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贵阳乌当杜鹃群落数量特征与α多样性分析

李安定 张建利 谢元贵 龙秀琴

李安定, 张建利, 谢元贵, 龙秀琴. 贵阳乌当杜鹃群落数量特征与α多样性分析[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 204-209. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
引用本文: 李安定, 张建利, 谢元贵, 龙秀琴. 贵阳乌当杜鹃群落数量特征与α多样性分析[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 204-209. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
LI Anding, ZHANG Jianli, XIE Yuangui, LONG Xiuqin. Analysis of quantity characteristics and α diversity of the Rhododendron communities in Wudang District, Guiyang City[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(2): 204-209. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
Citation: LI Anding, ZHANG Jianli, XIE Yuangui, LONG Xiuqin. Analysis of quantity characteristics and α diversity of the Rhododendron communities in Wudang District, Guiyang City[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(2): 204-209. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007

贵阳乌当杜鹃群落数量特征与α多样性分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
基金项目: 

贵阳市科技计划项目 筑科合同[2012102]

贵州省科技计划项目 黔科合重大专项字[2011]6001

贵阳市科学技术计划课题 筑科合同[2011103]号、[2012103]号

贵州省科技计划 黔科合SY字[2009]3084

贵州省科研机构创新能力建设项目 黔科合院所创能(2010)4001

贵州科学院省级科研专项资金黔科院专合字 (2011)02

详细信息
    作者简介: 李安定,博士,从事林学及退化生态系统恢复。E-mail:anndynlee@126.com
    通信作者: 龙秀琴,研究员,从事花卉和生态学研究。E-mail:longxiuqin@163.com
  • 中图分类号: S718.5;Q948

Analysis of quantity characteristics and α diversity of the Rhododendron communities in Wudang District, Guiyang City

图(1) / 表(2)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-26
  • 修回日期:  2013-07-22
  • 刊出日期:  2014-04-20

贵阳乌当杜鹃群落数量特征与α多样性分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
    基金项目:

    贵阳市科技计划项目 筑科合同[2012102]

    贵州省科技计划项目 黔科合重大专项字[2011]6001

    贵阳市科学技术计划课题 筑科合同[2011103]号、[2012103]号

    贵州省科技计划 黔科合SY字[2009]3084

    贵州省科研机构创新能力建设项目 黔科合院所创能(2010)4001

    贵州科学院省级科研专项资金黔科院专合字 (2011)02

    作者简介:

    李安定,博士,从事林学及退化生态系统恢复。E-mail:anndynlee@126.com

    通信作者: 龙秀琴,研究员,从事花卉和生态学研究。E-mail:longxiuqin@163.com
  • 中图分类号: S718.5;Q948

摘要: 选择贵阳市乌当区典型杜鹃Rhododendron群落作为研究对象,采用标准样地调查法、群落数量分析法等方法,对其不同杜鹃群丛的植物组成、结构、重要值、α多样性分析进行分析。结果表明:①贵阳乌当杜鹃群落分为4种植物群丛,分别为Ⅰ:锈叶杜鹃Rhododendron siderophyllum+白栎Quercus fabrei群丛;Ⅱ:锈叶杜鹃+白栎+麻栎Quercus acutissima群丛;Ⅲ:锈叶杜鹃+麻栎群丛;Ⅳ:锈叶杜鹃+麻栎+藤黄Garcinia hanburyi群丛。②杜鹃群落主要以锈叶杜鹃为主,麻栎、白栎为辅的植物群落结构类型。③杜鹃群丛Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数均呈现出群丛Ⅲ> 群丛Ⅱ> 群丛Ⅳ> 群丛Ⅰ的趋势,而Pielou均匀性指数则呈现出群丛Ⅰ> 群丛Ⅲ> 群丛Ⅱ >群丛Ⅳ的趋势。④杜鹃群落多样性保护应当遵从群丛Ⅲ的植物结构类型进行保护,对群丛Ⅰ,群丛Ⅱ和群丛Ⅳ群丛进行适当修复,使其结构接近群丛Ⅲ的结构类型。

English Abstract

李安定, 张建利, 谢元贵, 龙秀琴. 贵阳乌当杜鹃群落数量特征与α多样性分析[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 204-209. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
引用本文: 李安定, 张建利, 谢元贵, 龙秀琴. 贵阳乌当杜鹃群落数量特征与α多样性分析[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 204-209. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
LI Anding, ZHANG Jianli, XIE Yuangui, LONG Xiuqin. Analysis of quantity characteristics and α diversity of the Rhododendron communities in Wudang District, Guiyang City[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(2): 204-209. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
Citation: LI Anding, ZHANG Jianli, XIE Yuangui, LONG Xiuqin. Analysis of quantity characteristics and α diversity of the Rhododendron communities in Wudang District, Guiyang City[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(2): 204-209. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.007
  • 杜鹃群落是以杜鹃属Rhododendron植物为优势种的植被类型,主要分布于中国西南地区海拔较高的山地[1]。全世界杜鹃属植物约960种,中国约650种,是杜鹃属分布中心,也是杜鹃花生物多样性最高的国家,除新疆地区之外,全国其他省(市、自治区)均有分布,其中以西南地区分布最为广泛。贵州省是杜鹃原生种分布区数量最多的省份之一,是杜鹃花中国中心分布区向外扩张的过渡地带,有着丰富的原生种和大量可能的新种和变种[2]。有关学者先后对杜鹃植物开展了种子萌发特性、形态解剖、抗旱评价、引种驯化、繁殖利用、群落特征以及多样性保护及保育研究[3-5]。但对于杜鹃群落生物多样性的研究较少,尤其采用群落数量分类学方法对杜鹃群落生物多样性研究鲜有报道。采用群落数量分类方法结合群丛特性进行分析,能够定量解析群丛特性、组成特点,更加准确地反映杜鹃与其他植物种类间的关系。在对退化杜鹃群落进行恢复中,以群丛为单位进行恢复,提高了其可操作性。本研究选择贵阳市乌当区万亩杜鹃群落作为研究对象,采用典型样地调查、群落数量分类及多样性分析等方法展开研究,旨在筛选出万亩杜鹃群落生物多样性最高的群丛,为杜鹃群落生物多样性保护提供技术指导,奠定理论基础。

    • 本研究选择贵阳市乌当区典型杜鹃群落为研究对象。乌当区位于贵阳市东北部,属贵阳城市规划的9个组团之一,地处26°55′~26°33′N,106°30′~107°03′E。乌当区属亚热带季风湿润气候,具有明显的高原性气候的特点,冬无严寒,夏无酷暑,光、热、水同季,垂直气候差异明显,年平均降水量1 179.8~1 271.0 mm。年平均气温14.6 ℃。森林覆盖率达49.36%。由于地形、地貌类型多样,形成多种小气候,宜于农业生产,大部分地区可满足农作物1 a 2熟,蔬菜1 a 3~4熟的需要。主要灾害性天气有干旱、倒春寒、冰雹、秋季连阴雨、秋风、凝冻[6]。区境内河流均属于长江流域乌江水系,河床狭窄,比降大,流速较快。全区土壤为黄壤区,黄棕壤、石灰土、紫色土和冲积土[7]。植被属于黔中山原湿润性灰岩常绿栎林、常绿落叶混交林及马尾松Pinus massoniana林区,主要树种有青栲Cyclobalanopsis glauca,丝栗栲Castanopsis fargesii,细叶青冈栎Cyclobalanopsis gracilis,柞木 Quercus mongolica等,落叶树种有枫香Liquidambar formosana,光皮桦 Betula luminifera等。次生植被有大面积天然牧草和灌丛草坡[8-9]

    • 采用典型样地调查法,对贵阳市乌当区杜鹃群落进行调查。在贵阳市乌当区杜鹃群落分布区域随机布设调查样点15处,分别在每个调查样点区域内随机设置10 m × 10 m典型群落调查样方3个,共计调查样方45个,统计每个调查样方内的植物种类、生活型、密度、高度、盖度、频度等群落特征指标,用于群落数量分类与多样性等指标的计算。

    • 贵阳乌当杜鹃群落调查数据统计分析与整理,均采用SPSS 18.0软件和Microsoft Office Excel 2007软件完成。

    • 结合《中国植被》和实际生态学意义,采用TWINSPAN分类法,对贵阳乌当杜鹃群落进行群落数量分类。

    • 采用重要值(Ⅵ,对贵阳乌当杜鹃群落进行分析,计算公式[10-11]

      $$I{V_{Ii}} = \left( {\frac{{{D_i}}}{{\sum {{D_i}} }} + \frac{{{F_i}}}{{{{\sum F }_i}}} + \frac{{{C_i}}}{{\sum {{C_i}} }}} \right) \div 3 \times 100\% $$

      其中: VIi表示第i种物种的重要值;Di表示第i种物种的密度;Fi表示第i种物种的频度;Ci表示第i种物种的盖度(乔木层中Ci表示第i中物种的显著度)。

    • 采用Margalef指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数对贵阳乌当杜鹃群落物种多样性进行分析,计算公式为[10-13]

      $$\begin{array}{l} {\rm{M}}\arg {\rm{alef}}指数R = \frac{{S - 1}}{{\ln N}};\\ {\rm{Simpson}}指数D = \sum\limits_{i = 1}^s {{{({p_i})}^2}} ;\\ {\rm{Simpson}} - {\rm{Wiener}}指数H = - \sum\limits_{i = 1}^s {({p_i}ln{p_i})} \end{array}。$$

      其中:S表示植被群落中物种数目,N表示群丛中全部物种个体总数,Pi为第i种的相对重要值。

    • 采用Pielou均匀性指数对贵阳乌当杜鹃群落进行分析,计算公式为[11]

      $${\rm{Pielou}}均匀性指数E = \frac{H}{{\ln S}}。$$

      其中:H 表示Shannon-Wiener多样性指数,S表示植被群落中物种数目。

    • 采用TWINSPAN分类法,对贵阳乌当杜鹃群落15个调查样点进行等级分类,经过4次划分,得到为4组。结合《中国植被》和实际生态意义,采用第4级的分类结果,将贵阳乌当杜鹃群落划分为4组(图 1),结合分类将4个组命名为4个植物群丛。群丛Ⅰ:锈叶杜鹃Rhododendron siderophyllum+白栎Quercus fabrei群丛,包括样点2和样点6。群丛Ⅱ:锈叶杜鹃+白栎+麻栎Quercus acutissima群丛,包括样点1,样点4,样点9,样点3,样点5和样点7。群丛Ⅲ:锈叶杜鹃+麻栎群丛,包括样点10,样点12,样点13和样点15号。群丛Ⅳ:锈叶杜鹃+麻栎+藤黄Garcinia hanburyi群丛,包括样点8,样点11和样点14。

      图  1  乌当杜鹃群落15个样点TWINSPAN树状分类图

      Figure 1.  TWINSPAN classification of 15 sampling pointies in the Wudang of the Rhododendron community

      表 1  贵阳乌当杜鹃群丛重要值特征

      Table 1.  Important values trait of the Rhododendron communities in Wudang,Guiyang

      科名 种名 生活型 重要值
      群丛I 群丛Ⅱ 群丛Ⅲ 群丛Ⅳ
      杜鹃花科Ericaceae 镑叶杜鹃Rhododendron siderophyllum S 48.72 29.80 36.23 48.74
      杜鹃花科Ericaceae 小果南烛Lyonia ovalifolia S 6.02 5.51 5.26
      杜鹃花科Ericaceae 映山红Rhododendron S 7.32 8.12 8.27 4.66
      壳斗科Dagaceae 麻栋Quercus acutissima T 8.91 28.55 11.34 10.28
      壳斗科Dagaceae Castanopsis fargesii T 3.55 5.80 0.80
      壳斗科Dagaceae 白栋Quercus fabrei S 13.66 11.45 1.90 7.90
      禾本科Gramineae 五节芒 Miscanthus floridulus P 0.17
      禾本科Gramineae 茅叶荩草 Arthraxon lanceolatus P 0.64
      禾 本 科 Gramineae Miscanthus sinensis P 0.88 1.04
      蕨科 Pteridiaceae Pteridium aquilinum P 1.32 2.13
      蕨科 Pteridiaceae 密毛蕨 Pteridium reyolutum P 0.76 5.07
      桑科 Moraceae 小构树 Broussonetia CasinoCi S 0.40
      桑科 Moraceae 專草 Humulus scandens P 0.67
      藤黄科 Guttiferae 藤黄 Farcinia hanburyi T 8.82
      藤黄科 Guttiferae 金丝桃 Hypericum monogynum S 1.11
      百合科Liliaceae 拔葜 Smilax china CS 0.67 8.34
      车前科 Plantaginaceae 车 前 草 Plantago asiatica P 0.37
      豆科 Leguminosae 三叶崖豆藤 Millettia unijuga CS 1.39
      金缕梅科 Hamamelidaceae 枫香 Liquidambar formosana T 2.23
      菊科 Compositae 艾蒿 Artemisia vulgaris P 0.46
      茜草科Rubiaceae 鸡矢藤 Paederia scandens CS 1.19
      蔷薇科Rosaceae 插田泡Rubus coreanus S 1.52 2.88
      忍冬科 Caprifoliaceae 珍珠荚莲 liburnum/oetidum S 3.88 7.40
      莎草科 Cyperaceae 莎 草 Cyperus rotundus P 0.34
      山茶科Theaceae 怜木 Juryajaponica S 3.33 5.96 4.36
      杉科 Taxodiaceae 杉木 Cunninghamia lanceolata T 7.50
      石松科 Lycopodiaceae 石松 Lycopodium clavatum P 2.71
      石竹科 Caryophyllaceae 银柴胡 Fypsophilaoldhamiana P 0.37
      五加科 Araliaceae 檧木 Aralia chinensis S 5.75 2.53
      虎耳草科 Saxifragaceae 滇鼠刺 Ktea ilicifolia S 0.36
      苋科 Amaranthaceae 牛漆 Achyranthes bidentata P 0.69
      说明:共计植物31种,其中群丛Ⅰ9种,群丛Ⅱ13种,群丛Ⅲ21种,群丛Ⅳ13种。“—”表示该样地中未发现该种植物;“T”表示乔木植物(tree);“P”表示多年生植物(perennial plant);“S”表示灌木(shrubbery);“CS”表示攀援灌木(climbing shrub)。
    • 群丛Ⅲ中,杜鹃花科Ericaceae,壳斗科Fagaceae分别共出现3种植物,分别占群丛出现种的14.29%;禾本科Gramineae,蕨科Pteridiaceae,桑科Moraceae分别出现2种植物,分别占群丛出现种的9.52%,其他科共出现9种植物,占群丛出现种的42.86%。群丛Ⅳ中,壳斗科出现3种植物,占群丛出现种的23.08%,杜鹃花科出现2种植物,占群丛出现种的15.38%;其他科共出现7种植物,占群丛出现种的53.85%。

      对贵阳乌当杜鹃群落植物生活型分析发现,乔木植物5种,占群落出现种的16.13%;灌木植物14种(其中攀援灌木植物3种,占群落出现种的9.68%),占群落出现种的45.16%;草本植物12种(均为多年生草本植物)占群落出现种的38.71%。对贵阳乌当杜鹃群落4种群丛植物组成生活型分析发现,群丛Ⅰ中共出现9种植物,其中乔木2种,占群丛出现植物种的22.22%;灌木植物7种(其中攀援植物1种,占群丛出现种的11.11%),占群丛出现种的77.78%;群丛中未出现草本植物种类。群丛Ⅱ中共出现13类植物,其中乔木2种,占群丛出现植物种的15.38%;灌木植物8种(其中攀援植物2种,占群丛出现种的15.38%),占群丛出现种的61.54%;草本植物3种,占群丛出现种的23.08%。群丛Ⅲ中共出现21种植物,其中乔木2种,占群丛出现植物种的9.52%;灌木植物10种(其中攀援植物1种,占群丛出现种的4.76%),占群丛出现种的47.62%;草本植物9种,占群丛出现种的42.86%。群丛Ⅳ中共出现13种植物,其中乔木4种,占群丛出现植物种的30.77%;灌木植物6种,占群丛出现种的46.15%;草本植物3种,占群丛出现种的23.08%。

      对贵阳乌当杜鹃群丛植物重要值分析发现,群丛Ⅰ中,锈叶杜鹃重要值最高,为48.72%,白栎次之,为13.66%;群丛Ⅱ中,锈叶杜鹃重要值最高,为29.80%,麻栎次之,为28.55%,白栎重要值为11.45%;群丛Ⅲ中,锈叶杜鹃重要值最高,为36.23%,麻栎次之,为11.34%;群丛Ⅳ中,锈叶杜鹃重要值最高,为48.74%,麻栎次之,为10.28%。

      综上所述,乌当杜鹃群落是以锈叶杜鹃为主,白栎、麻栎为辅的群落类型。

    • 贵阳乌当杜鹃群落Margalef丰富度指数分析如表 2所示。Margalef丰富度指数从高到低的变化趋势为群丛Ⅲ(4.714),群丛Ⅱ(3.306),群丛Ⅳ(3.081),群丛Ⅰ(2.111)。

      表 2  贵阳乌当杜鹃群落α多样性与均匀性指数特征

      Table 2.  Index trait of α diversity and evenness of Rhododendron communities in Wudang,Guiyang

      群丛RDHE
      2.1110.7191.6650.758
      3.3060.7981.8730.730
      4.7140.8282.2700.745
      3.0810.7291.8300.714

      贵阳乌当杜鹃群落Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数分析如表 2所示。Simpson多样性指数从高到低的变化趋势为群丛Ⅲ(0.828),群丛Ⅱ(0.798),群丛Ⅳ(0.729),群丛Ⅰ(0.719);Shannon-Wiener多样性指数从高到低的变化趋势为群丛Ⅲ(2.270),群丛Ⅱ(1.873),群丛Ⅳ(1.830),群丛Ⅰ(1.665)。

      贵阳乌当杜鹃群落Pielou均匀性指数分析如表 2所示。Pielou均匀性指数从高到低的变化趋势为群丛Ⅰ(0.758),群丛Ⅲ(0.745),群丛Ⅱ(0.730),群丛Ⅳ(0.714)。

      综上所述,贵阳乌当杜鹃群落Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数均呈现出群丛Ⅲ>群丛Ⅱ>群丛Ⅳ>群丛Ⅰ的趋势,而Pielou均匀性指数则呈现出群丛Ⅰ>群丛Ⅲ>群丛Ⅱ>群丛Ⅳ。

    • 贵阳乌当杜鹃群落可分为4种植物群丛,依次为群丛Ⅰ:锈叶杜鹃+白栎群丛;群丛Ⅱ:锈叶杜鹃+白栎+麻栎群丛;群丛Ⅲ:锈叶杜鹃+麻栎群丛;群丛Ⅳ:锈叶杜鹃+麻栎+藤黄群丛。杜鹃群落主要以杜鹃科、壳斗科、禾本科植物为主;在贵阳乌当杜鹃群落中锈叶杜鹃种群占绝对优势,麻栎、白栎种群次之,因此,杜鹃群落主要是以锈叶杜鹃为主,麻栎、白栎为辅的植物群落结构类型。贵阳乌当杜鹃群丛Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数均呈现出群丛Ⅲ>群丛Ⅱ>群丛Ⅳ>群丛Ⅰ的趋势,而Pielou均匀性指数则呈现出群丛Ⅰ>群丛Ⅲ>群丛Ⅱ>群丛Ⅳ。贵阳乌当杜鹃群落多样性保护应当遵从群丛Ⅲ的植物结构类型进行保护,对群丛Ⅰ,群丛Ⅱ和群丛Ⅳ进行适当修复,使其结构接近群丛Ⅲ的结构类型。

    • 本研究针对贵阳乌当万亩杜鹃林群落进行多样性研究,按植物群落的自然演替规律,该群落处于灌木或灌丛群落阶段,正向乔灌群落阶段演替,并非顶级群落及地带性植被类型,因此,处于不稳定阶段。目前,贵阳市乌当区想要打造万亩杜鹃林,作为贵阳城郊以观赏杜鹃花的休闲旅游区,但随着群落演替的进行,杜鹃群落的变化会直接影响旅游观光效果,因此,进一步研究贵阳乌当万亩杜鹃林最佳群落结构、物种组成、物种多样性、人工正向干扰或结构调整,对旅游观光效果及群落的相对稳定性有重要意义。正如黔西的百里杜鹃,目前观光效果很好,在长期人为正向干扰下,其群落结构具相对稳定性,但从物种多样性及演替规律来看,目前的结构是否为最佳,有待于进一步研究。

参考文献 (13)

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