洪湖分蓄洪區(qū)防洪大堤草坪雜草多樣性分析

摘要：對(duì)洪湖分蓄洪區(qū)防洪大堤雜草種類、優(yōu)勢(shì)種、多樣性、地上生物量及其季節(jié)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果表明，大堤全年雜草共計(jì)發(fā)生81種，隸屬29科。雜草多樣性指數(shù)呈現(xiàn)出從春季至冬季遞減的變化規(guī)律。春季雜草優(yōu)勢(shì)種為附地菜、破銅錢等；夏季雜草優(yōu)勢(shì)種為鐵莧菜、馬唐等；秋季雜草優(yōu)勢(shì)種為鐵莧菜、酢漿草等；冬季雜草優(yōu)勢(shì)種為酢漿草和簇生卷耳。雜草與草坪草地上生物量均在夏季達(dá)到高峰，與草坪草相比，雜草地上生物量在春、夏季明顯較多，秋、冬季則明顯較少。

關(guān)鍵詞：雜草；優(yōu)勢(shì)種；多樣性；動(dòng)態(tài)；洪湖分蓄洪區(qū)；防洪大堤

中圖分類號(hào)：S451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）13-3049-04

堤防草坪植物密集的根系、茂密的枝葉能有效固結(jié)坡面土壤，減緩降雨淋蝕，降低風(fēng)浪沖淘，增強(qiáng)堤壩防滲抗蝕性能，對(duì)于保護(hù)堤壩的安全具有重要作用。同時(shí)，草坪植物形成的綠色走廊還能改善生態(tài)環(huán)境、美化堤防景觀[1-3]。于1973年建成的洪湖分蓄洪區(qū)防洪大堤——主隔堤，是湖北省境內(nèi)1 704 km長(zhǎng)江干堤的重要組成部分，也是防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要屏障。主隔堤大堤全長(zhǎng)64.5 km，平均坡長(zhǎng)15 m，草坪面積大[4，5]。大堤護(hù)坡草坪草主要是人工種植的鄉(xiāng)土草種狗牙根和假儉草。由于種植方式大多為就地取材并以草皮塊菱形或條形間植，草坪形成后雜草危害嚴(yán)重，管理強(qiáng)度大，每年需要大量的人力、物力、財(cái)力投入。雜草除了以其極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力同草坪草爭(zhēng)奪水分、肥料、光照和空間等環(huán)境資源外，還直接影響防汛及白蟻和鼠類等有害動(dòng)物的巡查，且嚴(yán)重影響水利堤防的景觀效果[6，7]。

草地植物的多樣性已有很多研究[8-15]，而有關(guān)防洪大堤草本植物多樣性的研究相對(duì)較少，以防洪大堤草坪草及雜草為對(duì)象進(jìn)行的植物多樣性研究還未見(jiàn)報(bào)道。因此，對(duì)湖北洪湖分蓄洪區(qū)主隔堤防洪大堤坡面草坪雜草的種類、優(yōu)勢(shì)種、多樣性及其發(fā)生與變化的季節(jié)性規(guī)律進(jìn)行調(diào)查，旨在為堤防草坪雜草防除、草坪植被修復(fù)，充分發(fā)揮防洪大堤草坪的水土保持、生態(tài)及景觀功能，減小雜草清理強(qiáng)度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

洪湖分蓄洪區(qū)地處湖北省東南部，地跨洪湖市和監(jiān)利縣。其中心位置為東經(jīng)113°17′，北緯29°49′，屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。受季風(fēng)氣候的影響，洪湖地區(qū)具有光照充足、降水充沛、熱量豐富、雨熱同季的特點(diǎn)。該地區(qū)年均降水量1 000～1 300 mm，且4～10月份總降水量約占全年總降水量的77%，年均蒸發(fā)量為1 354 mm。

1.2 樣地設(shè)置與取樣方法

調(diào)查分別于2011年4月10日、7月19日、11月9日、12月26日分4次進(jìn)行。樣地設(shè)置在洪湖分蓄洪區(qū)金灣管理段主隔堤坡面，在南坡、北坡各選取3塊15 m×50 m的樣地，每塊樣地內(nèi)采取五點(diǎn)法隨機(jī)取樣，樣方面積為1 m2。調(diào)查草坪草及雜草發(fā)生頻度、密度、蓋度、高度及生物量（植物地上部分烘干質(zhì)量）。同時(shí)于同年3月中旬至12月下旬采集雜草標(biāo)本帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定。

頻度的測(cè)定用0.1 m2的樣圓在樣地中隨機(jī)拋出50次，記錄樣圓中雜草名稱，最后統(tǒng)計(jì)每種雜草在樣圓中出現(xiàn)的次數(shù)，計(jì)算頻度。

蓋度的測(cè)定采用針刺法，即在1 m×1 m的樣方中，每隔10 cm用針垂直向下刺，有則記1，無(wú)則記0，并記錄針刺到的雜草名稱，然后計(jì)算每種雜草出現(xiàn)的頻率，即蓋度。

地上生物量的測(cè)定是在樣方內(nèi)0.5 m×0.5 m的區(qū)域內(nèi)，將狗牙根與其他雜草地上部分剪下，分別裝入袋中，在85 ℃烘箱內(nèi)干燥16 h，之后取出測(cè)定干重[16]。

1.3 計(jì)算方法

相對(duì)頻度、相對(duì)蓋度、相對(duì)密度、重要值按以下公式計(jì)算。

相對(duì)頻度=■×100%

相對(duì)蓋度=■×100%

相對(duì)密度=■×100%

重要值=（相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度+相對(duì)密度）/3

1.4 物種多樣性的測(cè)定

Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻性指數(shù)的測(cè)定和計(jì)算參考文獻(xiàn)[14]和文獻(xiàn)[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 主隔堤坡面雜草發(fā)生種類

調(diào)查區(qū)段主隔堤坡面草坪草為鄉(xiāng)土草種狗牙根和假儉草。調(diào)查結(jié)果表明該段主隔堤坡面3～11月雜草共計(jì)發(fā)生81種，隸屬29科（表1）。其中禾本科雜草最多，共15種，占雜草種數(shù)的18.52%；菊科雜草次之，共14種，占雜草種數(shù)的17.28%；十字花科、豆科、大戟科和唇形科各4種，各占雜草種數(shù)的4.94%；石竹科、薔薇科、傘形科和莎草科各3種，各占雜草種數(shù)的3.70%；蓼科、茄科、玄參科、車前科和茜草科各2種，各占雜草種數(shù)的2.47%；其余各科雜草各1種，各占雜草種數(shù)的1.23%。其中春季雜草共計(jì)發(fā)生64種，夏季雜草共計(jì)發(fā)生53種，秋季雜草共計(jì)發(fā)生48種，冬季雜草共計(jì)發(fā)生18種。

2.2 雜草群落重要值季節(jié)動(dòng)態(tài)

雜草按其危害時(shí)期分為冬春性雜草和夏秋性雜草，冬春性雜草一般于秋季萌發(fā)冬春表現(xiàn)，而夏秋雜草則于春季萌發(fā)夏秋表現(xiàn)。堤防草坪草狗牙根與假儉草為暖季性草坪草，與夏秋性雜草生長(zhǎng)節(jié)律基本一致，表現(xiàn)為春季返青，夏秋生長(zhǎng)冬季休眠。調(diào)查得出雜草的相對(duì)頻度、相對(duì)蓋度和相對(duì)密度，由此計(jì)算出重要值（表2～表5），根據(jù)重要值確定各季雜草優(yōu)勢(shì)種（重要值≥5%）。結(jié)果表明，春季雜草優(yōu)勢(shì)種為附地菜、破銅錢、酢漿草等；夏季雜草優(yōu)勢(shì)種為鐵莧菜、馬唐等；秋季雜草優(yōu)勢(shì)種為鐵莧菜、酢漿草、問(wèn)荊、波斯婆婆納等；冬季雜草優(yōu)勢(shì)種為酢漿草和簇生卷耳。

2.3 雜草群落多樣性季節(jié)動(dòng)態(tài)分析

通過(guò)3次雜草調(diào)查取得的數(shù)據(jù)，得到Simpson、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻性指數(shù)（表6）。Simpson多樣性指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)均呈現(xiàn)出從春季至冬季依次遞減的變化規(guī)律，春季主隔堤坡面的物種多樣性和均勻度最高，這與荊江大堤及荊江河外側(cè)棄耕地植物多樣性動(dòng)態(tài)結(jié)果一致[4]。而Pielou均勻性指數(shù)則呈現(xiàn)出從春季至秋季遞減的變化，而冬季略有上升。

2.4 地上生物量季節(jié)動(dòng)態(tài)

由表7可知，雜草與草坪草生物量均在夏季達(dá)到高峰，但生物量所占比例表現(xiàn)出差異。春季雜草生物量所占比例高達(dá)74.4%，到夏季所占比例降到59.3%，秋、冬季進(jìn)一步降到分別僅占31.8%和34.8%。春季4月中旬，草坪草狗牙根和假儉草還未完全返青，而此時(shí)冬春性雜草已于上一年秋季萌發(fā)，到春季時(shí)開始加速生長(zhǎng)，因而群落中雜草所占比例很高。夏季7月中旬是草坪草和夏秋雜草的旺盛生長(zhǎng)期，生物量均達(dá)到高峰，由于雜草生長(zhǎng)勢(shì)較旺，且多為上繁類雜草，而狗牙根和假儉草則為下繁類匍匐型草坪草，致使雜草生物量所占比例仍然較高。進(jìn)入秋季，部分夏秋雜草已完成生命周期，而草坪草仍在生長(zhǎng)，因此草坪草生物量所占比例較高。冬季12月底，草坪草雖然已休眠，但此時(shí)冬春雜草處于苗期因而其生物量所占比例相對(duì)較小。

3 小結(jié)

堤防草坪按功能分類屬于水土保持類草坪，其主要作用是防止水土流失，兼具美化堤防景觀，并要求草坪低矮以利汛期巡查管涌及鼠害、白蟻等。堤防草坪面積大，分布廣，僅湖北省就有各類堤防11 000 km，堤防草坪的管理是水利部門的重要工作[4]。

此次調(diào)查結(jié)果表明，洪湖分蓄洪區(qū)堤防草坪草主要是狗牙根，假儉草相對(duì)較少。全年雜草發(fā)生多達(dá)29科81種，比荊江大堤16科27種多[14]，而比荊江河岸外側(cè)棄耕地39科139種少[8]。這種差異可能與荊江大堤建成早、受季節(jié)性洪水淹沒(méi)、養(yǎng)護(hù)干預(yù)度大、堤身原土的種子庫(kù)差異、家畜排泄物的帶入等因素有關(guān)。而荊江河岸外側(cè)棄耕地受到的干預(yù)較少，且含部分水生植物，所以其物種豐富[8]。從植物學(xué)類別劃分，洪湖分蓄洪區(qū)大堤雜草大部分為闊葉性草類，單子葉草類較少。有關(guān)堤身土壤種子庫(kù)對(duì)堤防雜草多樣性的影響是需要深入研究的內(nèi)容。

從堤防草坪草與雜草的優(yōu)勢(shì)度動(dòng)態(tài)看，一年四季本土狗牙根都是優(yōu)勢(shì)植物，但雜草的優(yōu)勢(shì)植物種類卻發(fā)生明顯的季節(jié)性變化，如春季雜草優(yōu)勢(shì)種為附地菜、破銅錢等；夏季雜草優(yōu)勢(shì)種為鐵莧菜、馬唐等；秋季雜草優(yōu)勢(shì)種為鐵莧菜、酢漿草等；冬季雜草優(yōu)勢(shì)種為酢漿草和簇生卷耳。雜草的類別特點(diǎn)以及雜草優(yōu)勢(shì)種的這種季節(jié)性動(dòng)態(tài)規(guī)律可為化學(xué)防除提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不同類型的雜草需要施用相應(yīng)的除草劑，如對(duì)主要優(yōu)勢(shì)闊葉雜草可用選擇性除草劑，對(duì)一年生單子葉雜草可用芽前除草劑有效防除。從雜草多樣性及生物量動(dòng)態(tài)可知，春季雜草種類豐富，夏季雜草生物量達(dá)到生長(zhǎng)高峰，因此堤防雜草防除的重點(diǎn)是春夏雜草，這也是需進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

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