天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 0.78 0.731 0.808 0.835 0.791 0.7770.805.823 多样性指数 花生 05 10 40 115 1.369 1.33 1.946 2.149 0.813 0.784 1.012 0.9732.951 0.798 0.929 0.4250.3830.4750.4930.941 H1.6751.6661.8111.9031.1471.1381.171.1922.311 1.731 1.7251.817 1.9251.10931.101 1.1781.959 0.7920.7690.8030.856 0.3960.4210.4560.4930.939 Y-开垦时间:S-物种数:N-植株总数:M- Margalef指数:D- Simpson指数( Greenberg,1956):H Shannon- Winener指数:HB- Brillouin指数:JH- Pielou均匀数指数 2.1农田开垦时间与植物物种多样性 2.1.1物种丰富度指数分析 不同种植作物的农田物种丰富度指数随开垦时间的增加变化趋势一致,均为第一年迅速 下降,第二年停止迅速下降的趋势,而在五年后和十年后出现缓慢上升。具体表现为:物种 的个体数目和种类在开垦后迅速下降,之后持续回升,而 Margalef指数也在开垦第二年达 到最低值后开始逐步上升。值得注意的是, Margalef指数在开垦第二年后才达到最低值,而 这时物种种类并没有出现下降。 Margalef指数的下降,可能是由物种数的减少引起的,也 可能是由各物种总个体数的增加引起(因公式中包含物种数S和所有物种个体数之和N)。 因此这里 Margalef指数下降的原因并非物种种类下降,而是物种个体数目迅速增加的趋势 超过了物种种类增加的速度所致。 S玉米地 数 S南瓜地 6 大豆地 5花生地 对照1年2年 10年 图一不同农田和物种数关系
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 JH 0.78 0.731 0.808 0.835 0.791 0.777 0.805 0.823 多样性指数 南 瓜 花 生 荒 地 Y 1 2 5 10 1 2 5 10 0 S 7 8 10 11 4 4 5 5 15 N 80 91 102 105 40 46 52 61 115 M 1.369 1.33 1.946 2.149 0.813 0.784 1.012 0.973 2.951 D 0.798 0.735 0.851 0.929 0.425 0.383 0.475 0.493 0.941 H’ 1.675 1.666 1.811 1.903 1.147 1.138 1.17 1.192 2.311 HB 1.731 1.725 1.817 1.925 1.1093 1.101 1.134 1.178 1.959 JH 0.792 0.769 0.803 0.856 0.396 0.421 0.456 0.493 0.939 Y-开垦时间；S-物种数；N-植株总数；M-Margalef指数；D-Simpson指数（Greenberg,1956）；H’ -Shannon-Winener指数；HB-Brillouin指数；JH-Pielou均匀数指数 2.1农田开垦时间与植物物种多样性 2.1.1 物种丰富度指数分析 不同种植作物的农田物种丰富度指数随开垦时间的增加变化趋势一致，均为第一年迅速 下降，第二年停止迅速下降的趋势，而在五年后和十年后出现缓慢上升。具体表现为：物种 的个体数目和种类在开垦后迅速下降，之后持续回升，而 Margalef 指数也在开垦第二年达 到最低值后开始逐步上升。值得注意的是，Margalef 指数在开垦第二年后才达到最低值，而 这时物种种类并没有出现下降。。Margalef 指数的下降，可能是由物种数的减少引起的，也 可能是由各物种总个体数的增加引起（因公式中包含物种数 S 和所有物种个体数之和 N）。 因此这里 Margalef 指数下降的原因并非物种种类下降，而是物种个体数目迅速增加的趋势 超过了物种种类增加的速度所致。 物种数（个） 图一 不同农田和物种数关系 19
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 110 植株总数⌒个 N玉米地 N南瓜地 N大豆地 N花生地 对照 图二不同农田和植株总数关系 2.5 M玉米地 M南瓜地 M大豆地 M花生地 0.5 对照 2年 5年 图三不同农田和 Margalef指数关系 2.1.2物种多样性指数分析 通过比较不同开垦时间的农田的植物群落多样性指数可知,本地植物群落多样性在开垦 后迅速下降,并在第二年继续缓慢下降达到最低点,而后逐渐增加,这种趋势在四种种植作 物的农田中表现基本一致。值得注意的是, Shannon- Winener指数和 Brillouin指数在开垦 第二年的下降并不明显,几乎只是持平,而 Simpson指数则在此时间点有明显的下降,这 可能与 Simpson指数受到均匀度的影响有关,这一点会在下面的均匀度指数分析中详述 物种多样性指数出现先降后升趋势的可能原因是:经过两年的人为干扰,本地的原始物 种成熟体在第一年被根除,种子和繁殖体也在第二年消亡,此时的物种多样性达到最低值; 而土地的理化性质和群落中的种间关系也发生了根本性的变化,更加适合从周围环境中迁移 来的某些新物种的生存,因而后来物种在新的环境中迅速适应并繁殖,形成了新的植物群落 不过这种多样性的恢复从质量和数量上都不能达到开垦前的状况
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 植株总数（个） 图二 不同农田和植株总数关系 M a r g a l e 指f 数 图三 不同农田和 Margalef 指数关系 2.1.2 物种多样性指数分析 通过比较不同开垦时间的农田的植物群落多样性指数可知，本地植物群落多样性在开垦 后迅速下降，并在第二年继续缓慢下降达到最低点，而后逐渐增加，这种趋势在四种种植作 物的农田中表现基本一致。值得注意的是，Shannon-Winener 指数和 Brillouin 指数在开垦 第二年的下降并不明显，几乎只是持平，而 Simpson 指数则在此时间点有明显的下降，这 可能与 Simpson 指数受到均匀度的影响有关，这一点会在下面的均匀度指数分析中详述。 物种多样性指数出现先降后升趋势的可能原因是：经过两年的人为干扰，本地的原始物 种成熟体在第一年被根除，种子和繁殖体也在第二年消亡，此时的物种多样性达到最低值； 而土地的理化性质和群落中的种间关系也发生了根本性的变化，更加适合从周围环境中迁移 来的某些新物种的生存，因而后来物种在新的环境中迅速适应并繁殖，形成了新的植物群落。 不过这种多样性的恢复从质量和数量上都不能达到开垦前的状况。 20
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 玉米地 一D2南瓜地 0.5 2大豆地 D2花生地 0.4 0.3 对照 年 图四不同农田和 Simpson指数关系 1.8 玉米地 H南瓜地 大豆地 H花生地 数1.2 1 对照 图五不同农田和 Shannon- Winener指数关系 2 .8 ,6 玉米地 数 4B南瓜地 3 大豆地 对照1年 2年 5年 图六不同农田和 Brillouin指数关系 2.1.3均匀度指数分析 均匀度指数随开垦时间的增加的变化趋势在四种种植作物中均表现一致:在开垦后前两 年明显下降,而在接下来的两个时间点中明显上升。出现这种现象的原因可能是人为干扰之 初,土地的理化性质和群落中的种间关系发生了根本性的变化,过去本地群落平衡稳定的状
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 S i m p s o 指数n 图四 不同农田和 Simpson 指数关系 S h a n n o n - W i n e n e 指数r 图五 不同农田和 Shannon-Winener 指数关系 B r i l l o u i 指数n 图六 不同农田和 Brillouin 指数关系 2.1.3 均匀度指数分析 均匀度指数随开垦时间的增加的变化趋势在四种种植作物中均表现一致：在开垦后前两 年明显下降，而在接下来的两个时间点中明显上升。出现这种现象的原因可能是人为干扰之 初，土地的理化性质和群落中的种间关系发生了根本性的变化，过去本地群落平衡稳定的状 21
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 态迅速被打破,某些非常适合新环境的新来物种迅速抢占了该生态位,并且这种抢占是随机 和不充分的,因此均匀度会迅速下降到最低点。然而随着时间的推移,越来越多的新物种会 落户到该区域,使新群落重新达到平衡稳定,此时群落的均匀度会有所回升。 均匀度明显的“V”字形先降后升趋势解释了 Simpson指数会在开垦后第二年依然有明 显的下降。根据 Simpson指数(无论是理论公式还是修正后的公式)的定义,该指数涉及 一个物种遇到另一个同类物种的概率大小。概率越大,说明多样性越小。而在开垦后的第二 年,物种的种类并无明显变化,物种均匀度成为了主要影响因素,一种植株随机遇到另一种 植株的概率非常之小不是因为物种过于丰富而是因为植株分布平均,所以此时 Simpson指 数最低。 0.7 川H玉米地 均0.6 H南瓜地 指0.5 大豆地 川H花生地 对照 2年 年10年 图七不同农田和 Pielou均匀数指数关系 2.2农田种植作物种类与植物物种多样性 2.2.1物种丰富度指数分析 从物种丰富度来看,南瓜地无论在物种种类数还是在 Margalef指数值都明显高于另外 三种作物,这可能是因为南瓜地生长条件较为宽松,农田管理相应不严,人为干扰的强度不 大所致。此外,南瓜是一种蔓生的藤本植物,在地上茎匍匐延伸的过程中会形成更为复杂的 生境,为更多植物物种在农田中生存创造了有利条件。 12 植株总数⌒个 ■S玉米地 ■S南瓜地 ■S大豆地 ■S花生地 1年 年 5年 10年 图八农田开垦时间和植株总数的关系
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 态迅速被打破，某些非常适合新环境的新来物种迅速抢占了该生态位，并且这种抢占是随机 和不充分的，因此均匀度会迅速下降到最低点。然而随着时间的推移，越来越多的新物种会 落户到该区域，使新群落重新达到平衡稳定，此时群落的均匀度会有所回升。 均匀度明显的“V”字形先降后升趋势解释了 Simpson 指数会在开垦后第二年依然有明 显的下降。根据 Simpson 指数（无论是理论公式还是修正后的公式）的定义，该指数涉及 一个物种遇到另一个同类物种的概率大小。概率越大，说明多样性越小。而在开垦后的第二 年，物种的种类并无明显变化，物种均匀度成为了主要影响因素，一种植株随机遇到另一种 植株的概率非常之小不是因为物种过于丰富而是因为植株分布平均，所以此时 Simpson 指 数最低。 P i e l o 均匀数指数u 图七 不同农田和Pielou均匀数指数关系 2.2农田种植作物种类与植物物种多样性 2.2.1 物种丰富度指数分析 从物种丰富度来看，南瓜地无论在物种种类数还是在 Margalef 指数值都明显高于另外 三种作物，这可能是因为南瓜地生长条件较为宽松，农田管理相应不严，人为干扰的强度不 大所致。此外，南瓜是一种蔓生的藤本植物，在地上茎匍匐延伸的过程中会形成更为复杂的 生境，为更多植物物种在农田中生存创造了有利条件。 植株总数（个） 图八 农田开垦时间和植株总数的关系 22
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 1.5 米地 ■M南瓜地 指0.5 mM大豆地 ■M花生地 图九农田开垦时间和 Margalef指数的关系 2.2.2物种多样性指数分析 对比种植四种作物农田的物种多样性指数可知,南瓜地的物种多样性指数最高,这与物 种丰富度的结果相一致,但花生地的物种多样性指数却明显比玉米和大豆的低,虽然它们的 物种丰富度相差不大。推测出现这种结果的原因是花生地的均匀度指数较低,这将由均匀度 指数的计算结果加以确认。 0.9 0.7 0.6 ■D2玉米地 0.5 ■D2南瓜地 0.3 ■D2大豆地 0 ■D2花生地 1年 2年 图十农田开垦时间和 Simpson指数的关系 18 1.6 1.4 mH玉米地 0.8 mH南瓜地 0.6 0.4 大豆地 H花生地 年 5年 图十农田开垦时间和 Shannon- Winener指数的关系
天目山野外实习论文集 农田开垦时间和种植作物种类对天目山植物多样性影响的调查 M a r g a l e 指数f 图九 农田开垦时间和 Margalef 指数的关系 2.2.2 物种多样性指数分析 对比种植四种作物农田的物种多样性指数可知，南瓜地的物种多样性指数最高，这与物 种丰富度的结果相一致，但花生地的物种多样性指数却明显比玉米和大豆的低，虽然它们的 物种丰富度相差不大。推测出现这种结果的原因是花生地的均匀度指数较低，这将由均匀度 指数的计算结果加以确认。 D - S i m p s o 指数n 图十 农田开垦时间和 Simpson 指数的关系 S h a n n o n - W i n e n e 指数r 图十 农田开垦时间和 Shannon-Winener 指数的关系 23