尼日利亚奥约州伊巴丹国际热带农业研究所(IITA)的西岸森林和A块森林多样性和相似性指数的比较分析

抽象的

通过植被调查，采用样带和样方取样技术，对国际热带农业研究所(IITA)的西岸林和A块林的多样性和相似性指数进行了比较分析。六个横断面{一个(270°W),B(90°E),C（180°S），D，E(0°N),F（180°W）}借助西岸森林的棱镜指南针构建并阻止森林。10米×10μm的10个采样图沿每个森林制作30个地块的每个横断划分，并且使用总数为60个地块进行研究。对每个小区的植物进行了完全的枚举和鉴定。结果表明，森林有167个家庭的植物物种，而西岸森林有146种来自56个家庭的植物物种。两种森林记录了70个家庭和5804个个体植物的219种植物种类。除马格莱夫的社区多样性指数和alpha多样性指数之外，西岸森林的所有多样性指数和伽玛多样性的价值观更高。西岸森林与森林之间的植物的植物和Jaccard相似性指数为59.42％和42.66％，而记录了40.58％的异化指数。因此，这两处森林的植物种类丰富多样;充分保护这两个森林应该是防止植物多样性丧失的优先事项。应该停止从森林中切割杆子。

1.介绍

生物多样性是地球不同地区各种生态系统中所有生物、个体及其物种存在的可遗传变异或特征差异的总和[1］.根据《生物多样性公约》[2]，生物多样性被定义为“来自所有来源的生物体之间的可变性，包括除其他外、陆地、海洋和其他水生生态系统，以及它们所属的生态综合体;这包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。”此外，在过去十年中，生物多样性已成为可持续发展讨论中越来越受欢迎的话题，尽管多年来一直需要维持森林生态系统的多样性[3.，4]《里约宣言》特别强调了这一有趣的主题，1998年里斯本会议又重申了这一主题[5］.一般而言，生物多样性的测量主要集中在物种水平，物种多样性是评价不同尺度生态系统的最重要指标之一[6］.地方多样性可以用各种指数来研究，如单位面积的物种数量(物种丰富度)或香农指数等。这些指标被用作正在研究的社区的复杂性程度的指标，并提供关于系统对不可预见的环境变化的自稳态能力的信息[7］.

几个世纪以来，区分植物群落一直是植被科学的核心，传统上重点关注植物群落的分布、组成和分类[8］.植物群落被定义为在时间和空间上共同出现的功能相似的物种种群的集合[7]。植物群落根据指示物种和独特的植物区系组成相互分离。植物区系组成被认为是群落的主要特征之一，因此，生物多样性的任何减少都必然改变群落属性[9，10］.

生物多样性包括遗传多样性、物种丰富度和生态系统多样性，并假设这些是相互依赖的，并通过特定区域的分类清单进行量化[11，12］.在一个地理区域内，不同物种的数量取决于迁徙和对环境条件的适应，以及它们反过来如何改变环境[13，14］.生物保育是指保护生物物种，包括可持续利用土壤和环境资源[15]生物学家早就认识到生物多样性对人类的价值，但当地社区也以其自身的“使用”方式重视生物多样性，并且存在传统的保护系统[16，17］.一系列物种可能对人类没有直接价值，但通过旅游收入和更可持续的生态系统，为更广泛的社区提供共同的生态服务。

国际热带农业研究所(IITA)的西岸和A块森林是一片由处于森林再生不同阶段的废弃村庄和农田组成的马赛克。五十三年前收购前还在耕种的土地现在主要是一片灌木丛Chromolaena odorata．有趣的是，尽管一些树苗现在正从这片灌木丛中冒出来，但到目前为止，几乎没有迹象表明原始原始森林的结构和多样性。另一方面，值得注意的是，许多森林植物和动物物种设法在这种延长的“丛林休耕”中生存下来，甚至繁荣起来。该区自然植被可分为热带半落叶林，植被类型多样，有衍生稀树草原、次生林和河岸带类型。根据Ezealor [18]，该地区类似于成熟的几内亚 - 刚果低地雨林，散落的树木出现包括木棉pentadra，Milicia excelsa,榄仁树属物种。大丛竹子(Bambusa寻常的)是常见的;站的酒椰酿酒用葡萄沿着水道发现，而散落的油棕榈树Elaeis guineensis生长在地势较低和排水较好的高地地区。

多年来，西岸森林作为非正式森林和自然保护区一直受到积极保护，而A区森林则向居住在IITA围墙附近村庄的村民开放，以便收集柴火、竹子、水叶等非木材森林产品，和棕榈仁，并发给IITA工作人员，以便收集用于试验田的杆子、钉子和柴火。对西岸森林植被结构多样性和相似性指数的研究较少，但从物种组成、丰富度、多样性和相似性的角度对两种森林的多样性和相似性指数进行比较分析的资料较少。正是在这种背景下，本研究的目的是比较两种森林的多样性和相似性指数。

2.材料和方法

2．1．研究区域

研究区域为尼日利亚奥约州伊巴丹国际热带农业研究所(IITA)的西岸和A块森林。IITA位于北纬7°30 ' 8″，东经3°54 ' 37″，海拔243米[19]。现场位于潮湿的热带低地区域，有两个明显的季节：较长的雨季和较短的旱季。雨季持续8个月，从3月到10月，旱季持续4个月，从11月到2月。降雨模式为双峰型，年总降雨量为1300到1500 毫米，大部分在5月至9月之间。日平均温度在21°C至23°C之间，最高温度在28°C至34°C之间。辐射量约为5285 兆焦耳/米²/年。平均相对湿度在64%至83%之间[19］.

2.2.数据收集

本研究的数据收集方法是基于植被调查，利用样带和地块取样技术[20- - - - - -26］.

２．３．横断面和地块设计

六个横断面{一个(270°W),B(90°E),C（180°S），D，E(0°N),F(180°W)}在IITA的西岸森林和A块森林中利用棱镜罗盘建造。在对环境破坏最小的情况下建立了样带，每隔10米用标记带进行标记。每个样带长500 m。沿样带划分10个10 m × 10 m样带，共60个样带(6个样带× 10个样带)。每个样地之间保持40 m的距离，以减少植物物种的重复，而在每个样地的开始和结束处保持20 m的距离作为边界行，以减少边缘效应(图)1)．对每个小区的植物进行了完全的枚举和鉴定。植物物种的鉴定是在尼日利亚林业研究所一位退休分类学家的协助下进行的。无法在实地鉴定的植物样本被编码并送往尼日利亚林业研究所伊巴丹(FRIN)植物标本馆进行适当鉴定。记录了各物种的个体数和植物总数。利用地理定位系统(GPS)获取地块和断面的坐标;这被绘制在GPS弧线视图上，以了解两个森林内每个样带的位置，并获得研究地图(图)2和3.)．

２.４.数据分析

利用多样性指数和相似性指数对数据进行分析。

2.4.1。多样性指数

区分了三个层次的多样性，即α、β和γ多样性[27，28］.社区研究在样本中遇到的物种数目(α多样性)和在研究中遇到的物种总数(γ多样性)上有所不同[28］.在多样性测度方面，采用Alpha多样性指数(Simpson多样性指数)和Beta多样性指数(Sorensen相似性指数)对两个站点的植物物种多样性进行测定和比较。以各样带、西岸林和A块林的密度值或植物个体总数为基础，计算了植物群落多样性指数。不同的科学家设计了七种不同的描述物种多样性的指数:(我)辛普森多样性指数D［29]的计算公式如下: 哪里倪是每个物种的总数，以及N是所有物种的总数。(2)香农和韦纳指数(H)是由香农和韦纳修改过的公式计算出来的[30]： 哪里倪是每个物种的总数，以及N是所有物种的总数。(3)均匀度(E）从Pielou的指数计算了[31]： 哪里H′ = Shannon和Weiner多样性与ln年代是记录物种总数的自然对数。（iv）利用Margalef给出的公式计算了Margalef的群落多样性指数[32]： 哪里年代 = total number of species andN=个体总数。(v)McIntosh多样性指数采用McIntosh给出的公式计算[33]： 哪里年代物种总数是多少倪为单个物种的数量。(vi)通过使用Menhinick给出的公式来计算Menhinick多样性指数[34]： 哪里年代物种总数是多少N是个体的总数。(七)优势集中(C_d）通过使用SIMPSON给出的公式来计算[29]： 哪里倪=个人所属的比例我th种及N=个体总数。

2.4.2。相似性指数(SI)

相似性指数决定了植物群落物种间的种间联系。索伦森相似性指数[35]利用Jaccard相似性指数确定和比较样带中植物物种的相似性一个和B，一个和C，一个和D，一个和E，一个和F，B和C，B和D，B和E，B和F，C和D，C和E，C和F，D和E，D和F，E和F，sa和sb（网站一个:西岸森林和遗址B: block A forest)，因为地块和样带大小相同。(八)Sorensen物种相似性指数(SI)根据Nath等人计算[36]： 哪里C地点的物种数量是多少一个和b；一个和b这些地点的物种数量是多少一个和b．（IX）雅卡尔相似性指数(C_j)，根据Magurran [37]： 哪里一个两个地点的物种数目是否相同(地点一个:西岸森林和遗址B: block A forest)，b现场的物种数量是多少一个不是在网站B(物种在样一个不是在横断面B),c现场的物种数量是多少B不是在网站一个(物种在样B不是在横断面一个)．(x)相异性指数（DI）是相似性指数的倒序。其计算公式如下： 其中SI为相似性指数。

3.结果与讨论

３．１．西岸和A块森林植物群落多样性指数

物种多样性是在生物紊乱的影响或了解社区中的继承和稳定状态下的社区比较的有用参数[38］.各样带植物群落多样性指数如表所示1．辛普森指数的取值范围为0.00142 ~ 0.02260。样一个在样带中，植物多样性指数最高，为0.00619D和B分别为0.00710和0.00858E和C分别为0.01072和0.01198。样FSimpson多样性指数最低，为0.02260。它遵循这个样带一个植物种类比其他样带丰富，其次是D，B，E,C并最后横断F．由样带组成的西岸森林一个，B,C与A块林(样带D，E,F)辛普森多样性指数为0.00391。两片森林（西岸森林和A区森林）的结果结合在一起，得出了更高的辛普森多样性指数0.00142。然而，与高止山脉西部物种丰富的常绿森林获得的超过0.90的值相比，辛普森多样性指数较低[39］.

样带的Shannon-Weiner指数和均匀度指数较高一个，D,B其值分别为0.28947和0.14603、0.30150和0.15142以及0.31886和0.16198E和CShannon-Weiner指数和均匀度指数分别为0.33962、0.16945、0.34291和0.17221，而样带F最小值分别为0.41198和0.21587。西岸林的Shannon-Weiner指数和均匀度指数较高，分别为0.20587和0.09512,A块林的最小值为0.25042和0.11266。然而，将两个森林的结果合并在一起得到的值要高得多，分别为0.17840和0.07622。

样带Margalef群落多样性指数较高E，C，D,一个分别为33.48,32.70,31.66和30.80的值，而横断面则B和F指数最低，分别为30.67和29.31。A块林的Margalef多样性指数(48.46)高于西岸林(41.47)。两种森林加起来的Margalef多样性指数为57.92。mcintosh多样性指数分别为11894.72、11463.62和9758.43一个，D,E．横断面B，C,F指数分别为9634.01、9166.93、4824。西岸林的mcintosh多样性指数为37928.68，高于a块林的34439.39。西岸林和A块林的指数均为85891.36。

样区Menhinick多样性指数分别为2.75526、2.87986、2.94239和3.22048一个，D，B,C样带为3.24124和3.49867E和F。西岸森林的该指数较高（2.60590），A区森林的该指数较低（3.23495）。西岸和A区森林的综合指数均为2.87462。样带的优势度集中度较高一个，D，B,E分别为0.00625、0.00716、0.00867和0.01082C和F浓度优势度最小，分别为0.01120和0.02284。约旦河西岸森林和A块森林分别为0.00216和0.00393。两种森林组合在一起的浓度优势度为0.00142。这些指数的结果高于Ekta的结果[38]污水渠周围植被的辛普森多样性指数、香农和韦纳多样性指数、均匀度指数、浓度优势度、马加列夫多样性指数和麦金托什多样性指数的平均值分别为0.44、2.66、0.32、0.30、11.05和3296.58。

在种内(alpha多样性)方面，进行样带调查E有最高的多样性(101种)，其次是样带C和D共有98种物种。横断面一个，B,D有96种，93种和81种植物物种的α多样性。但是，阻止森林（横断面D，E,F)的alpha多样性高于西岸林(样带)一个，B,C)，共有56科146种植物。在Gamma多样性(个体物种)方面，进行样带调查一个记录了1214株植物的最高多样性，其次是样带D（1158）和B在横断面(999)C，E,F分别有971株、926株和536株。西岸森林的伽玛植物多样性为3139种，高于a块森林的2665种。共有70科219种植物和5804种植物被记录为alpha和gamma多样性。西岸的森林有更高价值的多样性指数和γ多样性除了马格列夫的群落多样性指数和α多样性指数可能是由于森林的保护经历了一段多年而增加马格列夫的群落多样性指数和α指数阻止森林可能是由于大坝和河流流经森林的一侧和洪水，通常在雨季从外面的围栏淹没森林。这就产生了河岸效应，即有足够的水分和有利于植物生长的条件。根据亨韦尔德[40物种多样性是影响生态系统的运作的自然社区的重要属性。根据De Groot et的生态系统运行。al。［41]指自然过程和组成部分直接或间接提供满足人类需求的商品和服务的能力。这仅仅意味着生物多样性越高，生态系统的运行效率越高。伐木减少了物种多样性[42，43];由于西岸森林和block A森林都不允许采伐，预计物种多样性会很高。然而，来自这两个森林的结果显示，尽管在一些地区发生了非法狩猎、为实验清理土地、建造物理结构以及收集木柴、杆子和木桩等干扰，但植物物种的多样性仍然很高[24，44］.米什拉等[10]报告说，与密林和未受干扰的森林相比，中度或轻度受干扰的热带森林生态系统倾向于支持更多的植物物种。根据Isichei [45]，继任恢复并增加干扰后一个地区的生活方式。也是Ayodele和Lameed [1]指出，物种多样性与每年的降雨量密切相关，尼日利亚南部的水域往往具有丰富的物种多样性。森林保护区植物种类的丰富可能是由于有利的气候条件和多年来人为活动的保护的综合影响，这些活动促进了更新。

3.2.西岸和A区森林植物物种的索伦森相似性指数

桌子2显示了每个样带和两个森林的Sorensen相似性指数。Beta多样性比较了Wolda提出的样带之间的相似性[20], Ariyo [44，以及Ariyo等人[24样带的Sorensen相似性指数变化范围为70.90% ~ 48.45%一个和B,一个和D,分别。横断面一个和B相似性指数最高，为70.90%，其次是样带B和C,一个和D分别为68.06%和67.01%。横断面B和E，B和F，D和E,一个和E分别为58.76%、57.47%、55.28%和54.82%。记录的横断面的等数值为53.63%C和F和D和F，横断面C和E，一个和F分别为53.27%和53.12%。西岸森林与A块森林及样带间的Sorensen相似性指数E和F分别为59.42%和52.75%。横断面B和D，C和D分别为51.31%和51.02%，而一个和D相似性指数最低，为48.45%。横断面一个和BSorensen相似性指数百分率最高(70.90%)的两个样带间植物种类相似度较高。横断面一个和B有67种常见的植物物种，横断面一个有96种植物，而样带B有93种植物。另外,样一个横断面没有发现28种植物物种B横断面B有26种植物没有在样带中发现吗一个．西岸森林与A块森林共有植物93种，西岸有146种，A块森林有167种。西岸林与A块林的Sorensen相似性指数较高，为59.42%。结果表明，各样带间(除样带外)的Sorensen相似性指数基本一致一个和D)、西岸林、A块林高，50%以上。Ariyo [44和Ariyo等人[24]发现，除样带外，森林样带之间的植物相似性指数低于50%B和C．根据Ekta [38]，相似性指数高的原因可能是土壤含水量高，温度较低，光照较强，腐殖化后有机质含量较高，这主要是由于气候条件的均匀性，有利于植物生长。

３．３．西岸和A块林植物种类相似性指数

桌子上植物种类的Jaccard相似性指标3.显示横断面一个和B，B和C,一个和C横断面有超过50％的值一个和B最高(55.37%);然后是横断面B和C,一个和C分别为51.59%和50.78%。横断面B和F,B和E的值分别为40.32%和40.14%，低于40%D和E，一个和E，C和F，D和F，一个和F，C和E，E和F，B和D，C和D,一个和D西岸和A区森林的Jaccard相似性指数为42.66%。西岸森林和A区森林共有93种植物物种，西岸森林有52种植物物种在A区森林中未发现，而A区森林有73种植物物种在西岸森林中未发现。

3.4。西岸植物种类的异化指数，阻止IITA森林

如表中所示，不同指数为相似指数的反向序列4是高的吗一个和D与51.55%。横断面B和E，一个和C，一个和E，一个和F，B和C，B和D，B和F，C和E，C和F，D和E，D和F，E和F,C和D差异指数介于41.24%和48.98%之间。西岸森林和A区森林的差异指数为40.58%，而样带之间的差异指数最小，为29.10%一个和B．根据Ekta [38]，相似度指数越高，说明环境条件基本一致;值越低，异质性越明显。

4.结论和建议

根据研究结果，可以得出结论，在这两个森林中有高多样性的植物(阿尔法和伽马多样性)来自70科。A块林的物种(种内或α多样性)最多，来自58个科，而西岸林的物种(γ多样性)最高，来自56个科。此外，除alpha和Margalef多样性指数外，西岸森林的多样性指数均较高。结果还表明，西岸林与A块林植物相似性指数均较高，索伦森相似性指数大于50%，雅卡尔相似性指数大于40%。因此，这两处森林的植物种类丰富多样;充分保护这两个森林应该是防止植物多样性丧失的优先事项。应该停止拆除可能导致植物多样性丧失和进一步退化A区块森林的杆子、木柴、木桩或任何其他森林产品。应该发展缓冲区(高尔夫森林可以作为缓冲区)，允许村民收集柴火、棕榈产品、蔬菜、药用植物和其他森林产品，以满足他们的迫切需要。然而，他们应该被限制在这些区域，不允许侵犯保护区(西岸和阻断A森林)。

数据可用性

为这项研究生成的原始(初级)数据来自国际热带农业研究所(IITA)森林的西岸和A块森林。支持本研究发现的数据可由通讯作者在合理的要求下提供。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

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