廣州車(chē)陂涌華南農(nóng)業(yè)大學(xué)河段河岸帶草本植物群落特征

賈小容，李曉暉

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642 ）

【研究意義】河岸帶是指河岸兩側(cè)向岸坡爬升的由樹(shù)木及其他植被組成的緩沖區(qū)域，其功能是防止由坡地地表徑流、廢水排放、地下徑流和深層地下水所帶來(lái)的養(yǎng)分、沉積物、有機(jī)質(zhì)、殺蟲(chóng)劑及其他污染物進(jìn)入河溪系統(tǒng)［1］。由于其特殊的地理位置，城市河岸帶植被在城市面源污染、地表徑流中污染物的去除上扮演重要角色［2］。研究表明，工業(yè)污水及生活污水排放、城市降雨徑流污染以及來(lái)自農(nóng)地和農(nóng)場(chǎng)的面源污染，是廣州水體污染的主要源頭［3］。【前人研究進(jìn)展】目前對(duì)以自然河流為主的河岸帶植被的研究較多，主要集中在對(duì)植物群落的組成與結(jié)構(gòu)研究上，如入侵植物降低河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能［4］、植物多樣性是河岸帶健康與否的重要標(biāo)志［5-8］等，對(duì)城市化地區(qū)河岸帶的植被特征研究較少?！颈狙芯康那腥朦c(diǎn)】城市化地區(qū)河岸帶受人為因素的調(diào)控較多，情況更為復(fù)雜，河岸帶植被表現(xiàn)出與自然河岸帶植被不同的特征，而研究表明河岸帶植被的物種以草本植物為主［5］，同時(shí)，河流生境的復(fù)雜性以及自然和人為干擾的影響使河岸帶草本植物的分布規(guī)律更加多變［6］。河岸帶草本植物群落特征更能反映出河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的變化。車(chē)陂涌位于廣州市天河區(qū)，全長(zhǎng)約18.3 km，是天河區(qū)7條主河涌中流域面積最大、流程最長(zhǎng)的河涌，源于龍眼洞筲箕窩，流經(jīng)廣州畜牧場(chǎng)、華南植物園、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“華農(nóng)”）啟林學(xué)生宿舍區(qū)、大豐農(nóng)場(chǎng)、廣州氮肥廠(chǎng)、車(chē)陂村、東圃圩，注入珠江。作為廣州首批重點(diǎn)整治的35條黑臭河涌之一，車(chē)陂涌一度被居民稱(chēng)為“黑龍江”，華農(nóng)啟林學(xué)生宿舍區(qū)的學(xué)生更是深受其害。目前，華農(nóng)已配合天河區(qū)開(kāi)展了黑臭整治行動(dòng)，初見(jiàn)成效，但是黑臭現(xiàn)象還時(shí)有反復(fù)?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)調(diào)查車(chē)陂涌華農(nóng)河段兩岸的草本植物群落，分析其群落結(jié)構(gòu)特征，以期為推動(dòng)河岸帶綠化和河岸帶生態(tài)功能的恢復(fù)提供一定的理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

廣州屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有溫暖濕潤(rùn)、光熱充足的氣候特點(diǎn)，年均氣溫21.4～21.9 ℃，年均降雨量為1 982.7 mm，平均相對(duì)濕度為77%，年平均日照時(shí)數(shù)為1 820～1 960 h。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)坐落在廣州市，土地總面積約550 hm2，其中五山校部294 hm2。研究調(diào)查地點(diǎn)為車(chē)陂涌流經(jīng)華農(nóng)天河五山校部啟林學(xué)生宿舍區(qū)的兩側(cè)河岸帶（圖1）。河岸帶植被以草本植物為主，沿岸散生著一些人工種植的喬木：紅花羊蹄甲(Bauhinia blakeana)、大花紫薇(Lagerstroemia speciose)、美麗異木棉(Ceiba speciose)、銀合歡 (Leucaena leucocephala)、串錢(qián)柳(Callistemon viminalis)、木麻黃(Casuarina equisetifolia)和黃槐(Cassia surattensis)等；灌木：葉子花(Bougainvillea spectabilis)、朱蕉(Cordyline fruticosa)、假連翹(Duranta repens)、龍船花(Ixora chinensis)、對(duì)葉榕(Ficus hispida)和竺麻(Boehmeria nivea)等。

圖1 車(chē)陂涌華農(nóng)河段河岸帶調(diào)查區(qū)域Fig.1 Riparian zone along the reach of Chebei River in South China Agricultural University

1.2 研究方法

2016年3月，采取線(xiàn)路調(diào)查與樣方調(diào)查相結(jié)合的方法，對(duì)流經(jīng)長(zhǎng)興路橋至華農(nóng)啟林區(qū)橋的車(chē)陂涌華農(nóng)河段兩岸的草本植物群落進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查區(qū)域如圖1所示，河道平均寬度約12 m。沿河岸帶設(shè)置樣方區(qū)段，順河流方向分為左（記為L(zhǎng)）、右（記為R）兩個(gè)大樣方（圖1）。每個(gè)大樣方每隔5 m設(shè)置1個(gè)1 m×1 m正方形小樣方，R段有120個(gè)小樣方，L段有115個(gè)小樣方，共計(jì)235個(gè)小樣方。記錄小樣方內(nèi)草本植物種類(lèi)、蓋度，獲得其分布情況。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 區(qū)分鄉(xiāng)土物種和外來(lái)物種 依據(jù)《廣東植物志》［9］和《中國(guó)植物志》［10］進(jìn)行植物檢索。

1.3.2 草本植物群落物種重要值 重要值指在計(jì)算、評(píng)估物種多樣性時(shí)，以綜合數(shù)值表示植物物種在群落中的相對(duì)重要性［11］，其計(jì)算方法如下：

重要值=（相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度）/2

蓋度（coverage）指植物地上部分投影的面積占地面的比率，又被稱(chēng)為投影蓋度。相對(duì)蓋度指群落中某一物種的分蓋度占所有分蓋度之和的百分比，計(jì)算公式如下：

頻度（frequency）指物種在調(diào)查范圍中的頻率，計(jì)算方法是調(diào)查物種所出現(xiàn)的樣方數(shù)占樣方總數(shù)的百分率，計(jì)算公式如下：

1.3.3 草本植物群落多樣性指數(shù) 物種多樣性指標(biāo)選用Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Weiner多樣性指數(shù)和 Pielou 均勻度指數(shù)3類(lèi)，其計(jì)算公式［12-13］如下：

式中，S為物種數(shù)，Pi為種i的相對(duì)蓋度。

2 結(jié)果與分析

2.1 河岸帶草本植物組成

該河岸帶草本植物共計(jì)60種，隸屬28科54屬（圖2）。菊科植物最多，占植物種數(shù)的18.33%；禾本科次之，占8.33%；唇形科占6.67%；天南星科、莧科和茄科分別占5%；大戟科、蓼科、毛茛科等9科分別占3.33%；車(chē)前科、堇菜科、錦葵科等13科每科只觀察到1種草本植物，各占1.67%，植物區(qū)系中接近50%都是單屬科、單種科、單種屬，科屬組成較為分散。

圖2 河岸帶草本植物群落各科屬、種數(shù)量Fig.2 Number of family，genus and species in the riparian herbaceous community

依據(jù)《中國(guó)植物志》《廣東植物志》和“中國(guó)外來(lái)入侵物種數(shù)據(jù)庫(kù)”進(jìn)行植物檢索，該河岸帶有20種外來(lái)物種（表1），所占比例高達(dá)33%。其中白花鬼針草、藿香薊、假臭草等11種為入侵植物、約占18%，且白花鬼針草、藿香薊、假臭草、小飛蓬和白茅等5種植物的入侵等級(jí)均為1級(jí)，南美蟛蜞菊、蓖麻和青葙等3種植物的入侵等級(jí)為2級(jí)。

2.2 河岸帶草本植物群落重要值及優(yōu)勢(shì)種

河岸帶草本物種重要值位于前10名的依次是白花鬼針草、少花龍葵、牛繁縷、馬齒莧、南美蟛蜞菊、小飛蓬、假臭草、金鈕扣、苧麻和黃鵪菜，為組成該河岸帶草本植物群落的主要植物（表2）。有4種入侵植物，其中3種屬于1級(jí)入侵等級(jí)（白花鬼針草、小飛蓬和假臭草），1種是2級(jí)入侵等級(jí)（南美蟛蜞菊），且白花鬼針草重要值明顯比其他植物物種高（超過(guò)25%）是該河岸帶的優(yōu)勢(shì)物種。

表1 河岸帶外來(lái)植物特性Table 1 Characteristics of riparian zone Erotic plant

表2 草本植物群落重要值Table 2 Importance value of herbaceous plant community

2.3 河岸帶兩側(cè)物種多樣性指數(shù)

車(chē)陂涌華農(nóng)河段左右岸草本植物群落多樣性指數(shù)與河岸帶整體的相比相對(duì)較低（表3），續(xù)表表明河岸帶草本植物群落分布不均衡，這與城市化地區(qū)河岸植被自然連貫性被人為隔斷相關(guān)。

表3 河岸帶草本植物群落多樣性指數(shù)Table 3 Diversity indexes of herbaceous community in riparian zone

3 討論

通過(guò)重要值的數(shù)值大小可以判斷該河涌河岸帶草本植物群落的優(yōu)勢(shì)種。白花鬼針草重要值高達(dá)26.49%，與后面排名物種重要值的差異都較大，是該河岸帶草本植物群落的優(yōu)勢(shì)物種。群落中外來(lái)物種有20種，白花鬼針草、南美蟛蜞菊、小飛蓬、假臭草等4種入侵植物更是組成該群落的主要物種，同時(shí)在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)寄生植物菟絲子。與其他同類(lèi)型河流河岸帶外來(lái)植物的研究結(jié)果（外來(lái)物種比例為24%～30%）［16-17］相比，外來(lái)植物比例偏高（33%）。白花鬼針草作為入侵植物，其入侵能力和為害已被廣泛研究，造成生物多樣性減少，嚴(yán)重威脅著鄉(xiāng)土植物的生存［18］。南美蟛蜞菊被列為“世界最有害的100種外來(lái)入侵種”之一，現(xiàn)廣布于華南地區(qū)［19］。小飛蓬目前已在我國(guó)大部廣泛分布，并被列為中國(guó)最具破壞性和入侵范圍最廣的入侵物種之一［20］。假臭草對(duì)土壤肥力吸收能力強(qiáng)，抑制其他植物生長(zhǎng)，已成為華南地區(qū)為害最為嚴(yán)重的有害入侵雜草之一［21］?？梢?jiàn)，該河岸帶植物群落具有較高的入侵風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)開(kāi)展對(duì)入侵植物的防治工作。

河岸帶草本植物群落的Shannon-Weiner指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)分別是2.66、0.86和0.71。趙清賀等［7］調(diào)查黃河中下游典型河岸帶，52個(gè)樣方草本層植物共36科78屬86種，3種指數(shù)的變化范圍分別是1.21～2.69、0.56～0.91 和 0.52～0.92；張文麗等［8］調(diào)查東遼河河岸帶草本植物3種指數(shù)的變化范圍分別是1.58～2.80、0.68～0.90和0.59～0.89。與上述研究比較，本研究河岸帶草本植物群落多樣性研究結(jié)果也在此范圍內(nèi)，Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)數(shù)值較高，Pielou均勻度指數(shù)偏低，表明本研究河岸帶植物群落物種種類(lèi)較多，生物多樣性較為豐富；但物種均勻度不高，物種優(yōu)勢(shì)度明顯，與前文中多數(shù)樣方白花鬼針草占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的結(jié)果相符。

河岸帶植物種類(lèi)較為豐富，本土植物有40種，當(dāng)中多種植物具有不同的附加效益，可在河岸帶植被綠化或管理中加以開(kāi)發(fā)利用。例如，黃鵪菜、金鈕扣、一點(diǎn)紅、益母草、天胡荽等植物是我國(guó)傳統(tǒng)中藥藥材，許多學(xué)者都對(duì)其藥理特性和化學(xué)成分深入研究［22］；花葉蘆竹和海芋形態(tài)特征明顯以及對(duì)水污染具有較強(qiáng)的凈化能力［23-24］；牛繁縷是一種鎘富集植物，具有較強(qiáng)的鎘富集能力［25］；海芋、風(fēng)車(chē)草、香根草等植物是高營(yíng)養(yǎng)的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)［26］。Naiman等［27］認(rèn)為河岸帶生態(tài)系統(tǒng)雖然物種組成豐富、生產(chǎn)力高，但同時(shí)也是脆弱的。長(zhǎng)期自然和人為干擾，加上外來(lái)物種的入侵，河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和生態(tài)安全面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［28-29］。本研究中，該河岸帶外來(lái)植物比例高達(dá)33%，外來(lái)入侵植物白花鬼針草在70%以上的調(diào)查樣方中出現(xiàn)，其群落結(jié)構(gòu)已明顯改變，其生態(tài)功能亦隨之受影響，未能更好地發(fā)揮緩沖帶作用。城市水體治理的過(guò)程中，應(yīng)充分重視河岸帶植被的功能，恢復(fù)、優(yōu)化河岸帶植被的結(jié)構(gòu)［4,30］，可利用本地植物對(duì)車(chē)陂涌華農(nóng)河段的河岸帶植被結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并關(guān)注外來(lái)入侵植物的大范圍爆發(fā)危機(jī)，深入開(kāi)展對(duì)入侵植物的防治研究工作。

4 結(jié)論

廣州市車(chē)陂涌華南農(nóng)業(yè)大學(xué)河段河岸帶草本植物群落生物多樣性較為豐富，但物種均勻度不高，優(yōu)勢(shì)度明顯，外來(lái)植物和外來(lái)入侵植物所占比例偏高，入侵植物白花鬼針草是該群落的優(yōu)勢(shì)種。群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，存在較高的外來(lái)物種入侵風(fēng)險(xiǎn)。群落中大量的本土植物附加效益顯著，建議選用本土植物優(yōu)化河岸帶植被結(jié)構(gòu)提升河岸帶的生態(tài)功能，同時(shí)開(kāi)展入侵植物防治工作。