千渭之會(huì)國(guó)家濕地公園植物多樣性調(diào)查評(píng)價(jià)

李欣蒞，弓 弼，高麗娟，宮曉琳

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院，陜西 楊陵 712100)

河流濕地具灌溉、調(diào)蓄、運(yùn)輸、飲水、養(yǎng)殖、觀賞等多種功能，作為淡水供應(yīng)者對(duì)周邊下游地區(qū)極為重要[1]。濕地是生產(chǎn)力和生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)[2]，是發(fā)展中國(guó)家特別重要的自然資源，因?yàn)樗鼈優(yōu)楫?dāng)?shù)厝颂峁┒鄻踊纳鷳B(tài)服務(wù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[3]。濕地植物多樣性是直接影響濕地質(zhì)量和野生動(dòng)物的棲息地狀況的因素之一，是生物多樣性研究的重要內(nèi)容，對(duì)維持濕地生態(tài)功能和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定有重要作用[4]。植物種植豐富度對(duì)濕地的植物覆蓋和功能恢復(fù)產(chǎn)生積極的影響[5]。通過(guò)植被根系恢復(fù)濕地地下水位的生態(tài)效果優(yōu)于昂貴的水工技術(shù)而且成本更低[6]。

由于濕地建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越普遍，需要進(jìn)行有意義的后續(xù)研究來(lái)評(píng)估濕地生態(tài)系統(tǒng)隨著時(shí)間的變化[7]。寶雞市千渭之會(huì)國(guó)家濕地公園是對(duì)原有生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)低效的水產(chǎn)池塘、水塘、灌溉地、農(nóng)用泛洪濕地渠等具有濕地特征的區(qū)域，通過(guò)人為規(guī)劃為了保護(hù)濕地資源而建的人工濕地。本研究以千渭之會(huì)國(guó)家濕地公園為研究區(qū)，對(duì)其植物組成和多樣性進(jìn)行分析，進(jìn)而為濕地資源的保護(hù)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

寶雞市地處陜西省關(guān)中地區(qū)西部，地理坐標(biāo)位置為106°18′-108°03′E，33°35′-35°06′N，總面積18 172 km2。屬于暖溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫7.6～12.9℃，年平均降水量590～1 000 mm，年均日照1 860～2 250 h[8]。濕地公園位于寶雞市高新區(qū)的渭河城區(qū)段和千河王家崖水庫(kù)至入渭交匯處，東西長(zhǎng)約7 km，南北長(zhǎng)約17 km。范圍周邊涉及陳倉(cāng)區(qū)賈村鎮(zhèn)、鳳翔縣長(zhǎng)青鎮(zhèn)、高新區(qū)千河鎮(zhèn)等3個(gè)鎮(zhèn)的23個(gè)行政村，總面積為1 864.0 hm2。其中濕地面積1 716.3 hm2，占公園總面積的92.1%。地理坐標(biāo)介于107°13′-107°20′E，34°19′-34°28′N。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

2017年5-7月，采用樣方法對(duì)濕地公園植物進(jìn)行全面調(diào)查。根據(jù)實(shí)際條件將綠地類型分為人工濕地、自然濕地、游園綠地和河堤園路綠地四種。根據(jù)不同的群落結(jié)構(gòu)，布置不同面積的樣方，喬木林樣方面積為20 m×20 m，記測(cè)株數(shù)、種名、樹高、胸徑；灌木叢樣方面積為5 m×5 m，草本群落樣方面積為1 m×1 m，灌木及草本樣方中分別記錄種名、株數(shù)(叢數(shù))、高度，估算蓋度，多次定點(diǎn)調(diào)查，以確保調(diào)查的準(zhǔn)確[9-10]。直接觀察記錄種類，對(duì)不熟識(shí)的野生植物采集標(biāo)本后初步鑒定種類，同時(shí)對(duì)每種植物的花、葉、果實(shí)等特征以及生長(zhǎng)情況拍照，依據(jù)《中國(guó)高等植物圖鑒》和《中國(guó)植物志》及相關(guān)的著作、文獻(xiàn)[11-17]等，準(zhǔn)確地鑒定野生植物的種、屬，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行科、屬、種的統(tǒng)計(jì)以及植物生活型、植物多樣性等方面的分析研究。

2.2 多樣性指數(shù)測(cè)度方法

利用重要值(IV)和α多樣性指數(shù)，選用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、Simpson多樣性指數(shù)(DS)、Pielou均勻度指數(shù)(JP)作為植物多樣性的指標(biāo)，用于估計(jì)濕地的多樣性和相對(duì)豐度[17-18]。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)

Simpson多樣性指數(shù)(DS)

Pielou均勻度指數(shù)(JP)

JP=H/lnS

式中，Ni為第i個(gè)種在樣方中的重要值，N為樣方中所有種的重要值之和，pi=Ni/N，S為樣方內(nèi)物種總數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 科、屬、種的統(tǒng)計(jì)分析

研究區(qū)共有植物225種，隸屬64科186屬。其中裸子植物3科5屬7種；被子植物59科179屬215種，蕨類植物2科2屬3種，雙子葉植物162種，占72%。野生種共124種，隸屬31科112屬，70.97%為雙子葉植物，27.42%單子葉植物，1.61%為蕨類植物；栽培植物101種，隸屬45科80屬，73.27%為雙子葉植物，18.81%為單子葉植物，6.93%為裸子植物，0.99%為蕨類植物。

表1 科的統(tǒng)計(jì)與比較

如表1所示，禾本科(Gramineae)29屬32種，菊科(Compositae)18屬24種，薔薇科(Rosaceae)16屬23種，豆科(Leguminosae)14屬23種，為優(yōu)勢(shì)科。其次是十字花科(Cruciferae)7屬7種，唇形科(Labiatae)7屬7種，紫草科(Boraginaceae)5屬5種，莎草科(Cyperaceae)5屬5種，茄科(Solanaceae)4屬4種，木犀科(Oleaceae)4屬8種，石竹科(Caryophyllaceae)4屬5種。

在人工綠地中主要喬木以白皮松(Pinusbungeana)、油松(Pinustabulaeformis)、垂柳(Salixbabylonica)、國(guó)槐(Sophorajaponica)、榆樹(Ulmuspumila)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、泡桐(Paulowniafortunei)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、楓楊(Pterocaryastenoptera)、臭椿(Ailanthusaltissima)等為主，其中經(jīng)濟(jì)樹種有柿(Diospyroskaki)、山楂(Crataeguspinnatifida)、皂角(Gleditsiasinensis)等，灌木有迎春花(Jasminumnudiflorum)、棣棠(Kerriajaponica)、榆葉梅(Amygdalustriloba)、紫葉矮櫻(Prunus×cistena)、金山繡線菊(Spiraea×bumaldacv.Goalden Mound)、大葉黃楊(Buxusmegistophylla)等，人工綠地草本以剪股穎(Agrostisclavata)、苜蓿(Medicagosativa)、白車軸草(Trifoliumrepens)、細(xì)葉芒(Miscanthussinensiscv.gracillimus)。在濕地植物中，蘆葦(Phragmitesaustralis)是目前的先鋒植物，在濕地公園建成區(qū)覆蓋了大約50%的水域，除此以外還分布有千屈菜(Lythrumsalicaria)、菖蒲(Acoruscalamus)、香蒲(Typhaorientalis)等。野生植被主要分布在濕地公園沿線的待建區(qū)域，主要為大量的野生草本植物，偶有構(gòu)樹(Broussonetiapapyifera)、榆樹、毛白楊(Populustomentasa)、銀柳(Salixchienii)等喬木零星分布。野生草本多達(dá)150余種，其中以禾本科、菊科、豆科、十字花科、唇形科、莎草科、紫草科最為多見。另外在綠地建成區(qū)也分布有大量的野生草本植物。

3.2 區(qū)系分析

植物區(qū)系是在自然和歷史等條件綜合作用而演化發(fā)展形成的，通過(guò)對(duì)一個(gè)地區(qū)植物區(qū)系的分析，可以評(píng)價(jià)出植物區(qū)系組成的現(xiàn)狀、地位及物種豐富度，對(duì)植物資源調(diào)查，引種馴化，提高植物多樣性等工作提供基礎(chǔ)資料[15]。

寶雞市地處亞洲大陸暖溫帶區(qū)域，屬季風(fēng)型氣候。根據(jù)《世界種子植物科的分布區(qū)類型系統(tǒng)》[15]

統(tǒng)計(jì)分析得，種子植物大致可劃分為7個(gè)分布類型和4個(gè)變型(表2)。從科的分布類型來(lái)看，世界廣布的占多數(shù)，達(dá)29個(gè)，占總科數(shù)的45.31%。熱帶廣布及北溫帶和南溫帶間斷分布科分別有12個(gè)和8個(gè)，占18.75%和12.50%。熱帶、溫帶成分明顯。

表2 種子植物的科分布區(qū)類型

3.3 生活型分析

按照《中國(guó)植被》的生活型系統(tǒng)[17]，植物生活型主要包括喬木、灌木、草本和藤本植物。統(tǒng)計(jì)得，濕地公園中有木本植物79種，占總數(shù) 35.11%；草本植物140種，占總數(shù)的62.22%，藤本植物相對(duì)較少，僅8種，占總數(shù)的3.56%。喬∶灌∶藤本∶草的比例為41∶36∶8∶140。對(duì)野生植物與栽培植物分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分析，由表3可知，濕地公園中野生植物共124種，占總數(shù)的55.1%，以野生草本植物為主，共108種，占野生植物總數(shù)的87.1%，占所有草本植物總數(shù)的77.14%。可得野生植物物種數(shù)量略高于栽培植物，野生植物中草本占絕大多數(shù)，在草本植物中，野生種所占比例非常高。栽培植物共101種，占總數(shù)的44.9%。其中喬木39種，所占比例最高，占栽培種數(shù)量的38.61%，占所有喬木總數(shù)的95.12%，即喬木的絕大多數(shù)是栽培種。栽培植物中草本植物32種數(shù)量?jī)H次于喬木數(shù)量，占栽培植物總數(shù)的31.68%，其次是栽培種灌木28種，占栽培植物總數(shù)的27.72%。

表3 野生植物和栽培植物的生活型種數(shù)分布

3.4 水分生態(tài)型分析

根據(jù)植物與水分的關(guān)系，將生長(zhǎng)在水中的植物統(tǒng)稱為水生植物; 生長(zhǎng)在潮濕環(huán)境中，不能忍受較長(zhǎng)時(shí)間水分不足的植物稱為濕生植物; 生長(zhǎng)在水分條件適中生境中的植物稱為中生植物; 生長(zhǎng)在干旱環(huán)境中，能長(zhǎng)期耐受干旱環(huán)境，且能維護(hù)水分平衡和正常的生長(zhǎng)發(fā)育的植物稱為旱生植物[19-22]。

千渭之會(huì)國(guó)家濕地公園的植物水分生態(tài)型主要包括水生、濕生、中生、旱生4種。由表4可知，在調(diào)查的植物中，中生植物103種，所占比例最高，達(dá)到45.77%，其次是濕生植物46種和旱生植物44種，分別占總數(shù)的20.44%和19.56%。水生植物32種，所占比例最小，為14.22%。濕地公園中栽培的水生植物蘆葦占了絕大部分，成為優(yōu)勢(shì)物種。

表4 植物水分生態(tài)型種數(shù)分布

3.5 植物多樣性分析

按照預(yù)定的設(shè)計(jì)，本次調(diào)查共設(shè)置樣方30個(gè)，其樣方多樣性數(shù)據(jù)如表5。

可以發(fā)現(xiàn)，濕地公園內(nèi)各個(gè)區(qū)域Shannon-Wiener(H)、Simpson(DS)和Pielou(JP)范圍分別在0.881～2.277、0.459～0.869和0.2～0.522。Shannon-Wiener(H)的平均值為1.50，其中43.33%的樣地高于平均值，Simpson(DS)平均值為0.73，其中63.33%的樣地高于平均值，Pielou(JP)平均值為0.31，其中46.67%的樣地高于平均值。

將各樣地類型內(nèi)的數(shù)據(jù)取平均值(表6)，可以看出，2種濕地環(huán)境顯示出比濕地周圍綠地更高的物種豐富度和多樣性，濕地環(huán)境中自然濕地顯示出比人工濕地更高的物種豐富度、多樣性和均勻度，且物種多樣性越高，濕地生態(tài)環(huán)境越趨于穩(wěn)定；濕地周圍綠地中游園顯示出比河堤道路更高的物種豐富度、多樣性和均勻度。

表5 植物多樣性

表6 各取樣區(qū)域的多樣性平均值

自然濕地以野生植物為主，草本占野生植物種數(shù)的87.1%，居絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，故自然濕地中植物生活型種類較少，植物群落層次不明顯。而人工濕地的原有野生水生植物種類所占比例較小，大部分的水生植物為人工栽植種類，蘆葦所占比例可達(dá)2/3，植物豐富度不足。周圍綠地中包括典型的人工植物群落生物多樣性、均勻度指數(shù)皆較低，而生活型種類較多，植物層次豐富，在種植過(guò)程中單一的注重景觀，造成各個(gè)群落的均質(zhì)化，另外人工種植的植物生長(zhǎng)旺盛后，對(duì)其他植物在其中的生長(zhǎng)起到了一定的抑制作用，成為單優(yōu)群落或共優(yōu)群落，造成均勻度偏低；而野生與人工植物相結(jié)合的群落生物多樣性和均勻度均較高，生活型種類也較多，植物層次豐富。

4 結(jié)論與討論

濕地是生產(chǎn)力和生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)[2]，但由于人為活動(dòng)諸如排水、過(guò)度放牧、種植和污染等擾亂行為會(huì)干擾敏感物種，減少植物物種的多樣性致使它們逐步退化。一般來(lái)說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)的多樣性的減少會(huì)經(jīng)歷3個(gè)重要過(guò)程：干擾、競(jìng)爭(zhēng)排斥和環(huán)境異質(zhì)性[17]。 建議自然濕地應(yīng)充分利用時(shí)間變化和垂直空間變化，建立結(jié)構(gòu)合理、富于層次變化的濕地植物群落；河道內(nèi)的公園主體部分建議構(gòu)建濕生木本-挺水植物-沉水植物相結(jié)合的群落模式，因地制宜選用耐水濕型木本植物，如水杉、旱柳、垂柳、箕柳、楓楊等，并根據(jù)各類樹種耐水濕程度不同，在濕地的不同區(qū)域合理配植；挺水植物除蘆葦外，增加香蒲、水蔥、千屈菜、蘆竹、澤瀉、茭白、荷花等；沉水植物可以配植苦草、金魚藻等。濕地公園中濕地周圍綠地的建設(shè)中，人工栽植要盡量選用鄉(xiāng)土樹種，避免造成群落均質(zhì)化，可使用一些野趣豐富的花草，使地被層富有層次，同時(shí)增加了濕地公園的野趣特色。根據(jù)不同類型的生態(tài)特性建立物種豐富、結(jié)構(gòu)合理、富于季相變化[21]的濕地植物群落，以提高千渭之會(huì)濕地公園的植物的物種多樣性，但通過(guò)構(gòu)建人工濕地的方法來(lái)增加濕地的生物多樣性還需要更多的恢復(fù)時(shí)間和更為先進(jìn)的修復(fù)技術(shù)?，F(xiàn)階段公園的大部分仍屬于未開放狀態(tài)，僅有少數(shù)釣魚愛好者和游人在公園內(nèi)活動(dòng)，但由于公園濕地環(huán)境的退化，一些植被已經(jīng)銳減甚至瀕臨或已經(jīng)滅絕。所以建議公園在正式對(duì)外開放之前，進(jìn)行一段時(shí)期的封育；同時(shí)為保護(hù)保證公園濕地植被的長(zhǎng)期性以及穩(wěn)定性，在公園開放后，每隔一定時(shí)期即封閉公園，進(jìn)行植被封育。實(shí)施封育技術(shù)措施，可有效控制人為活動(dòng)對(duì)濕地植被的干擾，促進(jìn)濕地植被恢復(fù)，豐富濕地植被生物量，增加植被覆蓋度，提高生物多樣性。