貴陽烏當杜鵑群落數量特征與α多樣性分析

李安定，張建利，2，謝元貴，龍秀琴

（1.貴州科學院山地資源研究所，貴州貴陽 550001；2.貴州大學林學院，貴州貴陽 550025）

貴陽烏當杜鵑群落數量特征與α多樣性分析

李安定1，張建利1，2，謝元貴1，龍秀琴1

（1.貴州科學院山地資源研究所，貴州貴陽 550001；2.貴州大學林學院，貴州貴陽 550025）

選擇貴陽市烏當區典型杜鵑Rhododendron群落作為研究對象，采用標準樣地調查法、群落數量分析法等方法，對其不同杜鵑群叢的植物組成、結構、重要值、α多樣性分析進行分析。結果表明：①貴陽烏當杜鵑群落分為4種植物群叢，分別為Ⅰ：銹葉杜鵑Rhododendron siderophyllum+白櫟Quercus fabrei群叢；Ⅱ：銹葉杜鵑+白櫟+麻櫟Quercus acutissima群叢；Ⅲ：銹葉杜鵑+麻櫟群叢；Ⅳ：銹葉杜鵑+麻櫟+藤黃Garcinia hanburyi群叢。②杜鵑群落主要以銹葉杜鵑為主，麻櫟、白櫟為輔的植物群落結構類型。③杜鵑群叢Margalef豐富度指數、Simpson多樣性指數、Shannon-Wiener多樣性指數均呈現出群叢Ⅲ＞群叢Ⅱ＞群叢Ⅳ＞群叢Ⅰ的趨勢，而Pielou均勻性指數則呈現出群叢Ⅰ＞群叢Ⅲ＞群叢Ⅱ＞群叢Ⅳ的趨勢。④杜鵑群落多樣性保護應當遵從群叢Ⅲ的植物結構類型進行保護，對群叢Ⅰ，群叢Ⅱ和群叢Ⅳ群叢進行適當修復，使其結構接近群叢Ⅲ的結構類型。圖1表2參13

森林生態學；貴陽烏當；杜鵑群落；數量特征；α多樣性

杜鵑群落是以杜鵑屬Rhododendron植物為優勢種的植被類型，主要分布于中國西南地區海拔較高的山地[1]。全世界杜鵑屬植物約960種，中國約650種，是杜鵑屬分布中心，也是杜鵑花生物多樣性最高的國家，除新疆地區之外，全國其他?。ㄊ?、自治區）均有分布，其中以西南地區分布最為廣泛。貴州省是杜鵑原生種分布區數量最多的省份之一，是杜鵑花中國中心分布區向外擴張的過渡地帶，有著豐富的原生種和大量可能的新種和變種[2]。有關學者先后對杜鵑植物開展了種子萌發特性、形態解剖、抗旱評價、引種馴化、繁殖利用、群落特征以及多樣性保護及保育研究[3-5]。但對于杜鵑群落生物多樣性的研究較少，尤其采用群落數量分類學方法對杜鵑群落生物多樣性研究鮮有報道。采用群落數量分類方法結合群叢特性進行分析，能夠定量解析群叢特性、組成特點，更加準確地反映杜鵑與其他植物種類間的關系。在對退化杜鵑群落進行恢復中，以群叢為單位進行恢復，提高了其可操作性。本研究選擇貴陽市烏當區萬畝杜鵑群落作為研究對象，采用典型樣地調查、群落數量分類及多樣性分析等方法展開研究，旨在篩選出萬畝杜鵑群落生物多樣性最高的群叢，為杜鵑群落生物多樣性保護提供技術指導，奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

本研究選擇貴陽市烏當區典型杜鵑群落為研究對象。烏當區位于貴陽市東北部，屬貴陽城市規劃的9個組團之一，地處26°55＇～26°33＇N，106°30＇～107°03＇E。烏當區屬亞熱帶季風濕潤氣候，具有明顯的高原性氣候的特點，冬無嚴寒，夏無酷暑，光、熱、水同季，垂直氣候差異明顯，年平均降水量1 179.8～1 271.0mm。年平均氣溫14.6℃。森林覆蓋率達49.36%。由于地形、地貌類型多樣，形成多種小氣候，宜于農業生產，大部分地區可滿足農作物1 a 2熟，蔬菜1 a 3～4熟的需要。主要災害性天氣有干旱、倒春寒、冰雹、秋季連陰雨、秋風、凝凍[6]。區境內河流均屬于長江流域烏江水系，河床狹窄，比降大，流速較快。全區土壤為黃壤區，黃棕壤、石灰土、紫色土和沖積土[7]。植被屬于黔中山原濕潤性灰巖常綠櫟林、常綠落葉混交林及馬尾松Pinusmassoniana林區，主要樹種有青栲Cyclobalanopsis glauca，絲栗栲Castanopsis fargesii，細葉青岡櫟Cyclobalanopsis gracilis，柞木Quercusmongolica等，落葉樹種有楓香Liquidambar formosana，光皮樺Betula luminifera等。次生植被有大面積天然牧草和灌叢草坡[8-9]。

1.2 研究方法與材料

采用典型樣地調查法，對貴陽市烏當區杜鵑群落進行調查。在貴陽市烏當區杜鵑群落分布區域隨機布設調查樣點15處，分別在每個調查樣點區域內隨機設置10 m×10m典型群落調查樣方3個，共計調查樣方45個，統計每個調查樣方內的植物種類、生活型、密度、高度、蓋度、頻度等群落特征指標，用于群落數量分類與多樣性等指標的計算。

1.3 統計分析

貴陽烏當杜鵑群落調查數據統計分析與整理，均采用SPSS 18.0軟件和Microsoft Office Excel 2007軟件完成。

1.3.1 群落數量分類結合《中國植被》和實際生態學意義，采用TWINSPAN分類法，對貴陽烏當杜鵑群落進行群落數量分類。

1.3.2 重要值采用重要值（VI，對貴陽烏當杜鵑群落進行分析，計算公式[10-11]：

其中：VIi表示第i種物種的重要值；Di表示第i種物種的密度；Fi表示第i種物種的頻度；Ci表示第i種物種的蓋度（喬木層中Ci表示第i中物種的顯著度）。

1.3.3 α多樣性測度采用Margalef指數、Simpson指數和Shannon-Wiener指數對貴陽烏當杜鵑群落物種多樣性進行分析，計算公式為[10-13]：

其中：S表示植被群落中物種數目，N表示群叢中全部物種個體總數，Pi為第i種的相對重要值。1.3.4均勻性測度采用Pielou均勻性指數對貴陽烏當杜鵑群落進行分析，計算公式為[11]：

其中：H表示Shannon-Wiener多樣性指數，S表示植被群落中物種數目。

2 結果與分析

2.1 萬畝杜鵑群落分類

采用TWINSPAN分類法，對貴陽烏當杜鵑群落15個調查樣點進行等級分類，經過4次劃分，得到為4組。結合《中國植被》和實際生態意義，采用第4級的分類結果，將貴陽烏當杜鵑群落劃分為4組（圖1），結合分類將4個組命名為4個植物群叢。群叢Ⅰ：銹葉杜鵑Rhododendron siderophyllum+白櫟Quercus fabrei群叢，包括樣點2和樣點6。群叢Ⅱ：銹葉杜鵑+白櫟+麻櫟Quercus acutissima群叢，包括樣點1，樣點4，樣點9，樣點3，樣點5和樣點7。群叢Ⅲ：銹葉杜鵑+麻櫟群叢，包括樣點10，樣點12，樣點13和樣點15號。群叢Ⅳ：銹葉杜鵑+麻櫟+藤黃Garcinia hanburyi群叢，包括樣點8，樣點11和樣點14。

2.2 烏當杜鵑群落數量特征

群叢Ⅲ中，杜鵑花科Ericaceae，殼斗科Fagaceae分別共出現3種植物，分別占群叢出現種的14.29%；禾本科Gramineae，蕨科Pteridiaceae，?？芃oraceae分別出現2種植物，分別占群叢出現種的9.52%，其他科共出現9種植物，占群叢出現種的42.86%。群叢Ⅳ中，殼斗科出現3種植物，占群叢出現種的23.08%，杜鵑花科出現2種植物，占群叢出現種的15.38%；其他科共出現7種植物，占群叢出現種的53.85%。

對貴陽烏當杜鵑群落植物生活型分析發現，喬木植物5種，占群落出現種的16.13%；灌木植物14種（其中攀援灌木植物3種，占群落出現種的9.68%），占群落出現種的45.16%；草本植物12種（均為多年生草本植物）占群落出現種的38.71%。對貴陽烏當杜鵑群落4種群叢植物組成生活型分析發現，群叢Ⅰ中共出現9種植物，其中喬木2種，占群叢出現植物種的22.22%；灌木植物7種（其中攀援植物1種，占群叢出現種的11.11%），占群叢出現種的77.78%；群叢中未出現草本植物種類。群叢Ⅱ中共出現13類植物，其中喬木2種，占群叢出現植物種的15.38%；灌木植物8種（其中攀援植物2種，占群叢出現種的15.38%），占群叢出現種的61.54%；草本植物3種，占群叢出現種的23.08%。群叢Ⅲ中共出現21種植物，其中喬木2種，占群叢出現植物種的9.52%；灌木植物10種（其中攀援植物1種，占群叢出現種的4.76%），占群叢出現種的47.62%；草本植物9種，占群叢出現種的42.86%。群叢Ⅳ中共出現13種植物，其中喬木4種，占群叢出現植物種的30.77%；灌木植物6種，占群叢出現種的46.15%；草本植物3種，占群叢出現種的23.08%。

圖1 烏當杜鵑群落15個樣點TWINSPAN樹狀分類圖Figure 1 TW INSPAN classification of 15 sampling pointies in the Wudang of the Rhododendron community

表1 貴陽烏當杜鵑群叢重要值特征Table 1 Important values trait of the Rhododendron communities inWudang，Guiyang

對貴陽烏當杜鵑群叢植物重要值分析發現，群叢Ⅰ中，銹葉杜鵑重要值最高，為48.72%，白櫟次之，為13.66%；群叢Ⅱ中，銹葉杜鵑重要值最高，為29.80%，麻櫟次之，為28.55%，白櫟重要值為11.45%；群叢Ⅲ中，銹葉杜鵑重要值最高，為36.23%，麻櫟次之，為11.34%；群叢Ⅳ中，銹葉杜鵑重要值最高，為48.74%，麻櫟次之，為10.28%。

綜上所述，烏當杜鵑群落是以銹葉杜鵑為主，白櫟、麻櫟為輔的群落類型。

2.3 杜鵑群落α多樣性分析

貴陽烏當杜鵑群落Margalef豐富度指數分析如表2所示。Margalef豐富度指數從高到低的變化趨勢為群叢Ⅲ（4.714），群叢Ⅱ（3.306），群叢Ⅳ（3.081），群叢Ⅰ（2.111）。

貴陽烏當杜鵑群落Simpson多樣性指數、Shannon-Wiener多樣性指數分析如表2所示。Simpson多樣性指數從高到低的變化趨勢為群叢Ⅲ（0.828），群叢Ⅱ（0.798），群叢Ⅳ（0.729），群叢Ⅰ（0.719）；Shannon-Wiener多樣性指數從高到低的變化趨勢為群叢Ⅲ（2.270），群叢Ⅱ（1.873），群叢Ⅳ（1.830），群叢Ⅰ（1.665）。

貴陽烏當杜鵑群落Pielou均勻性指數分析如表2所示。Pielou均勻性指數從高到低的變化趨勢為群叢Ⅰ（0.758），群叢Ⅲ（0.745），群叢Ⅱ（0.730），群叢Ⅳ（0.714）。

綜上所述，貴陽烏當杜鵑群落Margalef豐富度指數、Simpson多樣性指數、Shannon-Wiener多樣性指數均呈現出群叢Ⅲ＞群叢Ⅱ＞群叢Ⅳ＞群叢Ⅰ的趨勢，而Pielou均勻性指數則呈現出群叢Ⅰ＞群叢Ⅲ＞群叢Ⅱ＞群叢Ⅳ。

表2 貴陽烏當杜鵑群落α多樣性與均勻性指數特征Table 2 Index trait ofαdiversity and evenness of Rhododendron communities in Wudang，Guiyang

3 結論與討論

3.1 結論

貴陽烏當杜鵑群落可分為4種植物群叢，依次為群叢Ⅰ：銹葉杜鵑+白櫟群叢；群叢Ⅱ：銹葉杜鵑+白櫟+麻櫟群叢；群叢Ⅲ：銹葉杜鵑+麻櫟群叢；群叢Ⅳ：銹葉杜鵑+麻櫟+藤黃群叢。杜鵑群落主要以杜鵑科、殼斗科、禾本科植物為主；在貴陽烏當杜鵑群落中銹葉杜鵑種群占絕對優勢，麻櫟、白櫟種群次之，因此，杜鵑群落主要是以銹葉杜鵑為主，麻櫟、白櫟為輔的植物群落結構類型。貴陽烏當杜鵑群叢Margalef豐富度指數、Simpson多樣性指數、Shannon-Wiener多樣性指數均呈現出群叢Ⅲ＞群叢Ⅱ＞群叢Ⅳ＞群叢Ⅰ的趨勢，而Pielou均勻性指數則呈現出群叢Ⅰ＞群叢Ⅲ＞群叢Ⅱ＞群叢Ⅳ。貴陽烏當杜鵑群落多樣性保護應當遵從群叢Ⅲ的植物結構類型進行保護，對群叢Ⅰ，群叢Ⅱ和群叢Ⅳ進行適當修復，使其結構接近群叢Ⅲ的結構類型。

3.2 討論

本研究針對貴陽烏當萬畝杜鵑林群落進行多樣性研究，按植物群落的自然演替規律，該群落處于灌木或灌叢群落階段，正向喬灌群落階段演替，并非頂級群落及地帶性植被類型，因此，處于不穩定階段。目前，貴陽市烏當區想要打造萬畝杜鵑林，作為貴陽城郊以觀賞杜鵑花的休閑旅游區，但隨著群落演替的進行，杜鵑群落的變化會直接影響旅游觀光效果，因此，進一步研究貴陽烏當萬畝杜鵑林最佳群落結構、物種組成、物種多樣性、人工正向干擾或結構調整，對旅游觀光效果及群落的相對穩定性有重要意義。正如黔西的百里杜鵑，目前觀光效果很好，在長期人為正向干擾下，其群落結構具相對穩定性，但從物種多樣性及演替規律來看，目前的結構是否為最佳，有待于進一步研究。

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Analysis of quantity characteristics andαdiversity of the Rhododendron communities in Wudang District，Guiyang City

LIAnding1，ZHANG Jianli1，2，XIE Yuangui1，LONG Xiuqin1
（1.Institute of Mountain Resources，Guizhou Academy of Sciences，Guiyang 550001，Guizhou，China；2.College of Forestry，Guizhou University，Guiyang 550025，Guizhou，China）

TheRhododendroncommunities in Wudang District of Guiyang City was studied by sample plot and quantitative analysis to analyze the plant components，structures，important values andαdiversities of differentRhododendroncommunities.The research had the following findings.（1）There were fourRhododendroncommunitiesin Wudang District of Guiyang City，namely，Rhododendron siderophyllumandQuercus fabrei（CommunityⅠ），Rhododendron siderophyllum，Quercus fabrei and Quercus acutissima（CommunityⅡ），Rhododendron siderophyllumandQuercus acutissima（CommunityⅢ），Rhododendron siderophyllum，Quercus acutissimaandGarcinia hanburyi（CommunityⅣ）.（2）WithRhododendron siderophyllumas the dominant plants，theRhododendroncommunities also had plants such asQuercus acutissimaandQuercus fabrei.In terms of Margalef index for richness，Simpson index for diversity，Shannon-Wiener index for diversity，the ranking of fourRhododendroncommunities was as follows：CommunityⅢ＞CommunityⅡ＞CommunityⅣ＞CommunityⅠ；the ranking for Pielou Evenness index was CommunityⅠ＞CommunityⅢ＞CommunityⅡ＞CommunityⅣ.（4）When preserving the diversity of theRhododendroncommunities，the plants structures ofCommunityⅢshould be used as reference.CommunityⅠ，CommunityⅡand CommunityⅣshould be restored tomake their plants structures close to that of CommunityⅢ.[Ch，1 fig.2 tab.14 ref.]

forest ecology；Wudang District of Guiyang City；Rhododendroncommunity；quantitative characteristic；αdiversity

S718.5；Q948

A

2095-0756（2014）02-0204-06

2013-04-26；

2013-07-22

貴陽市科技計劃項目（筑科合同[2012102]）；貴州省科技計劃項目（黔科合重大專項字[2011]6001）；貴陽市科學技術計劃課題（筑科合同[2011103]號、[2012103]號）；貴州省科技計劃（黔科合SY字[2009]3084）；貴州省科研機構創新能力建設項目[黔科合院所創能（2010）4001]；貴州科學院省級科研專項資金黔科院專合字[（2011）02]

李安定，博士，從事林學及退化生態系統恢復。E-mail：anndynlee@126.com。通信作者：龍秀琴，研究員，從事花卉和生態學研究。E-mail：longxiuqin@163.com