領(lǐng)梅

（內(nèi)蒙古自治區(qū)第二林業(yè)和草原監(jiān)測(cè)規(guī)劃院，烏蘭浩特 137400）

物種多樣性是衡量監(jiān)測(cè)區(qū)森林資源質(zhì)量的重要指標(biāo)，為全面掌握扎魯特旗公益林物種多樣性現(xiàn)狀，并對(duì)扎魯特旗公益林資源的質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)提供依據(jù)，對(duì)公益林監(jiān)測(cè)區(qū)固定樣地開展了物種多樣性調(diào)查。

1 公益林資源現(xiàn)狀分析

扎魯特旗現(xiàn)有生態(tài)公益林地總面積43.94 萬公頃。

按事權(quán)等級(jí)劃分：國家級(jí)公益林43.31 萬公頃，地方公益林0.63萬公頃，分別占全旗公益林地總面積的98.57%和1.43%。

按地類劃分：有林地面積12.76 萬公頃，疏林地面積0.18 萬公頃，灌木林地面積31.01 萬公頃，分別占全旗公益林地總面積的29.03 %、0.40 %和70.56%。

按權(quán)屬劃分：國有11.15萬公頃，集體30.52萬公頃，個(gè)人2.27萬公頃，分別占全旗公益林地總面積的25.37%、69.46% 和5.17%。

按林種劃分：扎魯特旗公益林地全部為防風(fēng)固沙林43.94 萬公頃，占全旗公益林地總面積的100%。

按生態(tài)區(qū)位劃分：全部為荒漠化和水土流失嚴(yán)重地區(qū)43.94 萬公頃，占全旗公益林地總面積的100%。

2 監(jiān)測(cè)方法與監(jiān)測(cè)結(jié)果

2.1 固定樣地設(shè)置

對(duì)全旗公益林資源狀況監(jiān)測(cè)，采用固定樣地監(jiān)測(cè)方法，在固定監(jiān)測(cè)小班的基礎(chǔ)上，綜合考慮扎魯特旗公益林資源分布特點(diǎn)，分別按灌木（分天然林、人工林）、喬木（分天然林、人工林）選擇有代表性的固定監(jiān)測(cè)小班作為設(shè)置固定監(jiān)測(cè)樣地的小班。根據(jù)全區(qū)公益林資源數(shù)據(jù)庫以及扎魯特旗國家級(jí)重點(diǎn)公益林補(bǔ)償方案與數(shù)據(jù)庫，結(jié)合當(dāng)?shù)亓謽I(yè)建設(shè)布局情況共布設(shè)固定樣地29塊，即喬木林17塊、灌木林12塊。

2.2 樣方設(shè)置

在已布好的固定監(jiān)測(cè)樣地（10 m×40 m）內(nèi)，沿對(duì)角線設(shè)置3 個(gè)2 m×2 m 灌木樣方，在每個(gè)灌木樣方中各設(shè)置一個(gè)1 m×1 m 的草本樣方，用于草本資源調(diào)查。監(jiān)測(cè)流程及樣方設(shè)置如圖1、圖2。

圖1 監(jiān)測(cè)體系圖

圖2 樣方設(shè)置示意圖

2.3 草本生物量調(diào)查方法

調(diào)查記錄樣方內(nèi)的草本植物（不包括苔蘚、地衣等）的種名、蓋度、平均高等因子。

草本生物量調(diào)查采用全部收獲法。首先，在樣地外找3 個(gè)與調(diào)查樣地內(nèi)樣方相似的樣方進(jìn)行取樣，收集樣方內(nèi)所有草本植物地上部分和地下部分（根徑小于2 mm排除外），直接稱其總鮮重；然后，把樣地外3 個(gè)樣方草本進(jìn)行混合，取混合后草本樣品200～500 g，稱其鮮重；最后，把這些樣品帶回化驗(yàn)室，烘干稱重。

2.4 含碳量（含碳率）測(cè)定及生物量計(jì)算

2.4.1 草本含碳量測(cè)定實(shí)驗(yàn)方法

采用美國EAI 公司的CE-440 ELEMENTAL ANALYZER 型元素分析儀測(cè)定草本樣品中的碳。開機(jī)后，設(shè)定燃燒管溫度為975 ℃，還原管溫度為650 ℃，升溫預(yù)熱約5 h，高純He 1.1 MPa，高純O21.7 MPa，檢測(cè)器的溫度一定達(dá)到80 ℃，C、H、N 橋路電壓平衡在2 000～5 000 V。儀器運(yùn)行條件滿足并穩(wěn)定后，儀器的測(cè)試條件設(shè)置為吹掃時(shí)間20 s，燃燒時(shí)間20 s，分別做條件實(shí)驗(yàn)、空白實(shí)驗(yàn)及K 因子實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)烘干的樣品進(jìn)行含碳量測(cè)定。

2.4.2 草本層生物量計(jì)算方法

根據(jù)草本層樣方調(diào)查的樣品鮮重、樣品干重，按下式計(jì)算各樣地草本層生物量。

式中：Mgrass—單位面積草本生物量，t·hm-2；

mgrass—sample—草本樣方干重，kg；

Pgrasss—草本干鮮比；

Mgrass—wet—樣方草本層總鮮重，kg；

Ssample—草本樣方面積，m2。

在化驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量含碳量（碳含率）結(jié)果及計(jì)算出的生物量結(jié)果如表1。

表1 扎魯特旗公益林固定樣地草本層含碳量及生物量

2.5 測(cè)度指標(biāo)

物種的多樣性具有兩種含義：其一是種的數(shù)目或豐富度，它是指一個(gè)群落或生境中物種數(shù)目的多寡，其二是種的均勻度，它是指一個(gè)群落或生境中全部物種個(gè)體數(shù)目的分配狀況，它反映的是各物種個(gè)體數(shù)目分配的均勻程度。本次調(diào)查中選取的Margalef指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)與均勻度指數(shù)能從不同的角度測(cè)度監(jiān)測(cè)區(qū)的草本層物種多樣性。

①瑪格列夫（Margalef）指數(shù)。僅考慮群落的物種數(shù)量和總個(gè)體數(shù)，將一定大小的樣本中的物種數(shù)

量定義為多樣性指數(shù)。計(jì)算公式為：

在式中，D為瑪格列夫指數(shù)；N為總個(gè)體數(shù)量；S為總物種數(shù)量；為自然對(duì)數(shù)，底數(shù)2.718 283 8。

②香農(nóng)（Shannon-Wiener）指數(shù)。該指數(shù)假設(shè)在無限大的群落中對(duì)個(gè)體隨機(jī)取樣，而且樣本包含了群落中所有的物種，個(gè)體出現(xiàn)的機(jī)會(huì)即為多樣性指數(shù)。計(jì)算公式為：

在式中，H′為香農(nóng)指數(shù)；pi 為第i 個(gè)種在全體物種中的重要性比例，如以個(gè)體數(shù)量而言，ni 為第i 個(gè)種的個(gè)體數(shù)量，N為總個(gè)體數(shù)量，則有pi=ni/N。

③辛普森（Simpson）指數(shù)。該指數(shù)假設(shè)，對(duì)無限大的群落隨機(jī)取樣，樣本中兩個(gè)不同種個(gè)體相遇的概率可認(rèn)為是一種多樣性的測(cè)度。計(jì)算公式為：

在式中，D為辛普森指數(shù)；N為總個(gè)體數(shù)量；ni為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)量。

④均勻度指數(shù)

式中：H 為實(shí)際觀察的物種多樣性指數(shù)，Hmax為最大的物種多樣性指數(shù)，Hmax=S（S 為群落中的總物種數(shù)）。

Shannon-Wiener指數(shù)用于描述種的個(gè)體出現(xiàn)的紊亂和不確定性，不確定性越高多樣性也就越高。Simpson指數(shù)是反映群落物種優(yōu)勢(shì)度的指數(shù)，其值在0～1之間，指數(shù)值越大優(yōu)勢(shì)種越少。這兩個(gè)指數(shù)數(shù)值越大，說明多樣性就越高，反之越低。Margalef 指數(shù)，是反映群落物種豐富度的指數(shù)，值越大說明生物物種越多，多樣性就越高。均勻度指數(shù)反映群落中物種分布的均勻程度，均勻度指數(shù)越高，各物種的分布均勻，群落結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。

2.6 不同群落類型草本層物種多樣性分析

依據(jù)表1 數(shù)據(jù)，運(yùn)用4 個(gè)測(cè)度指標(biāo)公式計(jì)算結(jié)果如表2。

表2 扎魯特旗公益林監(jiān)測(cè)區(qū)草本層物種多樣性指數(shù)

不同類型公益林樣地草本層Margalef 指數(shù)由高到低表現(xiàn)為:天然喬木林＞人工喬木林＞天然灌木林＞人工灌木林。說明天然喬木林群落物種較豐富，從表中也能看出天然喬木林地群落物種種類數(shù)最多，人工喬木林地、天然灌木林地次之，人工灌木林地最少。

Shannon-Wiener指數(shù)主要反映物種個(gè)體出現(xiàn)的不確定性，Shannon-Wiener 指數(shù)越大，不確定性越高，生物種類越多，群落復(fù)雜性越高，多樣性水平也就越高。不同群落類型Shannon-Wiener 指數(shù)依次為天然喬木林＞天然灌木林＞人工喬木林＞人工灌木林。

從Simpson 指數(shù)來看，不同類型樣地中，人工灌木林最大，其次為人工喬木林與天然喬木林，天然灌木林地較小。

從均勻度指數(shù)來看，不同類型公益林樣地均勻度指數(shù)由高到低依次為人工灌木林＞人工喬木林地＞天然喬木林＞天然灌木林地。

3 結(jié)果分析

監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，監(jiān)測(cè)區(qū)天然群落Margalef指數(shù)、Shannon-Wiener 指數(shù)均高于人工群落，說明扎魯特旗公益林監(jiān)測(cè)區(qū)天然群落物種多樣性高于人工群落。這主要與不同起源的喬木林、灌木林地所處的生境有關(guān)，天然群落草本層自然生長茂盛，而人工群落采取人工除草等措施減少了物種的多樣性，這些因素都制約著植物的生長。人工群落Simpson 指數(shù)、均勻度指數(shù)均高于天然群落，表示與天然群落相比，人工群落物種分布較均勻，草本層優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)度不如天然群落高。