葉海躍，梁海英，熊 星

(1．江蘇開放大學(xué) 環(huán)境生態(tài)學(xué)院，江蘇 南京 210017；2．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210095)

1 引言

生態(tài)護(hù)坡是一種以植物為核心，結(jié)合植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、工程力學(xué)等多種學(xué)科，構(gòu)建而成的綜合性護(hù)坡系統(tǒng)[1]。不僅具有防止水土流失，保證坡岸安全的功能，創(chuàng)造適宜生物生存、生長的生境，同時能夠協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系，形成體現(xiàn)區(qū)域特色的景觀帶[2]。不同植物其根系分布形態(tài)對邊坡表層穩(wěn)定性影響不同[3]，多樣的形態(tài)特征則構(gòu)成層次豐富的景觀效果。因此，生態(tài)護(hù)坡植物品種的選擇尤其重要，它決定了生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性以及景觀特征。健康的江岸生態(tài)系統(tǒng)能維持和恢復(fù)陸地生態(tài)系統(tǒng)與長江水域生態(tài)系統(tǒng)的和諧，提高江岸物種多樣性，在保持水土防澇抗洪等方面具有重要的功能[4]。本研究以江心洲南京生態(tài)科技島夾江側(cè)生態(tài)護(hù)坡工程為例，實地調(diào)查生態(tài)護(hù)坡中的草本植物資源及應(yīng)用現(xiàn)狀，分析資源種群特征及演替方向，篩選出適宜的草本生態(tài)護(hù)坡植物，以期為長江南京段坡岸生態(tài)護(hù)坡的植物選擇和工程實施提供依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究地自然概況

江心洲南京生態(tài)科技島是長江第四大沖擊洲島，洲島屬長江漫灘地貌單元，總面積15.21 km2，環(huán)島兩側(cè)江堤海報高程為10 m左右，總長24.38 km。島內(nèi)地面高程在6.5～8.5 m之間。雨水充沛，年平均降雨117 d，降水量1106.5 mm。屬亞熱帶北緣季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，地帶性植被為落葉常綠闊葉混交林[5]。在水文方面，洲島河道水塘密布，水系總長度共計40 km左右，貫通性河道11條。水域總面積約1.35 km2，占總面積近10%。洲島夾江側(cè)(東)區(qū)域水塘密布，其余以河道水系為主。島內(nèi)水系流動性較弱，易受內(nèi)澇影響[6]。區(qū)域具有較好的水熱條件，為護(hù)坡植物生長提供了良好的生境。江心洲南京生態(tài)科技島作為南京市首批海綿城市建設(shè)三大示范區(qū)之一，是南京海綿城市建設(shè)推進(jìn)最快的區(qū)域，在海綿城市建設(shè)上已經(jīng)初建成效，江岸帶生態(tài)護(hù)坡植被緩沖帶是洲島海綿城市建設(shè)體系的重要組成部分，起到了較好的雨水調(diào)蓄和水土保持作用。

2.2 方法

2018～2019年，采取樣地調(diào)查方法，對江心洲南京生態(tài)科技島夾江側(cè)江堤路迎水面生態(tài)護(hù)坡進(jìn)行實地調(diào)研，累計護(hù)坡長度12.85 km。夾江側(cè)護(hù)坡包括半人工的植草磚和全生態(tài)植草坡兩種類型，根據(jù)踏查的情況，沿江堤路段每隔200～300 m，選擇植物資源與植被發(fā)育較好的區(qū)域設(shè)置樣帶(共計10個)。在樣地內(nèi)的護(hù)坡坡底線和坡中線設(shè)置調(diào)查樣線，調(diào)查樣線設(shè)置長度為10 m，記錄調(diào)查樣線兩側(cè)1 m范圍內(nèi)出現(xiàn)的物種。同時在每個樣帶內(nèi)設(shè)置1個5×5 m的樣方，按群落學(xué)調(diào)查方法采集與記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

調(diào)查中用數(shù)碼相機(jī)記錄所有出現(xiàn)的植物資源種類，拍攝并制作植物標(biāo)本1200份。廣泛查閱江蘇植物研究所標(biāo)本館(NAS)、南京林業(yè)大學(xué)標(biāo)本館(NF)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物標(biāo)本館(NAU)、中國自然標(biāo)本館(CFH)等，通過標(biāo)本信息查閱，統(tǒng)計和分析護(hù)坡植物資源種類。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物種類組成

調(diào)查統(tǒng)計得出：研究區(qū)域護(hù)坡內(nèi)共有維管草本植物20科55屬64種(表1)，其中雙子葉植物有18科46屬53種，單子葉植物2科11屬11種。表2表明：從屬種結(jié)構(gòu)來看，菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceaee)、蝶形花科(Fabacea)位居前三，分別含有16屬(18種)、10屬(10種)和7屬(10種)，為調(diào)查區(qū)的優(yōu)勢科。僅有1屬1種的科共計10科，分別占所有科屬種分類單元的50%、18.2%和15.4%，所占比例逐級降低；僅有2種的共6個科，占所有科數(shù)的30%；單種科及兩種科的比重較大，一定程度上提升了分類單元的植物種類。

表1 夾江側(cè)生態(tài)護(hù)坡草本植物名錄

續(xù)表1

表2 夾江側(cè)生態(tài)護(hù)坡草本植物種類組成

3.2 植物類群生活型譜分析

根據(jù)Raunkiaer生活型分類系統(tǒng)，對調(diào)查區(qū)域64種維管束植物的生活型進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：1a生植物(th)最多，有32種，占總種數(shù)的50%；地面芽植物(hk)次之，有28種，占總種數(shù)的43.8%；高位芽植物(ph)2種，占總種數(shù)的3.2%；隱芽植物(k)2種，占總種數(shù)的3.2%；邊坡植草磚區(qū)域未見地上芽植物(ch)。雙子葉植物植物共有18科43屬53種，其中1a生植物(th)28種、地面芽植物(hk)22種、高位芽植物(ph)2種及隱芽植物(k)1種；單子葉植物2科11屬11種，其中地面芽植物(hk)6種、1a生植物(th)5種、及隱芽植物(k)1種(表3)?？梢娭迧u夾江側(cè)岸護(hù)坡植物生活型譜的主要特征是：以1 a生植物為主，這與長江水文節(jié)律性變化相符合，其次為地面芽植物，與長江南京段溫暖濕潤的氣候相適應(yīng)，部分植物越冬季節(jié)呈現(xiàn)蓮座狀或者半蓮座狀，形成獨特的冬季地表景觀效果；高位芽和隱芽植物分布相對最少。生活型的多樣性，為護(hù)坡植物的生物多樣性提供了路徑。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濕地型邊坡植物對于夾江測岸帶護(hù)坡生態(tài)系統(tǒng)雨水沖刷、洪水短期浸泡等等脅迫因子具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，個別物種同時通過生理及生活史形態(tài)結(jié)構(gòu)等方面的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)增強(qiáng)其適應(yīng)性[7]。夾江側(cè)長江水位隨著周期性發(fā)生變化，每年6～8月份為洪水期，該段期間部分坡底線區(qū)域浸泡在江水中，同時雨量增大江堤路面雨水匯集沖刷對坡頂和坡中線區(qū)域植物的沖刷力加大。蘆葦(Phragmitesaustralis)、狄(Triarrhenasacchariflora)等多年生草本植物主要通過體內(nèi)形成通氣組織以及無性繁殖等策略適應(yīng)坡底江岸濕地生境，而部分一年生植物如水蓼(Polygonumhydropiper)，受到外部濕地生境的長期影響，部分植株出現(xiàn)地下不定芽繁殖，生活型發(fā)生了轉(zhuǎn)變。

表3 夾江側(cè)生態(tài)護(hù)坡草本植物類型及生活型譜

3.3 植物來源及演替趨勢分析

調(diào)查區(qū)域內(nèi)生態(tài)護(hù)坡在施工初期主要為人工栽植，經(jīng)過自然演替，目前64種草本護(hù)坡植物呈現(xiàn)為人工栽植、鄉(xiāng)土野生、外來入侵三大種群(表4)，其中人工栽培品種僅有8種，占12.5%，其余均為外來野生品種，可見野生植物有較大的種群優(yōu)勢。

表4 夾江側(cè)生態(tài)護(hù)坡區(qū)域草本植物來源

目前調(diào)查區(qū)域內(nèi)人工栽植物種分布在菊科、蝶形花科、美人蕉科、禾本科4個科，具體種為：大花金雞菊(Coreopsisgrandiflora)、白車軸草(Trifoliumrepens)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、美人蕉(Cannaindica)、高羊茅(Festucaelata)、狗牙根(Cynodondactylon)、黑麥草(Loliumperenne)、蘆葦。群落表現(xiàn)上，整體衰退明顯，被野生植物侵占較為嚴(yán)重的有美人蕉、大花金雞菊、黑麥草等種群。另外部分物種雖然屬于人工栽培，但是被環(huán)保部和中國科學(xué)院列入入侵物種名單，適應(yīng)性較強(qiáng)，如紫花苜蓿、白車軸草，在群落內(nèi)處于優(yōu)勢種群，雖然數(shù)量呈增長趨勢，但是由于其侵占性較強(qiáng)，導(dǎo)致群落內(nèi)物種多樣性較低。

調(diào)查區(qū)域內(nèi)共有鄉(xiāng)土草本植物資源17科37屬43種，占67.2%，資源最為豐富。以益母草(Leonurusjaponicus)、廣布野豌豆(Viciacracca)、荔枝草(Salviaplebeia)、黃鵪菜(Youngiajaponica)、抱莖小苦荬(Ixeridiumsonchifolium)、刺兒菜Cirsiumsegetum)、金爪兒(Lysimachiagrammica)等物種生長良好，具有較高的觀賞和生態(tài)價值；其他植物如救荒野豌豆(Viciasativa)、小巢菜(Viciahirsuta)、朝天委陵菜(Potentillasupina)、通泉草(Mazuspumilus)、多苞斑種草(Bothriospermumsecundum)、野菊(Dendranthemaindicum(L.))、蛇莓(Duchesneaindica)等均也廣泛分布于區(qū)域內(nèi)。在群落表現(xiàn)上，調(diào)查區(qū)域內(nèi)鄉(xiāng)土植物群落整體最為穩(wěn)定，樣方內(nèi)物種間無明顯侵占趨勢且物種豐富，多數(shù)樣方內(nèi)具有10種以上物種，垂直分布上多呈現(xiàn)2層及以上的層次分布，覆蓋率較高。但是目前植被尚處于發(fā)育與演替的初期，受人為干擾、入侵植物影響，生長空間受到壓迫，存在鄉(xiāng)土草本植物資源在不同生境區(qū)域內(nèi)物種數(shù)量與種群數(shù)量分布不均勻的現(xiàn)象。

參照《中國第一批外來入侵物種名單》(環(huán)保部和中國科學(xué)院，2003)和《中國第二批外來入侵植物及其防除措施》(環(huán)保部和中國科學(xué)院，2010)，同時，剔除人工引種栽植的部分品種，調(diào)查區(qū)域內(nèi)野生入侵品種有13種，占總種數(shù)20.3%，分布在9個科。調(diào)查區(qū)域內(nèi)，野生入侵植物多為優(yōu)勢種群，但是入侵危害等級差異明顯(表5)。惡性入侵植物僅有1種，為小飛蓬(Conyzacanadensis)，占入侵物種的7.7%；嚴(yán)重入侵有3種，占入侵物種的23.1%。其中小飛蓬、一年蓬(Erigeronannuus)、加拿大一枝黃花(Solidagocanadensis)為一二年生草本，種子繁殖力強(qiáng)，傳播速度快，生態(tài)適應(yīng)性廣，生長優(yōu)勢明顯，在區(qū)域內(nèi)以居群分布，群數(shù)量巨大，侵占能力極強(qiáng)，尤其在區(qū)域生境為干旱坡地的區(qū)域較為嚴(yán)重，在部分區(qū)域形成單一優(yōu)勢群落。其他如野老鸛草(Geraniumcarolinianum)、阿拉伯婆婆納(Veronicapersica)、野胡蘿卜(Daucuscarota)、垂序商陸(Phytolaccaamericana)、野燕麥(Avenafatua)等外來物種種群數(shù)量較小，目前呈局部入侵態(tài)勢，但部分區(qū)域其種類和數(shù)量呈增長趨勢。

4 江岸生態(tài)護(hù)坡鄉(xiāng)土草本植物資源篩選與分析

在生態(tài)環(huán)境條件、護(hù)坡建植技術(shù)基本相同的情況下, 植物種群是影響護(hù)坡功能的主要因素，科學(xué)選擇、配置護(hù)坡植物種群，促進(jìn)坡面植物群落穩(wěn)定，是提高生態(tài)護(hù)坡植被護(hù)坡性能的有效途徑之一[8]。由調(diào)查分析可以看出，南京生態(tài)護(hù)坡草本植物資源中人工引種植物和外來入侵植物，大部分品種呈衰退和擴(kuò)張兩個趨勢，群落穩(wěn)定性較弱。表現(xiàn)較為穩(wěn)定的群落主要為鄉(xiāng)土植物，充分說明了鄉(xiāng)土植物在生態(tài)護(hù)坡中的種群生態(tài)優(yōu)勢。綜合調(diào)查區(qū)域內(nèi)植物生活型、生態(tài)習(xí)性、觀賞特征以及護(hù)坡植物生物多樣性需求，參照任建武[9]、范欽棟[10]等學(xué)者的選擇具體的野生植物種的標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合植物適應(yīng)能力、觀賞價值、生態(tài)價值、經(jīng)濟(jì)成本、應(yīng)用潛力等指標(biāo)。初步篩選出生態(tài)功能及觀賞價值較高、適宜南京江岸護(hù)岸應(yīng)用的優(yōu)勢鄉(xiāng)土草本植物共8科18屬23種(表6)。

表5 入侵與有害野生草本植物分析

4.1 江岸生態(tài)護(hù)坡優(yōu)選鄉(xiāng)土植物觀賞性分析

觀花植物可以是使生態(tài)護(hù)坡的景觀具有很強(qiáng)的面貌性功能，初步篩選的23種優(yōu)選鄉(xiāng)土草本植物均具有較好的觀花效果，且花色豐富。其中紫紅色系植物最多共8種，占34.8%，包括廣布野豌豆、救荒野豌豆、益母草、刺兒菜、大薊(Cirsiumjaponicum)、節(jié)毛飛廉(Carduusacanthoides)、泥胡菜(Hemisteptialyrata)、小巢菜；明度較高的黃色花植物次之共7種，占30.4%，為朝天委陵菜、蛇莓、金爪兒、鼠麹草(Gnaphaliumaffine)、野菊、抱莖小苦荬、黃鵪菜；粉色和白色花植物分別有3種，各占13.0%，粉色花有截葉鐵掃帚(L.hedysaroidesvar.subsericea)、通泉草、荔枝草，白色花有龍葵(Solanumnigrum)、澤珍珠菜(Lysimachiacandida)、馬蘭(Kalimerisindica)；藍(lán)色花植物有1種，為多苞斑種草。荻(Triarrhenasacchariflora)的圓錐花序舒展成傘房狀，成熟后呈淺褐色，經(jīng)冬不落，形成獨特的冬季景觀。

優(yōu)選鄉(xiāng)土草本植物中具有較好觀果效果的有8種。其中龍葵黑色漿果，9～10月成熟；蛇莓紅色瘦果，6～7月份成熟；蝶形花科救荒野豌豆、小巢菜、廣布野豌豆等三種莢果7～9月成熟。具有較好觀葉特征植物共計6種，其中4種為羽狀或其他開裂葉片分別為泥胡菜、抱莖小苦荬、朝天委陵菜和益母草；1種葉腹凹背凸為荔枝草，1種葉脈白色、寬線形葉為荻。

優(yōu)選鄉(xiāng)土草本植物中觀花、觀果、觀葉的物種分別為23種、8種和6種，觀賞特征應(yīng)用的層度從高到底一依次為觀花、觀果和觀葉。根據(jù)圖1，可以看出花期主要集中月份為3～6月以及9～10月，12月和1月無鄉(xiāng)土觀花草本；有觀賞價值的果期主要集中在7～10月份，1～5月和12月基本無觀果草本。將花期和果期二者相疊加，每月份具有相應(yīng)觀賞特征的植物超過5種的月份主要在3～10月，其中4～6月為觀賞期峰值，次之為3月和9～10月，遺憾的是冬季觀賞的鄉(xiāng)土植物資源嚴(yán)重缺失。

圖1 鄉(xiāng)土草本植物觀花、觀果觀賞期分布

植物的自然高差，能夠營造垂直分層豐富的群落，提高覆蓋率，從而提高護(hù)坡功效。初步篩選的優(yōu)勢草本植物植株的高度按照高(H)、中(M)、低(L)3個等級分類，株高0.8 m以上(H)為6種，占優(yōu)勢種的26.1%，調(diào)查區(qū)域內(nèi)超過1 m的有4種，為泥胡菜、大薊、益母草、荻；株高0.4～0.8 m(M)為6種，占優(yōu)勢種的26.1%；株高0.4 m以下(L)的物種有10種，占43.5%，出現(xiàn)頻率較高的為馬蘭、鼠麹草、通泉草、朝天委陵菜、金爪兒、澤珍珠菜和多苞斑種草。

4.2 江岸護(hù)坡優(yōu)選鄉(xiāng)土植物分布及生態(tài)型分析

洲島夾江側(cè)生態(tài)堤岸從堤頂?shù)狡碌祝渫寥篮?、養(yǎng)分、光照等生境因子、尤其土壤含水量差異顯著。堤頂及中部由于坡度和等因素，土壤較長時間處于干旱和強(qiáng)光照狀態(tài)，而護(hù)坡底部根據(jù)長江水位變化，土壤水分含量總體較高。參照現(xiàn)場調(diào)查分析、長江南京段歷年水文規(guī)律，將坡地生境分為：堤頂干燥區(qū)域、坡上部較為干燥區(qū)域、護(hù)坡中下部濕潤區(qū)域、坡底水淹陽光充足區(qū)域、坡底林下水淹蔭蔽區(qū)域五個生境類型。23種鄉(xiāng)土草本植物中，在調(diào)查區(qū)內(nèi)分布生境3種以上、出現(xiàn)頻率較高、體現(xiàn)其較強(qiáng)綜合適應(yīng)能力的植物共計4種，為：泥胡菜、黃鵪菜、刺兒菜、朝天委陵菜。在江堤護(hù)坡坡底，因為每年汛期則有不同程度的水淹期，分布的物種最少，主要為適應(yīng)性強(qiáng)的植物和部分耐水淹的物種，陽光充足的坡地分布植物有6種，主要為：適應(yīng)性較強(qiáng)的泥胡菜、黃鵪菜，以及耐水淹并喜陽的荻、益母草、通泉草、金爪兒等，分布在林下坡底的物種則主要為：適應(yīng)性強(qiáng)的泥胡菜、黃鵪菜，以及較為耐陰的狄、鼠麹草、澤珍珠菜、多苞斑種草；坡頂因為人為干擾嚴(yán)重、土壤干旱，分布植物物種主要為適應(yīng)性強(qiáng)及耐貧瘠、耐干旱的品種，共計11種。在上坡及中下坡，人為干擾較少、土壤介于半干旱到濕潤之間，適合植物生長，物種最為豐富，均為14種，其中：泥胡菜、黃鵪菜、刺兒菜、朝天委陵菜、救荒野豌豆、小巢菜、廣布野豌豆、馬蘭等(表7)，整個坡面均有分布。優(yōu)勢鄉(xiāng)土植物物種豐富的生態(tài)型，不僅能夠充分滿足生境條件復(fù)雜多樣的護(hù)坡環(huán)境，品種的多樣性也滿足營建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定的生態(tài)護(hù)坡植物群落的需求。

表6 優(yōu)勢鄉(xiāng)土草本植物比選名錄

表7 優(yōu)勢鄉(xiāng)土草本植物生態(tài)型應(yīng)用分析

5 結(jié)論與討論

研究區(qū)域生態(tài)護(hù)坡共有草本植物20科55屬64種。雙子葉植物有18科46屬53種，單子葉植物2科11屬11種，優(yōu)勢科為菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceaee)、蝶形花科(Fabacea)，單種科及兩種科的比重較大，一定程度上提升了分類單元的植物種類；以一年生植物為主，其次為地面芽植物，高位芽和隱芽植物分布最少。部分植物其形態(tài)類型由于受到外部濕地生境的長期影響，生活型發(fā)生了轉(zhuǎn)變。生活型的多樣性，為護(hù)坡植物的生物多樣性提供了路徑。

群落演替趨勢上，人工栽植種群整體衰退明顯，被野生植物侵占較為嚴(yán)重。人工栽植的紫花苜蓿、白車軸草等由于適應(yīng)性較強(qiáng)，在群落內(nèi)處于優(yōu)勢種群，雖然數(shù)量呈增長趨勢，但是由于其侵占性較強(qiáng)，導(dǎo)致群落內(nèi)物種較為單一。調(diào)查區(qū)域內(nèi)野生入侵品種有13種，占總種數(shù)20.3%，惡性入侵植物僅有1種，嚴(yán)重入侵有3種，其他9種，呈局部入侵態(tài)勢，但不同區(qū)域其種類和數(shù)量呈增長趨勢。入侵植物易與其他物種競爭資源并影響其生長發(fā)育，從而使區(qū)域內(nèi)生物多樣性逐漸喪失。建議采用機(jī)械處理方式，在夏季進(jìn)行人工打草與拔草等養(yǎng)護(hù)管理措施，控制惡性入侵、嚴(yán)重入侵植物種群擴(kuò)散；對于局部入侵且具有較好的觀賞性狀的植物，進(jìn)行適當(dāng)控制，防止大規(guī)模擴(kuò)散。

鄉(xiāng)土草本植物資源豐富，物種間無明顯侵占趨勢，垂直分布上多呈現(xiàn)2層及以上的層次分布，覆蓋率較高，在群落表現(xiàn)上整體最為穩(wěn)定；初步篩選的23種優(yōu)勢鄉(xiāng)土草本植物均具有較好觀賞價值和生態(tài)價值，涵蓋觀花、觀果、觀葉種類，4～6月為最佳觀賞期；生態(tài)型包括耐旱、耐水淹、耐貧瘠、喜陰、喜陽等，在調(diào)查區(qū)域內(nèi)分布較廣，能夠適應(yīng)滿足生境復(fù)雜多樣的護(hù)坡環(huán)境需求。由于立地條件較差，生境復(fù)雜，無論配植何種生態(tài)或景觀植物種，均易被地帶性入侵或鄉(xiāng)土植物所演替，建議保護(hù)并擴(kuò)大鄉(xiāng)土植物如益母草、荔枝草、黃鵪菜、抱莖小苦荬、金爪兒、野菊等種群，重點保護(hù)并營建以鄉(xiāng)土觀賞草花植物為主的植物群落。針對冬季景觀較為單調(diào)問題，建議針對性改良鄉(xiāng)土植物品種，同時挖掘二年生草本植物資源，豐富冬季迎水坡景觀效果。