昌黎黄金海岸沿海防护林生物多样性研究_李星皓.pdf

年 月 第 卷第 期收稿日期：基金项目：河北省高等学校科学技术研究项目（编号：）；河北科技师范学院海洋科学研究专项（编号：）；秦皇岛市创新能力提升计划软科学研究项目作者简介：李星皓（），男，硕士研究生，研究方向为绿地生态系统服务。通讯作者：朱建佳（），女，讲师，硕士生导师，研究方向为绿地生态系统服务。昌黎黄金海岸沿海防护林生物多样性研究昌黎黄金海岸沿海防护林生物多样性研究李星皓，石浩宇，朱建佳，刘玉艳，夏瑜缝，（河北科技师范学院 园艺科技学院，河北 秦皇岛 ；河北省特色园艺种质挖掘与创新利用重点实验室，河北 秦皇岛 ）摘要：选择昌黎黄金海岸作为研究区域，对刺槐林、杨树林和刺槐杨树混交林种典型沿海防护林群落进行调查，采用物种丰富度指数、指数、指数、指数和 指数进行了生物多样性分析。结果表明：调查共发现 种木本植物和 种草本植物，分属 科 属，其中优势乔木有刺槐、毛白杨、桑树等，优势灌木为紫穗槐；优势草本植物有茜草、鸭跖草、马唐草等；对生态系统不同层次生物多样性进行比较得出，草本层明显高于灌木层和乔木层；生物多样性水平排序为：混交林杨树林刺槐林，混交林具有较高的生物多样性水平，因此未来沿海防护林建设应以发展混交林为主。关键词：昌黎黄金海岸；生物多样性；沿海防护林中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，：，：；引言生物多样性是生态系统功能和服务的前提，与人们生活关系密切，广泛受到生态学研究的关注，。生物多样性为人类的生产生活提供了一定的基础，但是人类的过度开采、频繁砍伐以及其他因素破坏了环境，使生物多样性水平降低，进一步导致了生态系统功能与服务退化，同时也会影响人类生态文明建设的进一步发展，。生态系统服务的提出，提高了人类对生物多样性的重视。为了生态系统稳定性的维持以及人类社会的健康发展，亟需深入研究植物群落，探究如何有效保持和提升生物多样性水平，。由于我国沿海防护林建设初期仅定位为绿化海疆、防风固沙，未考虑完善的生态功能，大多种植树种单一、结构简单的纯林。其中福建省和海南省沿海防护林以木麻黄林和湿地松林为主，江苏省以刺槐林、水杉林、杉木林为主，山东省以黑松林和刺槐林为主，辽 宁 省 以 油 松 林、刺 槐 林、油 松 刺 槐 混 交 林 为DOI:10.16663/ki.lskj.2022.24.021李星皓，等：昌黎黄金海岸沿海防护林生物多样性研究生态文明建设：自然与生态主。研究表明，林分类型大多以纯林为主，部分地区建设有混交林，但树种不超过种，因此，一般乔木层和灌木层生物多样性水平偏低，草本层较高。除了对生物多样性指数进行测算以外，还关注不同海岸梯度、土壤理化性质、林分生长等因子对生物多样性的影响，。然而当前研究中对于河北省沿海防护林关注较少。昌黎黄金海岸属于河北省海岸带陆域典型地区，人工栽植的防护林树种较单纯，主要有杨、柳、榆、槐等。本研究对昌黎黄金海岸种典型沿海防护林：刺 槐 林（）、杨 树 林（）和刺槐杨树混交林进行群落调查，采用物种丰富度 指数、指数、指 数、指 数 和 指 数 进 行 生 物 多 样 性 分析。为进一步促进昌黎黄金海岸沿海防护林的建设和环境的优化具有重要意义，为昌黎黄金海岸乃至其他海岸带的生态保护与可持续发展战略提供一定的科学依据。材料与方法 研究区概况昌黎黄金海岸位于河北省秦皇岛市昌黎县境内，全长 ，世纪 年代初期经国务院批准，昌黎黄金海岸成为国家级自然保护区，分陆域和海域两部分，其中陆域面积约 。黄金海岸沙滩平缓、水清潮平，海滩为沙质，为明显的平原地貌。昌黎黄金海岸属于暖温带大陆性季风气候，临近海边，气象分明。昌黎黄金海岸周边森林覆盖率较高，多为后期栽植的人工林和天然次生林。黄金海岸沙丘的沙粒松散，极易被风吹扬，为防止沙丘向陆地内扩散，年政府组织种植了数万亩人工林木组成的植被带，即防风固沙林。包括刺槐、紫穗槐（）、毛白杨（）、栾 树（）等。样方设置及调查结合研究区实际情况，选择刺槐林，杨树林、刺槐杨树混交林种典型防护林进行调查。每种防护林选取个 的样方，样方选择应尽量远离森林边缘，减少人类活动的影响。分别调查森林群落的乔木层、灌木层以及草本层，记录植物组成和多样性指数相关数据。对样方中的乔木和灌木（将胸径 的乔木归为灌木）进行每木调查，记录树种名称、数量、胸径。每个 的样方中随机选取个 草本样方，记录草本植物名称及数量。生物多样性指数计算选择常用的生物多样性指数进行计算，公式如下：物种丰富度：出现在样地内的物种（）指数：（）式（）、（）中，为物种丰富度；为第种个体数占总个体数的比例，即，；为所有物种个体总数。指数：（）指数：（）指数：（）（）结果与分析 防护林群落物种组成样方调查结果显示，昌黎黄金海岸杨树林、刺槐林和杨树刺槐混交林种类型的防护林群落中，共有 种木本植物和 种草本植物，分属 科 属；主要为杨柳科、豆科、菊科、桑科和禾本科。其中乔木主要有刺槐、毛白杨、桑树（）等；灌木以紫穗槐为主；草本植物主要有茜草（）、鸭跖草（）、马唐草（）等（表）。种防护林样地分层个体数见表。防护林群落不同层次多样性指数分析杨树林的草本层个多样性指数最高，丰富度指数为，指数最高为 ，指数最高为 ，最高为 ，而乔木层的 指数最高为 ，由此可得，杨树林的草本层比其他层次物种种类更多，更丰富，优势程度更高，乔木层物种均匀程度最高。刺槐林的草本层的个多样性指数均高于灌木层和乔木层。物种丰富度是测量物种多样性的最有效、最快速的方法。种防护林植物群落中草本层的丰富度指数很明显可以看出来最大，即草本层的物种种数最多，乔木层的丰富度最小，即物种种数最小。杨树林中丰富度指数由大到小顺序为草本层（），灌木层（），乔木层（）。刺槐林的丰富度指数最大的草本层，有种植物，灌木层和乔木层丰富度相等，均为。混交林的草本层和灌木层丰富度指数相同，为，乔木层植物种数偏少，为种（图）。昌黎黄金海岸种防护林植物群落，草本层的 指数最高；灌 木 层 的 指数最低；乔木层居中（图）。具体来分析，混交林中灌木层的 指数最高，为 ，乔木层的 指数最低，为 ，草本层居中；刺槐林中草本层 指数最高，为 ，乔木层和灌木层为；杨树林中草本层 指 数 最 高 为 ，灌 木 层 最 低为 。年 月绿 色 科 技（）第 期表种防护林样地植物类型序号植物名称及生物学名科属 毛白杨 加拿大杨 紫穗槐 刺槐 榆树 臭椿 桑树 栾树 卫矛 榆叶梅 鸭跖草 马唐草 葎草 茜草 灰菜 莎草 牡蒿 艾蒿 黄花蒿 牛筋草 铁苋菜 小花鬼针草 兴安天门冬 杨柳科杨柳科豆科豆科榆科苦木科桑科无患子科卫矛科蔷薇科鸭跖草科禾本科桑科茜草科藜科莎草科菊科菊科菊科禾本科大戟科菊科百合科杨属杨属紫穗槐属刺槐属榆属臭椿属桑属栾属卫矛属桃属鸭跖草属马唐属葎草属茜草属藜属莎草属蒿属蒿属蒿属穇属铁苋菜属鬼针草属天门冬属表种防护林样地分层个体数（个样方平均）样地类型乔木层个体数灌木层个体数草木层个体数总个体数杨树林 刺槐林 混交林 图种植物群落乔灌草丰富度指数图种植物群落乔灌草 指数黄金海岸种防护林群落的 指数，草本层的 指数最高，乔木层次之，灌木层的最低。具体分析，杨树林中 指数由大到小顺序为草本层（），乔木层（），灌木层（）；刺槐林中，草本的 指数最高为 ，其他为；混交图种植物群落乔灌草 指数林中，指数由大到小顺序为草本层（），乔木层（），灌木层（）（图）。黄金海岸种防护林群落的草本层的 指数最高，灌木层的最低，乔木层居中。具体分析，杨树林中，指数由大到小顺序为乔木层（），草本层（），灌木层（）；刺槐林中 指数草本层最高为 ，而其他层均为。混交林中各层次相差不大，草本层 指数依旧最大为 ，其次是乔木层（），最小为灌木层（）（图）。黄金海岸种防护林群落的 指数，草本层均较高，乔木层和灌木层非常接近（图）。杨树林中，草本层 指数最高为 ，乔木层和灌木层 指数分别为 ，；刺槐林中，草本层李星皓，等：昌黎黄金海岸沿海防护林生物多样性研究生态文明建设：自然与生态图种植物群落乔灌草 指数图种植物群落乔灌草 指数 指数为 ，而其他层次为；混交林中，指数由大到小顺序为灌木层（），乔木层（），草本层（）。防护林群落物种多样性分析黄金海岸的种植物群落中，混交林的个多样性指数均高于杨树林和刺槐林，刺槐林除 指数外其他多样性指数均为最小。混交林的物种种数最多，个体数目最均匀，优势物种最多，优势种地位最突出。种防护林群落的丰富度指数由大到小顺序为混交林（），杨树林（），刺槐林（）；种防护林群落的 指数由大到小顺序为混交林（），杨树林（），刺槐林（）；种防护林群落的 指数由大到小顺序为混交林（），刺槐林（），杨树林（）；种防护林植物群落的 指数由大到小顺序为混交林（），杨树林（），刺槐林（）；种防护林植物群落 指数由大到小顺序为混交林（），杨树林（），刺槐林（）（表）。表不同植物群落多样性指数群落类型丰富度指数 指数 指数 指数 指数杨树林刺槐林混交林 讨论与结论昌黎黄金海岸沿海防护林是抵御沿海灾害、改善生态环境的沿海森林，其生物多样性水平高低直接决定生态系统结构的稳定以及功能的发挥。本次研究进行了野外调查，对杨树林、刺槐林和杨树刺槐混交林的生物多样性进行了数据分析，计算了丰富度指数、指数、指数、指数和 指数，基本实现了群落尺度最大化的精准研究。通过对不同植物群落各层次和相同植物群落生物多样性的比较，认为混交林植物群落的结构相对复杂，具有较高的生物多样性。杨树林和刺槐林相对于混交林来说，植物种类偏少，优势度和均匀度偏低，这符合防护林的早期特点，随着群落的演替，植物种类增多，生物多样性会逐步提高。因此，为了获取更高的生态效益，沿海防护林未来建设当中应发展以优势树种组成的混交林为主。此外，针对现存单一林分应当加以改造以优化林分结构。昌黎黄金海岸沿海防护林是一个复杂的生态系统，植物的种类也很复杂，有些甚至难以准确地分辨，只是根据外部特征基本上确定。本研究选取了种有代表性的防护林植物群落进行调查与分析，但是还有其他小区域的植物群落没有完全调查，这只是完成了阶段性的工作，后续还可以对其他群落进行研究，并对多个群落的各项多样性指数进行相关性分析。（）昌黎黄金海岸种典型防护林共有 种木本植物和 种草本植物，分属 科 属，主要为杨柳科、豆科、菊科、桑科和禾本科。其中乔木主要有刺槐、毛白杨、桑树等；灌木以紫穗槐为主；草本植物主要有茜草、鸭跖草、马唐草等。（）种防护林的草本层各类多样性指数明显高于灌木层和乔木层。造成这样结果的原因是，防护林中乔木种类比较单一，而草本植物养分充足，生长状况良好。（）种防护林相比，混交林各层次的多样性指数相差不大，但整体高于杨树林和刺槐林。生物多样性水平排序为：混交林杨树林刺槐林。混交林具有较高的生物多样性水平，因此未来沿海防护林建设应以发展混交林为主。参考文献：，：，：薛达元，武建勇，赵富伟中国履行 生物多样性公约 二十年：行动、进展与展望 生物多样性，（）：邱波，王刚生产力与生物多样性关系研究进展生态科学，（）：（下转第 页）张菲：华北落叶松和樟子松人工林物种多样性差异研究生态文明建设：自然与生态 ，（）：贺金生，方精云，克平，等 生物多样性与生态系统生产力：为什么野外观测和受控实验结果不一致 植物生态学报，：，：徐炜，井新，马志远，等 生态系统多功能性的测度方法生物多样性，（）：张全国，张大勇生物多样性与生态系统功能：最新的进展与动向生物多样性，（）：江小雷，岳静，张卫国，等生物多样性，生态系统功能与时空尺度 草业学报，（）：孟楚，王琦，郑小贤 北京八达岭林场水源涵养林结构与功能耦合机理研究中南林科技大学学报，（）：丁惠萍，冯秀绒，钱克红，等火地塘林区森林群落生物多样性的熵值分析西北林学院学报，（）：鲁绍伟，刘凤芹，余新晓，等 北京市八达岭林场森林生 态系统健康性评价 水土保持学报，（）陈风娟，谷建材，黄冬梅 等 不同问伐强度对华北落叶松人工 林林下植物多样性的影响研究 巾国农学通报，（）：李俊霞，白学平，张先亮，等 大兴安岭林区南、北部天然樟子松生长对气候变 化的 响应差异 生 态 学 报，（）：季倩雯，郑成洋，张磊，等河北塞罕坝樟子松径向生长动态变化及其与气象因子的关系 植物生态学报，（）：苏王新，李卓，陈书琴，等河北坝上地区植被覆盖演化特征及其风险评估干旱区研究，（）：郑春雅，许中旗，马长明，等冀西北坝上地区杨树防护林退化的影响因素林业资源管理，（）：，黄金燕，周世强，谭迎春，等 卧龙自然保护区大熊猫栖息地植物群落多样性研究：丰富度、物种多样性指数和均匀度 林业科学，（）：冯耀宗物种多样性与人工生态系统稳定性探讨应用生态学报，（）：张树梓 塞罕坝华北落叶松人工林种群更新特征及影响因素 保定：河北农业大学，陈风娟，谷建材，黄冬梅等不同问伐强度对华北落叶松人工林林下植物多样性的影响研究中国农学通报，（）：李露露，李丽光，陈振举，等 辽宁省人工林樟子松径向生长对水热梯度变化的响应 生态学报，（）：毛志宏，朱教君，刘足根，等 问伐对落叶松人工林内草本植物多样性及 其 组 成 的 影 响 生 态 学 杂 志，（）：苏王新，李卓，陈书琴，等 河北坝上地区植被覆盖演化特征及其风险评估干旱区研究，（）：檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶 （上接第 页）范玉龙，胡楠，丁圣彦，等陆地生态系统服务与生物多样性研究进展生态学报，（）：谢高地，肖玉，鲁春霞生态系统服务研究：进展、局限和基本范式植物生态学报，（）：傅伯杰，于丹丹，吕楠中国生物多样性与生态系统服务评估指标体系生态学报，（）：文志，郑华，欧阳志云生物多样性与生态系统服务关系研究进展应用生态学报，（）：马冬菁刍议沿海防护林建设面临的问题及对策防护林科技，（）：林洪勇福建沿海湿地松防护林造林生长及林下生物多样性分析防护林科技，（）：杨青青，杨众养，余雪标，等不同林龄木麻黄沿海防护林林下植被多样性研究热带作物学报，（）：杨东，万福绪海堤防护林草本层物种多样性与土壤肥力因子的关系安徽农业科学，（）：刘富强山东省沙质海岸防护林群落多样性及其土壤理化性质研究泰安：山东农业大学，许景伟，李传荣，李琪，等胶南沿海防护林植物群落多样性的研究山东林业科技，（）：邢献予，刘平，魏忠平，等渤海沙质海岸不同防护林下土壤理化性质及草本植物多样性变化沈阳农业大学学报，（）：林捷，聂森，潘自宝，等平潭沿海防护林生物多样性研究防护林科技，（）：高伟风对不同海岸梯度防护林物种多样性及生长的影响防护林科技，（）：陈桐庵昌黎“黄金海岸”植被概况河北农业技术师范学院学报，（）：马克平生物群落多样性的测度方法多样性的测度方法（上）生物多样性，（）：马克平，刘玉明生物群落多样性的测度方法多样性的测度方法（下）生物多样性，（）：，：