火炉山森林群落的调查与分析2

火炉山森林群落的调查与分析
一、目的意义
生物群落是指在相同时间内聚集在同一地段上的各物种种群的集合[1]。

植物种类不同，群落的类型和结构也不相同，种群在群落中的地位和作用也不相同[1]。

因此，我们可以通过对群落物种多样性的调查研究来更好地认识群落的组成，变化，发展，以及环境保护的状况。

研究火炉山森林群落的特征及植物物种多样性，对我们了解和保护森林资源，保护生态环境等都具有极为重要的意义。

二、采样测定方法
1、仪器和材料
GPS，海拔仪，照度计，温度计，卷尺，皮尺，样方绳
2、测定方法
（1）样地调查：采用样方法进行野外调查，于2011年4月16日和4月17日两天在火炉山（23°11′N，113°23′E）设置样地，采用无样地格子法设置18个10m×10m 的大样方。

调查记录的内容主要包括：高于1.5m的乔木的植物名、株数、盖度、高度及物候相等。

（2）数据分析：本次实验采用重要值作为多样性指数计算和群落划分的依据，而群落多样性的测度选用Simpson 多样性指数D 和Shannon – Weiner多样性指数H 。

优势种的分布格局的分析选用扩散系数DI，种间联结的分析选用联结系数AC。

重要值 = 相对多度 + 相对频度 + 相对盖度
其中，相对多度 =
某种的多度
所有种的多度之和
× 100% ；多度 =
某种的个体数
所有种的个体数之和
相对频度 = 某种的频度
所有种的频度之和× 100% ；频度 =
某种出现的样方数
样方总数
相对盖度 = 某种的盖度
所有种的盖度之和
× 100%
Shannon – Weiner多样性指数H (bit)= –∑P i log e P i 其中，P i——种i个体在全部个体中的比例
Simpson 多样性指数D = 1 –Σ(N i / N)2
其中，N i——种i的个体数；
N ——群落中全部物种的个体数。

扩散系数DI = 优势种多度的方差优势种多度的均值
与预期的偏离程度用t检验来确定：t =（DI-1）/ [ 2 /（N-1）]½
其中，N ——样方数
联结系数AC：根据样地调查资料，建立2-列联表，分别计算a,b,c,d值。

其中，a为2个种都出现的样方数；b为种A出现而种B不出现的样方数；c为种A 不出现而种B出现的样方数；d为2个种都不出现的样方数。

当ad≥bc时， AC =（ad-bc）/ [（a+b）（b+d）]
当bc＞ad且d≥a时，AC =（ad-bc）/ [（a+b）（a+c）]
当bc＞ad且d＜a时，AC =（ad-bc）/ [（d+b）（d+c）]
三、结果与分析
1、火炉山森林群落乔木的种类组成及其优势种
表1 马占相思 + 大叶相思 + 尾叶桉群落表
种名总株数相对多度相对频度相对显著度重要值马占相思43 9.77 5.62 27.63 43.02
大叶相思27 6.14 4.37 27.31 37.82
尾叶桉22 5 5.62 16.86 27.48
荷树41 9.32 7.49 8.14 24.95
阴香52 11.82 5.62 3.3 20.74
九节36 8.18 4.99 0.34 13.51
藜蒴14 3.18 4.99 3.66 11.83 梅叶冬青38 8.64 2.5 0.45 11.59
楝叶吴茱萸7 1.59 3.75 3.42 8.76 豺皮樟20 4.55 3.75 0.28 8.58
枫香8 1.82 3.75 1.45 7.02
黄瑞木11 2.5 3.75 0.12 6.37
降真香12 2.73 3.12 0.4 6.25
银柴10 2.27 3.12 0.51 5.9
油茶8 1.82 3.12 0.19 5.13 尖叶杜英8 1.82 2.5 0.38 4.7
黄牛木8 1.82 2.5 0.3 4.62
鸭脚木8 1.82 2.5 0.11 4.43
五指毛桃7 1.59 2.5 0.02 4.11
深山含笑 5 1.14 1.25 0.28 2.67
山指甲 6 1.36 1.25 0.03 2.64 亮叶猴耳环 5 1.14 1.25 0.09 2.48
三花冬青 5 1.14 1.25 0.02 2.41 蒲桃 2 0.45 1.25 0.48 2.18
山乌桕 2 0.45 1.25 0.48 2.18
樟树 4 0.91 0.62 0.65 2.18
簕仔树 3 0.68 1.25 0.24 2.17 毛果算盘子 3 0.68 1.25 0.01 1.94 梨树 1 0.23 0.62 0.96 1.81
芸柴 2 0.45 1.25 0.09 1.79
三桠苦 2 0.45 1.25 0.02 1.72
椿花 2 0.45 1.25 0.01 1.71
窿缘桉 1 0.23 0.62 0.66 1.51
橄榄 2 0.45 0.62 0.21 1.28
马尾松 1 0.23 0.62 0.42 1.27
火力楠 2 0.45 0.62 0.01 1.08
芒果 1 0.23 0.62 0.12 0.97
破布叶 1 0.23 0.62 0.07 0.92
铁刀木 1 0.23 0.62 0.07 0.92
乌榄 1 0.23 0.62 0.07 0.92
锥栗 1 0.23 0.62 0.05 0.9
丁香 1 0.23 0.62 0.03 0.88
簕欓 1 0.23 0.62 0.03 0.88 毛果巴豆 1 0.23 0.62 0.01 0.86
山黄麻 1 0.23 0.62 0.01 0.86
变叶榕 1 0.23 0.62 0 0.85
鬼灯笼 1 0.23 0.62 0 0.85
龙船花 1 0.23 0.62 0 0.85 根据样方调查结果可知，本次实验所调查的火炉山森林群落中，共有乔木23科48种，植物种类较多。

其中桃金娘科、芸香科和大戟科占的种数最多，各有4个种，各占总种数的8.33% ；其次是桑科、壳斗科、豆科、山茶科和樟科，各有3个种，各占总种数的6.25% ；含羞草科、茜草科、冬青科、橄榄科、木犀科和木兰科，各有2各种，各占总种数的4.17% ；另外，马鞭草科、松科、椴树科、漆树科、金缕梅科、榆科、杜英科、金丝桃科和五加科各
有1个种，各占总种数的2.08% 。

根据样方调查结果，可以计算得到各植物种的重要值（见表1）。

重要值的数值大小可以作为群落中植物种优势度的一个度量标志，重要值也可以体现群落中每种植物的相对重要性及植物的适宜生境[2]。

依据各植物种重要值的大小确定出了火炉山森林群落中乔木的优势种为马占相思、大叶相思、尾叶桉、荷树和阴香。

2、火炉山森林群落的物种多样性指数
根据样方调查结果，可计算出Shannon – Weiner多样性指数H 和Simpson 多样性指数D 。

Shannon – Weiner多样性指数
H = -［
43
440
×log e
43
440
+
27
440
×log e
27
440
+ … +
1
440
×log e
1
440
］= 3.16197 bit
Simpson 多样性指数
D = 1 - ［(43
440 )2 + (
27
440
)2 + … + (
1
440
)2］= 0.939287
群落的物种多样性具有两种涵义：其一是种的丰富度；其二是种的均匀度[1]。

多样性指数正是反映丰富度和均匀度的综合指标[1]，其中，Shannon – Weiner是表示群落中物种丰富程度的指标[3]。

指数数值越高，说明群落中物种的丰富程度越高，群落的物种多样性也就越高。

Simpson指数是反映群落中物种均匀度的指标，是表明群落的优势度集中在少数种上的程度指标[3]。

指数数值越高，说明群落中物种的均匀度越高，群落的优势度集中在少数种上的程度越低，群落的物种多样性也就越高。

通过以上的计算，可发现我们实验所调查群落的Shannon – Weiner多样性指数和Simpson 多样性指数都较高，说明该火炉山森林群落的丰富度和均匀度都较高，即群落的物种多样性较高。

3、优势种的分布格局和种间联结
植物种群空间分布格局是指种群个体在植物群落种的空间分布，是种群自身特性、种间关系及环境条件综合作用的结果，也是影响种群发展的重要因素[4]。

而种间联结是指不同物种在空间分布上的相关性，它是对一定时期内植物群落组成物种之间相互关系的静态描述，这种关系不仅包括空间分布关系，同时也隐含着物种之间的功能关系 [5]。

优势种群的生态
学特征对群落的外貌、结构、演替等均有至关重要的影响，通过对优势种分布格局和种间联结的研究，不仅可以了解群落内物种的镶嵌情况，而且有助于掌握种间相互作用规律以及他们与环境的相互关系[6-7]。

⑴优势种的分布格局：
①马占相思：DI =17.38
2.39
= 7.27 > 1
t = （7.27-1）/ [ 2 /（18-1）]½ = 18.29
②大叶相思：DI = 22.83
1.50
= 15.22 > 1
t = （15.22-1）/ [ 2 /（18-1）]½= 41.46
③尾叶桉：DI =16.04
1.22
= 13.15 > 1
t = （16.04-1）/ [ 2 /（18-1）]½= 43.86
④荷树：DI = 5.47
2.28
= 2.40 > 1
t = （2.40-1）/ [ 2 /（18-1）]½ = 13.04
⑤阴香：DI =15.57
2.89
= 5.39 > 1
t = （5.39-1）/ [ 2 /（18-1）]½= 29.14
置信度为99.9% ，17自由度的t为3.97，所以从上述数据可以看出，5种优势种都趋于集群分布。

⑵优势种的种间联结（以马占相思、大叶相思和尾叶桉为例）
①马占相思与大叶相思
马占相思
+ −
大叶相思
+ 0 7
−9 2
由上表知，a = 0 ；b = 9 ；c = 7 ；d = 2 ， bc＞ad且d≥a ，
故AC = （0 - 63）/ （9 × 7）= -1，AC值为-1，表明马占相思与大叶相思两个物种单
独出现的可能性较大。

②马占相思与尾叶桉
马占相思
+ −
+ 3 6
尾叶桉
− 6 3
由上表知，a = 3 ；b = 6 ；c = 6 ；d = 3 ， bc＞ad且d≥a ，
故AC = （9 - 36）/ （9 × 9）= -0.33，AC值接近-1，表明马占相思与尾叶桉两个物种单独出现的可能性较大。

②大叶相思与尾叶桉
尾叶桉
+ −
+ 4 3
大叶相思
− 5 6
由上表知，a = 4 ；b = 5 ；c = 3 ；d = 6 ， ad≥bc ，
故AC =（24 - 15）/ （9 × 30）= 0.033，AC值接近1，表明大叶相思与尾叶桉两个物种共同出现和共同不出现的可能性较大。

四、讨论
在对火炉山森林群落进行调查与分析的过程中，我们实验记录的某些数据如覆盖度是自己主观判断和确定的，由于每个人认定的标准有所不同，因此最终统计的实验数据会存在一些误差。

再有，各个样地的小气候（相对湿度、光照度等）存在差异，不过总体上影响不大，因此在进行结果分析时就不做考虑了。

另外，人类砍伐树木，开发森林公园等行为都会会对火炉山森林群落的物种多样性产生影响。

不过，这种外在因素的干扰对物种多样性的影响既有正面的，也有负面的[8]，而且不单纯决定于哪一种类型,更主要的是取决于干扰的强度、频率等特征[8]。

这些问题都需要在进行了更为深入的调查、分析与探讨后，才能研究清楚。

五、参考文献
【1】牛翠娟,娄安如,孙儒泳,李庆芳.基础生态学.第2版.北京:高等教育出版社,2007:154-162.
【2】张德魁,马全林,靳虎甲等.乌兰布和沙漠典型草本植物群落特征[J].中国农学通报2011,27(04):53-59.
【3】陈义群,唐万鹏,许业洲等.长江滩地造林对湖北草本植物群落物种多样性的影响[J].
南京林业大学学报(自然科学版),2004,28(03):89-92.
【4】兰国玉,雷瑞德.植物种群空间分布格局研究方法概述[J].西北林学院学报,2003,18（2）：17-21.
【5】王伯荪,余世孝,彭少麟等.植物群落学实验手册.广州:广东高等教育出版社,1996. 【6】武玉珍,张峰.山西桑干河流域湿地植被优势种群分布格局研究[J].植物研究,2006, (03).
【7】上官铁梁,张峰.山西绵山植被优势种群的分布格局与种间联结的研究[J].武汉植物学研究,1988,(04).
【8】刘志民,赵晓英.干扰与植被的关系[J].草业科学,2002,11(4):1-9.。