防护林的生物多样性监测

    八、防护林的生物多样性监测

    森林生态系统是生物多样性的载体，它对于维护生物多样性具有不可替代的作用。生物多样性是维护生态环境稳定和人类生存发展的基础。生物多样性经济价值是指生物多样性所包括的生态复合体以及与此相关的各种生态过程所提供的具有经济意义的价值。薛达元提出的生物多样性价值核算方法有：直接市场价值法、替代花费法、生产成本法、旅行费用法、享乐价值法、规避行为和防护费用法、支付意愿法和条件价值法。在李金昌等的《生态价值论》中提到由于生物多样性价值的量化具有一定的难度，目前只是提出一些探索性的方法，如物种保护基准价法、支付意愿调查法、收益资本化法、费用效益分析法等。徐嵩龄认为生物多样性的价值由三方面的因素决定，即生物多样性的功能、人类对生物多样性功能的感知、生物多样性的存在状况。

    海涂造林之后，有效地改变了光照条件、空气温湿度和土壤的水分、盐分和结构与营养等状况，给各种动物、植物、微生物的生存和繁衍创造了有利条件，因此，大大丰富了生物多样性。这里，仅就沿海防护林造林4年后林地植物种类的多样性进行初步调查研究。

    （一）防护林的植物多样性

    1.样地设置

    本研究选择2005年和2006年造林的防护林带幼林开展调查，并选择8个主要造林树种的纯林地段（每个树种3-5行）进行林下植物多样性比较研究。采用样方法取样，样方20m×40m，每个样方分成32个5m×5m的小样方。调查每个样方内所有乔木层植物的种类和数量，测量记录胸径、树高和冠幅。然后在相互间隔的8个样方内分别设置2m×2m小样方(灌木)和1m×1m小样方(草本、藤本)，登记灌木、草本和藤本的种类、数量、高度和盖度等指标（金则新，2001；哀建国，2005）。同时记录群落的外貌和生境特征。计算出重要值，确定其优势种（宋永昌，2001）。透光系数用冠层分析仪拍照，计算而得。

    2.多样性参数

    群落物种多样性测度方法很多，本研究采用物种丰富度指数、物种多样性指数、群落均匀度指数等3类指标来测度和分析群落物种多样性与群落特征的关系。

    （1）物种丰富度指数(S)，即样地中物种总数。

    （2）物种多样性指数

    辛普森(Simpson)指数D=1-∑P²_i，式中P_i=n_i/N，n_i为第i种的个体数，N为总个体数。

    香农·威勒尔(Shannon-Wiener)指数H′=-∑P_ilnP_i

    （3）均匀度指数

    Gini均匀度指数Jɡi=D/(1-1/S)，式中S为样地中物种总数。

    Pielou均匀度指数Jsw=-∑P_ilnP_i/lnS

    上述算式中N为所有物种的总个体数；n_i是第i种的个体数；P_i是第i种的个体数n_i占总个体数N的比例，即P_i=n_i/N；S为样地中物种总数（史作民，2002）。

    3.防护林林内植被的种类

    造林之前，地表植物只有3-4种。防护林营造之后，环境条件发生极大变化，使得地表植物的多样性显著增加。据2008年调查统计，在十塘江南岸林地及边沟内的地被植物增加到20余种。采用样方调查方法，研究了防护林带林下植物的多样性变化规律。从表19看出，随造林年限的增加，林下植被的种类发生了较大的变动。首要原因是林地盐分含量的变化。造林次年，由于林地盐分较高，首先出现的主要是芦苇、白茅、碱篷等盐生植被，随盐分的淋失，盐生植被逐渐消失，钻形紫苑、匍茎苦菜、牛筋草、狗牙根等草本群落逐渐占据优势。

    

    表19　防护林不同年分林下主要植被种类变化

    

    由于造林时间不长，防护林群落成层现象并不明显，可分成乔木层、灌木层、草本层。乔木层高度3m-9m，郁闭度50%。组成树种有女贞、乌桕、中山杉、木麻黄等10余个树种。灌木层包括海滨木槿、夹竹桃等，部分标地有海桐、红千层，高度1m-3m，盖度75%。草本层高度0.1m-1m，盖度30%，组成种类主要有钻形紫苑

    4.林缘和沟渠植物种类和分布

    林缘由于是交错区，人为活动频繁，故物种丰富度较高，主要物种约20余个，包括钻形紫苑、苦芡菜、狗牙根、狗尾草、狼尾分布特征成小丛状或零星分布。

    沟渠包括横沟和纵沟，由于来自台地上水分盐分的汇集，其土壤含盐量较高，主要物种包括碱篷Suacda glauca、芦苇等，具有明显盐地特征，分布成集群状。沟边高坡有零星田菁（种植），狗牙根、白茅等分布。

    

    表20　沿海防护林分层物种多样性

    

    5.防护林林内植被多样性和分布特征

    表20给出2005年和2006年造林地林下植物多样性指数。可以看出，由于乔木层是成行造林，故林分物种丰富度指数较高，但块状分布使得林分的辛普森指数、香农·威勒尔指数和均匀度指数均较低。林下草本层各种类个体数不均匀，常成群分布，辛普森指数、香农·威勒尔指数和均匀度指数均较低。可以看出随造林时间的延长，其物种丰富度逐渐增加，辛普森指数、香农·威勒尔指数和均匀度指数也逐渐提高。

    6.防护林的林下植被

    由于各造林树种的透光系数不同，林下分布的主要草本种类也并不一致，表3给出了各造林树种的主要林下草本种类和盖度，可以看出，（1）随透光率的减少，林下草本种类趋向减少，植物种类也发生变化，林下植被种类从芦苇、白茅群落—钻形紫苑、牛筋草、匍茎苦菜群落—狗牙根群落过渡；（2）透光系数对物种密度影响很大，如洋白蜡林下透光率从0.392减低0.341，物种密度随之降低；（3）生物量同样随透光率减低而减少，对照（强光）情况下的生物量是林内3-10倍；（4）在相同透光率的情况下，不同树种林下生物量变化较大，表现为不均匀性，生物量和分布植物的种类关系密切。

    

    表21　各主要树种林下草本种类和生物量

    

    

    续上表

    

    7.小结

    （1）防护林林下草本组成种类主要有钻形紫苑Aster subulatus Michx、匍茎苦菜Sonchus arvensis、芦苇Phragmites australis，狗牙根Cynodon dactylon、牛筋草Eleusine indica（L.）Gaert，小飞蓬Conyza Canadcnsis、加拿大一枝黄花Solidago Canadensis、龙葵Solanaceae nigrum、狗尾草Setaria viridis、刺儿菜Cirsium setosum、白茅Imperata cylindrica等。林下植被种类从芦苇、白茅群落-钻形紫苑、牛筋草、匍茎苦菜群落-狗牙根群落过渡。

    （2）防护林林下辛普森指数、香农·威勒尔指数和均匀度指数均较低，林下草本层各种类个体数不均匀，常成群分布。

    （3）随透光率的减少，林下草本种类趋向减少，植物种类也发生变化，物种密度随之降低，生物量同样随透光率减低而减少，不同树种林下在相同透光率的情况下生物量变化较大，表现为不均匀性。

    （二）防护林的鸟类多样性

    鸟类调查采用设定固定路线，采用步行方式。在记数时，采取集团统计法，根据对集团数的统计推算鸟类的总数以及群体中各种类所占的百分比。2010年7月，在天气晴朗、少雾、无大风的情况下进行调查。调查时用8-10倍双筒望远镜和20-60倍单筒望远镜观察鸟类。为避免调查数据重复，在鸟类数量统计中采用最大值保留法，以确保统计的准确性，即从同种鸟类数次调查的统计数值中保留最大值的那一次。根据常规的鸟类群落优势度划分方法，将种群数量超过总数10%的种群定为优势种。

    调查区防护林和滨海试验林共记录鸟类物种数9目17科28 种。水鸟记录3 目3 科7 种，占59.1%，其中鹭科鸟类5 种。包括白鹭、夜鹭、牛背鹭Bubulcus ibis、池鹭Ardeola bacchus和中白鹭Mesophoyx imtermedia。7月份已进入鹭鸟繁殖末期。根据调查的结果，赤桉Eucalyptus camaldulensis、木麻黄Casuarinn equiesrifolia乌桕Sapium sebiferum、石楠Photinia serrulata、樟Cinnamomum camphora和国槐Sophora japonica是鹭鸟筑巢的主要树种，其它还包括弗吉尼亚栎Quercus virginiana、无患子Sapindus mukorossi、栾树Koelreuteria paniculata、女贞Ligustrum lucidum、榉树Zelkova serrata、香椿Toona sinensis、垂柳（Slix babylonica、）黄连木Pistacia chinesis和北美落羽杉Taxodium distichium等。

    

    表22　防护林两栖类、爬行类、兽类调查监测记录表

    

    （三）防护林的两栖、爬行及兽类多样性

    2010年4－10月，在动物繁殖和活动高峰季节。采用样带法进行调查。其中样带法调查将分别在白天与夜晚进行调查，白天与夜晚调查的样带面积为1∶1。白天样带调查通过目击确定所调查区域种类、数量和分布状况；夜晚调查通过辨听鸣声或用搜索灯等工具沿事先设定路线进行调查。采用GPS手持定位仪(Garmin-Vista)定位观察两栖、爬行及兽类，确定所调查区域的种类、数量和分布状况；对于现场不能确定的种类，通过捕捉标本，做进一步鉴定。

    调查表明，造林前的滩地等生境，仅发现了少量的泽陆蛙而在防护林区域，调查共记录的物种数分布和数量详见表22。因此，防护林建设显著提高了动物的分布及多样性。