坝上地区华北落叶松与落桦混交林物种多样性比较研究

周福成(河北省塞罕坝机械林场总场, 河北 承德 068466)

塞罕坝自然保护区是环京津唐地区最大的天然森林公园, 除作为阻挡侵袭京津风沙的绿色屏障外,还是难得的旅游避暑胜地。林分在自身各种属性上所表现出的差异构成了林分多样性，多样性能够反映林分的生境差异，同时也是体现林分组织结构、发展及稳定程度的重要指标。物种多样性是对林分近自然程度的量化反映，是研究生态系统多样性的核心。因此研究当地主要林分类型华北落叶松林(Larixprincipis-rupprechtii)和落桦混交林的生物多样性意义重大[1-3]。

1 研究区概况

河北塞罕坝自然保护区位于浑善达克沙地的东南缘, 地处内蒙古高原与冀北山地交接处, 海拔1 010～1 939.6 m。该区属寒温带半干旱、半湿润季风气候。气候特点:冬季漫长, 低温寒冷; 春秋季短暂, 干燥多风; 夏季不明显, 气候凉爽; 无霜期短, 昼夜温差大; 降水量偏少, 且多集中在6—9月。年均气温-1.2 ℃, 极端最高气温33.4 ℃, 极端最低气温-43.2 ℃; 年平均降水量454.2 mm, 最大年降水量636.0 mm, 最小年降水量258.0 mm, 年均蒸发潜力1 244.4 mm; 年均相对湿度为74.4%。该区属于典型的森林、草原交错带, 保护区划分为7个植被类型25个群系。其中, 天然针叶林以华北落叶松和云杉为主, 针阔叶混交林以落叶松、樟子松、白桦、云杉、山杨为主, 天然次生林以白桦、山杨为主,生物多样性丰富。

2 研究方法

在保护区的小梨树沟选定落桦混交林内设立样地并进行了调查[4-6]。本文采用以下几个指标来分析物种多样性，公式如下：

Brillouin多样性指数：

式中：N为物种数量，S为物种种数，pi为物种i的相对重要值，Ni为物种i的个数，H′为Shannon-Wiener指数，D为Simpson指数。

3 结果与分析

3.1 乔木层物种多样性

华北落叶松林和落桦混交林的乔木物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数结果见表1。从表1可知，乔木层的两个丰富度指数均是落桦混交林高于华北落叶松林，其中Menhinnick丰富度指数落桦混交林为华北落叶松林的1.20倍，Margalef丰富度指数落桦混交林为华北落叶松林的1.32倍；四个多样性均为落桦混交林高于华北落叶松林，其中McIntosh多样性指数两者所差的倍数最高，落桦混交林为华北落叶松林的14.2倍；两个均匀指数华北落叶松林均低于落桦混交林，其中Pielou均匀度指数两者相差最大，落桦混交林为华北落叶松林的8.68倍。

将乔木层的物种多样性指数进行综合可以看出，落桦混交林的多样性指标较大，反映出乔木层树种组成比华北落叶松林复杂，物种更加丰富。

表1 林分乔木层物种多样性

3.2 灌木层物种多样性

华北落叶松林与落桦混交林的灌木物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数结果见表2。从表2可知，灌木层的两个丰富度指数均是落桦混交林高于华北落叶松林。其中Menhinnick丰富度指数，落桦混交林为华北落叶松林的1.24倍；Margalef丰富度指数，落桦混交林为华北落叶松林的1.67倍。四个多样性均为落桦混交林高于华北落叶松林，其中McIntosh多样性指数两者相差最大，落桦混交林为华北落叶松林的2.05倍；两个均匀指数，华北落叶松均低于落桦混交林。其中Pielou均匀度指数两者所差的倍数最高，落桦混交林为华北落叶松林的1.42倍。

将灌木层的物种多样性指数进行综合分析，可以看出，落桦混交林由于存在数量较大的白桦幼树，冠层的空隙较大，非常有利于林木灌草的生长，因此落桦混交林灌木层物种多样性比华北落叶松林丰富。

表2 林分灌木层物种多样性

表3 林分草木层物种多样性

3.3 草本层物种多样性

华北落叶松林与落桦混交林的草本层物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数结果见表3。从表3可知，草本层的Menhinnick丰富度指数落桦混交林为华北落叶松林的1.06倍，而Margalef丰富度指数落桦混交林低于华北落叶松林，后者为前者的1.10倍；四个多样性均为落桦混交林低于华北落叶松林，其中Simpson多样性指数两者相差最大，华北落叶松林为落桦混交林1.15倍；两个均匀指数，华北落叶松均高于落桦混交林，其中Alatalo均匀度指数两者所差的倍数最高，华北落叶松林为落桦混交林的1.11倍。

将草本层的物种多样性指数进行综合可以看出，落桦混交林由于灌木层的生长比较旺盛，抑制了草本层的生长，因此华北落叶松林草本层物种多样性比落桦混交林丰富。

4 结论

4.1 乔木层四个多样性均为落桦混交林高于华北落叶松林，其中McIntosh多样性指数两者相差最大，落桦混交林为华北落叶松林的14.2倍，落桦混交林的多样性指标较大，反映出乔木层树种组成比华北落叶松林复杂，物种更加丰富。

4.2 灌木层四个多样性均为落桦混交林高于华北落叶松林，其中McIntosh多样性指数两者相差最大，落桦混交林为华北落叶松林的2.05倍，落桦混交林由于存在数量较大的白桦幼树，冠层的空隙较大，非常有利于林木灌木的生长，因此落桦混交林灌木层物种多样性比华北落叶松林丰富。

4.3 草本层四个多样性均为落桦混交林低于华北落叶松林，其中Simpson多样性指数两者相差最大，华北落叶松林为落桦混交林1.15倍，综合草本层的物种多样性指数可以看出，落桦混交林由于灌木层的生长比较旺盛，抑制了草本层的生长，因此华北落叶松林草本层物种多样性比落桦混交林丰富。