滇中地区元江栲群落物种多样性及其关联因子_彭泽喜.pdf
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1、2023 年 4 月第 2 期林业资源管理FOEST ESOUCES MANAGEMENTApril 2023No.2滇中地区元江栲群落物种多样性及其关联因子彭泽喜,罗航,李小英,许彦红,尹五元,朱洪琴,陈玉强,陈晓琴(西南林业大学,昆明 650224)摘要:为准确掌握滇中地区元江栲群落的物种多样性水平及其与相关因子的关系,在设置典型样地调查的基础上,采用 Margalef 丰富度指数、Pielou 均匀度指数、Shannon-Weiner 多样性指数以及物种多样性综合指数测度元江栲群落的物种多样性水平,结合灰色关联分析法探究物种多样性水平与立地因子、林分因子以及林地干扰强度的关系。研究表明:
2、1)元江栲群落物种组成较丰富,共涉及 75 科 141 属 202 种,以灌木层(含更新层)物种组成最为复杂,乔木层树种组成具有典型亚热带常绿阔叶林特征,不同区域物种组成及重要值差异明显。2)丰富度指数、多样性指数和均匀度指数均表现为灌木层(含更新层)最高,元江栲群落物种多样性整体呈中等水平,研究区内不同调查区域间物种多样性具有不同程度的差异。群落草本层和灌木层(含更新层)对群落物种多样性综合指数贡献率最大。3)物种多样性与立地因子、林分因子和林地干扰强度 3 个层面的 6 个因子间都表现出较强关联性,关联度大小排序为海拔 林地干扰强度 平均胸径 坡向 株数密度 坡度。通过研究,以期为滇中地区
3、元江栲群落的修复和保育措施的制定提供依据。关键词:元江栲;物种多样性;关联因子;灰色关联分析;滇中地区中图分类号:S718.54文献标识码:A文章编号:1002 6622(2023)02 0138 09DOI:10 13466/j cnki lyzygl 2023 02 019收稿日期:2023 03 08;修回日期:2023 04 24基金项目:国家自然科学基金(31460191)作者简介:彭泽喜(1994 ),男,贵州铜仁人,硕士研究生,主要研究方向:森林可持续经营。Email:1040903998 通讯作者:李小英(1967 ),女,云南昆明人,副教授,硕导,主要研究方向:生态修复与水土
4、保持。Email:313026003 Species Diversity and Its Associated Factors ofCastanopsis orthacantha Community in Central YunnanPENG Zexi,LUO Hang,LI Xiaoying,XU Yanhong,YIN Wuyuan,ZHU Hongqin,CHEN Yuqiang,CHEN Xiaoqin(Southwest Forestry University,Kunming 650224,China)Abstract:In order to accurately grasp the
5、 species diversity level of Castanopsis orthacantha communityand its relationship with related factors in central Yunnan,based on the investigation of typical plots,theMargalef richness index,Pielou evenness index,Shannon-Weiner diversity index and species diversitycomprehensive index were used to m
6、easure the species diversity level of Castanopsis orthacanthacommunity,and the grey correlation analysis method was used to explore the relationship between speciesdiversity level and site factors,stand factors and forest disturbance intensity The results showed that:1)The species composition of Cas
7、tanopsis orthacantha community was rich,involving 75 families,141 genera第 2 期彭泽喜等:滇中地区元江栲群落物种多样性及其关联因子and 202 species,and the species composition of shrub layer was the most complex The tree speciescomposition of the arbor layer had the characteristics of typical subtropical evergreen broad-leaved f
8、orestAnd there were significant differences in species composition and important values in different regions 2)The richness index,diversity index and evenness index of shrub layer(including regeneration layer)werethe highest,and the species diversity of Castanopsis orthacantha community was at a med
9、ium level Thespecies diversity of different survey areas in the study area was different The contribution rate of herblayer and shrub layer(including regeneration layer)to the comprehensive index of community speciesdiversity was the highest 3)There was a strong correlation between species diversity
10、 and six factors inthree levels of site factors,stand factors and forest disturbance intensity The order of correlation degreewas altitude forest disturbance intensity average DBH aspect plant density slope Throughresearch,the aim is to provide a basis for the restoration and conservation measures o
11、f Castanopsisorthacantha community in central YunnanKey words:Castanopsis orthacantha,species diversity,correlation factor,grey correlation analysis,central Yunnan植物群落物种多样性是植物长期在特定空间范围内对生态适应性的数量特征的体现,对维持森林生态系统稳定有着重要的意义。元江栲(Castan-opsis orthacantha)为壳斗科(Fagaceae)栲属(Castan-opsis)常绿阔叶乔木,分布于滇中高原各地,是滇中地区
12、半湿润常绿阔叶林中具有代表性的植被类型之一,也是西南地区特有种1。元江栲木材作为很好的薪炭来源,曾遭受到一定程度的破坏,现存大量老桩萌蘖的次生林或实生的低质同龄林,呈岛状零星分布,破碎化严重,退化突出,导致其群落生态功能和物种多样性下降、物种组成简单、天然更新差等一系列问题2 4 亟待解决。目前,对于元江栲的研究主要在常绿阔叶林的研究中有所涉及5 7,针对该群落在物种多样性及影响因素方面的研究鲜见报道。因此,选择滇中地区典型元江栲群落,探讨其物种多样性特征及其与关联因子的关系,对该群落的修复和保育具有重要意义。用来测度植物群落物种多样性的定量指标有很多,总体可概括为丰富度、多样性和均匀度等 3
13、 个方面8 9,但其对植物群落物种多样性测度的侧重点不一样,用单一指标很难准确反映群落整体的物种多样性程度,分别比较可能会出现不一样的结果。虽有学者提出用综合指数来定量描述物种多样性10 12,但其应用较少,相关研究主要集中在物种多样性综合指数模型建立方面,未系统阐明群落整体物种多样性水平及其相关影响因素。本研究以滇中地区元江栲群落为研究对象,依托典型取样数据,运用物种多样性单一指数及综合指数对其物种多样性进行分析,进而采用灰色关联分析方法,揭示元江栲群落物种多样性及其关联因子之间的相关关系,以期为该区域元江栲常绿阔叶林森林生态系统恢复和保护提供参考。1材料与方法1.1研究区概况研究区位于滇中
14、腹地玉溪市、昆明市和楚雄彝族自治州,属于滇中高原盆地(2319 2453N、10043 10232E),平均海拔 2 323 m;亚热带季风气候,四季如春、干湿分明,年均气温为 15.4 24.2,年均降水量为 770 1 000 mm;土壤以红壤为主。植被类型丰富,系中国喜马拉雅植物亚区,含有较多古地中海成分,具有一系列的地理替代现象和富有云南松(Pinus yunnanensis)、云南油杉(Keteleeria evelyniana)、滇青冈(Cyclobalanopsis glau-coides)、元江栲和高山栲(Castanopsis delavayi)等大量特有种的特点13。1.2
15、样地设置与调查2022 年 3 月 2 日至 28 日,在研究区元江栲群落代表性森林地段上按照林龄、树种组成、海拔、坡向等因子设置 30 m 30 m 的典型样地15 个。将每931林业资源管理第 2 期个样地划分为10 m 10 m 的连续调查样方,在每个调查样方西南角设置一个 5 m 5 m 的灌木调查小样方和一个 2m 2m 的草本调查小样方。记录样地海拔、坡度、坡向等立地因子以及干扰强度(参考文献 14,即根据经营管理和周边村民人为干扰,将样地受干扰情况划分为大、中、小 3 种干扰强度)。对样地内,胸径(DBH)5 cm 的树种进行每木检尺,记录乔木层树种名称、胸径、树高、林分郁闭度等
16、调查因子;胸径(DBH)5 cm 的乔木树种作为幼树更新,并入灌木层调查。在灌木样方和草本样方中,调查植物种类、数量,测量植物高度和计算盖度。样地基本情况如表 1 所示。表 1元江栲群落样地基本情况表Tab.1 Basic situation of Castanopsis orthacantha community plots样地号郁闭度平均高/m平均胸径/cm株数密度/(株/hm2)海拔/m坡度/()坡向干扰强度调查区10.8012.215.52867240520西北中20.7513.317.42022236910西北中30.8515.416.13017234328东南中玉溪市磨盘山国家级森
17、林公园(I)40.8017.317.91911210735东南中50.8014.614.62478206526西北大60.9011.416.91467218024东北小70.8013.415.31833215518西南小玉溪市山后茶厂自然保护区(II)80.9012.613.72100229415东北大90.8512.613.92183231916西小100.9014.816.81333217534北小昆明市国营西山林场(III)110.9011.517.11689238340西南小120.8512.320.71122242345南小130.9516.554.824426655东南小140.9
18、59.515.03444255815北小150.9513.224.91133240536西小楚雄彝族自治州哀牢山国家级自然保护区(IV)1.3物种重要值(IV)乔木层物种重要值:IV=(A+F+D)/3 100%(1)灌木层和草本层物种重要值:IV=(A+F+C)/3 100%(2)式中:IV 为重要值;A 为物种相对多度;F 为物种相对频度;D 为物种相对显著度;C 为物种相对盖度。1.4物种多样性测度及综合指数1.4.1物种多样性测度选取广泛运用的 Margalef 丰富度指数(D)、Pielou 均匀度指数(J)和 Shannon-Weiner 多样性指数(H)测度群落各层次物种多样性。
19、1)Margalef 丰富度指数D=(S 1)/lnN(3)2)Pielou 均匀度指数J=H/lnS(4)3)Shannon-Weiner 多样性指数H=si=1pilnpi(5)式中:S 为物种数;N 为各物种总株数;Pi为第 i个树种的个体数占所有树种总个体数的比例。1.4.2物种多样性综合指数物种多样性综合指数是涵盖了物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数 3 种传统指数而构建的综合指数。物种多样性综合指数取值范围为 0 1,值越大,物种多样性水平越高。ICSD=nj=1Wj xj(6)式中:ICSD为物种多样性综合指数;Wj为第 j 项指数权重;xj为第 j 项指数标准化值。参考文献
20、 15,Wj采用 CITIC 权重法,利用各传统指数内数据变异性(标准差)和指数间冲突性(不相关系数)求得各指数携带的信息量,进而确定各指数权041第 2 期彭泽喜等:滇中地区元江栲群落物种多样性及其关联因子重;xj采用极差法计算。Wj=Cjnj=1Cj(7)Cj=j j(8)j=ni=1xij x()j2n 1(9)j=ni=11 r()ij(10)xj=xj minx()jmaxx()j minx()j(11)式中:Cj为第 j 项指数的信息量;j第 j 项指数变异系数;j为第 j 项指数冲突系数;rij为指数 i 和指数 j 的相关系数;xj为第 j 项指数原始值;max(xj)和 mi
21、n(xj)为第 j 项指数最大值和最小值。1.5物种多样性关联因子分析运用灰色关联分析法,探究滇中地区元江栲群落物种多样性与相关因子间的关联强度。参考文献 16,本研究灰色关联分析过程分为如下所示4 个步骤。1)确定参考数列 x0和比较数列 xi。2)数据标准化xi(k)=xi(k)xi(12)式中:xi(k)为标准化后数据;xi(k)为原始数据;xi为同一性状均值。3)计算关联系数i(k)=x0(k)xi(k)(13)(x0(k),xi(k)=min+maxi(k)+max(14)式中:i(k)为x0和xi在k 点的绝对差值;为关联系数;min 和 max 分别表示所有比较序列绝对差值中最小
22、值和最大值;为分辨系数,本研究 =0.5。4)计算关联度x0,x()i=1nnk=1(x0(k),xi(k)(15)式中:(x0,xI)为 x0与 xi的关联度。1.6数据处理数据整理与统计采用 Excel 2010,数据分析处理采用 SPSS 22.0 软件。2结果与分析2.1物种组成调查结果(表 2)显示,滇中地区元江栲群落物种共 202 种,隶属 75 科 141 属。含 5 种及以上的科有 9 个,共 41 属 76 种,分 别 占 总 科 数 的12.0%、总属数的 29.1%和总种数的 37.6%。其中蔷薇科(osaceae)分布最多,达 7 属 14 种,其次是杜鹃花科(Eric
23、aceae)和壳斗科,分别含 5 属 12种和 3 属 11 种。表 2元江栲群落科属种数(含 5 种及以上的科)Tab.2 Number of families,genera and species of Castanopsisorthacantha community(including 5 or more families)序号科名属数种数1蔷薇科 osaceae7142杜鹃花科 Ericaceae5123壳斗科 Fagaceae3114山茶科 Theaceae6105樟科 Lauraceae386菊科 Compositae567木兰科 Magnoliaceae458虎耳草科 Saxif
24、ragaceae459荨麻科 Urticaceae45总计其他科(66 个科)10012675141202乔木层植物共 49 种,隶属 13 科 28 属,主要由壳斗科、杜鹃花科、山茶科(Theaceae)和木兰科(Magnoliaceae)等物种组成(表 3)。各区域主要组成树种差异较明显,尖齿石笔木(Tutcheria acutiser-rata)只在玉溪市样地中有所发现,木果石栎(Litho-carpus xylocarpus)、变色栲(Castanopsis rufescens)、红花木莲(Manglietia insignis)和截头石栎(Lithocarpustruncatus)仅
25、在楚雄彝族自治州哀牢山国家级自然保护区样地中出现。灌木层(含更新层)植物共 115 种,隶属 44 科 74属,主要由杜鹃花科、菝葜科(Smilacaceae)、山茶科和禾本科(Gramineae)等物种组成,乌饭树(Vaccini-um bracteatum)、菝葜(Smilax china)和少枝玉山竹(Yushania pauciramificans)等物种广泛分布于群落内,但无量山箭竹(Fargesia wuliangshanensis)只在楚雄彝族自治州哀牢山国家级自然保护区样地出现。141林业资源管理第 2 期表 3元江栲群落主要物种组成(重要值5%的物种)Tab.3 Major
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