摘要：采用樣方調(diào)查和α-多樣性指數(shù)分析法研究了杭州西湖水蕨（Ceratopteris thalictroides）種群的生境特征和群落基本結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，水蕨生長(zhǎng)在淺水溝中，種群面積25～30 m2，植株數(shù)約15株，頻度約53%，蓋度1%左右，為小種群。與水蕨相伴生的物種主要有5科6屬7種。水蕨群落的群叢名為千金子-空心蓮子草，其群叢類型為濕生類。α-多樣性指數(shù)分析結(jié)果顯示，水蕨群落辛普森指數(shù)（D）、香農(nóng)威納指數(shù)（H′）和Pielou均勻度指數(shù)（J）分別為0.733 0、1.465 0和0.910 3。相關(guān)性分析表明，水蕨與莎草之間呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.529 7），千金子與莎草之間呈顯著正相關(guān)（r=0.814 9），其他物種之間沒有相關(guān)性。茶園管理和旅游等人類干擾是導(dǎo)致水蕨瀕危的重要原因。建立保護(hù)點(diǎn)和遷地保護(hù)是保護(hù)該水蕨種群的有效措施。

關(guān)鍵詞：水蕨（Ceratopteris thalictroides）；瀕危；生境特征；群落特征；西湖

中圖分類號(hào)：Q948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2012）23-5381-03

Habitat Characteristics and Community Structure of Ceratopteris thalictroides at

West Lake in Hangzhou

DONG Yuan-huo

（College of Life Sciences， Jianghan University， Wuhan 430056， China）

Abstract： Habit characteristics and population characteristics of the endangered aquatic fern Ceratopteris thalictroides at West Lake in Hangzhou， China were surveyed using methods of sample and α-diversity index. The results showed that C. pteridoides at West Lake was found in ditch. The population area of C. pteridoides was 25～30 m2， and the frequency and coverage was 53% and 1%， respectively. It was small population， as the population size was about 15 individuals. It was found that in 2009， there were 7 plant species belonging to 5 families and 6 genera in the community， among which Leptochloa chinensis， Alternanthera philoxeroides， Cyperus microiria， and Rorippa indica were dominant species. The vegetation was called Leptochloa chinensis-Alternanthera philoxeroides Ass. α-diversity index analysis revealed that Shannon-Wiener diversity index（D）， Simpson index （H′）， and Evenness index （J） was 0.7330， 1.4650， and 0.9103， respectively， indicating low levels of species diversity at the C. thalictroides community. Correlation analysis indicated that there was a significant negative correlation between C. thalictroides and Cyperus microiria（r=-0.5297，P=0.0471<0.05 respectively）， whereas a significant negative correlation between Leptochloa chinensis and Cyperus microiria （r=0.8149，P=0.0002<0.05 respectively）， and there was no correlation between the other species. Human activities such as management of tea garden and tour might be the main factors responsible for the reduction of wild resource of C. thalictroides. Establishing conservation spots and ex situ conservation were two effective measures to protect the population.

Key words： Ceratopteris thalictroides； endanger； habitat characteristics； population characteristic； West Lake

群落物種多樣性和分布格局一直是群落生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，是認(rèn)識(shí)群落的組織水平和功能狀態(tài)的基礎(chǔ)，也是生物多樣性研究中至關(guān)重要的方面[1]。研究群落的群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性對(duì)野生生物資源的保護(hù)與持續(xù)利用有重要的指導(dǎo)意義[2]。水蕨（Ceratopteris thalictroides）為一年生水生或濕生的同型孢子蕨類植物，有重要的觀賞和藥用價(jià)值，在基礎(chǔ)研究中也有重要的作用，遍布于世界亞熱帶和熱帶各地[3，4]。在20世紀(jì)60年代前曾廣布于我國(guó)的熱帶和亞熱帶地區(qū)，現(xiàn)被列為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物[5]。中國(guó)的鄰國(guó)如越南和印度等地也將水蕨列為瀕危植物[4]。

目前，水蕨的研究主要集中在分類學(xué)、形態(tài)學(xué)、孢粉學(xué)、生態(tài)學(xué)、生殖發(fā)育和保護(hù)遺傳學(xué)上[3，4，6，7]。試驗(yàn)對(duì)2009年位于杭州西湖的水蕨種群的生境特征及其群落基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，以期為其保護(hù)策略的制定提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

1 研究方法

1.1 水蕨種群和群落基本特征野外調(diào)查方法

根據(jù)水蕨標(biāo)本的記錄，2009年8月對(duì)在杭州及周邊地區(qū)的水蕨分布進(jìn)行了廣泛調(diào)查。用全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)定現(xiàn)存水蕨所在地的經(jīng)緯度。測(cè)量水蕨的種群面積、個(gè)體數(shù)量等主要參數(shù)。記錄所在地的生境特征，采集和鑒定水蕨及其主要伴生種，并記錄了各物種的相對(duì)數(shù)量。相對(duì)數(shù)量采用布朗-布朗喀（Braun-Blanquet）的多度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，即5（非常多），4（多），3（較多），2（較少），1（少），“+”為極少。以Cook[8]的水生植物概念劃定水生植物的范疇。采用目視法測(cè)定和記錄每種植物的投影蓋度、個(gè)體數(shù)量、頻度等。由于水蕨種群比較小，分布在淺水溝中，因此采用沿水溝延伸方向每隔1 m按1 m × 1 m的樣方共取15個(gè)樣方，研究群落的基本特征。采用優(yōu)勢(shì)種原則對(duì)群叢進(jìn)行命名，即以群叢優(yōu)勢(shì)種的名稱作為該群叢的名稱。

1.2 物種多樣性和相關(guān)性分析

采用重要值和α-多樣性指數(shù)來分析群落的組成特征及物種多樣性。采用SAS 8.0分析軟件分析水蕨群落中主要物種的相關(guān)性。物種多樣性測(cè)度采用物種豐富度指數(shù)（R）、香農(nóng)威納指數(shù)（H′）和辛普森指數(shù)（D）等進(jìn)行評(píng)價(jià)。各指標(biāo)的計(jì)算如下述有關(guān)公式，其中下列各式中Pi指樣方中第i個(gè)種的相對(duì)重要值，Pi=第i個(gè)種的重要值/所有種的重要值之和，S為群落中的物種數(shù)。

重要值（IV）的計(jì)算公式為：IV=（相對(duì)密度+相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度）/3，其中相對(duì)密度=某個(gè)種的株數(shù)/所有種的總株數(shù)，相對(duì)頻度=某個(gè)種在樣方中出現(xiàn)的次數(shù)/所有種出現(xiàn)的總次數(shù)，相對(duì)蓋度=某個(gè)種的蓋度/所有種的總蓋度。

物種豐富度指數(shù)（R）：R=S

辛普森指數(shù)（D）=1-ΣPi2[1]

香農(nóng)威納指數(shù)（H′）=-Σ（Pi ×lnPi）[1]。

Pielou均勻度指數(shù)（J）=H′/lnS=-Σ（Pi×lnPi）/lnS[1]

2 結(jié)果與分析

2.1 杭州西湖水蕨生境及種群基本特征

水蕨種群分布在浙江省杭州市西湖龍井茶園的一人行道旁的淺水溝中，位于西湖風(fēng)景區(qū)的核心區(qū)。溝深70～80 cm，微流水，水清澈，紅壤土。地理坐標(biāo)為30°14′N，120°06′E。水蕨零星分布在水溝中，長(zhǎng)勢(shì)較差，平均株高20 cm，最高25 cm，與千金子（Leptochloa chinensis）、空心蓮子草（Alternanthera philoxeroides）等雜草相伴而生。這些雜草長(zhǎng)勢(shì)也一般。水蕨種群面積25～30 m2，植株數(shù)15株左右，多度為極少（+），頻度約為53%，蓋度僅為1%左右，為小種群。

2.2 水蕨所在群落植物組成及其重要值特點(diǎn)

水蕨群落面積為70～100 m2，水蕨群落的群叢名為千金子-空心蓮子草，其群叢類型為濕生類。與水蕨相伴生的物種主要有5科6屬7種。主要伴生種分別為千金子、空心蓮子草、莎草（Cyperus microiria）和印度蔊菜（Rorippa indica）等。蓋度最大的為千金子，最小的是水蕨；頻度最大的為千金子，最小的為莎草和水蕨。重要值和相對(duì)重要值最大的為千金子，最小的為水蕨，具體見表1。

2.3 群落物種多樣性特點(diǎn)和相關(guān)性分析

α-多樣性指數(shù)分析結(jié)果顯示，水蕨群落豐富度指數(shù)（R）、辛普森指數(shù)（D）、香農(nóng)威納指數(shù)（H′）和Pielou均勻度指數(shù)（J）分別為5、0.733 0、1.465 0和0.910 3。利用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，以15個(gè)樣方中每種植株的數(shù)目對(duì)水蕨群落主要物種之間的Person相關(guān)性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，水蕨與莎草之間呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.529 7，P =0.047 1<0.05），千金子與莎草之間呈顯著正相關(guān)（r=0.814 9，P =0.000 2<0.05），其他物種之間沒有相關(guān)性。

3 小結(jié)與討論

大規(guī)模的人類活動(dòng)是造成生物多樣性以空前速度喪失的主要因素。人類在濕地或水生環(huán)境中的各種活動(dòng)都會(huì)使?jié)竦鼗蛩h(huán)境發(fā)生變化，進(jìn)而破壞原生群落，同時(shí)人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多樣性的影響中，以生境或景觀的破碎最引人注目[9]。大量事實(shí)證明，對(duì)生物多樣性最大的威脅是棲息地（生境）的破壞和喪失[9]。導(dǎo)致棲息地喪失和破碎化主要源自大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)和商業(yè)活動(dòng)以及城市化擴(kuò)張等[4，9]。

此次研究的水蕨群落分布在杭州西湖茅家埠景區(qū)龍井茶園的淺水溝中，是西湖旅游區(qū)重要的組成部分。該水蕨群落物種豐富度指數(shù)（R）、辛普森指數(shù)（D）、香農(nóng)威納指數(shù)（H′）分別是5、0.733 0、1.465 0，低于先前研究的一些溝渠植物群落，如荊州市西郊鄉(xiāng)村溝渠濕地植物群落的物種多樣性（R、D、H′分別是39、0.954、3.560）[10]，也低于杭州西湖茅家埠景區(qū)自然生態(tài)景觀的水生植物物種多樣性（D、H′分別是0.896、2.897）[11]。這可能與茶農(nóng)在茶園管理中定期清除雜草等生產(chǎn)活動(dòng)以及旅游活動(dòng)的影響密切相關(guān)。該水蕨種群面積為25～30 m2，約有15株，多度為極少，蓋度最小，表明該種群是小種群。小種群的種群數(shù)量少，更容易受到環(huán)境波動(dòng)、災(zāi)害和遺傳多樣性等隨機(jī)因素的影響，滅絕率較高。人類活動(dòng)造成的小種群可能比自然形成的小種群更容易瀕危[4，9]。由于該種群受耕作和旅游雙重的影響，制約了種群的更新和恢復(fù)，加劇了該水蕨種群的瀕危。

在保護(hù)生物多樣性時(shí)，一個(gè)明智的做法是把有限的人力、物力和財(cái)力投入到最易滅絕的小種群的物種上，首先防止它們的滅絕[12]。保護(hù)生境是生物多樣性保護(hù)最有效的辦法[4，6，7，9]。因此，為了更好地保護(hù)杭州西湖的水蕨種群，建議采取以下措施：一是就地保護(hù)，將此地點(diǎn)設(shè)為保護(hù)點(diǎn)，作為生態(tài)旅游的一部分進(jìn)行管理，并樹立保護(hù)標(biāo)識(shí)牌，提高公眾對(duì)水蕨的認(rèn)識(shí)和保護(hù)意識(shí)；二是遷地保護(hù)，將部分水蕨個(gè)體遷入到杭州植物園（30°15′N，120°16′E）進(jìn)行保護(hù)。近50年來，杭州植物園引種成活了66種珍稀瀕危植物，包括一級(jí)瀕危蕨類植物中華水韭，但沒有水蕨的保護(hù)記錄[13]。由于該水蕨種群所在地與杭州植物園位于同城同區(qū)不同地點(diǎn)，氣候和地理?xiàng)l件包括土壤等生境極為相似[13]，因此杭州西湖水蕨遷入該園應(yīng)該容易成活，并可以得到更有利的保護(hù)。

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