=-∑PilnPi

式中：Pi表示第i种物种的个体数Ni占所有个体总数N的比例，即Pi=Ni/N。

公式含义：在香农-威纳指数中，包含着两个成分：一是种数；二是各种间个体分配的均匀性。各种之间，个体分配越均匀，H′值就越大。如果每一个体都属于不同的种，多样性指数就最大；如果每一个体都属于同一种，则其多样性指数就最小。种类数目多，可增加多样性；同样，种类之间个体分配的均匀性增加也会使多样性提高。

(4)Pielou物种均匀度指数

Jsw=(-∑PilnPi)/lnS

式中：S表示物种数，N表示所有个体数，Pi表示第i种的个体数Ni占所有个体总数N的比例，即Pi=Ni/N。

公式含义：均匀度系指样方中各个种多度的均匀度，即每个种个体数间的差异可以定义为群落中不同物种的多度(生物量、盖度或其他指标)分布的均匀程度。

2 结果与分析

按照上述公式计算，得出各植被类型群落不同层次α多样性指数和各植被类型群落总体α多样性指数。以乔木为建群种植被类型群落不同层次α多样性指数见表1，以灌木草本为优势种植被类型群落不同层次α多样性指数见表2，各植被类型群落总体α多样性指数见表3。

表1 以乔木为建群种植被类型群落不同层次α多样性指数

2.1 以乔木为建群种植被类型群落α多样性分析

由表1可知，12个类型中，从各类型各层次物种丰富度Dma指数大小上分析，有3个类型的乔木层在本类型中指数较大，有3个类型居中，有6个类型的Dma较低，简化为3高-3中-6低；按照乔木层分析方法，灌木层0高-6中-6低，草本层9高-2中-1低。说明草本层丰富度Dma指数高，多样性程度高。在各类型中，丰富度Dma指数最大为“土庄绣线菊-蒙古栎林”，草本层Dma=1.211 5，最小为“荆条-油松林”、“兴安胡枝子-油松林”、“酸枣-山杏矮林”，乔木层Dma=0。符合保护区实际，因为以油松为建群种的林分，大部为人工林，树种单一，栽植密集(造林株行距1 m×1.5 m)，影响其他乔木类树种建群生长；山杏矮林为天然次生林，多生长在土壤瘠薄、石砾较多的阳坡，除山杏外基本无其他乔木树种生长。

表2 以灌木草本为建群种植被类型群落不同层次α多样性指数

表3 各植被类型群落总体α多样性指数

12个类型中，草本层优势度D指数均最高，说明在各植被类型中，草本的种数最多，各种类个体分配均匀，群落多样性最好；有10个类型乔木层优势度D指数均最低，说明乔木种数相对最少，分配不均匀。D指数的变化规律与Dma基本一致。

H′为变化度指数，受群落物种数量和物种均匀程度的双重影响。对于物种数一定的群落，各物种间个体数量分布均匀时，多样性最高；对于物种个体数量分布越均匀的群落，物种数越多，多样性越高。从表1可以看出，12个植被类型中，草本层H′值均最大，有10个植被类型乔木层H′值最小，说明草本层物种种类多，个体数量多，分布均匀，所以多样性为最高；乔木层，或分布均匀但种类少，或种类多但分布不均匀，所以多样性为最低。均匀度Jsw变化与H′为变化度指数基本相同，除“荆条-暴马丁香林”乔木层外，其他11个类型的Jsw值均最小，说明分布非常不均匀；草本层有8个类型Jsw值最大，4个Jsw值排在第二位，说明分布比较均匀。

2.2 以灌木草本为建群种植被类型群落α多样性分析

由表2可知，“辽东栎-榛子灌丛”植被类型灌木层、“百里香-兴安胡枝子灌丛”植被类型草本层、“糙隐子草-兴安胡枝子灌丛”植被类型草本层的物种丰富度Dma指数最高，指示多样性程度高；“丛生隐子草灌草丛”植被类型灌木层、“糙隐子草-兴安胡枝灌子丛”植被类型灌木层、“百里香-兴安胡枝子灌丛”植被类型灌木层、“土庄绣线菊-华北紫丁香灌丛”植被类型灌木层的物种丰富度Dma指数较低，指示多样性程度较低，其中“丛生隐子草灌草丛”灌木层Dma=0，多样性程度最低。

除“辽东栎-榛子灌丛”、“野古草灌草丛”2个植被类型外，其他类型草本层的优势度D指数均高于灌木层，说明无论在种数数量上还是在各种个体分配均匀程度上，草本层均好于灌木层，即草本层群落多样性好于灌木层；“辽东栎-榛子灌丛”“胡枝子-花木蓝灌丛”“白羊草—荆条灌草丛”“白羊草灌草丛”4个类型灌木层和草本层的优势度D指数值相差较小，说明这4个类型灌木和草本的植物多样性基本相同。

10个灌草丛类型中，只有“白羊草灌草丛”、“野古草灌草丛”2个类型的灌木层变化度H′高于草本层，其他8个类型的灌木层变化度H′均低于草本层，同时，有“辽东栎-榛子灌丛”“土庄绣线菊-华北紫丁香灌丛”“百里香-兴安胡枝子灌丛”“糙隐子草-兴安胡枝灌子丛”“丛生隐子草灌草丛”5个类型差值较大。说明从总体上看，草本层的多样性很大程度好于灌木层多样性。“辽东栎-榛子灌丛”灌木层、“丛生隐子草灌草丛”灌木层、“野古草灌草丛”草本层物种均匀度Jsw值较低外，其他均较高，而且差值较小，说明这3种层次物种多度分布最不均匀，其他类型各层次物种多度分布均较均匀。

3 结论

3.1 “辽东栎-榛子灌丛”丰富度指数(Dma)最高，排在第二位的是“胡枝子+榛子-蒙古栎林”，最低的是“丛生隐子草灌草丛”。说明从物种丰富度指数(Dma)上分析，辽东栎和蒙古栎二个建群种森林物种种数为最多，多样性较高。

3.2 “胡枝子+榛子-蒙古栎林”、“荆条-山杏矮林”、“辽东栎-榛子灌丛”、“胡枝子-花木蓝灌丛”、“白羊草—荆条灌草丛”、“苔草—荆条灌草丛”优势度指数(D)值基本相同且为最高，说明这6种植被类型各种个体分配最均匀，多样性较高。

3.3 “胡枝子+榛子-蒙古栎林”、“荆条-山杏矮林”、“辽东栎-榛子灌丛”、“胡枝子-花木蓝灌丛”、“白羊草—荆条灌草丛”、“苔草—荆条灌草丛”6种植被类型，在保护区植物种类最多，个体间分布最为均匀，群落中不同物种的多度和均匀程度最高，多样性程度最高。

3.4 在保护区22个植被类型中，“胡枝子+榛子-蒙古栎林”、“辽东栎-榛子灌丛”2种类型的植物多样性为最高，“丛生隐子草灌草丛”、“野古草灌草丛”多样性最低。