平潭周邊典型海島臨海坡地植被分布特征與修復(fù)應(yīng)用

陳玉珍,湯坤賢,2,3,孫元敏,2,3,蔡鷺春,張飛,2,3

(1.自然資源部第三海洋研究所 廈門 361005;2.福建省海洋生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廈門 361005;3.自然資源部海峽西岸海島海岸帶生態(tài)系統(tǒng)野外觀測(cè)研究站 廈門 361005)

0 引言

植被是海島生物賴以生存的基礎(chǔ),在海島生態(tài)穩(wěn)定中發(fā)揮了重要作用[1-2]。海島面積有限,生境異質(zhì)性低,具有土壤鹽量高、蒸發(fā)量大、鹽霧大、風(fēng)速大等特點(diǎn),與內(nèi)陸相比,生態(tài)系統(tǒng)更為脆弱,更易受到人為干擾和臺(tái)風(fēng)、暴潮、干旱等自然因素的影響[2-4]。因此,海島植被在自然和人為干擾下極易退化,且退化后其生物、土壤和水分條件很難重建與恢復(fù),導(dǎo)致海島植被恢復(fù)難度大且代價(jià)高。

海島由于其獨(dú)特的生境特征,植被資源分布具有獨(dú)特性,在植物區(qū)系組成、群落結(jié)構(gòu)、生境分布與演替等方面極富特色[5]。海島植被及其分布特征是對(duì)海島特殊生境長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果,生境相似的地理區(qū)域,植被的種類、分布及群落結(jié)構(gòu)具有一定的相似性。海島植被修復(fù)應(yīng)參考島上植被的優(yōu)勢(shì)種或地帶性植被優(yōu)勢(shì)種作為優(yōu)先品種[2]。

島群中的海島在地質(zhì)地貌、氣候、植被、水資源等具有相似性,島群中發(fā)育較好的植被生態(tài)系統(tǒng)可為鄰近海島的植被修復(fù)提供重要參考。平潭周邊海島環(huán)境、氣候條件具有相似性,受高鹽霧、干旱、強(qiáng)風(fēng)、土壤瘠薄等惡劣的自然環(huán)境限制,許多海島植物生長(zhǎng)發(fā)育不良。本研究通過對(duì)平潭島群中的塘嶼、東庠島、大練島等海島臨?；钠律降刂脖坏膶?shí)地調(diào)查,分析平潭典型海島的植被特征,提出困難立地條件的海島植被修復(fù)對(duì)策,可為海島植被重建與生態(tài)恢復(fù)提供參考。

1 研究方法

1.1 調(diào)查區(qū)域概況

平潭島群位于福建省東部海域,由海壇島等126個(gè)島嶼和近千個(gè)巖礁組成,屬亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫19.4℃;年平均降水量約為1 200 mm,年蒸發(fā)量約為1 900 mm[6]。東庠島與大練島為福建省平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)的鄉(xiāng)級(jí)海島,東庠島位于海壇島的東北部,東面與北面瀕臨臺(tái)灣海峽,面積為4.67 km2;大練島位于海壇島的西北海域,面積為9.96 km2。塘嶼位于海壇島南部,面積3.23 km2。這些海島大多自然植被稀疏,多為矮小的灌草叢,喬木多以人工種植的木麻黃(Casuarina equisetifolia)、臺(tái)灣相思(Acacia confusa)、黑松(Pinus thunbergii)為優(yōu)勢(shì)種[7-8]。

1.2 調(diào)查方法

對(duì)平潭島群中的塘嶼、東庠島、大練島的臨海山地,特別是生境最為惡劣的東北部臨海山地的主要植物物種及其群落類型進(jìn)行調(diào)查、記錄。植被調(diào)查主要采用線路調(diào)查和典型樣地調(diào)查相結(jié)合的方法進(jìn)行,在路線普查的基礎(chǔ)上,選擇典型地段進(jìn)行樣地調(diào)查[9]。植物群落類型以優(yōu)勢(shì)種原則進(jìn)行劃分,并記錄生境因子,即海拔、坡向、坡位等。

2 結(jié)果

2.1 植物種類組成

根據(jù)調(diào)查結(jié)果,塘嶼島、東庠島、大練島臨海山地記錄到生長(zhǎng)分布的主要植物物種,有維管束植物139種,分別隸屬于66科128屬。分類群統(tǒng)計(jì)見表1。其中,蕨類植物計(jì)6科6屬7種,裸子植物計(jì)1科1屬1種,被子植物計(jì)59科121屬131種(包括變種和亞種)。其中,92%的科屬均為單科、單屬、單種或1～2種。主要由禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)、茜草科(Rubiaceae)、蝶形花科(Papilionaceae)、防己科(Menispermaceae)等科(含有5種或以上)屬種類組成。

表1 塘嶼、東庠島、大練島臨海山地主要植物物種分類群統(tǒng)計(jì)

2.2 植物群落結(jié)構(gòu)特征

塘嶼島、東庠島、大練島臨海山地植被群落結(jié)構(gòu)相似,以優(yōu)勢(shì)種原則,劃分群落類型。各島嶼的主要植被群落類型以及分布概況如下。

(1)塘嶼。喬木群落主要有臺(tái)灣相思樹林、木麻黃林等,灌草叢群落有苦檻藍(lán)群落(Form.Myoporum bontioides)、茅莓群落(Form.Rubus parvifolius)、單葉蔓荊群落(Form.Vitex trifolia var.simplicifolia)、東南景天群落(Form.Sedum alfredii)、鬣刺+狗牙根群落(Form.Spinifex littoreus+Cynodon dactylon)等。廣泛分布的主要有狗牙根群落、茅莓群落。單葉蔓荊群落與東南景天分布于島嶼中東部的礫石或巖石上,常形成單獨(dú)群落;鬣刺+狗牙根群落分布于島嶼的南端,靠近海面。其余類型主要為小群落或局部分布。

(2)東庠島。喬木群眾主要有黑松林(叢)、臺(tái)灣相思樹林(叢)、木麻黃林(叢)等喬木群落,灌草叢群落有木麻黃(叢)+狗牙根群落(Form.Casuarina equisetifolia+Cynodon dactylon)、濱柃+狗牙根群落(Form.Eurya emarginata+Cynodon dactylon)、狗牙根群落(Form.Cynodon dactylon)、白茅群落(Form.Imperata cylindrica)、濱海前胡群落(Form.Peucedanum japonicum)、濱海前胡+狗牙根群落(Form.Peucedanum japonicum+Cynodon dactylon)、肉葉耳草群落(Form.Hedyotis coreana)、福建胡頹子群落(Form.Elaeagnus oldhami)、五節(jié)芒群落(Form.Miscanthus floridulus)、龍 舌 蘭 群 落(Form.Agave americana)、茅莓群落、茵陳蒿+狗牙根+纖毛鴨嘴草群落(Form.Artemisia capillaries+Cynodon dactylon+Ischaemum indicum)、厚藤群落(Form.Ipomoea pes-caprae)、三葉鬼針草群落(Form.Bidens pilosa)、苦郎樹群落(Form.Clerodendrum inerme)、番 杏 群 落(Form.Tetragonia tetragonioides)、鹵地菊群落(Form.Wedelia prostrata)等。廣泛分布的主要有狗牙根群落、茵陳蒿+狗牙根+纖毛鴨嘴草群落、濱海前胡群落、濱海前胡+狗牙根群落以及白茅群落等。其余類型主要為小群落或局部分布。

(3)大練島。喬木群落主要有黑松林(叢)等喬木群落,灌草叢群落有狗牙根群落、狗牙根+纖毛鴨嘴草群落(Form.Cynodon dactylon+Ischaemum indicum)、茵陳蒿+狗牙根+纖毛鴨嘴草群落、濱柃群落(Form.Eurya emarginata)、芙蓉菊群落(Form.Crossostephium chinense)、鹽地鼠尾粟群落(Form.Sporobolus virginicus),五節(jié)芒+甜根子草群落(Form.Miscanthus floridulus+Saccharum spontaneum)、芒萁群落(Form.Dicranopteris dichotoma),以及濱海沙灘的海邊月見草群落(Form.Oenothera drummondii)、鬣刺群落(Form.Spinifex littoreus)等。廣泛分布的主要有狗牙根群落、狗牙根+纖毛鴨嘴草群落、茵陳蒿+狗牙根+纖毛鴨嘴草群落等。五節(jié)芒+甜根子草群落、芒萁群落等,主要分布在東南部非臨?；馃交钠碌亍Ｆ溆囝愋椭饕獮樾∪郝浠蚓植糠植?。

現(xiàn)狀生境中主要有島嶼喬木林植被、山地性灌草叢植被、濱海沙生植被等植被類群。主要有黑松林(叢)、臺(tái)灣相思林(叢)、木麻黃林(叢)等喬木群落。此外還有濱柃群落、芙蓉菊群落、濱柃+狗牙根群落、狗牙根群落、白茅群落、肉葉耳草群落、福建胡頹子群落、五節(jié)芒+甜根子草群落、龍舌蘭群落、茅莓群落、茵陳蒿+狗牙根+纖毛鴨嘴草群落、狗牙根+纖毛鴨嘴草群落、濱海前胡群落、濱海前胡+狗牙根群落、鹽地鼠尾粟群落、芒萁群落、厚藤群落、海邊月見草群落、鬣刺群落、鬣刺+狗牙根群落、苦郎樹群落、苦檻藍(lán)群落、單葉蔓荊群落、東南景天群落、番杏群落、鹵地菊群落、三葉鬼針草群落等灌草群落。

2.3 植被分布特征

島上風(fēng)大干燥、鹽霧重、土壤高鹽瘠薄等惡劣環(huán)境制約了植物的生長(zhǎng),塘嶼、東庠島、大練島臨海山地生境現(xiàn)狀相似,植被生態(tài)狀況相似,現(xiàn)狀生態(tài)景觀大部荒蕪,現(xiàn)狀生境中,生長(zhǎng)分布的主要為草或草灌叢植被,且大部分低矮或稀疏,大面積分布的如狗牙根群落等,高度大部不足10 cm。其中,東庠島臨海荒坡山地,局部或可見分布有喬木林木,如黑松、臺(tái)灣相思、木麻黃等,亦大部林木低矮,臨海坡面或山頂部林木群落或樹叢,其高度大部不足50 cm,現(xiàn)狀看來(lái)大部似乎成效不佳,或成活但成“小老頭”灌叢。

3個(gè)島嶼迎風(fēng)面均主要為礁石岸線,坡面土壤層瘠薄。臨海迎風(fēng)面風(fēng)力強(qiáng)勁,山坡侵蝕和水土流失明顯,生態(tài)環(huán)境脆弱,生物多樣性低,主要以草本及低矮灌叢為主。各島嶼均大面積覆蓋的植物主要為狗牙根群落;福建胡頹子(Elaeagnus oldhamii)、雀梅藤(Sageretia theezan)、碩苞薔薇(Rosa bracteata)及茅莓(Rubus parvifolius)等有刺灌叢主要為小群落,局部分布于離岸有一定距離但風(fēng)力強(qiáng)勁的山坡及坡頂。此外,塘嶼南部迎風(fēng)坡半坡上巖石縫隙中單葉蔓荊(Vitex trifolia var.simplicifolia)與東南景天(Sedum alfredii)形成單獨(dú)群落;東庠島北及東北部迎風(fēng)面的浪花飛濺區(qū)域的礁石縫隙中主要大量分布著濱海前胡(Peucedanum japonicum),迎風(fēng)坡坡面及坡頂廣泛分布的主要有濱海前胡、狗牙根(Cynodon dactylon)、茵陳蒿(Artemisia capillaries)、纖毛鴨嘴草(Ischaemum indicum)及白茅(Imperata cylindrica)等低矮灌草叢,黑松林(叢)、臺(tái)灣相思樹林(叢)、木麻黃林(叢)等喬木及濱柃(Eurya emarginata)、福建胡頹子、茅莓、苦郎樹(Clerodendrum inerme)等灌叢在坡面和坡頂形成小群落局部分布;大練島迎風(fēng)坡面廣泛分布的主要有狗牙根、纖毛鴨嘴草、茵陳蒿、鹽地鼠尾粟(Sporobolus virginicus)等灌草叢,濱柃、芙蓉菊(Crossostephium chinense)及黑松林(叢)等在坡面及坡頂形成小群落局部分布。

背風(fēng)面風(fēng)力較小,土壤層較厚,植被生長(zhǎng)較好,分布的灌木種類較多,部分區(qū)域分布黑松、臺(tái)灣相思和木麻黃林。其中,背風(fēng)坡坡面常見分布的植物種類主要有算盤子(Glochidion puberrum)、鐵包金(Berchemia lineat)、車桑子(Dodonaea viscose)、野牡丹(Melastoma candidum)、刺落實(shí)(Maytenus diversifolia)、黑面神(Breynia fruticosa)、了哥王(Wikstroemia indica)、薜荔(Ficus pumila)、毛木防己(Cocculus sarmentosus)、金銀花(Lonicera japonica)等;苦郎樹、番杏(Tetragonia tetragonioides)、鹵地菊(Wedelia prostrata)等種類局部分布于背風(fēng)坡的浪花飛濺區(qū),海邊月見草(Oenothera littaralis)、鬣刺(Spinifex littoreus)等灌草叢群落主要分布在濱海沙灘;五節(jié)芒(Miscanthus floridulus)、甜根子草(Saccharum spontaneum)、芒萁(Dicranopteris dichotoma)等主要分布在非臨?；馃交钠碌亍?/p>

3 討論

3.1 平潭海島植被發(fā)育制約因素

平潭海島臨?；钠律降赜绕涫怯L(fēng)面山地,風(fēng)大、干旱、土壤瘠薄或基巖裸露等自然條件嚴(yán)苛,臺(tái)風(fēng)暴潮的侵襲及常年大風(fēng)夾帶的鹽分導(dǎo)致島嶼土壤鹽分高、空氣鹽霧大,為植被發(fā)育的主要制約因素。尤其是周邊海島四周無(wú)遮擋,常年風(fēng)速較島群主島海壇島更大,降水更少[10]。受自然環(huán)境與人為活動(dòng)影響,植被多已退化,種類相比陸地植物種類偏少,植被類型單一[7]。惡劣生境中,草本比喬木與灌木具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力[6]。已有研究發(fā)現(xiàn),平潭地被植物以草本為主,其次為低矮灌木和藤本[11],喬木主要以人工植被的臺(tái)灣相思、黑松、木麻黃為優(yōu)勢(shì)種[7],本次調(diào)查的結(jié)果與前人研究相符。制約平潭海島植被發(fā)育的主要因素有如下幾方面。

3.1.1 風(fēng)

平潭海域?yàn)槭澜缛箫L(fēng)口海域之一,具有風(fēng)大、浪高、水深、流急等特點(diǎn)。受東北信風(fēng)和東北季風(fēng)疊加和海峽“頸束”地形的影響,全年風(fēng)速大,夏秋之交常受臺(tái)風(fēng)影響,秋冬季節(jié)盛行東北風(fēng),7級(jí)以上大風(fēng)有125天[6,12-13]。風(fēng)的影響主要集中在冬季東部季風(fēng)和夏秋臺(tái)風(fēng)季節(jié)。

風(fēng)對(duì)植物的作用包括機(jī)械作用和干旱作用[14]。大風(fēng)直接對(duì)植物造成機(jī)械損害,導(dǎo)致植物傾斜、根系松動(dòng)、落葉、斷梢等[15]。風(fēng)作用下植物普遍矮化,冠幅減小;植株向背風(fēng)面彎曲,整個(gè)植冠呈不對(duì)稱的流線型,形成所謂的“旗形樹”[16]。一般來(lái)說(shuō),低矮草本比較高的喬木和灌木更容易適應(yīng)強(qiáng)風(fēng)的環(huán)境[6]。此外,大風(fēng)使地表蒸發(fā)和植物蒸騰加劇,引起植物的生理缺水,從而加速干旱的危害。東北季風(fēng)盛行的冬季常與干旱協(xié)同作用,加速植物缺水枯死。

臺(tái)風(fēng)對(duì)海島植物影響巨大,主要表現(xiàn)為:大風(fēng)暴潮攜帶大量的水滴沉降在沿岸植物的枝葉表面,造成嚴(yán)重的鹽害,導(dǎo)致草木干枯;大風(fēng)搬運(yùn)沙灘上的沙粒擊打樹木,導(dǎo)致喬木、灌木脫皮、掉葉,干枯而死;沉降的沙粒掩埋匍匐生長(zhǎng)的爬藤植物,如單葉蔓荊、馬鞍藤、海邊月見草等。

由于海風(fēng)的影響,海島群落的平均高度低于大陸,一些易風(fēng)折的樹種及蒸發(fā)量大的地帶性樹種很難成活[3]。調(diào)查區(qū)域風(fēng)的影響非常顯著,通常在風(fēng)口或迎風(fēng)坡等生境惡劣區(qū)域,主要發(fā)育草本植物和低矮的灌木。局部分布的喬木群落由于長(zhǎng)期受到風(fēng)的作用,植株往往長(zhǎng)勢(shì)低矮,樹木的迎風(fēng)面一側(cè)或上部的枝葉出現(xiàn)干枯的現(xiàn)象,導(dǎo)致喬木植物形成“旗形樹”或灌叢化成為典型的“小老頭”樹。

3.1.2 干旱

平潭地區(qū)降水多集中在2-6月,11月至翌年1月為旱季,年蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過降雨量。與鄰近的福建大陸沿海相比,海島的降雨量明顯偏小,秋冬季節(jié)的旱季時(shí)間通常很長(zhǎng),又遇冬季大風(fēng)影響,導(dǎo)致許多樹木枯死或植株上部干枯。在海島開展植被修復(fù),由于缺乏足夠的淡水澆灌,有的苗木種植后就開始枯萎,或在冬季干旱季節(jié)無(wú)法補(bǔ)充水分,導(dǎo)致部分當(dāng)年種植的苗木枯死。

3.1.3 鹽害

海島植被受鹽害影響比較嚴(yán)重的地區(qū)主要集中在浪花飛濺區(qū)和近岸地帶,主要表現(xiàn)為向海一側(cè)的枝葉干枯。

土壤中可溶性鹽分過多會(huì)使土壤水勢(shì)降低導(dǎo)致植物吸水困難,造成植物生理干旱,影響植株正常生長(zhǎng)[17-18]。海霧對(duì)植物地上部分的組織細(xì)胞形態(tài)造成破壞[19]。當(dāng)海邊大氣中的鹽霧、海洋飛沫較強(qiáng)尤其在強(qiáng)風(fēng)天氣時(shí),風(fēng)、鹽的協(xié)同作用加重了對(duì)植物的影響,大風(fēng)夾帶海洋鹽粒和沙等微粒物質(zhì),對(duì)植物具有強(qiáng)烈的擦傷和毒害作用,進(jìn)一步加劇了鹽分對(duì)植物的脅迫[15],嚴(yán)重者可使植物枯萎[20]。

3.1.4 土壤

塘嶼、東庠島和大練島均由花崗巖組成,3個(gè)海島迎風(fēng)面總體上土壤層薄或基巖裸露,土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷和黏土質(zhì)含量低,土壤含水率低,保水能力差,植被生長(zhǎng)較差。貧瘠的土壤僅能支持低矮灌木和葉質(zhì)較硬的草本生長(zhǎng)[21],因此調(diào)查區(qū)域以低矮的灌草叢為主。

3.2 平潭海島植被修復(fù)對(duì)策

3.2.1 篩選適宜修復(fù)的植物品種

在惡劣生境下能夠形成群落且具有一定的資源數(shù)量,即表明該植物能長(zhǎng)期適應(yīng)海島惡劣的氣候與變化,進(jìn)行自然生長(zhǎng)、更新與演替[2],可為相似生境的植被修復(fù)提供借鑒。根據(jù)本次對(duì)塘嶼、東庠島、大練島等海島臨?；钠律降氐闹参镂锓N的實(shí)地調(diào)查,其中可見常見分布和生長(zhǎng)較好的植物物種,表明其自然抗逆性與適應(yīng)性較強(qiáng),為嚴(yán)苛自然生境選擇的結(jié)果,可重點(diǎn)選擇作為本區(qū)位島群荒坡山地的植被生態(tài)修復(fù)物種。主要包括如下物種。

喬木種為木麻黃、臺(tái)灣相思、黑松等。

灌木藤本種類主要有濱柃、福建胡頹子、算盤子、鐵包金、雀梅藤、車桑子、截葉鐵掃帚(Lespedeza cuneata)、茵陳蒿、野牡丹、刺裸實(shí)、芙蓉菊、單葉蔓荊、黑面神、了哥王等灌木,以及薜荔、毛木防己、金銀花、碩苞薔薇、茅莓等藤本。

草本植物種類,主要有狗牙根、五節(jié)芒、山菅蘭(Dianella ensifolia)、龍舌蘭(Agave americana)、鹽地鼠尾粟、甜根子草、濱海前胡、鹵地菊、仙人掌(Opuntia tuna)、海邊月見草、鬣刺等。

此外,東南沿海典型綠化苗木如夾竹桃(Nerium oleander)、黃槿(Hibiscus tiliaceus)、海桐、榕樹(Ficus microcarpa)等也有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

3.2.2 進(jìn)行合理的植物配置

山體臨海坡面風(fēng)力大,含鹽量高,土壤較瘠薄,立地條件惡劣,在植被配置方面,宜選擇抗風(fēng)、耐鹽堿、耐旱的植物種類密植,形成抗風(fēng)綠帶,喬木層下套種抗風(fēng)灌木、地被層;背風(fēng)面綠地可種植開花喬木和地被,增強(qiáng)觀賞性。從海岸往陸地依次分為草本、灌木、喬木,在利用喬木幼苗恢復(fù)過程中宜將木麻黃、黑松等針葉林種植在海岸迎風(fēng)面的坡面上,海桐、黃槿等常綠闊葉林則種植在前方稍有遮擋的側(cè)風(fēng)坡,并且耐性強(qiáng)韌的物種排前,較差的次之。

3.2.3 采用針對(duì)性的修復(fù)技術(shù)

在海島植被修復(fù)過程中,應(yīng)盡量解決或減少環(huán)境因子對(duì)植被生長(zhǎng)的制約,才能保證生態(tài)修復(fù)的進(jìn)程[22]。針對(duì)平潭海島干旱、風(fēng)大、鹽害重、土壤瘠薄等特點(diǎn),在植被修復(fù)時(shí)可采用雨季施工種植、節(jié)水灌溉、開挖蓄水槽[23]、覆蓋凋落物[24]、添加保水劑[24]等節(jié)水與保水措施以解決季節(jié)性缺水對(duì)植被修復(fù)的影響;建立風(fēng)障以抵抗強(qiáng)風(fēng);施加有機(jī)肥、客土回填等措施改善土壤性能。此外,可通過優(yōu)化植物配置,如在山地選擇抗旱能力強(qiáng)的植物種類,近海地帶選擇抗鹽能力強(qiáng)的種類,風(fēng)口區(qū)域增加有刺灌木與藤本的應(yīng)用等,根據(jù)不同植物的生理生態(tài)特性選擇不同的應(yīng)用環(huán)境。