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        銀湖山郊野公園典型植物群落物種多樣性比較

        2016-08-03 06:28:31王兆東謝利娟龍丹丹
        關(guān)鍵詞:蒲桃郊野人工林

        王兆東 謝利娟 龍丹丹 張 華

        (1.深圳市公園管理中心,廣東深圳518040;2.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東深圳518055)

        銀湖山郊野公園典型植物群落物種多樣性比較

        王兆東1謝利娟2龍丹丹1張華2

        (1.深圳市公園管理中心,廣東深圳518040;2.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東深圳518055)

        為增強深圳銀湖山郊野公園生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能,優(yōu)化其植物群落設(shè)計,于2012年9月至2013年8月,對12條樣線上的人工林和自然群落的物種組成、群落結(jié)構(gòu)及其物種多樣性進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果顯示:共有維管植物86科257種,典型人工群落包括臺灣相思-杉木人工林和檸檬桉-水團(tuán)花-九節(jié)群落等,典型自然群落包括藜蒴群落、鴨腳木群落、鐵欖-紅鱗蒲桃-豺皮樟群落以及赤楠蒲桃群落等;與人工群落相比,典型自然群落類型較多,且群落中物種數(shù)也較多。4種典型自然群落 SimPson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pie1ou指數(shù)平均值分別為 0.878、2.646、0.789;與人工群落相比,典型自然群落具有較高的SimPson指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù),較低的Pie1ou均勻度指數(shù),但二者各指標(biāo)均無顯著差異。研究表明自然群落在一定程度上增加了植物群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,具有較高的群落穩(wěn)定性。

        物種多樣性;植物群落;銀湖山;郊野公園;深圳

        物種多樣性是物種豐富度和分布均勻性的綜合反映,體現(xiàn)了群落結(jié)構(gòu)類型、組織水平、發(fā)展階段、穩(wěn)定程度和生境差異[1],它不僅可以反映群落在組成、結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)等方面的異質(zhì)性,也可以反映不同自然地理條件與群落的相互關(guān)系[2]。生物多樣性能在一定程度上維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[3-4]。隨著人口的增長、人類活動范圍和強度不斷擴(kuò)大以及全球環(huán)境的變化,生態(tài)系統(tǒng)、群落或種群結(jié)構(gòu)遭到不斷破壞[5],生物多樣性正遭受前所未有的威脅。為保護(hù)物種多樣性,建立了各類森林公園。研究建園后群落物種組成和結(jié)構(gòu)的變化,對判斷建立森林公園是否能加強生物多樣性保護(hù)具有重要的生態(tài)學(xué)意義。

        近些年,針對公園植物多樣性的研究多集中在物種調(diào)查、物種分布與環(huán)境因子的關(guān)系、旅游對生物多樣性的干擾等方面。研究表明,建立森林公園有助于生物多樣性的保護(hù)[6];土壤濕度、鹽堿度、光照和食物鏈構(gòu)成等的差異,導(dǎo)致動植物群落組成和物種多樣性存在一定差異[7-8];人為干擾在不同程度上影響生物多樣性[9-10]。然而,在基本相同的生境中,人為改造自然植被后形成的人工植物群落與自然植物群落多樣性之間是否存在差異,即在同一個森林公園內(nèi),人為設(shè)計植物群落是否導(dǎo)致自然植物群落多樣性發(fā)生改變的研究較為少見。

        深圳市銀湖山郊野公園靠近深圳市中心,植物種類豐富、植被茂盛,被稱為深圳市中心區(qū)的“肺”。它以山高林長、山形逶迤、林木蔥翠見長。該郊野公園包含野山茶(Camellia yunnanensis)、金毛狗 (Cibotium barometz)、香樟樹 (Cinnamomum camphora)、土沉香(Aquilaria sinensis)等國家重點保護(hù)植物和珍稀瀕危植物,以及較為豐富的維管植物。根據(jù)公園珍稀瀕危植物的物種數(shù)量及個體數(shù)量特征、受威脅狀況,認(rèn)定該郊野公園是物種多樣性保護(hù)的關(guān)鍵區(qū)域,對研究其物種多樣性具有極其重要的生態(tài)價值和學(xué)術(shù)意義。因此,為進(jìn)一步開發(fā)和研究銀湖山郊野公園的生態(tài)學(xué)意義,增強其生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能,揭示銀湖山郊野公園內(nèi)人工干預(yù)較大的人工林植物群落與自然植物群落的物種組成和群落結(jié)構(gòu)的差異,于2012年9月至2013年8月,科學(xué)設(shè)計12條樣線,通過各樣線的實地勘察,進(jìn)行典型群落的植被調(diào)查,以期為該郊野公園景觀應(yīng)用、生態(tài)保護(hù)修復(fù)奠定理論基礎(chǔ),優(yōu)化該郊野公園的植物群落設(shè)計。

        1 研究區(qū)自然概況

        銀湖山郊野公園位于深圳市羅湖區(qū)、福田區(qū)、龍崗區(qū)、寶安區(qū)4個行政區(qū)域的交匯處。東起清平快速干道,西達(dá)梅觀高速公路,南起泥崗路,北至梅林關(guān)口南坪快速干道北側(cè),總占地面積14.318 km2。屬低山丘陵地,海拔高于250 m的山地貫穿全園,海拔高于400 m的山頭多位于公園中部。雞公山 (海拔445.1 m)為銀湖山的最高峰,位于深圳灣東北部,與東部的梧桐山(944 m)、西部的塘朗頂(430 m)構(gòu)成深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)北部的一道天然屏障。銀湖山郊野公園山體坡度普遍較大,多數(shù)超過30°。銀湖山郊野公園屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和,年平均氣溫22.4℃,最高氣溫38.7℃,年降雨量2 400~2 800 mm,多集中在4—9月,山地云霧多而濕潤。

        2 研究方法

        2.1樣地調(diào)查

        根據(jù)銀湖山郊野公園的地形特點和擬建景點分布設(shè)定樣線12條,包含主線3條,小支線9條。于2012年9月至2013年8月集中或分散對12條樣線進(jìn)行調(diào)查,將12條樣線合并,繪制樣線布設(shè)圖和植物群落分布圖 (圖1)。在全面樣線調(diào)查的基礎(chǔ)上,結(jié)合群落保存完整狀況,選取主要植被類型,根據(jù)每條樣線長度,分別在各樣線上確定標(biāo)準(zhǔn)樣地。人工林群落調(diào)查樣地面積800~1 000 m2,天然林群落調(diào)查樣地1 000~1 600 m2。

        調(diào)查時,取樣方法為 “每木調(diào)查法”[11]。各樣地取3個喬木層樣方,喬木樣方面積10 m×10 m,分別記錄胸徑≥2.0 cm,高度≥1.5 m的所有喬木樹種,喬木層蓋度,各樹種高度、冠幅、胸徑和頻度等;每個喬木樣方內(nèi)各設(shè)置2個5 m×5 m的灌木小樣方和2個1 m×1 m的草本小樣方,分別記錄灌木層與草本層的主要植物種類、數(shù)量、層蓋度、平均高度、總蓋度、各植物種平均高度和蓋度等。

        圖1 銀湖山郊野公園植物群落分布Fig.1 Distribution of the P1ant communities in the Yinhushan Country Park

        2.2數(shù)據(jù)處理

        重要值=(相對多度+相對頻度+相對顯著度)/300

        式中:相對多度為某植物種個數(shù)占喬木層所有植物種總個數(shù)的百分比;頻度為包含該種個體的樣方數(shù)占全部樣方數(shù)的百分比;相對顯著度為該植物種胸高斷面積占全部植物種胸高斷面積的百分比。

        相對蓋度和相對高度的計算分別采用各植物種的平均蓋度與平均高度。

        物種多樣性采用物種豐富度 (S)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)計算。

        多樣性指數(shù)采用SimPson指數(shù)(D)和Shannon-Wiener指數(shù)(H′):

        物種均勻度采用Pie1ou指數(shù)(J):J=H′/LnS

        式中:S為樣方中的物種數(shù);Pi為第i物種的重要值。

        2.3統(tǒng)計分析

        采用獨立樣本T檢驗比較公園內(nèi)人工林植物群落與自然群落多樣性指數(shù)間的差異性,采用SPSS 20.0版本進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

        3 結(jié)果與分析

        3.1植物組成特點

        銀湖山郊野公園共有維管植物86科257種。其中蕨類植物12科23種,裸子植物3科3種,雙子葉植物60科210種,單子葉植物11科21種(表 1)。瀕?;蛘湎≈参镉型脸料?(Aquilaria sinensis)、野山茶 (Camellia yunnanensis)、金毛狗(Cibotium barometz)和香樟樹 (Cinnamomum camphora)等4種。

        表1 維管植物科、屬、種數(shù)及生活類型Tab1e 1 Fami1y,genus,sPecies and 1ife tyPes of vascu1ar P1ants in the Yinhushan Country Park

        調(diào)查表明,銀湖山郊野公園不同植物群落在不同季節(jié)形成不同景觀。主要特色景觀包括:1)黎蒴開花植物景觀:3—4月,藜蒴 (Castanopsis fissa)進(jìn)入花期,穗狀花序頂生,花色為淡黃綠色,銀湖山各處均有分布,可以形成一定的景觀效果。2)荷木林景觀:2—4月,荷木(Schima argentea)進(jìn)入生長期,萌發(fā)大量嫩葉,呈嫩紅色或嫩綠色,形成紅葉或與周邊對比鮮明的嫩綠的景觀效果。5—6月,荷木大量開花,形成白色花海景觀。3)浙江潤楠紅葉景觀:12月至來年2月份,浙江潤楠(Machilus chekiangensis)開花期,新葉萌發(fā),呈鮮紅、褐色、黃綠顏色,在冬季形成鮮明的紅葉景觀效果。4)山烏桕(Triadica cochinchinensis)、野漆樹 (Toχicodendron succedaneum)、楓香 (Liquidambar formosana),11月形成紅葉景觀。

        3.2典型植物群落特征

        銀湖山郊野公園占地面積廣,由于歷史原因,公園既有人工林群落,又有保存較好的天然林群落。

        人工林群落主要有臺灣相思(Acacia confusa)-杉木林 (Cunninghamia lanceolata)群落、檸檬桉(Eucalyptus citriodora)-水團(tuán)花 (Adina pilulifera)-九節(jié)(Psychotria asiatica)群落等2種群落。這些群落多處于無人為干擾情況下的次生演替狀態(tài)。各典型人工林群落多樣性指數(shù)相差不大,SimPson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pie1ou指數(shù)平均值分別為0.883、2.548、0.792(表2)。不同植物群落中的優(yōu)勢種不同(表3)。

        在臺灣相思-杉木人工林群落中,共有26種植物,其中臺灣相思、豺皮樟(Litsea rotundifolia var. oblongifolia)、黃牛木(Cratoχylum cochinchinense)的重要值最大;而檸檬桉-水團(tuán)花-九節(jié)群落中有24種植物,除檸檬桉、水團(tuán)花外,各植物種重要值差異不大(表3)。

        表2 典型人工林植物群落多樣性指數(shù)Tab1e 2 The diversity index of the tyPica1 P1antation P1ant communities in the Yinhushan Country Park

        表3 典型人工林群落植物種及重要值Tab1e 3 The P1ant sPecies and their imPortant va1ue(Pi)of the tyPica1 P1antation community in the Yinhushan Country Park

        自然植被主要是南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林、常綠灌木林,在一些溝谷地段還保存有較為完好的具有雨林性質(zhì)的溝谷常綠闊葉林。自然群落主要有藜蒴-鴨腳木 (Schefflera minutistellata)-豺皮樟-九節(jié)群落、鴨腳木-黃牛木-梅葉冬青(Ileχ asprella)-九節(jié)-草珊瑚 (Sarcandra glabra)群落、鐵欖 (Sinosideroχylon pedunculatum)-紅鱗蒲桃 (Syzygium hancei)-豺皮樟群落、赤楠蒲桃(Syzygium buχifolium)群落等。4種典型自然植物群落中,藜蒴群落物種數(shù)最多,SimPson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)最大;幾種典型自然植物群落 SimPson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pie1ou指數(shù)平均值分別為0.878、2.646、0.789(表4)。

        與其他幾種典型自然群落相比,藜蒴群落的植物物種重要值分布較為集中,而其余3個群落的重要值分布較為分散。鴨腳木群落中的鴨腳木、鐵欖-紅鱗蒲桃-豺皮樟群落中的鐵欖、赤楠蒲桃群落中的赤楠蒲桃分別為其優(yōu)勢種,且在各自群落中的重要值遠(yuǎn)大于其余種 (表5)。由此說明,除藜蒴群落外,鴨腳木群落、鐵欖-紅鱗蒲桃-豺皮樟群落、赤楠蒲桃群落為銀湖山郊野公園的單優(yōu)勢種群落。

        表4 典型自然植物群落多樣性指數(shù)Tab1e 4 The diversity index of the tyPica1 natura1 P1ant community in the Yinhushan Country Park

        表5 典型自然植物群落植物種及重要值Tab1e 5 The P1ant sPecies and their imPortant va1ue(Pi)of the tyPica1 natura1 P1ant community in the Yinhushan Country Park

        續(xù)表5

        3.3人工林與自然群落植物多樣性比較

        與銀湖山郊野公園人工林植物群落相比,典型自然植物群落類型較多,單一群落中的物種數(shù)較多,但無顯著差異(P=0.474>0.05)。自然植物群落的SimPson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pie1ou均勻度指數(shù)與人工林植物群落之間差異不顯著(P>0.05,圖2)。因此,銀湖山郊野公園自然植物群落中物種類型更加豐富,群落組成更加多樣。

        圖2 人工林與自然植物群落多樣性指數(shù)比較Fig.2 ComParison on the sPecies diversity indices between P1antation and natura1 P1ant community in the Yinhushan Country Park

        4 討 論

        4.1人工林與自然群落植物多樣性

        植物群落的物種多樣性與其自然環(huán)境有關(guān),在一定程度上反映了其所在的生境[12]。研究表明,植物群落結(jié)構(gòu)是群落中植物與植物之間、植物與環(huán)境之間相互關(guān)系的可見標(biāo)志,也是群落其他特征的基礎(chǔ)[13]。氣溫、水熱、光照、海拔、坡度等條件會影響植物群落的物種組成、結(jié)構(gòu)與多樣性[14]。本研究發(fā)現(xiàn),與人工林植物群落相比,自然群落具有較高的物種和多樣性指數(shù),但與人工林群落無顯著差異。這主要是由于處于相似的氣候環(huán)境中,隨著時間的延長,無論是人工林還是自然植物群落,均進(jìn)行更新演替,積極應(yīng)對干擾,群落中各植物種類間存在競爭并逐漸達(dá)到相對平衡。然而,由于在人為設(shè)計營造人工林植物群落時,進(jìn)行撫育、采伐等活動,故自然群落的物種組成更能反應(yīng)群落特征與環(huán)境之間的關(guān)系。如在藜蒴群落中,先鋒樹種藜蒴是該群落的主要建群種。隨著時間的推移,林內(nèi)環(huán)境較為潮濕,順應(yīng)其自然演替,陽生性的藜蒴逐漸被其余優(yōu)勢種所替代,重要值有所下降。而在赤楠蒲桃群落中,馬尾松(Pinus massoniana)重要值較大,這是由于馬尾松是強陽性樹種[15],在蔽蔭條件下生長受到抑制。因此,在該向陽群落中,馬尾松的優(yōu)勢度更為明顯。此外,各典型人工林和自然植物群落中,喬木層的蓋度較大,遮擋了部分陽光,使得草本物種數(shù)較少。

        群落的物種多樣性與其優(yōu)勢度也存在一定的關(guān)聯(lián)。具體而言,群落優(yōu)勢度是生態(tài)優(yōu)勢度的變化形式,它與每個種的重要值分布有關(guān),其數(shù)值大小可以反映群落內(nèi)各種群結(jié)構(gòu)關(guān)系的復(fù)雜性[16]。當(dāng)群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、層次分明、優(yōu)勢種明顯時,重要值分布集中,群落優(yōu)勢度較大;而當(dāng)群落受到人為或自然干擾、優(yōu)勢種失去優(yōu)勢、群落處于不斷變化中時,重要值分散分布,群落優(yōu)勢度較?。?7]。調(diào)查表明,自然群落中的鴨腳木群落、鐵欖-紅鱗蒲桃-豺皮樟群落、赤楠蒲桃群落優(yōu)勢種明顯,層次分明,說明這3種植物群落結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。與之相反,臺灣相思-杉木人工林群落物種重要值分布分散,優(yōu)勢種失去優(yōu)勢,可以推測該群落受到干擾較重,群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,需采取一定人工措施增加其群落穩(wěn)定性。

        生物多樣性一般包括物種豐富度、差異性以及均勻度[18],幾者之間具有相關(guān)性。與人工林群落相比,物種數(shù)較多的自然植物群落具有較高的SimPson和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)。有研究表明,高多樣性時植物群落對資源的互補利用能產(chǎn)生互補效應(yīng)[19]。自然群落中物種更加豐富,提高了資源的利用率,增加了群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,因此,SimPson與 Shannon-Wiener多樣性指數(shù)較高。同時,資源的增加改變了群落內(nèi)物種的相對競爭能力,使優(yōu)勢種競爭能力增強,從而導(dǎo)致對其他種的競爭排除,最終導(dǎo)致自然植物群落的Pie1ou均勻度指數(shù)略低于人工林群落。由于鐵欖-紅鱗蒲桃-豺皮樟群落的樣方坡度較大,資源分配不均,對物種分布造成負(fù)面影響,Pie1ou均勻度指數(shù)為所有典型植物群落中的最小值。

        4.2典型植物群落改造措施

        1)臺灣相思-杉木人工林群落。目前該群落郁閉度過高,林下陽光不足。因此,適時適度對林中老化樹種開展間伐,對林下喬灌木實施人工撫育和干涉,對影響林下景觀樹種生長的喬灌木實行適度修剪。

        2)檸檬桉-水團(tuán)花-九節(jié)群落。根據(jù)該群落的發(fā)展趨勢,適時適當(dāng)?shù)貙ι蠈恿帜鹃_展間伐。梳理林下植被,為具有觀賞價值的樹種提供生存空間。需要撫育養(yǎng)護(hù)的樹種有:黃牛木、鴨腳木、山烏桕、假蘋婆 (Sterculia lanceolata)、潺槁木姜子(Litsea glutinosa)、野漆樹等,亦可林下種植具有觀賞價值的樹種營造景觀林。

        3)藜蒴群落。該群落是一個典型的次生常綠闊葉林,恢復(fù)較好,在將來可形成一個種類豐富多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的常綠闊葉林。由于主要優(yōu)勢種藜蒴耐寒冷、干瘠,適應(yīng)性廣,落葉易腐,是改良土壤和營造水源涵養(yǎng)林、生態(tài)公益林的優(yōu)良樹種,因此可對該群落中下層的植物種進(jìn)行撫育,對影響群落主要構(gòu)成種的灌木如豺皮樟、九節(jié)、梅葉冬青等進(jìn)行梳理。

        4)鴨腳木群落。該群落植物種類豐富,結(jié)構(gòu)較好,可加強山烏桕、山蒼子(Litsea cubeba)、野漆樹、深山含笑 (Michelia maudiae)、紅鱗蒲桃、陰香 (Cinnamomum burmannii)、假蘋婆的撫育。對林下喬灌木(如豺皮樟、九節(jié))開展適度的修剪和間伐。

        5)鐵欖-紅鱗蒲桃-豺皮樟群落。該群落以鐵欖為單優(yōu)樹種,喬灌木優(yōu)勢種類較少,群落本身高度較低,郁閉度高,林下豺皮樟、九節(jié)生長茂密,所以本群落不利于其他喬灌木的生長。應(yīng)適當(dāng)對林下喬灌木進(jìn)行梳理,以有利于崗柃 (Eurya groffii)、紅鱗蒲桃、假蘋婆、羅浮柿 (Diospyros morrisiana)、嶺南山竹子 (Garcinia oblongifolia)、山烏桕等喬灌木生長,增加群落結(jié)構(gòu)豐富度。由于鐵欖耐瘠薄,耐干旱,具有改善土壤的作用,因此,應(yīng)對鐵欖采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施。

        6)赤楠蒲桃群落。該群落是原有植被破壞后自然生長后形成的灌叢林。由于上層植被尚未形成,所以該群落可塑性較大??稍诒A衄F(xiàn)有優(yōu)勢種的基礎(chǔ)上,加大喬灌木的梳理,并適當(dāng)種植開花灌木,以增強景觀效果。

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        [14]茹文明,張金屯,張峰,等.歷山森林群落物種多樣性與群落結(jié)構(gòu)研究 [J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2006,17(4):561-566.

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        (責(zé)任編輯趙粉俠)

        ComParison on P1ant SPecies Diversity of TyPica1 P1ant Communities in the Yinhushan Country Park

        Wang Zhaodong1,Xie Lijuan2,Long Dandan1,Zhang Hua2
        (1.Park Management Center of Shenzhen City,Shenzhen Guangdong 518040,China;2.Shenzhen Po1ytechnic,Shenzhen Guangdong 518055,China)

        To enhance the ecosystem service of Yinhushan Country Park and oPtimize its design from the as-Pect of P1ant community,an investigation was conducted from SePtember 2012 to August 2013 a1ong 12 sP1ines. SPecies comPosition,community structure and P1ant sPecies diversity of different P1antation and natura1 P1ant communities were investigated.The resu1ts showed that there were 257 tyPes of vascu1ar P1ant sPecies among 86 fami1ies in the Yinhushan Country Park.The tyPica1 P1antation P1ant communities inc1uded Acacia confuse-Cunninghamia lanceolate community and Eucalyptus citriodora-Adina pilulifera-Psychotria asiatica community,whi1e the natura1 P1ant communities inc1uded Castanopsis fissa community,Schefflera minutistellata community,Sinosideroχylon pedunculatum-Syzygium hancei-Litsea rotundifolia var.oblongifolia community,and Syzygium buχifolium community.ComPared with the P1antation community,natura1 community has more community tyPes and P1ant sPecies in the community,the average SimPson index,Shannon-Wiener index,and Pie1ou index for the 4 tyPica1 natura1 P1ant community was 0.878,2.646,and 0.789 resPective1y.ComPared with the P1antation community,natura1 community has a s1ight1y higher 1eve1 of SimPson index,and Shannon-Wiener index,but a s1ight1y 1ess Pie1ou index.However,no significant differences were detected in the P1ant diversity indexes between the two communities.These resu1ts indicated that natura1 communities increased the comP1exity of P1ant community structure and are more stab1e than P1antation communities.

        sPecies diversity,P1ant community,Yinhushan,country Park,Shenzhen

        S718.54

        A

        2095-1914(2016)04-0016-09

        10.11929/j.issn.2095-1914.2016.04.003

        2015-12-25

        深圳市科委項目(2612K3070062)資助。
        第1作者:王兆東(1968—),男,工程師。研究方向:風(fēng)景園林。Emai1:china60s@126.com。

        謝利娟(1971—),女,教授,碩士生導(dǎo)師。研究方向:觀賞園藝。Emai1:850826838@qq.com。

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