渭河咸陽城區(qū)段天然濕地與園林化改造濕地植物多樣性對(duì)比研究

王軍利，陳海涓，胡雪瑛

(1. 咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西咸新區(qū) 712046；2.陜西省涇陽縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，陜西 涇陽 713700)

濕地具有涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、蓄洪防旱、維護(hù)生物多樣性等重要生態(tài)功能[1-3]。城市濕地是濕地的重要組成部分，除具有以上功能之外，它還是城市開放空間中稀缺而珍貴的天然生態(tài)景觀[4、5]。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城市化建設(shè)的深入，無論湖泊濕地還是河流濕地，都面臨著開發(fā)和保護(hù)的矛盾。截至目前，人們對(duì)城市濕地的定義、結(jié)構(gòu)、稀缺性、生態(tài)脆弱性及演替進(jìn)行了許多研究[6-14]，對(duì)人類活動(dòng)對(duì)濕地生態(tài)環(huán)境及功能的破壞研究也比較多[15～20]，但城市濕地的大規(guī)模園林化開發(fā)對(duì)濕地結(jié)構(gòu)和功能造成的影響，研究的資料較少。

筆者以渭河咸陽城區(qū)段天然濕地(未被開發(fā)且受人為干擾較少的濕地)與園林化改造濕地為對(duì)象，對(duì)比研究了園林化改造對(duì)天然濕地植物多樣性的影響，進(jìn)而評(píng)估了園林化開發(fā)對(duì)植物群落結(jié)構(gòu)和濕地功能的影響。

1 研究方法及過程

1.1 研究方法

采用樣帶及典型樣方法進(jìn)行研究，對(duì)天然濕地與園林化改造濕地各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，來評(píng)估園林化改造對(duì)濕地結(jié)構(gòu)和功能的影響。調(diào)查的植物指標(biāo)有種類、數(shù)量、密度、高度、蓋度等。

數(shù)據(jù)處理、分析的方法：用Excel 圖表法、方差分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。其中，數(shù)據(jù)的記錄、匯總，應(yīng)用Excel 2010；方差分析法，應(yīng)用SPSS 17.0軟件；群落植物物種重要值分析法，計(jì)算公式為：群落物種的重要值(IV)=(相對(duì)密度+相對(duì)蓋度+相對(duì)頻度)/3；群落的α多樣性分析，用Shannon-Wiener指數(shù)、物種豐富度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)及Pielou均勻度指數(shù)進(jìn)行，計(jì)算公式見文獻(xiàn)[21]及[22]。

1.2 目標(biāo)濕地的概況

項(xiàng)目組選定渭河咸陽城區(qū)段天然濕地及園林化改造濕地各1塊為目標(biāo)研究濕地，其相對(duì)位置見圖1。

圖1 天然濕地與園林化改造濕地位置示

該區(qū)域位于北緯N34°30′～N34°31′東經(jīng)E 108°67′～E108°69′。近年來，該區(qū)域的河流濕地已經(jīng)或者正在進(jìn)行著大規(guī)模的開發(fā)[23～27]。

1.2.1 天然濕地概況 天然濕地位于渭河南岸，咸陽市彩虹二路渭河三號(hào)橋東、西兩側(cè)，見圖1。該濕地總體呈長(zhǎng)條形，東、西長(zhǎng)約3.0 Km，南、北寬不均勻，最寬處約500 m，最狹窄處僅30 m左右，總面積約為1.2 m×106 m。

1.2.2 園林化改造濕地概況 園林化改造濕地位于渭河北岸，為咸陽湖二期北岸公園，改造前該區(qū)域?yàn)樘烊粷竦?圖1)。研究開始時(shí)，該公園已建成并向市民開放1年多。

該公園沿河濱修建，東、西長(zhǎng)約2.5 km，南、北寬相對(duì)均勻，最寬處約450 m，總面積約為7.47×105m2。公園內(nèi)有數(shù)個(gè)親水湖、澤，在河岸灘涂建有人工沙灘，在園內(nèi)湖、澤周圍及水體上種有小面積水生草本植物。

1.3 調(diào)查過程

本研究于2017年5月初開始，到2018年5月中旬完成，歷時(shí)1年。具體調(diào)查時(shí)間分別在2017年5月下旬、2017年10月上旬和2018年4月中旬，共3次進(jìn)行。

1.3.1 天然濕地調(diào)查 在天然濕地區(qū)塊，沿著與河流垂直的方向，根據(jù)群落類型、植被分布特征、生境特征等因素，在區(qū)塊內(nèi)劃分出30條樣帶，寬度30 m，長(zhǎng)度從河流水面一直延伸到河岸堤壩[17、28]。在每條樣帶中選擇典型地段，隨機(jī)布設(shè)2個(gè)5 m×5 m的大樣方，對(duì)喬木、灌木、木質(zhì)藤本進(jìn)行調(diào)查；同時(shí)，每條樣帶中隨機(jī)布設(shè)3個(gè)1 m×1 m的小樣方，對(duì)草本植物進(jìn)行調(diào)查[17、28-29]。最終，在天然濕地區(qū)塊，共設(shè)置樣帶30條，大樣方60個(gè)，小樣方90個(gè)。1年時(shí)間的3次調(diào)查時(shí)，除樣帶基本不變外，每次隨機(jī)布設(shè)中、小樣方，但樣方布設(shè)的依據(jù)和數(shù)量，3次相同。其中喬木、灌木的記樣，按出現(xiàn)與否記樣，草本植物的記樣，只有在小樣方中出現(xiàn)頻率超過2%才記樣，即某種草本植物只有在該季節(jié)、該區(qū)塊的90個(gè)小樣方中出現(xiàn)3次才會(huì)被記樣，2次及1次出現(xiàn)的植物，被視為偶然出現(xiàn)，均不作為最終的樣本進(jìn)行記錄。

1.3.2 園林化改造濕地的調(diào)查 該區(qū)塊內(nèi)植物的種類、數(shù)量等，按照設(shè)計(jì)和施工方案中的數(shù)量，結(jié)合實(shí)地觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，其中，實(shí)地觀測(cè)的時(shí)間、次數(shù)，均與天然濕地相同，各植物的蓋度、高度等數(shù)據(jù)，據(jù)實(shí)測(cè)。

2 調(diào)查、觀測(cè)的結(jié)果及分析

2.1 園林化改造濕地植物的調(diào)查結(jié)果

調(diào)查和統(tǒng)計(jì)主要根據(jù)園林化改造時(shí)規(guī)劃、設(shè)計(jì)的植物種類及數(shù)量表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)兼顧實(shí)地樣方調(diào)查。得出園林化改造濕地植物群落的組成情況，見表1。

表1 園林化改造濕地植物群落調(diào)查結(jié)果

注：禾本科在木本植物和草本植物中都有，科數(shù)有交叉。

由表1可見，園林化改造濕地中，植物的總物種數(shù)為53種，分屬31科，其中木本植物34種，分屬16科，草本植物19種，分屬16科。木本植物和草本植物的科數(shù)相同；木本植物的種數(shù)遠(yuǎn)大于草本植物的種數(shù)。

2.2 天然濕地植物的調(diào)查結(jié)果

根據(jù)樣帶及典型樣方法調(diào)查，天然濕地區(qū)塊生長(zhǎng)著99種植物，分屬34科，其中木本植物10種，分屬6科，草本植物89種，分屬34科(表2)。

表2 天然濕地植物群落調(diào)查結(jié)果

由表2可見，在科及種的比較中，草本植物的占比都遠(yuǎn)大于木本植物；木本植物中，楊柳等濕生植物占比相對(duì)較多；草本植物中，禾本科和菊科植物的種類較多，其中菊科植物調(diào)查到19種，禾本科調(diào)查到17種。

2.3 天然濕地與園林化改造濕地植物種類的結(jié)果對(duì)比

將天然濕地區(qū)塊及園林化改造濕地區(qū)塊的植物調(diào)查結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見圖2。

圖2 天然濕地與園林化改造濕地植物調(diào)研結(jié)果對(duì)比

注：圖中，A:木本科數(shù)；B:草本科數(shù)；C:木本科占比；D:草本科占比；E:木本種數(shù)；F:草本種數(shù)；G:木本種占比；H:草本種占比。

由圖2可見，園林化改造濕地和天然濕地中，植物的科數(shù)相差不多，但種數(shù)及類別差異較大，群落的組成相差也較大。天然濕地中，群落以草本為主，占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，木本植物在科數(shù)及種數(shù)上，占比都較??；園林化改造濕地中，木本和草本科數(shù)的占比相同，但種數(shù)的占比中，木本植物數(shù)量大于草本植物的數(shù)量，且以喬木及灌木為主。

2.4 天然濕地與園林化改造濕地植物群落中物種重要值對(duì)比

在天然濕地中，共調(diào)查到99種植物，植物群落的優(yōu)勢(shì)種前3名為蘆葦、香蒲和寒芒，全為草本水生植物，重要值之和高達(dá)30.49%(見表5)。該區(qū)塊的主要建群種為蘆葦、荻、寒芒，秦嶺苔草、蒼耳、曼陀羅、水寥及水芹為其優(yōu)勢(shì)種。

在園林化改造濕地中，統(tǒng)計(jì)到53種植物，群落優(yōu)勢(shì)種前3分別為國(guó)槐、白蠟、大葉黃楊，均為中生及旱生木本植物，其重要值之和僅為9.88%(表3)。

表3 渭河咸陽城區(qū)段天然濕地與園林化改造濕地中

2.5 天然濕地與園林化改造濕地植物群落的α多樣性

天然濕地與園林化改造濕地群落中植物物種的豐富度分別是99和53，對(duì)其α多樣性進(jìn)行計(jì)算和分析，結(jié)果見表4。

由表4可見，天然濕地的物種豐富度遠(yuǎn)高于園林化改造濕地；2種群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)都大于2.8，顯示2個(gè)濕地植物多樣性都較高；Pielou均勻度指數(shù)大于0.80，說明2個(gè)濕地群落的均勻度也都較高；Simpson指數(shù)很小，說明群落的優(yōu)勢(shì)物種優(yōu)勢(shì)度不顯著。另外，表中Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou指數(shù)的數(shù)據(jù)有隨著群落植物物種優(yōu)勢(shì)度降低而降低的趨勢(shì)，而Simpson指數(shù)則相反。

表4 2塊濕地中植物群落的物種豐富度、Shannon-Wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)及Simpson指數(shù)對(duì)比

3 討論

在沼澤、海洋、湖泊及河流等濕地生態(tài)環(huán)境中，濕地植物群落優(yōu)勢(shì)種的組成、重要值大小，直接影響著濕地的生態(tài)服務(wù)功能，優(yōu)勢(shì)度越高，則均勻度越差，物種越單一，優(yōu)勢(shì)度差別越大，則群落的穩(wěn)定性越高、生態(tài)服務(wù)功能越強(qiáng)[30、31]。

該項(xiàng)目研究結(jié)果顯示，天然濕地與園林化改造濕地物種的豐富度都比較高，均勻度也較高，優(yōu)勢(shì)物種的優(yōu)勢(shì)度不顯著，表明了其濕地功能不強(qiáng)；同時(shí)表明，天然濕地穩(wěn)定性較差，生態(tài)脆弱，容易在人為活動(dòng)的干擾下退化，這一研究結(jié)果與崔麗娟等(2005)、李融等(2011)的研究結(jié)果相互印證。但相對(duì)而言，天然濕地的優(yōu)勢(shì)物種為水生、濕生植物，其優(yōu)勢(shì)度大，均勻度較園林化改造濕地差，說明其濕地功能大于園林化改造濕地。據(jù)以前的研究結(jié)論，實(shí)現(xiàn)濕地生態(tài)功能的濕生、水生植物在天然群落中優(yōu)勢(shì)度大，重要值高，其濕地功能完整[16、28、33]，這與該項(xiàng)目的結(jié)論相互印證。該研究的α多樣性結(jié)果表明，在濕地群落中，物種的生態(tài)優(yōu)勢(shì)度與群落的豐富度呈負(fù)相關(guān)，這與李融等(2011)、婁彥景等(2006)的研究結(jié)果相互印證。

河流濕地是自然濕地的一種重要組成，是城市濕地的主要構(gòu)成部分，為濕地野生動(dòng)、植物提供著生存及繁衍的場(chǎng)所，也為城市居民提供著自然濕地的獨(dú)特生態(tài)景觀[4、5、8]。目前，如項(xiàng)目研究的河流濕地城區(qū)段的園林化改造，正在渭河流域內(nèi)大范圍地進(jìn)行，這些工程的城市運(yùn)動(dòng)公園性質(zhì)，較少考慮原濕地生態(tài)功能的維護(hù)，使得原本脆弱的自然濕地生態(tài)環(huán)境遭到破壞，濕地的生態(tài)功能退化，動(dòng)、植物多樣性降低[16，18，19，31，35]。

4 結(jié)論

渭河濕地咸陽城區(qū)段，天然濕地的生態(tài)結(jié)構(gòu)相對(duì)完整，植物多樣性豐富，植物群落中蘆葦、香蒲、寒芒等水生草本物種的重要值大，荻、寒芒，秦嶺苔草及水芹等為其建群種，由它們共同構(gòu)成的植物群落，比較完整地實(shí)現(xiàn)著河流濕地的生態(tài)服務(wù)功能，為野生動(dòng)物提供了棲息及生存場(chǎng)所，為市民提供著濕地的天然景觀。園林化改造濕地，實(shí)現(xiàn)了人居空間的延伸，增加了游憩功能，但地形、地勢(shì)被改變較多，特別是其植物群落的構(gòu)成以中生、旱生的木本植物為主，國(guó)槐、白蠟、大葉黃楊、北京楊及竹類為其優(yōu)勢(shì)種，它們的物種重要值大，而水生、濕生植物的占比及重要值大比例下降，使得原地段濕地的生態(tài)服務(wù)功能降低。綜上，在河流濕地城區(qū)段園林化改造時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種現(xiàn)實(shí)需求，可將園林化開發(fā)與天然濕地的保留交錯(cuò)進(jìn)行，分段開發(fā)，分段保留。必須進(jìn)行的園林化開發(fā)，也應(yīng)以維護(hù)濕地的結(jié)構(gòu)及生態(tài)功能為前提，在植物配置方面，應(yīng)取法自然濕地，以水生、濕生植物為主，開發(fā)時(shí)盡量降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的威脅或破壞，使開發(fā)后，濕地變成了公園，而公園依然是濕地，而不是變成喪失了濕地結(jié)構(gòu)和生態(tài)服務(wù)功能的單純城市運(yùn)動(dòng)公園[36、37]。