惠州棕櫚島高爾夫球場植物多樣性研究

郭雄飛，陳紅躍

（1.西華師范大學 環(huán)境科學與工程學院，四川 南充 637009；2.華南農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院，廣州 510642）

惠州棕櫚島高爾夫球場占地面積9.6×105m2，2000年建成投入營運，是區(qū)域較早建設和檔次較高的高爾夫球場。隨著大亞灣地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，該球場已成為集鍛煉、競技、休閑、娛樂和社交對外交流為一體的重要場所。但球場的建設和運營一直以來都有爭議，特別是因其占用大量土地，植被重建引發(fā)植物多樣性變化，草坪養(yǎng)護的化肥和農(nóng)藥使用的面源污染等引起人們關注。植物多樣性是區(qū)域植被恢復和保護的基礎［1］，研究群落物種多樣性有助于理解植被恢復過程中群落的結(jié)構(gòu)、發(fā)展和變化［2-3］。植物多樣性和群落結(jié)構(gòu)特征又是反映群落健康的重要指標［4-6］。因此，以惠州棕櫚島高爾夫球場為例，分析球場植被多樣性及其結(jié)構(gòu)特征的變化，并從提高植物多樣性的角度提出增強群落生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和景觀價值的重建措施，對于球場分布相對比較集中的珠江三角洲具有重要的參考意義，也可為同類球場的環(huán)境影響評價、建設和管理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

惠州棕櫚島高爾夫球場位于惠州市惠陽區(qū)淡水寮湖半島，坐標N 22°47′，E 114°26′。處于原淡水鎮(zhèn)土湖管理區(qū)的小寮村地段，原土地利用類型主要有水田、魚塘、山地和草地等。球場區(qū)主要由18個球道組成，占地7.30×105m2，整個球場隨丘陵地形順勢而成，球場基層之上是使用約50 cm的人工地基，并采用復合層多向泄水系統(tǒng)技術。球場的草種為海濱雀稗（Seashore paspalum），其景觀植被主要以人工灌叢、亞熱帶棕櫚科喬木為主，與果林、水塘及河道交織，淡水河和橫嶺河從球場邊流淌而過，自然地貌兼?zhèn)渚窦毧獭Ｌ貏e是近年隨著淡水城區(qū)的發(fā)展，球場周邊已被高樓及道路環(huán)繞，球場成了城區(qū)中不可多得的一處美麗的自然風光。

1.2 研究方法

2016年10月對惠州棕櫚島高爾夫球場、附近的惠陽開發(fā)區(qū)山坡地馬尾松林和風水林進行實地考察，利用現(xiàn)場勘察和野外樣方調(diào)查的方法對該地植被現(xiàn)狀進行了群落學調(diào)查，詳細記錄該球場植物群落結(jié)構(gòu)和景觀特點，拍照并采集植物標本，參考《廣東植物志》《中國植物志》進行植物種類鑒定，整理出該地的喬木層、灌木層和草本層的植物名錄。調(diào)查樣方的數(shù)量根據(jù)群落的面積和分布來確定，按照典型取樣的原則，根據(jù)地形和群落結(jié)構(gòu)設置樣方。主樣方按正方形或者長方形設置，樣方面積大小視群落類型來定。在高爾夫球場區(qū)設6個20 m×20 m喬木群落樣方，同時在球場附近的開發(fā)區(qū)設置同等規(guī)格的馬尾松林和風水林喬木樣方各一個作為對照。在每塊喬木樣方的中心和四角再設5個4 m×4 m的灌木樣方和隨機分布的4個2 m×2 m的草本樣方。分別記錄各樣方喬木的種名、株數(shù)、胸徑、株高、蓋度，灌木及草本植物的種名、高度、叢數(shù)、蓋度等。以惠陽開發(fā)區(qū)山坡地馬尾松林和風水林為對照，對該球場的物種多樣性進行分析及比較研究。

表1 各群落樣方基本情況

1.3 數(shù)據(jù)分析

物種多樣性指數(shù)選用常用的物種豐富度指數(shù)、物種多樣性指數(shù)和物種均勻度指數(shù)來表示［7-8］。計算公式為：

物種豐富度指數(shù)（S），以出現(xiàn)在樣地內(nèi)的物種總數(shù)表示；

Simpson多樣性指數(shù)（D），D＝1-ΣP2i；

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′），H′＝-ΣPiln Pi；

Pielou均勻度指數(shù)（J），J＝（1-ΣP2i）／（1— 1／S）。

式中，Pi＝Ni／N，Ni為第 i個物種的個體數(shù)（i＝1，2…，S），N為所有種的個體總數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落物種組成分析

2.1.1 球場區(qū)各植被群落物種組成分析

根據(jù)球場內(nèi)6個樣方的統(tǒng)計結(jié)果，共有31種維管束植物，隸屬于20科30屬（表2）。其中，雙子葉植物16科19屬19種，單子葉植物4科11屬11種。物種數(shù)較多的科是棕櫚科（4種）、百合科（3種）和菊科（3種），僅含1～2個種的科有17個，占總科數(shù)的85%。30個屬中僅含1種植物的屬有29個，占總屬數(shù)的96.6%。表明該球場內(nèi)群落科屬組成結(jié)構(gòu)相對比較分散。

2.1.2 球場外兩個對照樣地群落物種組成分析

球場外馬尾松林群落只有2種維管束植物，隸屬于2科2屬。其中，喬木層植物馬尾松（Pinus massoniana）屬于裸子植物，該群落無灌木層，草本植物芒箕（Dicranopterisampla）屬于蕨類植物。球場外風水林群落植物種類相對較多，共有37種維管束植物，隸屬于23科31屬，雙子葉植物17科19屬 19種，裸子植物松杉綱 1科 1屬1種，蕨類植物1科2屬2種，單子葉植物4科9屬15種。其中，含種數(shù)較多的科是禾本科 6種、?？?4種，共占總科數(shù)的43.47%。

2.2 各植被群落結(jié)構(gòu)分析

球場各植物群落喬木層中，胸徑在5.0～10.9 cm范圍內(nèi)的喬木個體數(shù)最多，占65%左右，各群落中其它個體的胸徑級主要集中在11.0～20.9 cm（表3）。6個樣地的植被群落垂直結(jié)構(gòu)基本上為喬木層、灌木層、草本層。其結(jié)構(gòu)分別如下：

（1）群落類型1 紅千層-南美蟛蜞菊群落 喬木層高度10.8 m，平均胸徑15.3 cm，蓋度55%，主要植物種類有紅千層、刺桐、蒲葵等；灌木層高度3.2 m，蓋度24%，主要植物種類有姜母、簕杜鵑等；草本層高度1.73 m，蓋度40%，主要植物種類有蚌花、春羽、虎尾蘭、南美蟛蜞菊等。

（2）群落類型2 假檳榔-紅桑群落 喬木層高度7.1 m，平均胸徑17.7 cm，蓋度43%，主要植物種類有假檳榔、洋紫荊、藍花楹、火焰木、蒲葵等；灌木層高度 1.78 m，蓋度46%，主要植物種類有紅絨球、紅桑、象腳絲蘭、鵝掌藤等；草本層高度0.17 m，蓋度9%，主要植物種類有蚌花、南美蟛蜞菊等。

（3）群落類型3 刺桐-大紅花群落 喬木層高度 8.6 m，平均胸徑 12.7 cm，蓋33%，主要植物種類有假檳榔、刺桐、橡膠榕等；灌木層高度1.83 m，蓋度53%，主要植物種類有紅絨球、大紅花、假連翹等；草本層高度1.57 m，蓋度11.2%，主要植物種類有海芋、春羽、文殊蘭等。

表2 棕櫚島高爾夫球場植物種類統(tǒng)計

（4）群落類型4 荔枝-海芋群落 喬木層高度 7.4 m，平均胸徑 22.3 cm，蓋度87%，主要植物種類有荔枝；無灌木植被；草本層高度1.48 m，蓋度39.5%，主要植物種類有海芋、南美蟛蜞菊、金紐扣、火炭母等。

（5）群落類型5 大葉相思-南美蟛蜞菊群落喬木層高度10.9 m，平均胸徑7.3 cm，蓋度79%，主要植物種類有大葉相思、枇杷、橡膠榕；無灌木植被；草本層高度2.1 m，蓋度49%，主要植物種類有南美蟛蜞菊、朱蕉、蜘蛛蘭等。

表3 棕櫚島高爾夫球場喬木層植被群落徑級分布

（6）群落類型6 皇后葵-虎尾蘭群落 喬木層高度為11.2 m，平均胸徑為16.8 cm，蓋度65%，主要為澳洲鴨腳木、散尾葵、皇后葵等；灌木層高度為0.23 m，蓋度12%，主要植被為紫雪茄；草本層高度1.53 m，蓋度56%，主要為類虎尾蘭、海芋、彩虹朱蕉、蜘蛛蘭、朱蕉等；

（7）對照群落7 馬尾松林群落 喬木層高度為5.31 m，平均胸徑為9.28，蓋度63%，主要為馬尾松；無灌木植被；草本層高度0.75 m，蓋度43%，植物種類只有芒箕1種。

（8）對照群落8 風水林群落 喬木層高度為14 m，平均胸徑為31.4 cm，蓋度89%，主要為橄欖、樟樹、木荷、土沉香、簕竹、龍眼青皮竹和杉木等；灌木層高度2.3 m，蓋度為76%，主要為九節(jié)、橄欖、毛果算盤子等；草本層高度0.96 m，蓋度為71%，主要為半邊旗、淡竹葉、短葉黍、漫山莠竹等。

從整個高爾夫球場喬木徑級結(jié)構(gòu)及整體上看，球場內(nèi)幼齡樹最多，其次是成齡、中齡樹，各徑級喬木數(shù)量分布不均，群落穩(wěn)定性較差。球場外馬尾松林群落主要為幼齡樹，群落穩(wěn)定性最差；球場外風水林幼齡樹、成齡樹和中齡樹數(shù)量較多，且分布較為均衡，群落穩(wěn)定性最好。

2.3 群落植物多樣性比較分析

2.3.1 球場內(nèi)各群落植物多樣性比較分析

植物生長型是表征群落垂直結(jié)構(gòu)和外貌特征的重要因子［9-10］，在一定程度上能反映植物群落的結(jié)構(gòu)特征。本研究主要參照Whittaker等（1975）的分類系統(tǒng)［11］進行生活型分類，選取喬木、灌木和草本3個最主要類型作為研究對象，分析球場3個層次的物種豐富度、多樣性和均勻度的變化情況。

由圖1可知，球場內(nèi)植物群落物種豐富度呈不規(guī)則變化，樣方4和樣方5無灌木層植被，因此，總體上灌木層物種豐富度最低。圖1表明，該區(qū)群落總豐富度主要受草本層和喬木層影響。6個植物群落中喬木層的豐富度指數(shù)為樣方6＞樣方2＞樣方3＞樣方1＝樣方5＞樣方4。樣方4的物種豐富度較小是由于人類活動導致，只有人為補種的荔枝一個樹種；灌木層的物種豐富度為樣方2＞樣方1＝樣方3＞樣方6＞樣方4＝樣方5；草本層的物種豐富度為樣方1＝樣方3＝樣方4＝樣方6＞樣方5＞樣方2。6個植被群落類型中物種豐富度指數(shù)總體上表現(xiàn)為喬木層＞草本層＞灌木層。

從Simpson指數(shù)（圖2）來看，各群落以喬木層Simpson指數(shù)最大，但3個層次的Simpson指數(shù)變化也不規(guī)則，主要因為物種多樣性指數(shù)大小是由群落的均勻度和豐富度共同決定的［12］，物種多樣性指數(shù)上的明顯差異受不同群落不同層次上的均勻度差異的影響。樣方3為刺桐-大紅花群落，喬木層物種豐富度高于灌木層，但喬木層刺桐和蒲葵較多，均勻度較低，所以其Simpson指數(shù)低于灌木層。各群落喬木層的Simpson指數(shù)中，樣方1和6最高，樣方4最低。灌木層的Simpson指數(shù)中，樣方2最高，樣方4、5、6最低，均為零。草本層的Simpson指數(shù)是樣方3最高，樣方2最低。

圖3顯示，灌木層由于豐富度高，幾乎在各群落中Shannon-Wiener指數(shù)最大，同樣，3號樣方喬木層刺桐和蒲葵較多，受均勻度影響，其喬木層Shannon-Wiener大于灌木層。其它樣方Shannon-Wiener指數(shù)變化與圖2所示的Simpson指數(shù)變化情況基本一致，可能的原因是Shannon-Wiener指數(shù)與 Simpson指數(shù)關系密切。

整體上看，不論是Simpson指數(shù)還是Shannon-Wiener指數(shù)，植物群落不同層次多樣性的變化規(guī)律：灌木層 ＜草本層 ＜喬木層（樣地2、5、6），草本層 ＞喬木層≥灌木層（樣地 1、3、4）。

物種均勻度指數(shù)反映了個體在群落中的分布均勻程度，在一定時空范圍內(nèi)反映了群落的穩(wěn)定性［13-14］。由圖4可知，各群落喬木層的均勻度指數(shù)是樣方1＞樣方2＞樣方6＞樣方5＞樣方3＞樣方4，灌木層是樣方1＞樣方3＞樣方2＞樣方4＝樣方5＝樣方6。草本層是樣方3＞樣方1＞樣方4＞樣方5＞樣方6＞樣方2。整體上看，樣方1的物種均勻度指數(shù)顯著高于其它樣地，樣方4的物種均勻度最低，反映了樣方4優(yōu)勢度最高，與處于同一時空內(nèi)其他群落相比，其穩(wěn)定性相對較低。

物種多樣性指數(shù)大小與群落的豐富度和均勻度均有密切聯(lián)系［15-16］，各樣方群落物種豐富度和Simpson指數(shù)呈不規(guī)則變化，原因在于不同樣方群落的喬木層、灌木層和草本層均勻度的變化，因物種豐富度的影響，樣方2和樣方6喬木的Simpson指數(shù)最大，因均勻度的影響，各層Simpson指數(shù)變化不規(guī)則與該球場群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定相一致。

圖1 不同群落豐富度指數(shù)

圖3 不同群落 S hannon-Wiener指數(shù)

圖2 不同群落 S impson指數(shù)

圖4 不同群落 P ielou指數(shù)

2.3.2 球場內(nèi)外植物多樣性比較分析

由圖5—8可知，以球場附近開發(fā)區(qū)風水林、山坡地馬尾松林以及球場內(nèi)部6個植物群落的平均水平三者為研究對象，對其各類生活型的植物多樣性進行比較研究發(fā)現(xiàn)，三者各生活型的豐富度（S）、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)的變化規(guī)律均一致。各指標均表現(xiàn)為風水林＞球場群落平均水平＞山坡地馬尾松林，除山坡地馬尾松林無灌木林外，山坡地馬尾松林和球場林地各生活型的多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為喬木層＞草本層＞灌木層，風水林則均表現(xiàn)為灌木層＞草本層＞喬木層。由此可知，球場植物多樣性的平均水平高于山坡地馬尾松林，但低于開發(fā)區(qū)風水林。

圖5 不同群落生活型豐富度指數(shù)

圖6 不同群落生活型 S impson指數(shù)

圖7 不同群落生活型 S hannon-Wiener指 數(shù)

圖 8 不同群落生活型 P ielou指數(shù)

3 討果與結(jié)論

惠州棕櫚島高爾夫球場喬木層共有22種植物，灌木層共有 10種植物，草本層共有 20種植物，不同群落的喬木層物種數(shù)為1～6，不同群落的灌木層物種數(shù)為 0～5，草本層為1～4。球場外兩個對照樣地的喬木層共有植物9種，灌木層共有16種，草本層14種。球場內(nèi)外各生活型物種數(shù)量差異性顯著。

灌木層和草本層是植被群落的重要成分，其組成和結(jié)構(gòu)在一定程度上反映了該種群落生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特點［17］。因此，灌木和草本植物物種組成與結(jié)構(gòu)可以作為評價高爾夫球場健康狀況的重要指標。其中，在球場內(nèi)，不同群落的喬灌草物種多樣性指數(shù)也表現(xiàn)出一定的差異性，總體上樣方2的植物物種多樣性最高，這表明2群落構(gòu)建模式可使空間的利用更加多元化，更能豐富群落中生物多樣性。而樣方4中的喬灌層Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)均為0，這說明灌木層中，樣方4植物多樣性最低。因植物多樣性與植物群落的穩(wěn)定性關系密切［18-22］。據(jù)此，樣方4的穩(wěn)定性和多樣性需要改善，以提高群落碳儲量、水土保持等生態(tài)服務功能。球場內(nèi)6個人工植物群落中除樣方4外，其余群落喬木層多樣性均比灌木層豐富。從植物多樣性和物種組成來看，球場6種群落存在較大差異。根據(jù)前人的研究成果，其可能原因有：球場內(nèi)新建成群落與立地條件不相適，優(yōu)勢種競爭或后期粗放管理等造成多樣性較低；植物群落在建設初期未充分考慮群落結(jié)構(gòu)。而球場外風水林群落和馬尾松林群落豐富度指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)均表現(xiàn)為灌木層＞草本層＞喬木層。且風水林群落多樣性高于馬尾松林。

通過對惠州市棕櫚島高爾夫球場6個人工植物群落、惠陽開發(fā)區(qū)山坡地馬尾松林群落和開發(fā)區(qū)風水林群落的調(diào)查和指標分析可知，總體上高爾夫球場植物群落的物種豐富度、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)高于對照樣地馬尾松林群落，但顯著低于風水林群落。說明球場的建設促進了當?shù)刂参锒鄻有缘奶岣?。然而，結(jié)合高爾夫球場自身的景觀營建需求，球場內(nèi)人工植物群落仍存在局部物種過分單一，如南美蟛蜞菊等外來入侵植物等問題。因此，球場的構(gòu)建和運營仍需進一步改善和調(diào)整，應從合理引進植物以增加群落豐富度、合理調(diào)整鄉(xiāng)土樹種與外來樹種的配比來構(gòu)建復合型植物群落，并根據(jù)各樹種的生態(tài)學特征和立地條件實行適地適樹［23-24］，加強并優(yōu)化植被后期管理等方面入手。針對群落多樣性較低的地域，如樣方4群落，加強不同類型植物的應用，應當科學合理的搭配觀花、觀葉、觀果植物，豐富群落多樣性，轉(zhuǎn)變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)單一的局面，在滿足植物的個體和整體景觀效果的同時符合高爾夫球場的競技功能需求［25］。針對外來物種的侵入造成的生態(tài)環(huán)境風險問題，在高爾夫球場專用的草種選擇的時應選擇成熟草種，慎重考慮使用新品草種，以降低生態(tài)環(huán)境風險。同時，考慮到球場后期管護帶來的面源污染問題，有必采取相應技術措施應對污染問題，對有污染的水域要合理配置相應的物種，以期最大程度地起到凈化水域的作用。