東湖太漁山植物多樣性研究

何　 浩，胡宗輝，戴　 歡

（武漢設(shè)計工程學(xué)院，湖北　武漢　430205）

東湖太漁山植物多樣性研究

何 浩，胡宗輝，戴 歡

（武漢設(shè)計工程學(xué)院，湖北武漢430205）

用典型抽樣法，對武漢東湖太漁山植物的樹種組成、多樣性指數(shù)等進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計與分析。結(jié)果表明：東湖太漁山18個樣方中統(tǒng)計共有30科41屬47種植物，其中喬木20科26屬29種，灌木11科11屬12種，草本5科6屬6種；喬木中植物重要值最高的為樟樹和馬尾松，灌木植物重要值最高的為小蠟和山茶；植物多樣性指數(shù)（Simpson指數(shù)與Shannon-wiener指數(shù)）和均勻度（Pielou指數(shù)）表現(xiàn)為喬木層＞灌木層＞草本層。

東湖太漁山；植物重要值；植物多樣性

如今，隨著外來有害生物入侵、越來越頻繁的人類活動和氣候變遷等問題不斷加劇，生物多樣性情況正受到愈來愈嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。植物多樣性是生物多樣性的重要組成部分（黃富祥等，2001），植物不僅能創(chuàng)造優(yōu)美舒適的環(huán)境，而且與人的生命健康息息相關(guān)。正是因為這樣，國際社會越來越重視全球范圍內(nèi)的植物多樣性保護(hù)。為了防止植物多樣性的不斷銳減，我國已經(jīng)頒布了多項有關(guān)生物多樣性保護(hù)的法律法規(guī)，比較完善的植物保護(hù)機(jī)制已經(jīng)初步形成，植物多樣性調(diào)查研究工作開展的如火如荼。武漢市作為國家園林城市之一，2001年時市園林局就已經(jīng)下達(dá)“武漢市植物多樣性調(diào)查及發(fā)展規(guī)劃”的課題任務(wù)，歷時近4個多月，調(diào)查樹木882種，并建立資料庫，根據(jù)資料庫已初步形成了以城市森林為基礎(chǔ)、道路綠化為骨架、環(huán)城林帶為依托，各種植物相互交融，喬、灌、藤、花、草搭配有致，點、線、面、環(huán)協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)型城市（陳波等，2003）。正是因為國內(nèi)外對植物多樣性研究的重視，本文特意挑選了作為武漢標(biāo)志的5A級景區(qū)——東湖，選擇其中的太漁山作為案例來研究和分析東湖植物多樣性及植物多樣性的保護(hù)情況，既是為了調(diào)查東湖太漁山植物生長的真實情況，更是為了在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上提出其以后植物多樣性規(guī)劃建議，促進(jìn)太漁山景區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

1　東湖太漁山概況

太漁山位于武漢著名的東湖風(fēng)景區(qū)馬鞍山森林公園北部，瀕臨東湖，因姜太公在此釣魚而得名，東經(jīng)114°26′，北緯30°31′，地處亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，降雨量豐富、年均降水量達(dá)1 200 mm；日照充足、年均日照時數(shù)1 856.3 h。夏季長達(dá)130 d，且高溫多雨、雨量集中，積溫在5 000～5 300 ℃之間；冬季月平均氣溫均在0 ℃以上，年無霜期可達(dá)250 d左右。得天獨厚的氣候條件加上優(yōu)越的生態(tài)壞境使得武漢不僅擁有眾多適宜的本土植物種類，一些華北、華南的植物也能夠在武漢很好的生長，極大地豐富了武漢植物的多樣性。

2　研究方法

2.1樣地設(shè)置和調(diào)查方法

樣方法是依據(jù)一定的樣地設(shè)置方式，在所需研究的群落類型中確認(rèn)若干一定面積的樣地作為整個研究區(qū)域的代表，以樣地調(diào)查結(jié)果估算群落總體（付必謙主編，2006）?？紤]到調(diào)查地太漁山面積大，植物排列分散且太漁山主山體不能上山深入調(diào)查，因此采取樣方法，統(tǒng)一選取10 m x 10 m的100 m2樣方面積的18塊樣方。所選樣地避免了太漁山內(nèi)成片種植的人工栽培植物，原因是這些人工栽培植物成片種植導(dǎo)致株數(shù)多且種類單一，不能很好地反映太漁山植物多樣性的真實情況，而對于那些出現(xiàn)在樣地中且分布較廣、密度不集中的人工栽培植物則計入統(tǒng)計數(shù)據(jù)。調(diào)查樣地內(nèi)喬木、灌木、草本植物的名稱，科屬并估算喬木、灌木、草本的蓋度，分別記錄喬木和部分灌木的株數(shù)、胸徑、冠幅、高度和生長健康狀況；對于胸徑過小的灌木和草本記錄株數(shù)與平均高度等信息（錢迎倩等，1994）。以18塊樣方調(diào)查統(tǒng)計的資料為基礎(chǔ)來開展植物多樣性分析。

2.2數(shù)據(jù)處理方法

采取定量模型對植物重要值、植物多樣性指數(shù)進(jìn)行分析（蔡燕等，2007）。

2.2.1重要值計算

相對多度=（某種個體數(shù)/全部種的個體數(shù)）×100%

相對頻度=（某種的頻度/全部種的頻度）×100%

相對顯著度=（某種的胸高斷面積之和/全部種胸高斷面積之和）×100%

相對蓋度=（某個種的蓋度/全部種的總蓋度）×100%

喬木的重要值=相對多度+相對頻度+相對顯著度

灌木的重要值=相對多度+相對頻度+相對蓋度

2.2.2植物多樣性指數(shù)計算

式中：Ni是第i個種的個體數(shù)，N為群落中個層次所有物種的個體數(shù)，S為群落的物種數(shù)。

3　結(jié)果與分析

3.1東湖太漁山植物種類構(gòu)成分析

很多不同種類的植物共同組成植物群落，其按照自然規(guī)律生長發(fā)育、演變更新，與環(huán)境相互作用（蘇雪痕，1994）。各物種對群落的作用因其自身數(shù)量的多寡和作用強(qiáng)度的不同而不同（李博主編，2000）?！岸鄻有詫?dǎo)致穩(wěn)定性”是基本的生態(tài)學(xué)原理（Craine，2006），結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，種類越多，群落就越穩(wěn)定（劉青松等，2008）。通過對太漁山植物群落種類構(gòu)成進(jìn)行分析，能夠更直觀地了解太漁山植物多樣性情況。

通過對18個樣方的調(diào)查研究，統(tǒng)計共30科41屬47種植物。這其中，喬木20科26屬29種，占植物總量的61.7%；灌木11科11屬12種，占植物總量的25.5%；草本5科6屬6種，占植物總量的12.8%，如表1所示。其中，種類達(dá)到3種的有薔薇科、木蘭科、木犀科和無患子科（表2），占植物總科數(shù)的13.3%；種類只有1屬1種的共有22個科，占植物總科數(shù)的73.3%，分別為胡桃科、楝科、山茶花科、喬本科、杜英科、楊柳科、金縷梅科、?？啤⑹窨?、樟科、懸鈴木科、冬青科、榆科、銀杏科、苦木科、漆樹科、忍冬科、臘梅科、夾竹桃科、千屈菜科、五加科和芙蓉科。

表1　東湖太漁山綠地植物生活型構(gòu)成情況

表2　含3種植物的科

通過表1和表2可以看出，喬木在東湖太漁山植物中占優(yōu)勢，反映出太漁山以喬木為主的植物類型構(gòu)成。人工成片栽培植物導(dǎo)致灌木種類減少；人工栽培的植物多占據(jù)在平坦地形，太漁山山體較為傾斜，不適宜灌木生長；山上野生喬木冠幅大，導(dǎo)致山體內(nèi)灌木日照不足、灌木群落較少等現(xiàn)象。在喬木層組成上，出現(xiàn)喬木最多的是木蘭科，出現(xiàn)4種樹種，分別是深山含笑（Micheliamaudiae）、廣玉蘭（Magnolia grandifl ora）、鵝掌楸（Liriodendron chinense）和二喬玉蘭（Magnolia soulangeana），共占總喬木種數(shù)的13.8%；在樹種構(gòu)成上，喬木層優(yōu)勢種是樟樹（Cinnamomum bodinieri）和馬尾松（Pinus massoniana）；在群落植被類型組成上分為3種：常綠闊葉型占60%，常綠針闊混交型占30%，常綠落葉闊葉混交型占10%。常綠闊葉型樹種優(yōu)勢明顯，由此得出喬木層林表現(xiàn)為常綠闊葉林相。調(diào)查發(fā)現(xiàn)喬木樣地喬木平均胸徑在7～11 cm間，平均高度則在3～7 m間，由此可以看出喬木層的多數(shù)樹木處在穩(wěn)步增長期，生長態(tài)勢良好，但存在一定數(shù)量的病樹和遭受蟲害的樹。

灌木和草本層方面，灌木組成的優(yōu)勢科為木犀科，出現(xiàn)2種樹種，分別是小蠟（Ligustrum sinense）和女貞（Ligustrum lucidum），共占總灌木種數(shù)的16.7%；在樹種構(gòu)成上，灌木層優(yōu)勢種是小蠟和山茶（Camelliajaponica），而在草本層方面則為翻白草（Potentilla discolor）和車軸草（Trifolium repens），優(yōu)勢科為薔薇科，出現(xiàn)2種草本，分別是地榆（Sanguisorba officnalis）和翻白草。實地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)多數(shù)灌木和草本生長態(tài)勢一般。

3.2東湖太漁山植物重要值分析

重要值能體現(xiàn)某物種在群落中的地位和作用，能夠反映其在群落中的優(yōu)勢程度（宋永昌，2001）。東湖太漁山植物重要值大于10%的喬灌木如下表3所示。

表3　東湖太漁山主要植物重要值

通過表3可以看出，在喬木層中，樟樹、馬尾松、深山含笑、杜英（Elaeocarpus decipiens）、櫻花（Cerasus yedoensis） 、雪松（Cedrus deodara）和臭椿（Ailanthus altissima）的重要值大于10%。樟樹作為鄉(xiāng)土樹種，在太漁山分布廣泛，占有相對優(yōu)勢；馬尾松分布頻度大且多為成年馬尾松，適應(yīng)性強(qiáng)，實地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有馬尾松被鋸后留下的木樁，推斷馬尾松為當(dāng)年荒山造林樹種；深山含笑和杜英生長適應(yīng)性強(qiáng)，重要值比重大；櫻花是一種觀賞性很強(qiáng)的喬木，第二次實地調(diào)查時正逢櫻花開花，大大增加了太漁山植物的色彩豐富度和美感度，但其大多胸徑小尚處在幼年期，多樣性情況受到威脅；雪松作為針葉型樹種，多與馬尾松伴隨一起搭配；臭椿同樣也是鄉(xiāng)土樹種，更是有名的“雜草樹”。

在灌木層中，小蠟、山茶、紅花檵木、紫薇（Lagerstroemia indica）和臘梅（Chimonanthus praecox）重要值指數(shù)大于10%。作為人工栽培種植樹種，紅花檵木在18塊樣地中出現(xiàn)9塊，而小蠟則在18樣地中出現(xiàn)11塊，生長態(tài)勢較好；紫薇作為鄉(xiāng)土樹種在群落中可以得到很好的生長；臘梅和山茶均為觀花型灌木，花型花色優(yōu)美，美學(xué)效應(yīng)足。

3.3東湖太漁山植物多樣性指數(shù)與均勻度分析

植物多樣性指數(shù)能夠體現(xiàn)群落的組織水平、結(jié)構(gòu)類型、穩(wěn)定程度、發(fā)展階段等（謝晉陽等，1994），是衡量植物群落穩(wěn)定和健康性的重要指標(biāo)（Bayala et al.，2004）。植物多樣性Simpson指數(shù)、Pielou指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)是植物豐富度和各物種均勻度的綜合反映，數(shù)值越大，物種多樣性越高（王鵬飛等，2009）。表4為東湖太漁山植物多樣性指數(shù)統(tǒng)計，主要統(tǒng)計其喬木、灌木、草本的Simpson指數(shù)（D） 、Shannon-wiener指數(shù)（H） 、Pielou指數(shù)（J）。

表4　東湖太漁山植物多樣性指數(shù)

通過表4可以看出，喬木各數(shù)據(jù)均大于灌木和草本，其Simpson指數(shù)（D）為0.646 2，Shannon-wiener指數(shù)（H）為0.742 6 ，Pielou指數(shù)（J）為0.459 4，其中Shannon-wiener指數(shù)（H）最高，Simpson指數(shù)（D）其次，原因在于太漁山以喬木為主的植物基調(diào)，占總植物數(shù)量的61%多達(dá)29種喬木，但均勻指數(shù)較低。這說明東湖太漁山只有少數(shù)種類的喬木普遍大量種植，大多數(shù)的喬木只是在樣地中少數(shù)量的出現(xiàn)，孤種喬木多，很多喬木并沒有大量種植，一定程度上反映了東湖太漁山喬木植物種植的單一性。

灌木方面，其Simpson指數(shù)（D）為0.412 1，Shannon-wiener指數(shù)（H）為0.521 4 ，Pielou指數(shù)（J）為0.383 2，都低于喬木多樣性指數(shù)。雖然豐富度小于喬木豐富度，但灌木均勻指數(shù)接近喬木，主要由于灌木種數(shù)較少，植物數(shù)量和分布比較平均，故其均勻指數(shù)接近喬木，反映出東湖太漁山灌木植物多樣性的貧乏。

草本方面，Simpson指數(shù)（D）為0.298 2，Shannon-wiener指數(shù)（H）為0.392 1 ，Pielou指數(shù)（J）為0.207 9，體現(xiàn)出草本植物多樣性情況不容樂觀，其生長土壤受污染較嚴(yán)重，土地地形傾斜且較貧瘠都在一定程度上限制了草本植物的生長。主要以常見的野生草本植物為主，沒有人工培育的草本植物。

4　結(jié)論與建議

21世紀(jì)，城市森林已成為城市建設(shè)的重要內(nèi)容和標(biāo)志（車生泉等，2002）?！鞍焉忠氤鞘?，讓城市擁抱森林”已成為人們的急切需要（王獻(xiàn)溥等，2000），城市森林擁有以下3個作用：一是能夠改善環(huán)境，通過植物的生理作用來調(diào)節(jié)氣候，減緩全球變暖和凈化空氣污染，維護(hù)自然界的可持續(xù)發(fā)展；二是創(chuàng)造藝術(shù)觀賞性美景度，通過對環(huán)境的綠化來創(chuàng)造適宜人生存的自然景觀，為居民提供游覽和休憩的空間；三是創(chuàng)造出原生態(tài)結(jié)構(gòu)，通過對植物群落的科學(xué)合理配置，形成科學(xué)合理的時空結(jié)構(gòu)與周圍的環(huán)境構(gòu)成和諧統(tǒng)一（李景文，2003）。作為武漢九峰城市森林保護(hù)區(qū)的一部分，太漁山城市森林群落應(yīng)該在滿足三方面功能的同時，更好地發(fā)揮出其自身的優(yōu)點。

通過對東湖太漁山城市森林的多樣性調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，其喬木以樟樹、馬尾松等適應(yīng)力強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種為基調(diào)，喬木種類較多，但除基調(diào)樹種外，另外一些喬木數(shù)量較少，不利于植物多樣性的發(fā)展；灌木以山茶、小蠟等為主，種類小、數(shù)量少，體現(xiàn)出灌木植物多樣性情況的不足；草本則以車軸草、翻白草為主，同樣反映出種類小、數(shù)量少的問題，不僅如此，雜草叢生也很大程度上阻礙了草本植物的生長；受人為活動干擾嚴(yán)重；與沒有受到人為干擾的自然植物群落相比，東湖太漁山植物的多樣性指數(shù)較低；鄉(xiāng)土樹種受到一定限制，雖然樟樹等鄉(xiāng)土樹種得到了很好的重視，但受到重視的樹種類少。

根據(jù)實地調(diào)查得出結(jié)論所反應(yīng)的問題，為促進(jìn)東湖太漁山植物多樣性可持續(xù)發(fā)展，對東湖太漁山植物多樣性提出以下建議。

第一，充分利用鄉(xiāng)土樹種，突出武漢地方特色，因地制宜。充分利用如水杉、臭椿、懸鈴木、復(fù)羽葉欒樹、紫薇、紫荊、紅葉李等鄉(xiāng)土樹種，如水杉既具有美學(xué)效應(yīng)又能代表武漢本地特色，形成鮮明的地方特色景觀，加強(qiáng)其他林木的引種馴化；優(yōu)化樹種結(jié)構(gòu)配置更要增加樹木種類，豐富群落生物多樣性，如馬尾松在東湖太漁山中占有一定比重，但馬尾松的火險性大，且病蟲害對馬尾松的破壞嚴(yán)重，應(yīng)該套種如雪松、側(cè)柏等樹種。

第二，協(xié)調(diào)植物種間關(guān)系，確保植物多樣性平衡。通過考慮物種生物學(xué)的特征，來建立林冠郁閉度適中的配置密度，從而避免因密度過大導(dǎo)致植物爭搶陽光等惡性競爭而死亡。東湖太漁山喬木冠幅大，生長茂盛，在一定程度上限制了灌木的生長，對此可以提高植物種植密度，選擇喜陰的灌木種植。同樣，一些尚處于生長期的樹木應(yīng)給予充分的生長空間。

第三，合理配置植物的種類，優(yōu)化植物群落景觀。合理配置喬木、灌木、草本植物的比例，豐富植物層次結(jié)構(gòu)，形成多樹種、多層次、多用途的喬木、灌木、草本相結(jié)合的科學(xué)群落。東湖太漁山以喬木為主，灌木和草本比例較少，在豐富喬木、灌木、草本種類的同時，著重提高灌木和草本的應(yīng)用比例，在模仿自然群落配置方式的基礎(chǔ)上，合理構(gòu)建人工生態(tài)群落。不僅如此，常綠樹和落葉樹的比例、針葉樹和闊葉樹的比例、慢生樹和快生樹的比例都是需要研究的。植物群落的景觀效應(yīng)也是不能忽視的主要因素，通過優(yōu)化植物配置產(chǎn)生美學(xué)效應(yīng)吸引游人觀光，為體現(xiàn)春萌、夏綠、秋實和冬枯的四季變化，可以采用多種植物配置方案，如春天以櫻花、垂絲海棠等觀花型樹木為重點；夏天以紫薇、石榴等為重點；秋天以烏桕、紅楓等彩葉樹為重點；冬天則以臘梅、山茶等點綴，其色彩效果十分鮮明，也充分體現(xiàn)了春夏秋冬四季不同的景色。

第四，設(shè)立相關(guān)警示牌，加強(qiáng)對相關(guān)工作人員的管理。東湖太漁山受人類活動干擾影響大，很多喬木被游人刻字，不少草本被踐踏，人類垃圾遍布植物群落等從而影響到植物生長發(fā)育，威脅植物多樣性。應(yīng)在植物集中的位置設(shè)立警示牌，減少游人對植物的不良影響。太漁山很多地區(qū)雜草叢生、植物病蟲害嚴(yán)重，但多次調(diào)查均未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)人員被問責(zé)，應(yīng)該增加相關(guān)技術(shù)人員，加強(qiáng)植物管理，促進(jìn)園林養(yǎng)護(hù)工作及時順利進(jìn)行。

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Q948

A

1002-0659（2015）05-0009-05

2015-07-07

武漢設(shè)計工程學(xué)院校級科學(xué)研究項目（K201210）

主要作者簡介：何浩（1984—），男，講師，碩士，主要從事園林生態(tài)學(xué)與樹木栽培學(xué)研究。E-mail：42252612@qq.com