洪湖分蓄洪區防洪大堤草坪雜草多樣性分析

摘要：對洪湖分蓄洪區防洪大堤雜草種類、優勢種、多樣性、地上生物量及其季節動態進行了調查。結果表明，大堤全年雜草共計發生81種，隸屬29科。雜草多樣性指數呈現出從春季至冬季遞減的變化規律。春季雜草優勢種為附地菜、破銅錢等；夏季雜草優勢種為鐵莧菜、馬唐等；秋季雜草優勢種為鐵莧菜、酢漿草等；冬季雜草優勢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。

關鍵詞：雜草；優勢種；多樣性；動態；洪湖分蓄洪區；防洪大堤

中圖分類號：S451 文獻標識碼：A 文章編號：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坡面土壤，減緩降雨淋蝕，降低風浪沖淘，增強堤壩防滲抗蝕性能，對于保護堤壩的安全具有重要作用。同時，草坪植物形成的綠色走廊還能改善生態環境、美化堤防景觀[1-3]。于1973年建成的洪湖分蓄洪區防洪大堤——主隔堤，是湖北省境內1 704 km長江干堤的重要組成部分，也是防洪保護區內社會穩定和經濟發展的重要屏障。主隔堤大堤全長64.5 km，平均坡長15 m，草坪面積大[4，5]。大堤護坡草坪草主要是人工種植的鄉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重，管理強度大，每年需要大量的人力、物力、財力投入。雜草除了以其極強的競爭力同草坪草爭奪水分、肥料、光照和空間等環境資源外，還直接影響防汛及白蟻和鼠類等有害動物的巡查，且嚴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]，而有關防洪大堤草本植物多樣性的研究相對較少，以防洪大堤草坪草及雜草為對象進行的植物多樣性研究還未見報道。因此，對湖北洪湖分蓄洪區主隔堤防洪大堤坡面草坪雜草的種類、優勢種、多樣性及其發生與變化的季節性規律進行調查，旨在為堤防草坪雜草防除、草坪植被修復，充分發揮防洪大堤草坪的水土保持、生態及景觀功能，減小雜草清理強度提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

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

1.2 樣地設置與取樣方法

調查分別于2011年4月10日、7月19日、11月9日、12月26日分4次進行。樣地設置在洪湖分蓄洪區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，每塊樣地內采取五點法隨機取樣，樣方面積為1 m2。調查草坪草及雜草發生頻度、密度、蓋度、高度及生物量（植物地上部分烘干質量）。同時于同年3月中旬至12月下旬采集雜草標本帶回實驗室鑒定。

頻度的測定用0.1 m2的樣圓在樣地中隨機拋出50次，記錄樣圓中雜草名稱，最后統計每種雜草在樣圓中出現的次數，計算頻度。

蓋度的測定采用針刺法，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，無則記0，并記錄針刺到的雜草名稱，然后計算每種雜草出現的頻率，即蓋度。

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

1.3 計算方法

相對頻度、相對蓋度、相對密度、重要值按以下公式計算。

相對頻度=■×100%

相對蓋度=■×100%

相對密度=■×100%

重要值=（相對頻度+相對蓋度+相對密度）/3

1.4 物種多樣性的測定

Simpson多樣性指數、Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou均勻性指數的測定和計算參考文獻[14]和文獻[17]。

2 結果與分析

2.1 主隔堤坡面雜草發生種類

調查區段主隔堤坡面草坪草為鄉土草種狗牙根和假儉草。調查結果表明該段主隔堤坡面3～11月雜草共計發生81種，隸屬29科（表1）。其中禾本科雜草最多，共15種，占雜草種數的18.52%；菊科雜草次之，共14種，占雜草種數的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，各占雜草種數的2.47%；其余各科雜草各1種，各占雜草種數的1.23%。其中春季雜草共計發生64種，夏季雜草共計發生53種，秋季雜草共計發生48種，冬季雜草共計發生18種。

2.2 雜草群落重要值季節動態

雜草按其危害時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冬春表現，而夏秋雜草則于春季萌發夏秋表現。堤防草坪草狗牙根與假儉草為暖季性草坪草，與夏秋性雜草生長節律基本一致，表現為春季返青，夏秋生長冬季休眠。調查得出雜草的相對頻度、相對蓋度和相對密度，由此計算出重要值（表2～表5），根據重要值確定各季雜草優勢種（重要值≥5%）。結果表明，春季雜草優勢種為附地菜、破銅錢、酢漿草等；夏季雜草優勢種為鐵莧菜、馬唐等；秋季雜草優勢種為鐵莧菜、酢漿草、問荊、波斯婆婆納等；冬季雜草優勢種為酢漿草和簇生卷耳。

2.3 雜草群落多樣性季節動態分析

通過3次雜草調查取得的數據，得到Simpson、Shannon-Wiener多樣性指數和Pielou均勻性指數（表6）。Simpson多樣性指數和Shannon-Wiener多樣性指數均呈現出從春季至冬季依次遞減的變化規律，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棄耕地植物多樣性動態結果一致[4]。而Pielou均勻性指數則呈現出從春季至秋季遞減的變化，而冬季略有上升。

2.4 地上生物量季節動態

由表7可知，雜草與草坪草生物量均在夏季達到高峰，但生物量所占比例表現出差異。春季雜草生物量所占比例高達74.4%，到夏季所占比例降到59.3%，秋、冬季進一步降到分別僅占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，而此時冬春性雜草已于上一年秋季萌發，到春季時開始加速生長，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期，生物量均達到高峰，由于雜草生長勢較旺，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。進入秋季，部分夏秋雜草已完成生命周期，而草坪草仍在生長，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，但此時冬春雜草處于苗期因而其生物量所占比例相對較小。

3 小結

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]。

此次調查結果表明，洪湖分蓄洪區堤防草坪草主要是狗牙根，假儉草相對較少。全年雜草發生多達29科81種，比荊江大堤16科27種多[14]，而比荊江河岸外側棄耕地39科139種少[8]。這種差異可能與荊江大堤建成早、受季節性洪水淹沒、養護干預度大、堤身原土的種子庫差異、家畜排泄物的帶入等因素有關。而荊江河岸外側棄耕地受到的干預較少，且含部分水生植物，所以其物種豐富[8]。從植物學類別劃分，洪湖分蓄洪區大堤雜草大部分為闊葉性草類，單子葉草類較少。有關堤身土壤種子庫對堤防雜草多樣性的影響是需要深入研究的內容。

從堤防草坪草與雜草的優勢度動態看，一年四季本土狗牙根都是優勢植物，但雜草的優勢植物種類卻發生明顯的季節性變化，如春季雜草優勢種為附地菜、破銅錢等；夏季雜草優勢種為鐵莧菜、馬唐等；秋季雜草優勢種為鐵莧菜、酢漿草等；冬季雜草優勢種為酢漿草和簇生卷耳。雜草的類別特點以及雜草優勢種的這種季節性動態規律可為化學防除提供基礎數據，不同類型的雜草需要施用相應的除草劑，如對主要優勢闊葉雜草可用選擇性除草劑，對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態可知，春季雜草種類豐富，夏季雜草生物量達到生長高峰，因此堤防雜草防除的重點是春夏雜草，這也是需進一步研究的內容。

參考文獻：

[1] 潘 鶴，郭小平.淺議河道整治中的植物護坡技術[J].水土保持應用技術，2007（1）：27-29.

[2] 孫江岷，張群英，王文秀，等.河道堤防植物護坡綜述[J]. 黑龍江水專學報，1998（2）：67-69.

[3] 胡俊杰.淺談堤防草坪選種與建植[J].廣東水利水電，2006（5）：27-29，37.

[4] 段安華.舉全省之力搞好長江堤防建設[J].政策，2002（7）：16-17.

[5] 李長安.從地學規律和可持續發展看長江分蓄洪區建設[J].長江流域資源與環境，2005，14（1）：6-11.

[6] 張兆松，沈益新，楊志民.草坪雜草的綜合防除[J].草坪與草原，2001（4）：12-16.

[7] 強 勝.我國雜草學研究現狀及其發展策略[J].植物保護，2010， 36（4）：1-5.

[8] 陳中義，宋士盛. 荊江河岸外側棄耕地植物物種多樣性季節動態[J].安徽農業科學，2005，33（2）：232-233.

[9] 戴興安，胡日利. 長沙城市濕地植物多樣性研究[J].草業科學，2012，29（4）：629-635.

[10] 王文穎，王啟基. 高寒嵩草草甸退化生態系統植物群落結構特征及物種多樣性分析[J].草業學報，2001，10（3）：1-8.

[11] 馬玉壽，尚占環，施建軍，等. 黃河源區“黑土灘”退化草地群落類型多樣性及其群落結構研究[J].草業科學，2006，23（12）：6-11.

[12] 胡勝華，常 旭. 鄱陽湖砂山地區地表環境結構與其植物多樣性的變化[J].北京林業大學學報，2007，29（6）：86-92.

[13] 韋翠珍，張佳寶，周凌云.沿黃河下游湖泊濕地植物群落演替及其多樣性研究[J].生態環境學報，2011，20（1）：30-36.

[14] 費永俊，魯文俊，韓烈保.荊江大堤護坡草本植物物種多樣性及其季節動態[J].草業科學，2007，24（10）：1-5.

[15] 幸宏偉.重慶南溫泉公園植物群落結構及物種多樣性研究[J].湖北農業科學，2010，49（8）：2027-2030.

[16] 任繼周.草業科學研究方法[M].北京：中國農業出版社，1998.

[17] 王建超，朱 波，汪 濤.三峽庫區典型消落帶淹水后草本植被的自然恢復特征[J].長江流域資源與環境，2011，20（5）：603-610.