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赤水河中段清香木天然群落物种多样性研究



全 文 :黑龙江农业科学2015(7):103~107
Heilongjiang Agricultural Sciences
赤水河中段清香木天然群落物种多样性研究
余德会1,2,安明态2,李 鹤3,袁丛军3,严令斌2
(1.雷公山国家级自然保护区管理局,贵州 凯里556100;2.贵州大学 林学院,贵州 贵阳
550025;3.贵州省林业科学研究院,贵州 贵阳550005)
摘要:赤水河是我国生物多样性较丰富的地区之一,为了准确可靠地掌握赤水河中段清香木群落生物多样性
信息。对赤水河流域中段沿着海拔(445~933m)高度选择典型清香木天然分布区设置7块20m×20m样
地,采用相邻格子法调查,进行物种优势地位、物种丰富度、物种多样性指数和群落均匀度分析。结果表明:1)
灌木层中主要优势群落为清香木群落,其次是华西小石积群落,物种丰富度较小,即调查到共有56个物种,其
中木本植物有42个,草本层仅有14个;2)灌木层中物种丰富度、物种多样性指数明显大于草本层;3)灌木层
中Sirnpson指数平均为0.827 0,Shannon-Wiener指数平均为2.054 8,均匀度平均为0.793 9、0.899 7,说明
多样性指数偏低。
关键词:赤水河峡谷;清香木群落;物种多样性
中图分类号:S793 文献标识码:A 文章编号:1002-2767(2015)07-0103-05 DOI:10.11942/j.issn1002-2767.2015.07.0103
收稿日期:2015-02-28
基金项目:贵州省科技支撑计划资助项目(黔科合NY字[2010]
3058号);贵州省林业科学技术研究资助项目(2009-6)
第一作者简介:余德会(1983-),男,贵州省遵义市人,在职研
究生,助理工程师,从事植物生态与植物分类学研究。
通讯作者:安明态(1975-),男,副教授,从事植物分类与植物
生态学研究。E-mail:gdanmingtai@126.com。
  首次提出“生物多样性”(biological diversity
或biodiversity)是在20世纪80年代自然保护刊
物上[1],并定义为“生物及其所在生态复合体的种
类丰富度和相互间差异性”[2]。1992年在巴西召
开了著名的“环境与发展大会”[3],并对生物多样
性定义为:地球上所有来源的生物体,包括陆地、
海洋和其它水生生态系统及其所构成的生态综合
体[4]。随着生物多样性研究不断深入,目前至少
出现30多个不同的生物多样性指数模型,许多文
献对生物多样性指数的性质、相关性进行了讨论
与评述[5-8]。生物多样性已成为人类赖以生存和
发展的物质基础,它不仅给人类提供了丰富的食
物、药物资源,而且在保持土、调节气候、维持自然
平衡等方面起着不可替代的作用,是人类社会可
持续发展的生存支持系统[9]。
清香木(Pistacia weinmannifolia)为漆树
科(Anacardiaceae)黄连木属(Pistacia)常绿灌木
或小乔木,具清香味故称“清香木”,主要分布于我
国西南部的云南、四川及贵州等地的喀斯特山地,
在贵州省主要分布于黔西南、黔南、六盘水及遵
义(习水、仁怀)等地[10]。清香木材质坚而美观,
是艺雕和家具的优良木材,具有观赏、药用以及美
容等用途[11-12],被列为贵州省重点保护树种[13]。
有关清香木群落物种多样性研究尚未见报道,本
文通过对赤水河中段清香木主要群落物种多样性
研究,旨在为赤水河流域退化植被恢复的乡土树
种选择,合理营造清香木人工群落,以及生物多样
性保护等提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
赤水河地处云贵高原与四川盆地接壤地带,
地势南高北低。河谷环境呈现出地带性变化,不
同河段河谷环境差异显著。研究区选在赤水河中
段,即茅台镇至习水镇,地理范围约为N28°07′57″~
28°09′41″,E106°08′58″~106°12′04″。研究区属
于中亚热带湿润季风气候区,年平均气温13.6℃,
年均积温4 600~6 680℃,无霜期248d,年均日
照1 183.7h,年均降水量1 420mm。该地区以
喀斯特地貌为主,夹杂少量的其它地貌类型,地形
复杂,河谷深切,沟壑纵横。研究区水热条件较为
优越,生态环境复杂。由于研究区毗邻习酒厂和
郎酒厂,人口密度较大,人为活动较为频繁,现存
植被多在近20年恢复保护起来,加上立地条件较
差,清香木群落主要为次生灌木林,少数为灌草群
落,灌木层盖度达90%以上,林下草本稀少。
1.2 材料
供试样地海拔下限为445m,上限为933m,
沿着海拔高度选择典型地段。设置了 7 块
20m×20m的调查样地(样地概况见表1)。
301
     黑 龙 江 农 业 科 学 7期
表1 清香木群落样地概况
Table 1 Survey of community plots of
P.weinmannifolia
样地号
Plot No.
坡位
Slope position
海拔
Altitude
坡度
Grade
坡向
Aspect
土壤类型
Soil type
Ⅰ 下部
Lower part
445  50° N 石灰土
Lime soil
Ⅱ 中下部
Middle lower part
475  35° N 石灰土
Lime soil
Ⅲ 中下部
Middle lower part
482  45° ES 石灰土
Lime soil
Ⅳ 中部
Central section
504  20° W 石灰土
Lime soil
Ⅴ 中部
Central section
512  20° E 石灰土
Lime soil
Ⅵ 中上部
Middle upper part
745  70° WN 石灰土
Lime soil
Ⅶ 上部
Upper part
933  55° W 石灰土
Lime soil
  N:正北;E:正东;ES:东偏南;W:正西;WN:西偏北。
N:North;E:East;ES:south of East;W:West;WN:North
West.
1.3 方法
1.3.1 试验 于2013年5月至2014年6月在
赤水河中段清香木天然分布区进行(采用相邻格
子法),按基本单元格灌木层设4m×4m,将每个
样地划分为25个小样方,共设置小样方175个。
对每个灌木层小样方右下角设置1个1m×1m
的草本层小样方。
1.3.2 测定项目及方法 对样地内所有木本植
物进行群落学调查,记录每块样地的海拔、坡向、
坡度、坡位、经纬度、森林类型、土壤类型、岩石裸
露率等因子,并调查每个样方中的灌木层:树种、
株(丛)数、根部小生境、地径、高度、盖度、多度等;
草本层小样方中调查:物种、高度、盖度、多度和频
度等。
物种多样性指数的测定采用 Sirnpson指
数(D)和Shannon-Wiener指数(H),公式为:
D=1-∑Pi2;
H =-∑Pi×InPi;
均匀度指数采用 Pielou 指数(Jsw,Jsi),公
式为:
Jsw =(-∑Pi×InPi)/InS
Jsi =(1-∑Pi2)/(1-1/S)。
其中,Pi为种i的相对重要值,S为种i所在
样方的物种总数,即物种丰富度指数。在本项研究
中,灌木层重要值公式为:IV(重要值)= (相对
密度+相对频度+相对显著度)/3;草本层重要
值公式为:IV(重要值)= (相对高度 + 相对盖
度)/2。
试验数据采用Excel2007进行初步处理,通
过SPSS16.0软件对丰富度、均匀度指数进行
分析。
2 结果与分析
2.1 群落内物种多样性的空间分布
群落类型的划分及其特征,根据 TWINS-
PAMN数量分类方法将7个乔木样地划分为6
个群落类型[14],其中清香木群落处于优势地位有
4个样地,处于次要地位有2个样地,处于中间地
位有1个样地(见表2)。
2.1 清香木+十字苔草群落(Cyperaceae cruci-
ata)
  清香木+十字苔草群落位于样地Ⅰ和样地Ⅵ
中。其中样地Ⅰ海拔为445m,坡向为北坡。灌
木层有17个物种,其中清香木的重要值(0.37)最
大,在该层处于优势地位;铁仔(Myrsine africa-
na)的重要值(0.11)次之,处于次要地位;华西小
石积(Osteomeles schwerinae)、黄荆(Vitex ne-
gundo)、金佛山荚蒾(Viburnum chinshanense)、
灰毛 浆 果 楝 (Cipadessa cinerascens)和 扁 担
杆(Grewia biloba)等6种重要值在0.1~0.05,
在该层中处于中间地位;重要值在0.05以下的有
厚果崖豆藤(Millettia pachycarpa)、菝葜(Smi-
lax china)、火棘(Pyracantha fortuneana)、多花
蔷薇(Rosa multiflora)、竹叶花椒(Zanthoxylum
armatum)、小构树(Wikstroemia scytophylla)、
滇鼠刺(Itea yunnanensis)、异叶爬山虎(Parthe-
nocissus dalzielil)、金丝桃(Hypericum monogy-
num)、杭子梢(Campylotropis macrocarpa)等10种,
处于劣势地位。草本层以十字苔草占主要优势;其它
仅有高大翅果菊(Pterocypsela elata)、苦苣苔(Conan-
dron ramondioides)和野茼蒿(Crassocephalum crepid-
ioides)等3种处于劣势地位。样地Ⅵ中,海拔为
745m,坡向为西北向。灌木层中有15个物种,
其中清香木的重要值(0.30)最大,处于优势地位;
华西小石积、皱叶雀梅藤(Sageretia rugosa)和铁
401
7期   余德会等:赤水河中段清香木天然群落物种多样性研究
仔的重要值为0.16、0.12和0.11,处于次要地
位;圆果化香(Platycarya longipes)、金丝桃、滇
鼠刺、菱叶海桐 (Pittosporum truncatum)、柏
木(Cupressus funebris)、杭子梢、扁担杆和香花
崖豆藤(Millcttia diclsiana)重要值在 0.1~
0.05,处于中间地位;金佛山荚蒾、竹叶花椒和多
花蔷薇的重要值在0.05以下,处于劣势地位。草
本层中有且仅有十字苔草1种。
表2 赤水河清香木群落物种多样性、丰富度、均匀度指数以及群落类型分析
Table 2 Community species diversity,richness,evenness index and community type analysis
Species of P.weinmannifoliacommunity of in Chishui River
样地号
Plot No.
生长型
Growth type
S  H  D  Jsw Jsi
群落类型
Community type
Ⅰ 灌木Shrub  17  2.0940  0.8123  0.7391  0.8631
草本 Herb  4  1.1243  0.5989  0.8110  0.7986

Ⅱ 灌木Shrub  22  2.4642  0.8861  0.7972  0.9283
草本 Herb  6  1.4560  0.7098  0.8126  0.8518

Ⅲ 灌木Shrub  9  1.5297  0.7235  0.6962  0.8140
草本 Herb  3  0.9359  0.5538  0.8519  0.8307

Ⅳ 灌木Shrub  20  1.6965  0.7837  0.7721  0.8816
草本 Herb  5  1.3992  0.7178  0.8693  0.8972

Ⅴ 灌木Shrub  8  1.8514  0.8338  0.8903  0.9530
草本 Herb  7  1.7365  0.8029  0.8924  0.9368

Ⅵ 灌木Shrub  15  2.1858  0.8460  0.8072  0.9065
草本 Herb  1  1.0000  1.0000 - -

Ⅶ 灌木Shrub  20  2.5617  0.9037  0.8551  0.9512
草本 Herb  4  1.1857  0.6523  0.8553  0.8698

  ①:清香木(Pistacia weinmannifolia)+十字苔草(Cyperaceae cruciata);②:铁仔(Myrsine africana)+芒(Miscanthus sinensis);
③:华西小石积(Osteomeles schwerinae)+黄茅(Heteropogon contortus);④:清香木(Pistacia weinmannifolia)+白茅(Imperata
cylindrica);⑤:黄荆(Vitex negundo)+十字苔草(Cyperaceae cruciata);⑥:铁仔(Myrsine africana)+清香木(Pistacia weinman-
nifolia)十字苔草(Cyperaceae cruciata)。
2.2 铁仔+芒群落(Miscanthus sinensis)
铁仔+芒群落位于样地Ⅱ,海拔为475m,坡
向为北坡。灌木层中有22个物种。其中铁仔的
重要值(0.21)最大,处于优势地位;其次是清香
木、华西小石积和黄荆的重要值为0.17、0.11和
0.11,处于次要地位;滇鼠刺、金佛山荚蒾、灰毛浆
果楝和扁担杆等4种重要值在0.1~0.05,处于
中间地位;菝葜、香花崖豆藤、盐肤木 (Rhus
chinensis)、竹叶花椒、多花蔷薇、青皮木(Schoep-
fia jasminodora)、鸡矢藤(Paederia scandens)、
巴豆(Croton tiglium)、南天竹(Nandina domes-
tica)、全缘火棘(Pyracantha atalantioides)、杜
鹃(Rhododendron simsii)、柃木(Euryajaponi-
ca)、胡颓子(Elaeagnus pungens)和马桑(Cori-
aria nepalensis)等14种重要值在0.05以下,处
于劣势地位。草本层中有6个物种,以芒占主要
优势,其次矛叶荩草(Arthraxon lanceolatus)和
十字苔草处于次要地位;苦苣苔、野茼蒿和烟管头
草(Carpesium cernuum)等3种处于劣势地位。
2.3 华西小石积+黄茅群落(Heteropogon cont-
ortus)
  华西小石积+黄茅群落处于样地Ⅲ中,海拔
为482m,坡向为东南坡,由于人为坡坏,石漠化
严重,导致物种单一。其中灌木层仅有9种,华西
小石积的重值高达0.40,处于优势地位;清香木
和小黄构(Wikstroemia micrantha var.micran-
tha)重要值为0.26和0.21,处于次要地位;扁担
杆、黄荆、来江藤(Brandisia hancei)、铁仔、异叶
鼠李(Rhamnus heterophylla)和柏木等6种重要
值在0.05以下,处于劣势地位。草本层中仅有3
种,其中黄茅处于优势地位,另外 2 种三毛
草(Trisetum bifidum)和白茅(Imperata cylin-
drica)处于劣势地位。
2.4 清香木+白茅群落
清香木+白茅群落处于样地Ⅳ中,海拔为
504m,坡向为西坡,人为破坏同于样地Ⅲ。样地
501
     黑 龙 江 农 业 科 学 7期
Ⅳ中灌木层仅有 9 种,其 中 清 香 木 的 重 要
值(0.30)最大,处于优势地位;华西小石积重要
值(0.27)次之,处于次要地位;铁仔、扁担杆、黄荆
和小果蔷薇(Rosa cymosa)等4种重要值在0.1~
0.05,处于中间地位;金佛山荚蒾、柏木和火棘重要
值小于0.05,处于劣势地位。草本层中白茅处于
优势地位,其次是芒,其它物种处于劣势地位,即黄
茅、白酒草(Conyza japonica)和十字苔草等4种。
2.5 黄荆+十字苔草群落
黄荆+十字苔草群落处于样地Ⅴ中,海拔为
512m,坡向为东向,人为破坏同于样地Ⅲ。样地
Ⅴ中灌木层仅有8个物种,其中黄荆的重要
值(0.20)最大,处于优势地位;华西小石积的重要
值(0.18)次之,处于次要地位;铁仔、清香木、扁担
杆和金佛山荚蒾等4种重要值在0.1~0.05,处
于中间地位;小果蔷薇和竹叶花椒在群落中处于
劣势地位。草本层中十字苔草处于优势地位,其
次是芒;处于劣势地位的有白茅、金茅(Eulalia
speciosa)、黄茅、苦苣苔和千里光(Senecio scan-
dens)等5种。
2.6 铁仔+清香木+十字苔草群落
铁仔+清香木+十字苔草群落处于样地Ⅶ
中,海拔为933m,坡向为西向。灌木层中有20
个物种,其中铁仔和清香木的重要值(都为0.16)
最大,在该层中处于优势地位;其次是柏木(重要
值0.11)处于次要地位;皱叶雀梅藤、华西小石
积、菱叶海桐、金佛山荚蒾、香花崖豆藤、扁担杆、
金丝桃、杭子梢、多花蔷薇、香叶树(Lindera com-
munis)和球核荚蒾(Viburnum propinquum)等
11种重要值在0.1~0.05,处于中间地位;柱果铁
线莲(Clematis uncinata)、白栎(Quercus fabri)、
十大 功 劳 (Mahonia fortunei)、鸡 矢 藤、棕
榈(Trachycarpus fortunei)和菝葜等5种重要值
在0.05以下,处于劣势地位。草本层中十字苔草
处于优势地位,其次是鼠尾草(Salvia japonica)、
烟管头草和芒等3种处于劣势地位。
2.7 清香木群落多样性特征分析
研究区清香木群落中物种不太丰富,据7个
样方,2 800m2的样地面积统计,共有56种,其中
草本层仅有14种。各样地物种丰富度、多样性指
数和群落均匀度指数见表2。虽然各样地的地理
位置不同,但它们处在同一群落类型中,而且海拔
高度差异较小,生境异质性低,故大部分指数测值
较接近。仅灌木层丰富度(S)测值的变幅较大,
能反映出各样地间物种多少的差异(见图1)。
图1 清香木群落不同样地物种丰富度
Fig.1 Species richness of the speciesplots
of P.weinmannifolia
从图1中可以看出,除草本层外样地Ⅴ中灌
木层的丰富度最小,样地Ⅲ中次之,其它各样地较
接近。是因样地Ⅴ、样地Ⅲ分别位于习酒厂、郎酒
厂分布区,居往人口密集,酒厂建设,生态环境破
坏,石漠化严重,土层较浅,导致物种丰富度指数
偏低。
7个样地中,灌木层中多样性指数最高为样
地Ⅶ,即Sirnpson指数为0.903 7,Shannon-Wie-
ner指数为2.561 7。是因样地接进山顶,偏离酒
厂,人为活动相对较少,自然条件优越,植被破坏
不严重。清香木群落灌木层Sirnpson指数平均
为0.827 0,Shannon-Wiener指数平均为2.054 8,
均匀度(Jsw,Jsi)平均为0.793 9、0.899 7。该群
落的多样性指数偏低,这是由于赤水河中段特殊
生境所决定,清香木群落分布地山势陡峻,地形破
碎崎岖,河源区大部分河段处于高山峡谷之中,土
层较薄,石头裸露率高,清香木多数生长在石缝
间,形成部分单优势群落,因而组成该群落的植物
种类较少,优势种集中,其它多数种类的个体数量
较少。这与多样性指数与群落的稳定性没有必然
的因果关系,而与环境的有利或严酷有关,即有利
的环境多样性指数高,严酷的环境多样性指
数低[15]。
据7个样地统计,草本植物相当少,多样性指
数在样地Ⅴ较高,在样地Ⅲ较低(见图2)。草本
植物物种多样性在各样地的变化无规律可循,与
灌木层的变化并不同步,总的是小于灌木层的多
样性指数。在石漠化严重的地段,草本最优越生
长条件是石缝,但清香木已占据了这一优势地位。
当群落分布区环境条件较好的地段,木本植物的
多样性增大,使得群落的郁闭度加大,限制了草本
植物的分布,对草本植物的多样性有抑制作用。
从而导致草本层均低于灌木层的丰富度和多样性
指数。
601
7期   余德会等:赤水河中段清香木天然群落物种多样性研究
图2 清香木群落不同样地物种多样性指数
Fig.2 Diversity index of speciesplots of P.weinmannifolia
3 结论与讨论
赤水河中段清香木群落物种多样性不太丰
富,调查的7个样地中,共有56个物种,其中木本
植物有42个,草本层有14个。灌木层中处于优
势地位主要是清香木和华西小石积,其中清香木
总的重要值为1.73,华西小石积总的重要值为
1.29,其它物种的重要值都很低。草本在清香木
群落中相当稀少。清香木和华西小石积都是阳性
树种,它们在赤水河中段能形成相对稳定的优势
群落且生长良好,可作为该地区荒山造林与植被
恢复的先锋树种。
赤水河中段天然分布的清香木群落结构较为
简单,主要分为灌木层和草本层,其中灌木层较为
发育,其物种丰富度、物种多样性指数均显著大于
草本层,但总体上各个样地的灌木层物种多样性
Sirnpson 指 数、Shannon-Wiener 指 数 和 均 匀
度(Jsw,Jsi)偏低。研究表明,该地区植被恢复前
期阶段无需过高的物种多样性,在木本与草本植
物的搭配上,应以木本为主;在恢复前期群落建群
层的构建上,种类无需过多。
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Study on the Diversity of Main Community of Pistacia
weinmannifoliain Natural Forest in Chishui River
YU De-hui 1,2,AN Ming-tai 2,LI He3,YUAN Cong-jun3,YAN Ling-bin2
(1.National Nature Reserve of Guizhou Leigong Mountain,Kaili,Guizhou 556000;
2.Guizhou Academy of Forestry,Guiyang,Guizhou 550005;3.Colege of Forestry in
Guizhou University,Guiyang,Guizhou 550025)
Abstract:Chishui River is rich of biodiversity in the region,in order to accurately and reliably grasp the middle
of the Chishui River community biodiversity information of Pistacia weinmannifolia,along the Chishui River
in the domain of altitude(445~933m)highly,taking seven distribution typical of natural Pistacia weinman-
nifolia plots of 20m×20m,using contiguous grid survey method,the dominance of species,species richness
degree,species diversity index and evenness were analyzed.The results showed that 1)The main advantage of
the shrub layer was Pistacia weinmannifolia,folowed by the Osteomeles schwerinae,species richness was
smal,56species were investigated including 42woody plants and only 14herbaceous layers.2)Shrub layer,
species richness and species diversity index were significantly greater than the herbaceous layer;3)Shrub layer
Sirnpson average index was 0.827 0,Shannon-Wiener index was 2.054 8,average evenness was 0.793 9,
0.899 7,which indicated a low diversity index.
Keywords:valey of Chishui River;community of Pistacia weinmannifolia;species diversity
701