全 文 ：第29卷　第 2期 西 南 师 范 大 学 学 报(自然科学版) 2004年 4月
Vol.29　No.2 Journal of Southwest China Normal University (Natural Science Edition) Apr. 2004
文章编号:1000 5471(2004)02 0285 04
重庆涪陵磨盘沟不同生境中
桫椤群落的物种多样性研究
尚　进1 , 2 , 3 , 　李旭光1 , 3 , 4
1.西南师范大学 生命科学学院 , 重庆 400715;2.涪陵师范学院 生命科学系 , 重庆 涪陵 408003
3.重庆三峡库区植物生态与资源重点试验室 , 重庆 400715;4.三峡库区生态环境教育部重点实验室 , 重庆 400715
摘要:应用 β 多样性指数和聚类分析方法对生境进行划分 , 研究了不同生境中重庆涪陵磨盘沟桫椤(Alsophila spinu-
losa Tryon)群落的物种多样性.结果表明:群落生境可划分为Ⅰ类(岩缝沟谷地)、 Ⅱ类(农垦切入地)和Ⅲ类(河滩弃
耕地).这 3种类型的群落物种多样性指数的测度结果为从大到小依次为Ⅰ >Ⅱ>Ⅲ , 不同生境中物种多样性的差
异显示出群落的物种组成对生境的反应.
关　键　词:聚类分析;物种多样性;桫椤群落
中图分类号:Q948 文献标识码:A
生物多样性保护的优先性研究成为保护生物学研究的焦点之一 , 而物种多样性研究是当前国内外生物
多样性研究的核心和重点内容 , 物种数量则是衡量物种多样性的最直接也是最重要的尺度[ 1] .群落的物种
组成决定群落的性质 、结构和功能 , 环境因子对群落的物种组成具有决定性的影响 , 各种人为扰动因素是
影响群落性质 、结构和功能的重要生态因子[ 2] .桫椤(Alsophila spinulosa Tryon)为国家一级保护的野生古老
蕨类植物[ 3] , 然而由于人类干扰 , 植被面积的缩小 , 桫椤群落的生态环境已不同程度受到破坏 , 其分布区
已逐步缩小 , 目前仅局部地区形成群落.作者针对重庆涪陵磨盘沟的桫椤群落 , 采用系统聚类方法 , 对所
调查样地的观测数据进行分析 , 在此基础上进一步研究了不同生境与物种多样性的关系 , 为桫椤植物的保
护生物学研究及探讨这一退化生态系统的恢复和重建提供有效的理论依据.
1　研究区概况
研究地设置在重庆市涪陵江东磨盘沟桫椤自然保护区内 , 气候条件见参考文献[ 4] .此地距涪陵主城
区较近(2 ～ 3 km), 由于人类活动长期和反复的影响 , 致使植被的面貌发生了很大的变化 , 群落内乔灌木数
量稀少 , 森林上层几乎没发挥多大作用 , 桫椤在海拔较高 、人为干扰较小的岩缝沟谷呈密集的带状分布 ,
而在人为干扰较大的河滩地和有农垦地切入的地段呈斑块状分布.
2　研究方法
2.1　样地的设置
保护区内沿磨盘沟顺沟而上 , 根据不同的海拔高度 、地形和干扰程度设置 5个面积为 500 m2的样地 ,
收稿日期:2003 06 06
基金项目:国家自然科学基金资助项目(39570130);涪陵师范学院科研启动基金资助项目.
作者简介:尚　进(1964-), 女 , 重庆涪陵人 , 讲师 , 主要从事植物生态研究.
通讯作者:李旭光 , 教授.
DOI :10.13718/j.cnki.xsxb.2004.02.031
总面积为 2 500 m2 , 进行群落学的常规调查 , 获得各样地环境资料(表 1).每一个样地内用相邻格子法设置
20个 5 m×5 m的样方 , 并记录每一样方内所有乔灌木的种名 、高度 、株数和冠幅 , 草本植物则记录种名 、
高度和盖度.
表 1　各样地环境资料及数量特征
Table 1　Feature of Environmental Condition and Quantitative Characteristics of 5 Quadrats
样 地 号 海　拔/m 地形特点 干扰强度 桫椤分布 桫椤株数/株成　树 幼　苗 物 种 数
Q1 390 河滩弃耕地 大 斑块状 9 22 41
Q2 490 沟 谷 地 较小 密集带状 14 65 55
Q3 500 岩缝沟谷地 小 密集带状 22 35 58
Q4 550 沟 谷 地 较小 密集带状 41 193 59
Q5 410～ 500 农垦切入地 大 斑 块 状 24 136 58
2.2　数据处理
聚类分析用统计生态学软件中的 Cluster程序[ 5] .
选用种 —盖度作为植物多样性指数的测度指标 , 并根据植物群落多样性的测度方法[ 6] , 选择了以下几
种进行了测度:
①物种丰富度指数:S 为出现在样地的物种数
②多样性指数:
β多样性测度指数[ 5] :β=[ g(H)+l(H)] /2α
Simpson指数:D =1-∑[ Ni(Ni -1)/N(N -1)]
Shannon-Wienner指数:H′=lnN -∑Ni ln Ni/ N
③均匀度指数:Pielou均匀度指数 J =H′/ lnN
上述式中 , g(H)为沿系统梯度增加的物种数 , l(H)是沿系统梯度丢失的物种数 , α为各样地的平均物
种数;Ni 为第 i 个物种的个体数 , N为群落中各物种的个体数总和.
3　结果与分析
3.1　聚类分析
3.1.1　β多样性的变化
群落的 β多样性是指沿环境梯度物种替代的程度 , 或者不同群落间物种组成的差异[ 6] .采用该指数对
群落进行测度 , 可以揭示生境被物种分割的程度或不同地段的生境多样性 , 其测定值可以表明群落内或群
落间环境异质性.为了比较不同梯度之间植物 β多样性的动态变化 , 本文对群落间的 β多样性指数进行了
分析(表 2).β多样性反映了生境间的差异性(或相似性), β多样性指数值越大 , 生境间共有物种越少 , 也
就是说 , 群落间相似性越小 , 生境差异大.从表2可以看出 , 人为干扰较大的Q1 ,Q5与Q2 ,Q3 ,Q4之间多样
性变化速率较大 , Q1与Q5间的 β多样性指数值也较高 , 处于岩缝和沟谷地带的Q2 ,Q3和Q4这 3个样地
间的 β多样性指数值最低 , 相似性系数则最大 , 说明其对桫椤群落的多样性影响最小.
表 2　各样地间 β多样性指数相关矩阵
Table 2　Correlation Matrix of the Beta Diversity of 5 Quadrats
异　　质　　性
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
相
似
性
Q1 - 0.342 0.305 0.342 0.333
Q2 0.658 - 0.250 0.250 0.322
Q3 0.695 0.750 - 0.250 0.305
Q4 0.658 0.750 0.750 - 0.333
Q5 0.667 0.678 0.695 0.667 -
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3.1.2　聚类分析
采用系统聚类分析中的最近距离法 , 对 5个样地的观测数据通过计算机处理 , 计算两两样地之间的欧
图 1　聚类分析谱系树状图
Fig.1　Tree of Dendrogram
on Cluster Analysis
氏距离 , 将距离最近的两类合并成新的一类 , 其结果处理见聚类谱系图(图 1).
通过系统聚类可将 5个样地分为 3个生境类群:即Ⅰ类(Q2 ,Q4 ,Q3)、 Ⅱ类(Q5)
和Ⅲ类(Q1), 比较前面的分析 , 结合自然的实际情况 , 这一聚类代表了桫椤群
落中具有显著差别的 3种生境类型.第 Ⅰ类(Q2 ,Q4 ,Q3)由于群落处于岩缝沟
谷地带 , 海拔分布较高 , 在390 ～ 550m 之间 , 两侧山体坡度大 , 最大坡度达 70°
左右 , 环境相对阴蔽 , 人为干扰小 , 且水分充足 , 桫椤种群呈密集的带状分布.
第Ⅱ类(Q5), 生境受人为干扰大 , 海拔在 410 ～ 500 m 之间 , 且坡度较大 , 桫椤
呈斑块散布型分布 , 群落郁闭度大 , 但周围被农垦地包围 , 生境破碎化.第 Ⅲ
类(Q1)是河滩弃耕地 , 海拔高度低(390 m), 较为平坦 , 人为干扰大 , 桫椤仅沿
溪流呈斑块状分布 , 且数量稀少.
3.2　不同生境中桫椤群落的物种多样性
物种多样性是生物多样性在物种水平上的表现形式 , 包括两方面的含义:
一是指一定区域内物种的丰富度 , 二是物种分布的均匀程度.物种多样性的维持具有内外两方面的原因 ,
其内因是物种生物学和生态学特性的差异;外因是群落生境具有小尺度的差异 , 即具有生境异质性[ 7] .通
过聚类后对 Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ类群落样地的多样性分别进行测度 , 不同生境条件 、群落的种类组成及其数量特征综
合反映在植物物种多样性的差异方面(表3), 测度结果一致表明:岩缝沟谷地的物种多样性最高 , 农垦切入
地次之 , 河滩弃耕地的物种多样性最低.
表3　不同生境中桫椤群落物种多样性比较
Table 3　Comparison of Species Diversity of Alsophila spinulosa Communities in Different Habitats
群落代号 物种丰富度指数 Simpson指数 Shannon-Winner 指数 Pielou 均匀度指数
Ⅰ 79 0.831 2.713 0.621
Ⅱ 58 0.811 2.384 0.587
Ⅲ 41 0.037 0.146 0.0039
3.3　物种多样性与异质生境的关系
群落 Ⅰ物种的丰富度指数 、Simpson指数 D 、Shannon-Winner 指数 H′和 Pielou 均匀度指数均最高.由于
人为干扰较小 , 面积较大 , 加大物种侵入机率;环境条件相对稳定 , 为物种的侵入 、繁殖和定居创造了良好
的生存条件;桫椤种群各年龄组基本整齐 , 幼苗数量较多 , 其天然更新状况良好;群落内其它乔木稀少 , 沟
谷阳坡喜阳灌草种类繁多 , 如中华里白(Diplopterygium chinense)、芒萁(Dicranopteris pedata)等 , 沟内阴暗潮
湿处为一些耐荫的伴生植物种类如紫马唐(Digitaria violascens)、石生楼梯草(Elatostema petre)等 , 创造了良
好的生存条件.群落内部环境较高的异质性 , 使该群落物种种类组成十分丰富 , 均匀度大 , 多样性指数高.
群落Ⅱ物种多样性指数居中 , 介于 Ⅰ和 Ⅲ之间的中间类型.由于人为干扰较大 , 紧靠农耕地 , 有的桫
椤就直接生长在田垣地边 , 生境的破碎化 , 使桫椤呈大小不一的斑块状分布;田间杂草如茅叶荩草
(Arthraxon prionodes)、火炭母(Polygonum hydropiper)等的大量侵入 , 增加了物种数 , 也加剧了种间竞争;群落
的郁闭度大 , 抑制了阳性草本植物的生长.由此形成了群落内物种丰富度较高 , 分布较均匀的物种多样性.
群落 Ⅲ丰富度指数和多样性指数最低.开垦的农田由于土壤日益贫瘠而被撂荒 , 植被恢复初期 , 弃耕
后的次生裸地 , 侵入物种数较少 , 多为一些阳性的草本植物和田间杂草;水土流失而造成生境破坏 , 恶劣
的地理环境使物种的生存和定居受到严重威胁 , 所以物种的数量少 , 桫椤种群数量也较少 , 分布又不均匀 ,
因此群落的物种丰富度指数和多样性指数均最低.
4　结　　论
采用系统聚类分析 , 对各样地的 β多样性进行比较 , 得知:涪陵磨盘沟的桫椤群落由于生境的差异分
为Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ类 , 聚类结果与自然实际相符合 , 说明这一分类分法是可行的.物种丰富度指数和多样性指数
287第 2期　　　　 　尚　进 , 等:重庆涪陵磨盘沟不同生境中桫椤群落的物种多样性研究
的测度结果一致 , 各生境类群的物种多样性表现为岩缝沟谷地的物种多样性最高 , 农垦切入地次之 , 河滩
弃耕地多样性最低.桫椤群落各生境类群物种多样性的差异除了与植物种群自身的生物学特性有关外 , 还
与环境受人为干扰的程度 、地形地质条件 、群落郁闭度等密切相关.
参考文献:
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Study on Characteristics of Species Diversity of
Alsophila spinulosa Tryon Community in Different
Habitats in Mopangou of Fuling District , Chongqing City
SHANG　Jin1 , 2 , 3 , 　LI Xu-guang1 , 3 , 4
1.School of Life Science , Southwest China Normal University , Chongqing 400715 , China;
2.Dept .of Life Science , Fuling Normal College , Fuling Chongqing 408003 , China;
3.Lab.of Plant Ecology and Resources in the Three Gorges Reservoir Region , Chongqing 400715 , China ;
4.Key Laboratory of Eco-environments of three Gorges Reservoir Region (Ministry of Eduction), Chongqing 40715 , China
Abstract:The categorization of different habitat types was done with cluster analysis based on β diversity feature and pa-
rameters of the habitats.In addition , the species diversity at different habitats of Alsophila spinulosa Tryon inMopangou
of Fuling District , Chongqing City , was measured and studied using the methods of species abundance , Simpson index ,
Shannon-Wienner index , Pielous evenness index.The results showed habitats of Alsophila spinulosa Tryon community
could be clustered into 3 groups , Ⅰ(gully slope), Ⅱ(cultivated lands patches), Ⅲ(abandoned croplands along river
bank).Feature of species diversity index of them was Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ.Different of species diversity in each habitat indicat-
ed that community compositions were responded to different habitat conditions.
Key words:cluster analysis;species diversity;Alsophila spinulosa Tryon community
责任编辑　胡　杨　　　　
288 西南师范大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　第 29卷