珠三角地區(qū)林地土質(zhì)邊坡植物群落結(jié)構(gòu)與多樣性

鄧鵬，戴偉，路秉翰，謝騰芳，王剛，黃健豪，譚廣文

(廣州普邦園林股份有限公司，廣東 廣州 510600)

珠江三角洲位于我國大陸的南端，該地區(qū)水熱資源豐富，河湖水網(wǎng)密布，地形多為沖積平原并環(huán)以低山丘陵，自然環(huán)境十分有利于天然植被群落的形成和長期穩(wěn)定發(fā)展[1]。近年來，珠三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，城市建設(shè)如火如荼，大片原有自然或因采石開挖成為荒地，或因城市發(fā)展而辟為旅游地產(chǎn)建設(shè)用地，出現(xiàn)大范圍的地形破壞和植被減少。該地區(qū)缺乏植被保護(hù)的裸露坡地極易產(chǎn)生水土流失現(xiàn)象，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與建設(shè)。目前，關(guān)于裸露邊坡的復(fù)綠建設(shè)，多采用常見綠化植物品種大規(guī)模成片種植，一方面不利于營建生態(tài)自然的邊坡植物群落，另外也造成了大面積千篇一律、毫無野趣、缺乏景觀觀賞價(jià)值的邊坡綠地。林地土質(zhì)邊坡植物群落結(jié)構(gòu)與多樣性的調(diào)查研究，有利于為后期的邊坡復(fù)綠提供植物資源種類參考，提供相關(guān)綠化建設(shè)理論依據(jù)?，F(xiàn)有關(guān)于植物群落結(jié)構(gòu)與多樣性的相關(guān)調(diào)查較為廣泛，但針對(duì)珠三角地區(qū)林地土質(zhì)邊坡植物群落的研究相對(duì)少見于報(bào)道。珠三角地區(qū)自然植被豐富，植物種類繁多，針對(duì)不同立地條件的植物群落特征與物種多樣性，能夠更好地表述該群落的組成、結(jié)構(gòu)、功能、演替動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性[2-3]。本文通過對(duì)珠三角林地土質(zhì)邊坡的植物調(diào)查，依據(jù)林地恢復(fù)過程中的物種多樣性，評(píng)價(jià)分析該地區(qū)植物群落結(jié)構(gòu)及其功能復(fù)雜性，為今后該類地區(qū)的邊坡復(fù)綠提供植物資源依據(jù)與理論參考。

1 材料與方法

1.1 樣地選擇

于2018年9—12月采用典型樣方法進(jìn)行取樣調(diào)查，主要以珠三角地區(qū)的自然植被類型自然邊坡、郊野森林公園邊坡、采石場(chǎng)礦坑邊坡為主(表1)，邊坡坡度集中在35°～55°。1個(gè)邊坡作為1個(gè)調(diào)查樣地，共調(diào)查10處邊坡，每個(gè)邊坡根據(jù)其面積大小選擇3～5個(gè)樣方重復(fù)。調(diào)查的植物位置距離坡腳1 m、坡頂2 m以上。調(diào)研樣地均位于珠三角地區(qū)，為亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫21.4～21.9 ℃，年平均降水量1 623.6～1 899.8 mm，水熱同期，具有明顯的干濕交替特點(diǎn)；土壤主要為赤紅壤。

表1 調(diào)研樣地的分布情況

1.2 研究方法

調(diào)查方法采用典型樣地法，樣方的設(shè)置主要依照隨機(jī)、均勻的原則。設(shè)置10 m×10 m正方形作為調(diào)研樣方，調(diào)查樣方內(nèi)所有維管束植物，將胸徑大于2.5 cm的植物記為喬木，調(diào)查其種名、株高、胸徑、冠幅、枝下高與生長狀況(植物在樣方中的位置)。在大樣方中按五點(diǎn)法設(shè)置5個(gè)5 m×5 m的樣方，調(diào)查灌木的種名、株叢數(shù)、地徑、平均高度、冠幅與生長狀況。在樣方中按五點(diǎn)法設(shè)置5個(gè)1 m×1 m的小樣方，用于草本植物種名、覆蓋度、平均高度、冠幅和生長狀況等信息的調(diào)查記錄。同時(shí)記錄調(diào)查樣地的經(jīng)緯度、海拔、坡向、坡度、坡位，植被類型和土壤類型等基本情況[4]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過野外調(diào)查植物基本生長的數(shù)據(jù)計(jì)算物種的蓋度(Ci)、相對(duì)投影蓋度(RCi)、相對(duì)多度(Pi)、頻度(Fi)、相對(duì)頻度(RFi)、相對(duì)顯著度(Si)，并據(jù)此計(jì)算木本與草本的重要值指數(shù)(IVI)，了解調(diào)研范圍內(nèi)的植被特征。

Ci=100%vi/V；

RCi=100%Ci/C；

Pi=100%qi/Q；

Fi=100%ni/N；

Si=100%bi/B；

IVI木本=(Pi+RFi+Si)/3；

IVI草本=(RFi+ RCi)/2。

式中：vi為某種植物的垂直投影面積之和，V為樣方總面積；qi為某種植物的株數(shù)，Q為同一生活型植物總株數(shù)；ni為某種植物出現(xiàn)的樣方數(shù)，N為樣方總數(shù)；bi為該種所有植株胸面積之和，B為所有植物胸面積之和。

物種多樣性比較分析通過計(jì)算植被Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(D)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、Pielou均勻度指數(shù)(J)和相異性系數(shù)(CD)，按喬灌草不同生活型分別研究調(diào)查群落的物種多樣性特征。

J=H/Hmax；

式中：Ai、Aj分別為某兩群落各自的物種數(shù)，A為兩群落共有種類數(shù)[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被特征

據(jù)統(tǒng)計(jì)，調(diào)查范圍內(nèi)維管植物共有147種，分屬62個(gè)科，124個(gè)屬；其中，喬木共52種，灌木41種，草本54種；優(yōu)勢(shì)科有禾本科、蝶形花科、大戟科和茜草科等，其中，禾本科和蝶形花科植物所占比重達(dá)到15.7%。各樣地喬灌草主要優(yōu)勢(shì)種及重要值見表2～4，不同樣地頻度在0.3以上的喬木物種包括木荷Schimasuperba(0.7)、桉樹Eucalyptusrobusta(0.6)、木姜子Litseapungens(0.6)、竹節(jié)樹Caralliabrachiata(0.4)、馬尾松Casuarinaequisetifolia(0.3)，灌木有九節(jié)Psychotriarubra(0.5)、紅背山麻桿Alchorneatrewioides(0.4)、野牡丹Melastomacandidum(0.4)、毛稔Melastomasanguineum(0.3)和白花鬼燈籠Clerodendrumfortunatum(0.3)，草本包括芒萁Dicranopterisdichotoma(0.6)、烏毛蕨Blechnumorientale(0.5)、地稔Melastomadodecandrum(0.4)和海金沙Lygodiumjaponicum(0.3)。其中，木荷、木姜子、九節(jié)和紅背山麻桿等較常見于自然林地邊坡，而人工林地邊坡中常見物種包括木荷、桉樹、竹節(jié)樹和芒箕等。

表2 不同樣地喬木的主要優(yōu)勢(shì)種及其重要值

表3 不同樣地灌木的主要優(yōu)勢(shì)種及其重要值

表4 不同樣地草本的主要優(yōu)勢(shì)種及其重要值

2.2 植物群落物種多樣性比較

植物群落的α多樣性指標(biāo)是衡量該群落物種多樣性的重要依據(jù)[6]。本研究針對(duì)不同邊坡植物群落中喬木、灌木和草本的物種多樣性進(jìn)行分析，包括群落不同層次的物種Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的變化情況。喬木Simpson指數(shù)較高的樣地依次為7號(hào)(0.803)、2號(hào)(0.8)、9號(hào)(0.781)和8號(hào)(0.755)，灌木Simpson指數(shù)較高的樣地依次為7號(hào)(0.811)、3號(hào)(0.803)、5號(hào)(0.801)和8號(hào)(0.743)，草本Simpson指數(shù)較高的樣地依次為5號(hào)(0.835)、10號(hào)(0.785)、6號(hào)(0.754)和9號(hào)(0.721)，群落Simpson指數(shù)較高的依次為5號(hào)(0.893)、6號(hào)(0.828)、10號(hào)(0.821)和9號(hào)(0.795)。如表5所示，自然林地土質(zhì)邊坡的群落Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)高于人工林地邊坡，且自然林地土質(zhì)邊坡喬灌草不同生活型植物群落間Simpson指數(shù)差異明顯小于人工林地土質(zhì)邊坡。

表5 不同樣地邊坡植被群落的Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)

注：同行不同小寫字母表示同一樣地下不同生活型植物間差異顯著(P<0.05)，同列不同大寫字母表示不同樣地間差異顯著(P<0.05)。表6～7同。

喬木Shannon-Wiener多樣性指數(shù)較高的依次為2號(hào)(1.692)、3號(hào)(1.529)、7號(hào)(1.392)和1號(hào)(1.386)，灌木依次為3號(hào)(1.818)、2號(hào)(1.629)、1號(hào)(1.467)和7號(hào)(1.432)，草本依次為5號(hào)(2.103)、7號(hào)(1.053)、9號(hào)(0.924)和8號(hào)(0.905)，群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)較高的依次為7號(hào)(2.457)、5號(hào)(2.396)、6號(hào)(2.158)和9號(hào)(2.122)。如表6所示，自然林地土質(zhì)邊坡的群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)均高于人工林地土質(zhì)邊坡；人工林邊坡喬灌草不同生活型植物間Shannon-Wiener多樣性指數(shù)均存在較大差異，而自然林植物群落內(nèi)不同生活型植物間多樣性指數(shù)差異除樣地6較大外，其余樣地差異均較小。

表6 不同樣地邊坡植被群落的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)

2.3 植物群落物種均勻度比較

各樣地間喬木Pielou均勻度指數(shù)為0.725～0.950，其中較高的樣地依次為3號(hào)(0.95)、8號(hào)(0.933)、6號(hào)(0.923)和7號(hào)(0.892)；灌木Pielou均勻度指數(shù)為0.479～0.934，其中較高的樣地依次為6號(hào)(0.934)、7號(hào)(0.886)、3號(hào)(0.874)和2號(hào)(0.837)；草本Pielou均勻度指數(shù)為0.18～0.851，其中較高的樣地依次為7號(hào)(0.851)、5號(hào)(0.846)、9號(hào)(0.732)和8號(hào)(0.709)。表7所示，不同人工林地邊坡樣地間植物群落Pielou均勻度指數(shù)差異較大，除樣地6外自然林地邊坡不同生活型植物間均勻度指數(shù)差異較小。

2.4 植物群落相異性系數(shù)比較

采用相異性系數(shù)比較分析不同邊坡樣地群落間的β多樣性。不同邊坡樣地間的群落相異性系數(shù)越高，表明樣地間β多樣性越大，而植物群落組成的差異也隨之增加[7]。如表8所示，各群落間相異性系數(shù)為0.46～0.84。其中，4號(hào)與10號(hào)樣地間相異性系數(shù)為0.833，較其他樣地間大；2號(hào)與4號(hào)間相異性系數(shù)為0.463，較其他樣地間??；相異性系數(shù)在0.7以上的占17.8%。人工林地與自然林地邊坡植物群落間的相異性系數(shù)基本大于各自然林地邊坡樣地間，而自然林地邊坡的各樣地間相異性系數(shù)基本大于人工林地邊坡。

表7 不同樣地邊坡植被群落的Pielou均勻度指數(shù)

表8 不同樣地邊坡間植被群落的相異性系數(shù)比較

3 小結(jié)與討論

珠三角地區(qū)林地土質(zhì)邊坡植物群落物種相對(duì)較為豐富，調(diào)查共有147種，分屬62個(gè)科，124個(gè)屬。其中，禾本科和蝶形花科所占比重相對(duì)最高，這是因?yàn)楹瘫究浦参镌谝巴馍持芯哂休^高的耐旱耐澇性[8]，而蝶形花科植物所具備的根瘤有固氮作用，可以提高植株的耐貧瘠能力，且有利于改善自然邊坡原有的土壤性質(zhì)，從而為邊坡植物群落提供較好的生境條件[9]。珠三角地區(qū)自然林地土質(zhì)邊坡中分布較多的植物種類有木荷、芒萁、木姜子、毛蕨和九節(jié)等，物種組成以鄉(xiāng)土植物為主，這與對(duì)東莞大嶺山、廣東英德等地的植物種類調(diào)查有交叉[10-11]。人工林地邊坡植物中木荷、桉樹、馬尾松、芒箕和等植物出現(xiàn)較多，這與對(duì)深圳小南山等地的植物種類調(diào)查結(jié)果相似[12]。

植物的分布與生長受群落環(huán)境或結(jié)構(gòu)等多因素的綜合影響[13]。在同一群落中，具備較高優(yōu)勢(shì)度的某一物種會(huì)對(duì)該群落其他物種的生長產(chǎn)生抑制作用，從而導(dǎo)致其他植物的優(yōu)勢(shì)度降低[14]。珠三角林地邊坡植物群落的多樣性相對(duì)較高，一方面，得益于較為優(yōu)越的植物生長自然環(huán)境；另一方面，隨著近年植樹造林等政策與社會(huì)活動(dòng)的推動(dòng)，該地區(qū)人工林的營造建設(shè)開展有效。同時(shí)，人工林地邊坡植物種類多樣性相對(duì)自然林地邊坡較低，我們?cè)诮窈蟮慕匀贿吰戮G化中，可考慮多選擇在野外相似立地環(huán)境的自然林地邊坡中較常見的蝶形花科、大戟科等植物種類，從自然、生態(tài)的角度更好地建設(shè)珠三角地區(qū)土質(zhì)邊坡綠化。