北京市河流濱岸帶植被調(diào)查

袁小環(huán)，滕文軍，楊學(xué)軍，武菊英

(北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心，北京100097)

城市河流濱岸帶是一個(gè)同時(shí)包括陸域和水域，具有良好生態(tài)功能和豐富植物景觀的復(fù)合區(qū)域［1］。城市河流濱岸帶植被對(duì)城市的發(fā)展具有重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值［2］，尤其在提高城市環(huán)境質(zhì)量、展現(xiàn)地域景觀特色等方面具有重要作用。植物作為恢復(fù)和完善城市河流濱岸綠地生態(tài)功能的重要手段［3］，越來(lái)越受到人們的關(guān)注和青睞。為了了解北京市河流濱岸帶植物分布現(xiàn)狀及其多樣性，本研究通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查，掌握了北京市主要河流濱岸帶的植被組成和多樣性特征，積累了有價(jià)值的參考資料和數(shù)據(jù)，以期為北京市的河流濱岸綠地生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 河流基本情況

1.1 潮白河

潮白河為流經(jīng)北京市北部、東部的重要河流，是京東第一大河，屬海河水系五大河之一。其上源有兩支，東支為潮河，西支為白河。潮白河及其支流組成潮白河水系，本境流域面積6 531 km2，占全市面積33.4%，年均徑流量10.322×108m3，占全市水系總徑流量的39.4%，兩項(xiàng)均居全市首位。

1.2 拒馬河

拒馬河是北方冬季最大的不凍河，為北京市五大水系之一。市境內(nèi)干流長(zhǎng)61 km，流域面積433 km2。拒馬河水大流急，對(duì)所經(jīng)山地切割作用強(qiáng)烈，多形成兩壁陡峭的峽谷，是北京市一條黃金旅游線路。拒馬河也是華北地區(qū)唯一沒(méi)有被污染的河流。

1.3 清水河

清水河位于北京市門(mén)頭溝區(qū)，由黃塔溝、小龍門(mén)溝、靈山、龍門(mén)澗、達(dá)摩溝等溪流匯成，是北京西部重要河流之一。門(mén)頭溝區(qū)最大的水庫(kù)——齋堂水庫(kù)——就位于清水河主溝西齋堂村西南的峽谷處。清水河流域內(nèi)有著名的百花山自然保護(hù)區(qū)和靈山風(fēng)景區(qū)，植被種類(lèi)極其豐富。

2 調(diào)查研究方法

2.1 調(diào)查方法

野外調(diào)查的方法主要采取線路調(diào)查與樣方調(diào)查相結(jié)合，根據(jù)北京市現(xiàn)有河流分布，在專業(yè)技術(shù)人員的協(xié)助下，選擇具有代表性的3條河流——潮白河、拒馬河、清水河，開(kāi)展野外線路調(diào)查，利用GPS記錄調(diào)查路線。在植物分布較為集中或典型的濱岸區(qū)域設(shè)置樣地，對(duì)樣地內(nèi)的植物種類(lèi)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并在樣地內(nèi)選取1 m×1 m小樣方，分別記錄群落物種、多度、蓋度和其它群落特征以及群落分布的環(huán)境特征。實(shí)地調(diào)查中，共設(shè)置了11個(gè)樣地21個(gè)樣方。

2.2 分析方法

總體分析是將3條河流的全部11個(gè)樣地的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，個(gè)體分析則是以不同河流濱岸帶的樣方數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

采用目前國(guó)內(nèi)外常用的反映群落植物多樣性高低的Margalef豐富度指數(shù)(R)、Shannon－Weiner多樣性指數(shù)(H')和反映群落中不同物種多度分布均勻程度的Pielou均勻度指數(shù)(J)作為樣地物種多樣性的測(cè)定指標(biāo)［4－7］。

物種出現(xiàn)頻度=該物種出現(xiàn)的樣方數(shù)/樣方總數(shù)。Margalef豐富度指數(shù):R=(S－1)/ln N;Shannon－Weiner多樣性指數(shù):H'=﹣∑Piln Pi;Pielou均勻度指數(shù):J=H'/ln S。其中:S表示樣方內(nèi)物種數(shù)目，N表示S個(gè)種的相對(duì)蓋度之和;Ni表示第i種的相對(duì)蓋度，Pi是第i種的相對(duì)蓋度與S個(gè)種的總相對(duì)蓋度之比，給定為 Pi=Ni/N，i=1，2，3，……S。

3 結(jié)果與分析

3.1 北京市河流濱岸帶植物種類(lèi)構(gòu)成

北京市河流濱岸帶調(diào)查樣地中共有植物74科248種，其中蕨類(lèi)植物為3科7種，雙子葉植物為56科166種，單子葉植物為15科75種。潮白河濱岸帶調(diào)查樣地中有植物47科127種，拒馬河濱岸帶調(diào)查樣地中有植物46科115種，清水河濱岸帶調(diào)查樣地中有植物48科145種。從北京市河流濱岸帶植物要素的構(gòu)成來(lái)看，絕大多數(shù)都是野生植物，主要集中分布在菊科(36種)，禾本科(35種)，莎草科(18種)，豆科(13種)，蓼科(11種)，薔薇科(8種)，唇形科(8種)，毛茛科(7種)，傘形科(6種)等18個(gè)科，并且以菊科和禾本科這兩個(gè)大科為主。各個(gè)調(diào)查樣地樣方的基本情況如表1所示。

表1 北京市河流濱岸帶樣方植被特征

根據(jù)樣方數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，野大豆(Glycine soja)出現(xiàn)頻度最高，為57.1%，其次為野艾蒿(Artemisia lavandulaefolia)52.4%，后面依次為大狼把草(Bidens frondos)、薄荷(MenthAcanadensis)42.9%，節(jié)節(jié)草(Equisetum ramosissimum)、大車(chē)前(Plantago major)、毛葉藎草(Arthraxon prionodes)38.1%，千屈菜(Lythrum salicaria)、針藺(Eleocharis valleculosa)、旋復(fù)花(Inula britannica L.var.chinensis)、意大利蒼耳(Xanthium italicum Moretti)33.3%。除毛葉藎草外，其它十種植物在草甸、河漫灘草甸、沼澤這3種植被類(lèi)型的群落中均有出現(xiàn)，說(shuō)明它們對(duì)水分的適應(yīng)范圍廣，耐旱和耐澇能力都很強(qiáng)，可以適應(yīng)季節(jié)性水旱交替的濱岸生境。而毛葉藎草只出現(xiàn)在河漫灘草甸和沼澤這兩種水分充足的植被類(lèi)型中，表明其對(duì)水澇的耐受能力要強(qiáng)于對(duì)干旱的耐受能力，應(yīng)用時(shí)宜布置在近水濱岸帶，以滿足其對(duì)水分的要求。

3.2 北京市河流濱岸帶植物多樣性分析

3.2.1 豐富度指數(shù)

從總體上看，北京市河流濱岸帶植被物種豐富度較高，草甸、河漫灘草甸、沼澤3種植被類(lèi)型的物種Margalef指數(shù)分別為73.08，62.68，36.06，其中草甸的物種豐富度指數(shù)明顯高于河漫灘草甸和沼澤。其原因主要是自然分布的植物大多喜干旱偏濕，排水良好的土壤，少數(shù)植物能夠耐受長(zhǎng)期的水澇條件，所以由草甸過(guò)渡到沼澤，植被的物種豐富度逐漸降低。

從各個(gè)調(diào)查點(diǎn)來(lái)看(圖1)，植被的物種Margalef指數(shù)差異較大，物種豐富度最大值為142.3，出現(xiàn)在清水河19號(hào)樣方，物種豐富度最小值為23.19，出現(xiàn)在潮白河3號(hào)樣方。這種差異一方面是由調(diào)查點(diǎn)植被類(lèi)型不同造成的，19號(hào)樣方為草甸，適生的草本植物種類(lèi)較多，而3號(hào)樣方為沼澤，適生的草本植物種類(lèi)相對(duì)較少。另一方面，物種豐富度反映了自然植被受人為干擾和破壞的程度，豐富度越高受人為干擾程度越小。由此推斷，清水河19號(hào)樣方的植被較其它樣方的植被受人為干擾和破壞程度小，更好地保持著自然野生狀態(tài)。

圖1 不同樣方內(nèi)植被的物種豐富度

3.2.2 多樣性指數(shù)

從總體上看，北京市河流濱岸帶的物種Shannon－Weiner指數(shù)較高，大多介于1.30～2.30之間。在所調(diào)查的3條河流中，大多數(shù)樣地處于野生狀態(tài)，受人為干擾程度較小，植物種類(lèi)較為豐富，多樣性指數(shù)相對(duì)較高。而且調(diào)查地點(diǎn)處于水陸過(guò)渡帶，邊緣效應(yīng)明顯，使得野生草本豐富，在一定程度上增大了植被的多樣性指數(shù)。

從各個(gè)樣方的物種Shannon－Weiner指數(shù)數(shù)量特征來(lái)看(圖2)，清水河的物種多樣性較潮白河和拒馬河高，河漫灘草甸的物種多樣性略高于沼澤和草甸，Shannon－Weiner指數(shù)最大值為2.47，出現(xiàn)在清水河14號(hào)樣方，說(shuō)明該地植物種類(lèi)多樣，生態(tài)功能和景觀異質(zhì)性高。Shannon－Weiner指數(shù)最小值出現(xiàn)在潮白河2號(hào)樣方(1.02)，這與該樣方較高的物種Margalef指數(shù)(94.91)不相符合，可能是由于該樣方內(nèi)植物分布較集中，覆蓋度較小導(dǎo)致多樣性指數(shù)偏低。

圖2 不同樣方內(nèi)植被的植物多樣性

3.2.3 均勻度指數(shù)

北京市河流濱岸帶植物Pielou指數(shù)總體上較高(圖3)，且不同河流之間、不同植被類(lèi)型之間差異不大。這是由于河流濱岸帶植被中野生草本植物占絕大多數(shù)，并且種類(lèi)繁多，數(shù)量巨大，自然生長(zhǎng)過(guò)程中幾乎不受人為干擾，物種分布較均勻，因此均勻度較高。

物種分布最均勻的是清水河18號(hào)樣方(0.82)，該區(qū)域在豐水期可被河水淹沒(méi)，生境復(fù)雜，雜草在群落中占有重要位置，使得物種均勻度相對(duì)較高。潮白河2號(hào)樣方的物種分布較為集中，Pielou指數(shù)僅為0.42，這與該樣地的地形和地勢(shì)有一定關(guān)系，狹長(zhǎng)的地形和起伏的地勢(shì)不利于植被的均勻分布，造成物種的Pielou指數(shù)偏低。而其它樣方的Pielou指數(shù)則呈現(xiàn)出不規(guī)則的波動(dòng)性。

圖3 不同樣方內(nèi)植被的物種均勻度

4 討論

(1)從實(shí)地調(diào)查和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果來(lái)看，北京市3條主要河流的濱岸帶植被尚處于野生或半野生狀態(tài)，其中清水河濱岸帶植物種類(lèi)以及物種豐富度、多樣性、均勻度均高于潮白河與拒馬河的濱岸帶植被。此外，受季節(jié)性水位變化影響，濱岸帶植被表現(xiàn)出“草甸—河漫灘草甸—沼澤”的連續(xù)過(guò)渡趨勢(shì)，并且不同植被類(lèi)型間的物種豐富度與多樣性均有所差異。

(2)在拒馬河多個(gè)樣地中均發(fā)現(xiàn)了能夠響應(yīng)水質(zhì)變化，起到較好凈化水質(zhì)作用的水生植物大面積分布。狐尾藻在有機(jī)質(zhì)含量豐富的底質(zhì)上定植的成功性最大，具有較高的耐受范圍;滿江紅是良好的固氮植物，對(duì)凈化污水，減緩水體的營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程起著重要作用［8－9］。這些植物在拒馬河淺水區(qū)域大量出現(xiàn)，說(shuō)明流域正受到周邊環(huán)境的污染，水質(zhì)正在不斷惡化。

(3)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，外來(lái)入侵種意大利蒼耳在潮白河、拒馬河及清水河3條河流的濱岸帶中均有大面積繁殖生長(zhǎng)的跡象，而且在部分地區(qū)已經(jīng)形成了較為明顯的種群優(yōu)勢(shì)。此外，在清水河流域還發(fā)現(xiàn)一種來(lái)自北美的入侵種——豚草(Ambrosia artemisiifolia)。北京大學(xué)科學(xué)傳播中心教授劉華杰在調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)豚草的侵入，但目前還未達(dá)到瘋狂繁殖的地步［10］。對(duì)于以上兩種入侵生物，應(yīng)及時(shí)采取有效措施，加強(qiáng)日常監(jiān)測(cè)，避免其日后可能帶來(lái)的一系列災(zāi)害。

(4)城市河流濱岸帶是水陸生態(tài)相互交錯(cuò)的地帶，水陸兩種異質(zhì)生境交匯，使環(huán)境趨于復(fù)雜多樣，由此增加了濱岸帶特有種和邊緣種的豐富性［2］。此外，濱岸帶受季節(jié)性水位變化影響，其植被中有大量對(duì)水澇和干旱具有雙重耐受性的種質(zhì)資源，為城市園林建設(shè)提供了多種多樣的育種和引種栽培材料。除千屈菜(Lythrum salicaria)、薄荷(MenthAcanadensis)等已經(jīng)引種成功的植物外，節(jié)節(jié)草(Equisetum ramosissimum)、旋復(fù)花(Inula britannica L.var.chinensis)、雪見(jiàn)草(Salviae plbeiae)等也具有較高的育種和引種價(jià)值。

(5)自然狀態(tài)下形成的濱岸帶多表現(xiàn)為連續(xù)分布的植被帶。它既能承載水體循環(huán)、保持水土、涵養(yǎng)水質(zhì)，又能調(diào)節(jié)溫濕度、凈化城市空氣、改善城市生態(tài)環(huán)境，還能通過(guò)滲透、過(guò)濾、吸收、沉積和截留等作用來(lái)削減到達(dá)表面水體或地下水體的徑流量及載污量［11］，起到緩沖帶的作用。城市河流生態(tài)功能的恢復(fù)關(guān)鍵就在于緩沖帶的重建。重建緩沖帶應(yīng)盡量仿效自然植被群落布局，植物選擇應(yīng)以濕生植物、既耐旱又耐澇植物及鄉(xiāng)土植物為主。一般來(lái)說(shuō)，水體周?chē)脖辉矫?、覆蓋率越高、健康演替緩沖帶的寬度越寬，河流生態(tài)功能就越好。

致謝:感謝北京師范大學(xué)劉全儒副教授在調(diào)查過(guò)程中給予的指導(dǎo)和協(xié)助。

［1］ 尹永平，詹洪升.城市濱水綠地的生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)［J］.科技資訊，2008(20):120 －121.

［2］ 張丹丹，周青.城市濱水區(qū)生態(tài)現(xiàn)狀及修復(fù)［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2006，22(8):449 －452.

［3］ 秦萱，賴家業(yè)，毛純，等.南寧市園林濱水綠地植物多樣性調(diào)查分析［J］.廣西科學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，26(2):119 －123.

［4］ 賈燕春，張峰.山西桑干河流域濕地植被物種多樣性研究［J］.植物研究，2006，26(3):364 －369.

［5］ 馬克平，黃建輝，于順利，等.北京東靈山地區(qū)植物群落多樣性的研究Ⅱ:豐富度、均勻度和物種多樣性指數(shù)［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，1995，15(3):268 －277.

［6］ 張峰，上官鐵梁.山西翅果油樹(shù)的多樣性研究［J］.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，1999，23(5):471 －474.

［7］ 張金屯.植被數(shù)量生態(tài)學(xué)方法［M］.北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1995:58 －78.

［8］ 葉鋒，張明時(shí)，滕明德，等.羊昌河流域水生植物調(diào)查［J］.貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2010，28(1):53－56.

［9］ 侯亞明.水生植物在污水凈化中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004(2):184－188.

［10］ 劉華杰.兩種豚草侵入永定河［J］.科技潮，2011(1):40－41.

［11］ 岳雋，王仰麟，彭建.城市河流的景觀生態(tài)學(xué)研究:概念框架［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25(6):1423 －1429.