官港濕地白蠟林草本層植物群落結構分析

梁發(fā)輝，張 亮，楊靜慧，劉海榮，史滟滪，武春霞（天津農(nóng)學院， 天津 300384）

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官港濕地白蠟林草本層植物群落結構分析

梁發(fā)輝，張 亮，楊靜慧，劉海榮，史滟滪，武春霞
（天津農(nóng)學院， 天津 300384）

摘要：以天津官港森林公園濱海新區(qū)新建濕地內(nèi)白蠟林草本群落為研究對象，采用常規(guī)植物群落學調(diào)查方法，探討該區(qū)域內(nèi)物種多樣性的變化規(guī)律。對選定植物群落樣方地進行植物結構組成分析，對樣方內(nèi)植物群落的種類、多度、蓋度、頻度、優(yōu)勢種、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)進行了研究。結果表明：該樣方內(nèi)草本植物共有5科、13屬、13種；其中菊科種最多，唇形科和旋花科種最少；樣方內(nèi)狗尾草的多度值明顯高于其它物種，狗尾草的相對蓋度值最高，堿蓬與狗尾草的頻度最高；狗尾草是樣方內(nèi)的優(yōu)勢種；從小樣方的多樣性指數(shù)來看，多樣性指數(shù)高的樣方內(nèi)，物種的種類較多，而物種的數(shù)量少且均勻。

關鍵詞：群落結構；多樣性指數(shù)；均勻度指數(shù)；草本植物；濕地

濕地是地球表層生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是水陸相互作用形成的具有特殊功能的自然綜合體。濕地與森林、海洋一起并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)，它廣泛分布于世界各地，是地球上最富生物多樣性的生態(tài)景觀和人類最重要的生態(tài)環(huán)境之一［1］。濕地位于水陸交界處，是在水陸交互作用下形成的獨特生態(tài)系統(tǒng)［2］，在保護生物多樣性、涵養(yǎng)水源、凈化水體、蓄洪防洪、提供休閑旅游場所等方面起著極其重要的作用［3］。目前，天津濕地研究主要集中在濕地的保護修復及利用［4］、濕地水生動植物研究［5］、濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價等方面［6］，而對濕地內(nèi)的陸生植物群落結構研究較少。本文以官港濕地白蠟林下草本植物群落結構特征為主要研究對象，旨在為天津濕地資源合理開發(fā)利用與保護提供科學的依據(jù)。

1 研究方法

1.1 試驗地自然概況

天津官港森林公園位于天津市東南部渤海之濱的官港森林公園旅游區(qū)，是天津市唯一的濕地型森林公園。官港森林公園旅游區(qū)是京津塘三角帶和環(huán)渤海經(jīng)濟區(qū)的中心，其范圍東南至八米河的河中線，西至西排干渠，北至區(qū)界，總面積為22.85 km2。其中，陸地面積為17.71 km2，水域面積為5.14 km2。濕地四季分明，年平均氣溫12 ℃，無霜期為211 d。濕地為海積、湖積平原，地面高程在1.58～3.63 m，地勢低洼平坦，多靜水沉積。土壤主要有潮土和鹽土兩大類，以潮土分布面積為多。官港森林公園生物物種具有多樣性，木本、草本植物達到45科、120多種，這里還有大量的野生珍禽棲息，體現(xiàn)出明顯的平原森林特點和海陸交替帶的獨有景觀。

1.2 樣地選擇和調(diào)查方法

調(diào)查時間為2015年6月上旬到7月上旬，調(diào)查樣地為天津市濱海新區(qū)官港森林公園中白蠟林樣地，白蠟林植株行距均為3 m×4 m。郁閉度53%，統(tǒng)一常規(guī)人工管理。在白蠟林下確定樣方面積為30 m×20 m，在選好的區(qū)域內(nèi)按對角線［7］，選取1×1 m2的樣方，共計5個小樣方。利用皮尺、花桿、測高器、鋼卷尺、計算器、手持羅盤、標本袋等工具進行調(diào)查，記錄的內(nèi)容主要包括：草本植物的植物名、株數(shù)、蓋度、高度及物候相等指標。

1.3 各指標的計算方法

（1）相對密度：某一物種的個體數(shù)占全部物種個體數(shù)的百分比。

相對蓋度：群落中某一物種的分蓋度所占所有分蓋度之和的百分比。

相對頻度：群落中某一物種的頻度所占所有頻度之和的百分比。

重要值=相對多度+相對頻度+相對蓋度。

（2）Shannon-Weiner多樣性指數(shù)：

式中：S為物種數(shù)目，Pi為屬于種i的個體占全部個體數(shù)的比例［8］。

2 結果與分析

2.1 林地下層草本植物群落中的種類分析

依據(jù)本次群落結構調(diào)查和統(tǒng)計，該區(qū)共有草本植物5科、13屬、13種；分別是禾本科：狗尾草（Setaria viridis）、白茅（Impereat cylindrica （Linn.）Beauv）、蘆葦（Phragmites australis （Cav.））；菊科：小薊（Cirsium setosum）、蒲公英（Taraxacum mongolicum Hand.Mazz）、多花苦荬菜（Lxeris polycephala Cass.in Dict.Sci.Nat）、苣荬菜（Sonchus brachyotus）、紫花山萵苣（Lactucatatarica（L.）C. A.Mey.）；唇形科：益母草（Leonurus artemisia）；藜科：堿蓬（Suaeda glauca）、藜（Chenopodium album）、地膚（Kochia scoparia）；旋花科：打碗花（Calystegia hederacea）。其中菊科種最多，占物種總數(shù)的38%，其次是禾本科和藜科，各占物種總數(shù)的23%，唇形科和旋花科各占到7.6%。

2.2 林地下層草本植物群落中的相對密度分析

相對密度反應了樣地上各物種之間在數(shù)量上的關系，從圖1中得知，狗尾草的相對密度遠遠高于其他草本植物，達到了86%，而次之的堿蓬僅為4.6%，狗尾草相對密度是堿蓬的18倍，優(yōu)勢非常明顯。而小薊、苣荬菜、打碗花、地膚的相對密度僅為0.04%。狗尾草一般成群、成片、成簇生長，種子輕小，一株可長出上萬粒種子，借助風力水力都可傳播，狗尾草對環(huán)境的適應性也很強，因而此樣方內(nèi)的狗尾草最多；而堿蓬、多花苦荬菜等常常是單株分散生長，打碗花等種子數(shù)量少，蘆葦?shù)葘α⒌丨h(huán)境條件有要求，這些都限制了它們在樣方內(nèi)的數(shù)量。因此，官港濕地內(nèi)狗尾草在數(shù)量上占有絕對優(yōu)勢。

圖1 林地下層草本植物群落相對密度

2.3 林地下層草本植物群落中的相對頻度分析

從頻度來看，堿蓬和狗尾草最高，達100%，其次是多花苦荬菜，頻度為80%。從相對頻度來看，由圖2可知，堿蓬和狗尾草的分布最廣，主要是因為堿蓬的單株成活率高，而狗尾草種子繁殖能力強，它們對環(huán)境的適應能力都很強。而其它物種分布較少，主要原因是由于它們的種子較大傳播范圍較小，不利于種子遠距離的傳播，或是由于環(huán)境條件不適合生長，只有局部立體條件好的地方才能存活。因此，官港濕地內(nèi)狗尾草、堿蓬分布最廣、較均勻；多花苦荬菜、益母草、蘆葦、藜的分布比較廣泛；而小薊、苣荬菜、紫花山萵苣、打碗花、白茅、地膚分布比較零散。

圖2 林地下層草本植物群落頻度

2.4 林地下層草本植物群落中的相對蓋度分析

從圖3可知，狗尾草的相對蓋度值最大，占到了69.24%，其次是堿蓬，但相對蓋度值僅為6.62%，狗尾草相對蓋度是堿蓬的10倍，相對蓋度最低的是苣荬菜，僅為0.02%。狗尾草的相對蓋度最大，主要原因是狗尾草成群成片生長，數(shù)量又明顯高于其他物種。堿蓬和多花苦荬菜的相對蓋度大，主要是因為其數(shù)量較多，投影面積相對較大。蒲公英、益母草和蘆葦雖數(shù)量不多，但單株長勢較大，因而蓋度也較大。苣荬菜、地膚等相對蓋度較低，主要是因為在總樣方內(nèi)的數(shù)量較少，這些物種雖然對土壤要求不嚴格，但仍喜肥沃、疏松、含腐殖質(zhì)多的壤土，而官港濕地土質(zhì)鹽堿，因而這些物種長勢較弱，相對蓋度最低。

圖3 林地下層草本植物群落蓋度

2.5 林地下層草本植物群落中的優(yōu)勢種分析

利用重要值來衡量草本群落的優(yōu)勢種［9］，從圖4中可知，狗尾草是優(yōu)勢種，其次為堿蓬。主要原因是狗尾草適應性強，耐寒耐貧瘠，酸性或堿性土壤均可生長，生于海拔4 000 m以下的荒野、道旁，是旱地常見的一種雜草。其次，狗尾草種子非常輕，可以借風力、澆灌及收獲物進行傳播，種子經(jīng)越冬休眠后萌發(fā)，一株可以結數(shù)千至數(shù)萬粒種子，因此狗尾草傳播距離遠，傳播數(shù)量大，能在一定的區(qū)域內(nèi)迅速侵占領地。

堿蓬喜鹽濕、耐鹽堿，能在鹽堿地生長；莖直立，粗壯、莖葉肉質(zhì)，葉內(nèi)貯有大量的水分，能忍受暫時的干旱；種子的休眠期很短，遇上適宜的環(huán)境便能迅速發(fā)芽出苗生長；在堿湖周圍和鹽堿地上多星散和群集生長。

狗尾草與堿蓬相比，狗尾草是晚春性雜草，一般4月中旬至5月份發(fā)芽出苗，它的冠幅很小，高度也特別低矮，前期狗尾草長勢弱。而堿蓬在3月上旬至6月上旬都可出苗，到5月份，植株比狗尾草大。隨著季節(jié)的延長，具有須根的狗尾草迅速拔節(jié)生長，侵占周圍的資源，到秋季狗尾草已經(jīng)成為本區(qū)域的優(yōu)勢種，沒有任何一種植物能與它抗衡。

圖4 林地下層草本植物群落重要值

2.6 林地下層草本植物群落中的多樣性分析

研究植物群落的物種組成和多樣性是了解植物群落特征的基礎［10］，從圖5可知，5個小樣方的Simpson指數(shù)和 Shannon-Weiner指數(shù)規(guī)律一致。小樣方1、2的多樣性指數(shù)值較高，其中小樣方2的最高。小樣方3的多樣性指數(shù)最低。小樣方1、2的均勻度值也是明顯高于小樣方4、5，而小樣方3的均勻度值最低。

Simpson指數(shù)和 Shannon-Weiner指數(shù)值越高物種的多樣性越豐富；均勻度指數(shù)代表的是一個群落或生境中所有物種個體數(shù)目的分布狀況，所反映的是各物種個體數(shù)目分布的均勻程度。小樣方1、2的多樣性指數(shù)最高，均勻度也最大，說明小樣方1、2的物種分布均勻，物種豐富。而小樣方3多樣性指數(shù)和均勻度均較低，說明物種較為單一，且數(shù)量占優(yōu)勢。

圖5 林地下層各小樣方草本植物群落多樣性分析

3 結 論

本研究是以官港濕地白蠟林的草本層植物群落為主要研究對象，通過實地調(diào)查與統(tǒng)計分析，得出結論：該群落草本植物有5科、13屬、13種，其中菊科的種最多，占38%，唇形科和旋花科的種最少；狗尾草的相對密度、相對蓋度、相對

頻度都遠高于其它物種，其次是堿蓬；用重要值來衡量優(yōu)勢種來看，狗尾草是官港濕地白蠟林下的草本優(yōu)勢種，其次是堿蓬；從小樣方的多樣性指數(shù)來看，多樣性指數(shù)高的樣方，物種的種類較多，但各物種數(shù)量少且均勻。由此可以看出，官港濕地內(nèi)的白蠟林下草本植物的多樣性相對較為單一，基本上形成了以狗尾草+堿蓬為模式的生態(tài)群落，其他物種植株長勢較弱；從物種多樣性來看，有必要通過一些人為的干擾來改善群落結構，以提高濕地的生態(tài)功能。

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試驗研究

試驗研究

文章編號：1002-0659（2016）02-0001-03

中圖分類號：Q948.12+1

文獻標識碼：A

收稿日期：2015-03-14

基金項目：天津市濱海新區(qū)開發(fā)項目“天津市濱海新區(qū)官港自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)”（020501）；天津市農(nóng)委項目“彩葉樹優(yōu)良品種繁殖、栽培技術示范與推廣”（201502100）；國家星火計劃項目“大果型甜櫻桃新品種設施栽培技術推廣”（2015GA610026）

作者簡介：主要梁發(fā)輝（1978-），女，講師，碩士，主要從事園林植物與觀賞園藝方面的研究。

通訊作者簡介：楊靜慧（1961-），女，教授，博士，主要從事園藝和生物技術方面的教學與研究工作。