全 文 ：[ 收稿日期] 　2006-02-27
[ 基金项目] 　吉林省自然科学基金资助项目(20050554).
[ 作者简介] 　杜凤国(1960-),男 ,博士 ,教授 ,主要从事保育生物学 、植物系统分类学 、植物资源保护 、开发与利用研究.
[ 文章编号] 1000-1832(2006)02-0091-05
天女木兰群落物种多样性的研究
杜凤国1 ,王　欢1 ,刘春强2 ,杨德冒3 ,孙曙光3 ,王子明3
(1.北华大学林学院 ,吉林吉林 132013;
2.吉林省通化市林业局 ,吉林 通化 134100;
3.吉林省集安市林业局 ,吉林 集安 134200)
[摘　要] 　对分布于集安和通化地区的天女木兰群落的生长环境和群落特征进行了生态调
查 ,统计了天女木兰群落的物种数量以及群落内木本植物和草本植物的物种多样性指数 ,为天
女木兰的保育提供了基础资料.
[关键词] 　天女木兰;物种;多样性指数;群落
[中图分类号] 　Q 948.15+7　　　[学科代码] 　180·5170　　　　[文献标识码] 　A
　　天女木兰(Magnolia sieboldi i K.Koch)又名天女花 、小花木兰 、山牡丹 ,为木兰科(Magnoliaceae)木
兰属(Magnolia)的落叶小乔木.天女木兰的地理分布为间断分布 ,是木兰科在中国分布最北界的一个
物种 ,它在被子植物分类系统(Hutchson系统)中处于原始地位 ,分类地位极为重要.天女木兰集观赏和
药用价值为一身 ,是一种很有开发价值的珍稀野生木本植物资源 ,在《中国植物红皮书》中被列为国家重
点保护的珍稀濒危植物[ 1] .一些学者从天女木兰的生物学特性[ 2] 、资源状况[ 3-4] 、栽培技术[ 5-9] 、精油
化学成分[ 10-11]和建立保护区的设想[ 12]等方面对其进行过研究 ,但对天女木兰群落物种多样性的研究
却未见报道 ,而物种多样性是反映群落结构和功能特征的有效指标 ,是生态系统稳定性的量度.基于此 ,
本文对天女木兰群落的物种多样性进行了研究 ,以期为该濒危植物的保育提供科学依据.
1　研究方法
1.1　调查时间及地点
2003年 7月在吉林省的集安 、通化两地进行野外调查.调查地点位于东经 126°17′、北纬 41°10′,系
长白山老岭山脉林区 ,海拔 450 ～ 1 598 m.土壤为暗棕壤(暗棕色森林土),系温带湿润地区针阔混交林
下发育的土壤.土层多砾质 ,透水性良好 ,土温相对较高.气候属中温带大陆性季风气候.冬季寒冷漫长 ,
夏季温暖潮湿.无霜期 128 d.年降雨量 880 mm ,夏季相对湿度为 72%.最高气温 34℃,最低气温-
39℃,年平均气温 4.4℃,年平均风速 3 m/s.
1.2　调查方法
样地设置采用典型取样法 ,在集安大青沟林场双安施业区 、集安双岔林场八宝沟 、通化石湖林场永
安小南岔三号沟和石湖林场八道沟小东沟各设置 1 个样地 ,共计 4 个样地 ,每个样地面积为 20 m×30
m ,调查时在每个样地中每隔 5 m 拉线 ,以 5 m×5 m的小样方调查乔木树种名称 、树高 、胸径及灌木树
第 38 卷第 2 期 东 北 师 大 学 报 (自 然 科 学 版 ) Vol.38 No.2
2006 年 6 月 Journal of Northeast Normal University(Natural Science Edition) June 2006
DOI :10.16163/j.cnki.22-1123/n.2006.02.022
种名称 、树高.在每个样地内按照机械布点法选取 8个1 m×1 m 的小样方调查草本植物的种类 、平均高
度及盖度.记录每个样地的海拔 、坡向 、坡度及郁闭度 ,同时在每个样地的中央挖一土壤剖面 ,测量各土
层的厚度及物理性状 ,并采集 20 cm 范围内的表土层土样进行土壤理化指标分析.
1.3　土壤主要理化指标测定方法
利用 pHS-2C 精密数字酸度计 ,采用电位法测定土壤 pH 值;采用重铬酸钾氧化-外加热法测定
土壤有机质含量;乙酸铵交换法测定土壤阳离子交换量;碱解-扩散法测定土壤水解性氮含量;盐酸-
硫酸浸提法测定土壤有效磷含量;乙酸铵浸提-火焰光度法测定土壤速效钾含量.
1.4　数据的整理及分析
运用 Excel软件对原始数据进行统计分析.
多样性测度指标的选择与测定如下[ 13-14] :
(1)Shannon-Wiener 多样性指数 H′=-∑P i lnP i .
(2)Simpson多样性指数 D =1-∑ n i(n i -1)/ N(N -1).
(3)Pielou均匀度指数 J =H′/ lnS .
(4)生态优势度指数 C=∑ n i(n i -1)/ N(N -1).
(5)物种丰富度 S =样地中的物种数.
(6)重要值=(相对多度+相对频度+相对盖度)/3.
上述公式中 N 为所有物种的总个体数;n i 为第 i个物种的个体数;S 为物种总数;P i =n i/ N.
2　结果与分析
2.1　天女木兰群落的生境条件
通过对天然分布于集安 、通化两地的天女木兰的生境调查得知 ,天女木兰多分布于阴坡或半阴坡 、
土质肥沃湿润的沟谷和河流岸边 ,土壤为棕色森林土 , pH 值为 5.35 ～ 6.19 ,呈弱酸性.调查样地的自然
条件及土壤的理化性质详见表 1 、表 2.
表 1　调查样地的自然条件
样地号 地点 海拔/m 坡度(°) 坡向 郁闭度/ %
1 集安大青沟林场双安施业区 490 28 N 78
2 集安双岔林场八宝沟 660 28 N 80
3 石湖林场永安小南岔三号沟 870 26 NE 85
4 石湖林场八道沟小东沟 830 28 NE 90
表 2　天女木兰群落土壤的理化性质
样地号 pH ω(水解氮)/(mg/ kg)
ω(有效磷)/
(mg/ kg)
ω(速效钾)/
(mg/ kg)
ω(有机质)/
(g/ kg)
阳离子代换量/
(mmol/ kg)
1 5.54 515.58 16.73 118.60 123.54 241.25
2 5.35 560.00 40.00 116.16 81.65 220.48
3 5.79 462.98 54.78 135.34 120.22 144.78
4 6.19 522.94 25.95 193.61 145.40 250.42
2.2　天女木兰群落木本植物的物种多样性
根据 4个样地的调查结果统计 ,天女木兰所在群落共有木本植物 47种 ,其中乔木 35种 ,分属 17科
23属 ,主要为木兰科(Magnoliaceae)、木犀科(Oleaceae)、榆科(Ulmaceae)、槭树科(Aceraceae)、卫矛科
(Euonymaceae)等;灌木 12种 ,分属 6科 9属 ,主要为虎耳草科(Saxifragaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)、
五加科(Araliaceae).4个样地中出现在乔木层的植物共有 35种 ,3 680株.Shannon-Wiener多样性指数
为 2.549 5 ,Simpson指数为 0.883 8 ,均匀度指数为 0.717 1 ,优势度指数为 0.116 2.各样地的物种丰富
度 、多样性指数 、均匀度指数 、生态优势度见表 3.
从表 3可以看出 ,Shannon-Wiener多样性指数 、Simpson多样性指数与均匀度指数在 4 个样地上
的变化趋势基本一致.各样地乔木层的物种丰富度均高于灌木层 ,且灌木层物种数比较稳定;从 Shan-
non-Wiener 多样性指数来看 ,各样地乔木层均高于灌木层;各样地乔 、灌木层物种分布比较均匀 ,没有
92 东 北 师 大 学 报(自 然 科 学 版) 第 38卷
明显的生态优势种.因此 ,从 4个样地的统计结果可以看出 ,天女木兰群落物种多样性指数较高 ,群落均
匀度较大 ,生态优势度较低 ,群落组成结构较稳定 ,物种多样性指数受群落均匀度影响较大 ,随均匀度增
加而增加 ,而物种丰富度对其影响居次要地位.
表 3　天女木兰群落木本植物的物种多样性
样地号 分层 S H D J C
1 乔木层 18 2.294 8 0.872 1 0.794 0 0.127 9
灌木层 8 1.598 7 0.743 2 0.768 8 0.256 8
2 乔木层 25 2.262 0 0.843 5 0.702 7 0.156 5
灌木层 10 1.515 9 0.732 3 0.658 3 0.267 7
3 乔木层 30 2.697 3 0.903 4 0.793 0 0.096 6
灌木层 10 1.932 4 0.836 5 0.839 2 0.163 5
4 乔木层 23 2.038 8 0.753 7 0.650 2 0.246 3
灌木层 9 1.699 8 0.769 9 0.773 6 0.230 1
2.3　天女木兰群落草本层植物物种多样性
根据 4个样地 32个小样方的统计结果可知 ,天女木兰群落中草本植物共计 33 种 ,分属 23 科 32
属.但 4个样地中普遍有蕨类植物生长 ,其余种类差异较大 ,一些种只在某个样方出现 ,例如鹿药(Sm i-
lacina japonica)、小叶芹(Aegopodium alpestra)、深山露珠草(Circaea caulescens)、白花碎米荠(Car-
damine leucantha)、二苞黄精(Polygonatum involucratum)等.1 号至 4号样地草本植物的种数分别为
24 ,5 , 12和 16种.由于天女木兰所在群落的生境较阴湿 ,适合蕨类植物生长 ,所调查样方中水热条件复
杂及乱石较多造成草本植物组成出现差异.乔木与草本植物的重要值见表 4 、表 5.
表 4　天女木兰群落乔木层植物的重要值
植物种类　　　　　 相对盖度 相对频度 相对多度 重要值 重要值序号
天女木兰(Magnolia sieboldii) 0.354 2 0.729 2 0.248 9 0.444 1 1
暴马丁香(Syringa reticulata var.mandsh urica) 0.037 0 0.687 5 0.125 0 0.283 2 2
千金榆(Carpinus cordata) 0.111 0 0.583 3 0.048 6 0.247 7 3
簇毛槭(Acer barbinerve) 0.124 6 0.479 2 0.111 7 0.238 5 4
翅卫矛(Euonymus macropterus) 0.000 2 0.572 9 0.116 6 0.229 9 5
紫椴(Ti lia am urensis) 0.152 4 0.468 8 0.032 6 0.217 9 6
裂叶榆(Ulmus laciniata) 0.003 4 0.541 7 0.024 7 0.189 9 7
五角枫(Acer mono) 0.061 4 0.479 2 0.028 5 0.189 7 8
八角枫(A langium ch inense) 0.000 0 0.447 9 0.046 5 0.164 8 9
灯台树(Cornus con troversa) 0.016 5 0.447 9 0.027 2 0.163 9 10
青楷槭(Acer tegmentosum) 0.035 1 0.395 8 0.048 1 0.159 7 11
胡桃楸(Jug lans mandshu rica) 0.074 9 0.375 0 0.026 4 0.158 8 12
白牛槭(Acer mandsh uricum) 0.005 5 0.437 5 0.022 0 0.155 0 13
龙芽 木(Aralia mandshur ica) 0.007 1 0.364 6 0.034 0 0.135 2 14
臭松(Abies neph rolepis) 0.000 3 0.208 3 0.014 7 0.074 4 15
水榆(Sorbus aln ifolia) 0.002 3 0.187 5 0.008 2 0.066 0 16
黄檗(Phellodendron amurense) 0.003 0 0.177 1 0.008 2 0.062 7 17
红松(Pin us koraiensis) 0.001 2 0.104 2 0.002 7 0.036 0 18
枫桦(Betula costata) 0.002 1 0.093 8 0.003 8 0.033 2 19
山桃稠李(Prunus maacki i) 0.000 3 0.062 5 0.001 9 0.021 6 20
稠李(P.padus) 0.000 0 0.052 1 0.003 3 0.018 5 21
水曲柳(Fraxinus m andsh urica) 0.000 7 0.052 1 0.002 4 0.018 4 22
桑(Morus alba) 0.000 1 0.052 1 0.003 0 0.018 4 23
春榆(U lmus japonica) 0.000 0 0.052 1 0.001 6 0.017 9 24
假色槭(Acer pseudosiebold ianum) 0.000 2 0.041 7 0.001 4 0.014 4 25
蒙古栎(Quercus mongolica) 0.001 1 0.031 3 0.001 1 0.011 1 26
糠椴(Ti lia mandsh urica) 0.000 2 0.031 3 0.001 1 0.010 9 27
鱼鳞云杉(Picea jezoensis) 0.004 1 0.020 8 0.000 5 0.008 5 28
花楸(Sorbus pohuashanensis) 0.000 5 0.020 8 0.002 7 0.008 0 29
花曲柳(Fraxinus rhynchophy lla) 0.000 0 0.020 8 0.001 1 0.007 3 30
白桦(Betula platy phylla) 0.000 1 0.020 8 0.000 5 0.007 2 31
黑桦(B.dav urica) 0.000 3 0.010 4 0.000 3 0.003 7 32
鼠李(Rham nus dav urica) 0.000 0 0.010 4 0.000 3 0.003 6 33
金刚鼠李(Rham nus diamant iaca) 0.000 0 0.010 4 0.000 3 0.003 6 34
刺楸(Kalopana x septem lobum) 0.000 0 0.010 4 0.000 3 0.003 6 35
93第 2 期 杜凤国 ,等:天女木兰群落物种多样性的研究
表 5　天女木兰群落草本植物的重要值
植物种类　　　　 相对频度 相对多度 相对盖度 重要值
三叶耳蕨(Polystich um tr ipteron) 0.500 0 0.241 2 0.187 6 0.309 6
荚果蕨(Matteuccia struthiopter is) 0.343 8 0.213 7 0.165 8 0.241 1
掌叶铁线蕨(Ad iantum pedatum) 0.375 0 0.118 1 0.126 4 0.206 5
粗茎鳞毛蕨(Dryopteri s crassirhizoma) 0.250 0 0.120 2 0.107 6 0.159 3
美汉草(Meehania urt ici fol ia) 0.312 5 0.088 0 0.061 2 0.153 9
中华凤丫蕨(Coniogramme intermedia var.g labra) 0.156 3 0.030 8 0.072 1 0.086 4
东北天南星(Ar isaema amu rense) 0.156 3 0.031 9 0.027 6 0.071 9
槭叶草(Mukdenia rossii) 0.093 8 0.011 6 0.052 3 0.052 6
阴地堇菜(Viola yezoensis) 0.125 0 0.014 8 0.010 9 0.050 2
珠芽艾麻(Lapor tea bulbi fera) 0.125 0 0.009 1 0.007 9 0.047 3
猴腿蹄盖蕨(A thyrium mu ltidentatum) 0.062 5 0.018 1 0.019 7 0.033 5
山茄子(Brachybotrys paridi form is) 0.062 5 0.005 8 0.015 8 0.028 0
林金腰子(Chrysosp lenium lectus-coch leae) 0.031 3 0.014 5 0.029 6 0.025 1
蔓金腰子(Ch.f lagel li ferum) 0.031 3 0.014 5 0.024 7 0.023 5
酢浆草(Oxali s corn icu lata) 0.062 5 0.002 9 0.004 9 0.023 4
北重楼(Paris ver tici lata) 0.062 5 0.001 1 0.005 9 0.023 2
苦荬菜(I xeri s repens) 0.031 3 0.018 1 0.014 8 0.021 4
鹿药(Smi lacina japon ica) 0.031 3 0.010 9 0.009 9 0.017 3
尾叶香茶菜(Plectranth usexcisus) 0.031 3 0.010 1 0.009 9 0.017 1
狭叶荨麻(Ur tica angusti fol ia) 0.031 3 0.010 9 0.004 9 0.015 7
小叶芹(Aegopodium alpestre) 0.031 3 0.003 6 0.006 9 0.013 9
蔓假繁缕(Pseudostel laria davidi i) 0.031 3 0.000 7 0.006 9 0.013 0
二苞黄精(Polygonatum involucratum) 0.031 3 0.001 8 0.004 9 0.012 7
丝引苔草(Carex temotiuscula) 0.031 3 0.003 6 0.003 0 0.012 6
华北蹄盖蕨(A thyrium pachyph lebium) 0.031 3 0.000 7 0.004 9 0.012 3
山芍药(Paeonia japonica) 0.031 3 0.000 4 0.004 9 0.012 2
类叶牡丹(Caulophyllum robustum) 0.031 3 0.000 4 0.003 0 0.011 5
假扁果草(Enuminon raddeanum) 0.031 3 0.000 7 0.001 0 0.011 0
小黄紫堇(Corydal is gigan tea var.macrantha) 0.031 3 0.000 4 0.001 0 0.010 9
细辛(Asarum heterotropoides var.mandshur icum) 0.031 3 0.000 4 0.001 0 0.010 9
深山露珠草(Circaea a lpina) 0.031 3 0.000 4 0.001 0 0.010 9
三脉马兰(Aster ageratoides) 0.031 3 0.000 4 0.001 0 0.010 9
白花碎米荠(Cardamine leucantha) 0.031 3 0.000 4 0.001 0 0.010 9
3　结论
(1)天女木兰呈间断式分布 ,多生长在阴坡或半阴坡 、具有较多乱石的沟谷和河流岸边 ,喜凉爽湿润
气候和富含腐殖质的微酸性土壤.
(2)据 4个样地(2 400 m2)的调查结果 ,天女木兰群落共有乔木35种 ,分属 17科23属 ,主要为木兰
科 、木犀科 、榆科 、槭树科和卫矛科;灌木 12种 ,分属 6科 9属 ,主要为虎耳草科 、忍冬科和五加科;草本
33种 ,分属 23科 32 属 ,以蕨类植物为主.
(3)天女木兰群落物种多样性指数较高 ,均匀度较大 ,生态优势度较低 ,群落组成结构较稳定.
94 东 北 师 大 学 报(自 然 科 学 版) 第 38卷
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Study on the species diversity in Magnolia sieboldii community
DU Feng-guo1 ,WANG Huan1 , LIU Chun-qiang2 ,
YANG De-mao3 ,SUN Shu-guang3 ,WANG Zi-ming3
(1.Forest ry College , Beihua University , Jilin 132013 , China;
2.Tonghua Forestry Bureau of Jilin Province , Tonghua 134100 , China;
3.Jian Forest ry Bureau of Jilin Province , Jian 134200 , China)
Abstract:In this paper , the habit and community of Magnol ia sieboldii were investigated in the Jian and
Tonghua forest ry bureau of Jilin Province , and the number of species , species diversity index of w oody plant
and herbage were figured by the w ith of vestigating and analysis.It provided basic data fo r the conservat ion
of Magnol ia sieboldii K.Koch.
Keywords:Magnolia sieboldii;species;diversity index ;community
(责任编辑:方　林)
95第 2 期 杜凤国 ,等:天女木兰群落物种多样性的研究