沈陽蒲河生態(tài)廊道河岸帶草本植物多樣性調(diào)查研究

歷成凱，唐 強，張 楠，方 言

（1 沈陽觀杉園林工程設(shè)計有限公司，遼寧沈陽 110020；2 沈陽大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院）

河岸帶生態(tài)系統(tǒng)位于河水與陸地交界處的兩側(cè)，其范圍包括河流廊道的高低水位之間，以及從河流高水位至被洪水影響的高地區(qū)域，是陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)的過渡區(qū)[1]。植物群落的多樣性表征著植物群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及河岸帶的自然程度，是生物多樣性研究的核心內(nèi)容之一[2]。對河岸帶植物群落結(jié)構(gòu)性研究也顯得更加必要。在河岸帶的生態(tài)系統(tǒng)中，物種生活型為草本的植物往往構(gòu)成先鋒物種[3]。其適應(yīng)能力強，有較寬的生態(tài)位，并且生活史短暫，更加能夠適應(yīng)環(huán)境的變化[4]。草本植物也作為北方河流河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，通過對其物種組成特征的研究，可以了解河岸帶種質(zhì)資源特征、物種生態(tài)型及其環(huán)境影響因素[5]。蒲河是沈陽市的第四大河流，隸屬于渾河水系，發(fā)源于鐵嶺縣橫道河子鄉(xiāng)想兒山，是沈陽市北部重要水系[6]。從2010 年建設(shè)蒲河生態(tài)廊道至今，蒲河河岸帶的生態(tài)結(jié)構(gòu)從人工到半自然狀態(tài)，已經(jīng)經(jīng)過了初步演替，逐漸形成了相對穩(wěn)定的生態(tài)群落結(jié)構(gòu)。對蒲河草本植物群落多樣性進行深入調(diào)查和研究，將為進一步科學(xué)完善蒲河生態(tài)廊道建設(shè)，為蒲河河岸帶水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)及流域生態(tài)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及調(diào)查方法

研究區(qū)域位于沈陽市于洪區(qū)和沈北新區(qū)的蒲河生態(tài)廊道，是經(jīng)過人工生態(tài)改造的半自然狀態(tài)生態(tài)綠地。調(diào)查于2018 年7～9 月進行，從歡樂廣場（123.2743°E，41.8805°N）開始，至蒲河鎮(zhèn)附近G1 高速公路處（123.5899°E，41.9383°N），在河道兩側(cè)的河岸帶約每3km 左右設(shè)置1 個樣方，河道兩側(cè)樣方均勻分布，共設(shè)置16 個樣地點。每個樣地為10m×10m[7]，在每個樣地的4 個邊角和中心各取1 個1m×1m 的草本樣方，草本樣方共計80 個。統(tǒng)計樣方內(nèi)草本植物的種類、高度、多度、蓋度，確定樣方內(nèi)草本植物的重要值[8]，同時，借助GPS 定位系統(tǒng)，確定調(diào)查樣點的經(jīng)緯度，并定性記錄人為活動對樣地的影響情況。

圖1 蒲河生態(tài)廊道采樣點分布示意圖

1.2 多樣性指數(shù)測定

本研究主要根據(jù)植物種類的重要值作為植物多樣性指數(shù)計算和群落劃分的依據(jù)[9]。草本植物重要值的計算方法為：草本植物重要值=（相對多度+相對高度+相對蓋度）/3。多樣性指數(shù)主要選用應(yīng)用性比較廣泛的5 個 指 數(shù)：Patrick 豐 富 度 指 數(shù)R ︰ R=S；Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)H︰H=-∑PilnPi；Simpson 多樣性指數(shù)D︰D=1-∑Pi2；Pielou 均勻度指數(shù)Jsw︰Jsw=H/lnS 和Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)C︰C=∑Pi2，公式中，S 為物種數(shù)，P 為物種i 的重要值。

2 結(jié)果與分析

2.1 草本植物種類組成及生態(tài)型分析

2.1.1 物種種類區(qū)系組成。根據(jù)在16 個樣地地塊，80 個草本樣方的調(diào)查結(jié)果，蒲河生態(tài)廊道主要為單一草本植被特征，季相變化比較明顯。草本植物種類達(dá)到68種，分布于24 科51 屬，見表1。從這些物種的科屬分布情況來看，具有如下特征：①構(gòu)成蒲河生態(tài)廊道的草本優(yōu)勢種群分別為菊科、禾本科、莎草科、唇形科、蝶形花科、蓼科和十字花科。根據(jù)種類分布地域情況，特有種群為香蒲科。這些種群中，菊科共有12 屬16 種植物，占總種數(shù)23.5%；禾本科共有9 屬12 種植物，占總種數(shù)的17.6%，這2 科占物種總數(shù)的41.2%，占比較大。②單屬科、單種科和單種屬在物種組成中的組成比例比較大，其中單屬科11 科，占總科數(shù)45.8%；單種科6 科，占總科數(shù)25%；單種屬5 屬，占總屬數(shù)9.8%。從表2 可知，在各樣地中出現(xiàn)頻度最高的物種主要有香蒲（Typha orientalis P.）、酸模（Rumex acetosa L.）、野艾蒿（Artemisia lavandulaefolia DC.）、水蓼（Polygonum hydropiper L.）、野 稗[Echinochloa crusgalli（L.）Beauv.]、披堿草（Elymus dahuricus Turcz.）和狗尾草{Setaria viridis（L.）Beauv.]。

表1 蒲河生態(tài)廊道河岸帶草本植物科屬種組成

表2 樣地主要草本優(yōu)勢種組成

2.1.2 物種生態(tài)型分析。調(diào)查區(qū)域的草本物種生態(tài)型主要為濕生或水生、中生和旱生3 類，其中，濕生或水生生態(tài)型物種24 種，中生和旱生生態(tài)型物種44 種，分別占總物種數(shù)的35.3%和64.7%。在濕生或水生生態(tài)型物種中，禾本科物種種數(shù)最多，達(dá)到10 種，占總物種數(shù)的14.7%，除此之外，濕生或者水生的物種還分布在菊科、莎草科、蝶形花科、蓼科、香蒲科和鳶尾科中。其中菊科雖然在世界性分布科中物種最多，是多地河岸帶物種組成的優(yōu)勢科，但在蒲河生態(tài)廊道，其物種主要以旱生和中生為主，說明蒲河生態(tài)廊道區(qū)域具有季節(jié)性干旱特征。在中生和旱生生態(tài)型物種中，菊科物種種數(shù)最多，達(dá)到14 種，占總物種數(shù)的20.6%。在其他科屬種中分布比較均勻。

2.2 草本植物多樣性分析

圖2 樣地物種豐富度指數(shù)變化

2.2.1 物種豐富度情況分析。從調(diào)查的情況來看，各樣地的物種豐富度存在著較大差異，參見圖2。樣地2、3、4、5、10、11、15 和樣地16 的物種豐富度相對較低，主要是因為這些樣地區(qū)域相鄰生態(tài)廊道主要活動區(qū)，或者相鄰農(nóng)田和居住區(qū)，受到野餐露營、農(nóng)田墾荒等人為活動的干擾影響較大。樣地1 和樣地12 雖然也同農(nóng)田相鄰，但灘涂面積相對較大，道路相對較少，保存了相對完好的原生態(tài)狀態(tài)，物種比較豐富。樣地6 同樣地1 相似，鄰近別墅區(qū)，但人為活動痕跡較少，原生態(tài)狀態(tài)保存相對較好。其他幾塊樣地或者相鄰荒地，或者相鄰工廠，受到干擾的程度都比較小，但豐富度也存在不同。灘涂大一點的樣地7、8 和樣地14 的物種豐富度相對較大，灘涂相對較小的樣地9 和樣地13 則明顯物種豐富度較低。

2.2.2 物種多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)分析。不同的樣地之間，多樣性指數(shù)之間差異還是比較顯著，從圖3 和圖4 中的折線變化趨勢來看，Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)和Simpson 多樣性指數(shù)變化趨勢基本相近，其中Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在1.34～2.63 之間，Simpson 多樣性指數(shù)在0.54～0.96 之間，調(diào)查區(qū)域的多樣性高的樣地位于樣地1、6 和14，這些區(qū)域均未受到人為的強度干擾。相反，樣地3、11 和16 的多樣性偏低，主要是由于人為干擾較強，或者出現(xiàn)了入侵物種，例如樣地3 中的三裂葉豚草占據(jù)了主要的調(diào)查樣地空間。從變化幅度來看，Simpson 多樣性指數(shù)變化幅度相對較大，說明Simpson 多樣性指數(shù)對群落多樣性的反應(yīng)比較敏感。從蒲河生態(tài)廊道的樣地Pielou 均勻度指數(shù)來看，總體變化不大，在0.57～0.97 之間，而Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)在0.12～0.49 之間，變化不大，說明調(diào)查樣地草本植物群落總體結(jié)構(gòu)簡單，物種組成較少，優(yōu)勢種不夠明顯。

圖3 樣地Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)變化

圖4 樣地Simpson 多樣性指數(shù)變化

圖5 樣地Pielou 均勻度指數(shù)變化

圖6 樣地Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)變化

從圖3～6 來看，樣地的Pielou 均勻度指數(shù)和Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)的變化趨勢呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性；Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Simpson 多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)性，同Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，在蒲河生態(tài)廊道調(diào)查樣地中，菊科植物種類最多，其次為禾本科，這兩個科的種類共計28 種，占總種數(shù)的41.2%。在所有調(diào)查的樣地中香蒲、酸模、野艾蒿、水蓼、野稗、披堿草和狗尾草等重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)比較多，但從其蓋度來看，只有香蒲在分布的樣地中占比較大。另外，三裂葉豚草雖然在調(diào)查的樣地中并沒有過多重復(fù)出現(xiàn)，但在分布的幾塊樣地中呈現(xiàn)明顯的全面入侵狀態(tài)，并有擴散趨勢，由于其為入侵植物，在接下來的生態(tài)保護中需加以關(guān)注，及時去除。另外，蒲河草本植物種類中，中生和旱生植物種類占比較大，說明蒲河生態(tài)廊道區(qū)域具有季節(jié)性干旱特征。

從植物多樣性相關(guān)指數(shù)分析來看，蒲河生態(tài)廊道的草本植物多樣性并不均衡，多樣性較低的區(qū)域主要出現(xiàn)在人為干擾較大的區(qū)域，受到人為干擾較小的區(qū)域，往往植物多樣性相對較高。人為干擾的增加導(dǎo)致了植物生境的破碎化，對植物多樣性造成了不良的影響。適度的干擾有利于物種多樣性的形成，但干擾過度，勢必出現(xiàn)景觀的破碎化，反而使景觀多樣性降低。在未來的蒲河生態(tài)廊道生態(tài)保護中，應(yīng)該更加注重河漫灘的恢復(fù)和重建，降低生態(tài)旅游開發(fā)的力度，并對周邊墾荒行為強力禁止，只有這樣才能充分發(fā)揮蒲河生態(tài)廊道的生態(tài)效應(yīng)。