大海陀自然保护区珍稀植物胡桃楸群落特征及多样性研究
作者： 张智婷 刘松涛 赵海超 唐宏亮 任志河
摘要 为了更好地保护大海陀国家级自然保护区珍稀植被，明确珍稀植物胡桃楸群落结构及多样性，2021年对保护区进行调查研究。结果表明：大海陀自然保护区胡桃楸主要分布在沟谷两侧，胡桃楸群落乔木层主要物种有4科5属5种，其中胡桃楸占绝对优势。灌木层主要物种有10科12属12种，小花溲疏和毛榛为主要伴生种。草本层主要物种有15科25属29种，其中糙苏、山尖子、荚果蕨和龙芽草为主要伴生种。胡桃楸群落灌木层和草本层Shannon-Wiener多样性指数分别为0.95和1.50，Simpson多样性指数分别为0.58和0.45，Pielou均匀度指数分别为0.95和0.74，Marglef丰富度指数分别为1.28和1.29，不同样方间差异较大。可见，群落内物种分布不均匀，物种丰富度不高，个别区域物种较为单一。总体来看，群落灌木层、草本层结构不稳定，处于不断演变的过程。
关键词 胡桃楸群落；大海陀自然保护区；群落特征；生物多样性
中图分类号 S 759.9 文献标识码 A
文章编号 0517-6611（2025）04-0098-05
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.04.020
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Research on the Community Characteristics and Diversity of the Rare Plant Juglans mandshurica in Dahaituo Nature Reserve
ZHANG Zhi ting，LIU Song tao，ZHAO Hai chao et al
（College of Agriculture and Forestry Technology，Hebei North University，Zhangjiakou，Hebei 075000）
Abstract In order to better protect the rare vegetation in the Dahaituo National Nature Reserve and clarify the community structure and diversity of the rare plant Juglans mandshurica，a survey and research had been conducted on the reserve in 2021.The results show that the Juglans mandshurica in the Dahaituo Nature Reserve is mainly distributed on both sides of the valley.The main species in the tree layer of the Juglans mandshurica community are 4 families，5 genera，and 5 species，with the Juglans mandshurica occupying an absolute advantage.The main species in the shrub layer are 10 families，12 genera，and 12 species，with Deutzia parviflora and Corylus mandshurica as the main companion species.The main species in the herbaceous layer include 15 families，25 genera，and 29 species，among which the main companion species are the Phlomoides umbrosa，Parasenecio hastatus，Mattuaccia Struthiopteris，Agrimonia pilosa.The average Shannon Wiener diversity indices of the shrub and herb layers in the Juglans mandshurica community are 0.95 and 1.50，the average Simpson diversity indices are 0.58 and 0.45，the average Pielou evenness index is 0.95 and 0.74，and the average Marglef richness index is 1.28 and 1.29，which the significant differences between different directions.It can be seen that the distribution of species within the community is uneven，and overall，the species richness is not high，meanwhile some areas having relatively single species.In general，the structure of shrub and herbaceous layers is unstable and in the process of continuous evolution.
Key words Juglans mandshurica community;Dahaituo Nature Reserve;Community characteristics;Bio diversity
基金项目 河北省重点研发计划项目（22326804D）; 大海陀国家自然保护区科研课题（2019-EQ006） 。
作者简介 张智婷（1970—），女，山东烟台人，副教授，博士，从事林业生态学研究。*通信作者，副教授，博士，从事农业生态学研究。
收稿日期 2024-06-05
河北大海陀国家级自然保护区位于冀北山地和燕山山地，属于燕山余脉，潮白河水系上游，南与北京市松山国家级自然保护区相连，总地势东南高、西北低。115.715 833°～115.950 00°Ｅ，40.537 222°～40.694 444°N，保护区内地貌复杂，海拔870～2 241 m，多数山地海拔高于1 400 m，形成中山、亚高山山地峡谷，坡度多在25°～50°。保护区总面积12 749.40 hm2，其中核心区面积4 427.48 hm2，缓冲区面积3 264.58 hm2，试验区面积5 057.34 hm2。保护区属于暖温带至温带过渡带，半湿润半干旱季风气候［1］，年平均气温5.5 ℃，无霜期120 d，年日照时数2 827 h，有效积温2 551 ℃，年降水量483.3 mm，气候的垂直分带性比较明显。植被的垂直带谱也比较完整，从山顶到山麓依次为亚高山草甸、针叶林、针阔叶混交林和落叶阔叶林。大海陀自然保护区共有野生维管束植物960种，隶属于111科449属。区内有国家 Ⅱ 级重点保护野生植物胡桃楸、黄檗、紫椴、野大豆、软枣猕猴桃、大花杓兰、紫点杓兰、山西杓兰、手参等；河北省重点保护野生植物48种，拥有大量具有保护价值的植物资源。
胡桃楸（Juglans mandshurica Maxim.），又称核桃楸、山核桃，是胡桃科（Juglandaceae）胡桃属（Juglans）落叶阔叶乔木，是东北地区重要的珍贵阔叶树种，是国家 Ⅱ 级珍稀树种和中国珍稀濒危树种的三级保护植物［2］。多年来，大海陀自然保护区开展了大量胡桃楸物种保护工作，群落是植物资源和物种生存的重要生态单元，在珍稀植物调查的基础上，开展珍稀植物群落监测，对珍稀植物生态环境的变化趋向和物种群落多样性的动态等进行监测，掌握珍稀植物群落变化的规律是保护珍稀植物的重要措施。群落结构特征反映群落内不同植物之间的相互作用关系，是了解群落维持机制和演替动态的基础［3］。群落物种多样性是用一定空间范围物种数量和分布特征来衡量的，群落组织结构的变化用多样性指数变化来反映，是群落内物种组成、多样性和均匀度的综合表现，反映群落各层特征、发展阶段和生境［4］。笔者通过对大海陀自然保护区胡桃楸群落分布进行调研，针对胡桃楸群落结构特征和多样性进行研究，为该珍稀树种保护提供理论支撑。
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
2021年6—8月在大海陀自然保护区进行调研，调查群落位于 115.839 603°～115.839 548°E，40.610 387°～40.610 430°N，海拔1 127.87～1 131.77 m，坡度在20°～24°。设置20 m×20 m样地，样地内平均设置16个5 m×5 m样方，调查乔木层和灌木层多样性，每个灌木样方内设置1 m×1 m草本层样方1个［5］。对每块样地记载地理位置、地形、地貌、土壤状况、植物种类组成、群落结构，3 m以上的木本植物全部当作乔木， 2～3 ｍ 的木本植物如果只有1个主干的作为乔木处理，如果有多个茎的则作为灌木处理，2 m 以下的木本植物全部当作灌木［6］。测量并记录乔木层、灌木层、草本层的种类及其多度、高度和盖度。样地植被特征见表1。样地的郁闭度为85%，土壤裸露程度5%，土壤为山地棕壤。
1.2 多样性的测度
1.2.1 物种重要值［5］。
灌木和草本重要值（%）：
IV sh、gr=（相对多度+相对频度+相对优势度）/3
式中：IV sh为灌木层重要值;IV gr为草本层重要值。
1.2.2 物种多样性指数［7-8］。
Simpson指数（D S）
D S=1-si=1N i（N i-1）N（N-1）
Shannon-Wiener指数（H）
H=-P ilnP i
Pielou均匀度指数（J）
J=（-P ilnP i）/lnS
式中：N为样地中所有物种的重要值之和；N i为物种i的重要值；P i为物种相对重要值；S为样地多度。
1.2.3 物种丰富度指数（Margalef指数）。
D=（S-1）/lnN
式中：D为Margalef指数；S为面积；N为个体数。
1.3 数据统计
使用Excel软件的Biotools计算群落多样性指数，各物种均以重要值作为数量指标。
2 结果与分析
2.1 胡桃楸群落不同层次物种组分
胡桃楸群落乔木层主要物种有4科5属5种，其中以胡桃楸占绝对优势，各样方中出现的频度为75.00%，平均胸径为46.70 cm，枝下高为11.80 m。其次为色木槭（Acer pictum Thunb.），出现频度为37.50%，平均胸径为28.40 cm，枝下高为6.30 m。其他3种稠李（Prunus padus L.）、榛（Corylus heterophylla Fisch.ex Trautv.）和山荆子［Malus baccata （L.） Borkh.］零星分布（表2）。