東湖太漁山植物多樣性研究

何　 浩，胡宗輝，戴　 歡

（武漢設計工程學院，湖北　武漢　430205）

東湖太漁山植物多樣性研究

何 浩，胡宗輝，戴 歡

（武漢設計工程學院，湖北武漢430205）

用典型抽樣法，對武漢東湖太漁山植物的樹種組成、多樣性指數等進行了調查統計與分析。結果表明：東湖太漁山18個樣方中統計共有30科41屬47種植物，其中喬木20科26屬29種，灌木11科11屬12種，草本5科6屬6種；喬木中植物重要值最高的為樟樹和馬尾松，灌木植物重要值最高的為小蠟和山茶；植物多樣性指數（Simpson指數與Shannon-wiener指數）和均勻度（Pielou指數）表現為喬木層＞灌木層＞草本層。

東湖太漁山；植物重要值；植物多樣性

如今，隨著外來有害生物入侵、越來越頻繁的人類活動和氣候變遷等問題不斷加劇，生物多樣性情況正受到愈來愈嚴重的挑戰。植物多樣性是生物多樣性的重要組成部分（黃富祥等，2001），植物不僅能創造優美舒適的環境，而且與人的生命健康息息相關。正是因為這樣，國際社會越來越重視全球范圍內的植物多樣性保護。為了防止植物多樣性的不斷銳減，我國已經頒布了多項有關生物多樣性保護的法律法規，比較完善的植物保護機制已經初步形成，植物多樣性調查研究工作開展的如火如荼。武漢市作為國家園林城市之一，2001年時市園林局就已經下達“武漢市植物多樣性調查及發展規劃”的課題任務，歷時近4個多月，調查樹木882種，并建立資料庫，根據資料庫已初步形成了以城市森林為基礎、道路綠化為骨架、環城林帶為依托，各種植物相互交融，喬、灌、藤、花、草搭配有致，點、線、面、環協調發展的生態型城市（陳波等，2003）。正是因為國內外對植物多樣性研究的重視，本文特意挑選了作為武漢標志的5A級景區——東湖，選擇其中的太漁山作為案例來研究和分析東湖植物多樣性及植物多樣性的保護情況，既是為了調查東湖太漁山植物生長的真實情況，更是為了在調查研究的基礎上提出其以后植物多樣性規劃建議，促進太漁山景區的可持續發展。

1　東湖太漁山概況

太漁山位于武漢著名的東湖風景區馬鞍山森林公園北部，瀕臨東湖，因姜太公在此釣魚而得名，東經114°26′，北緯30°31′，地處亞熱帶季風性濕潤氣候，降雨量豐富、年均降水量達1 200 mm；日照充足、年均日照時數1 856.3 h。夏季長達130 d，且高溫多雨、雨量集中，積溫在5 000～5 300 ℃之間；冬季月平均氣溫均在0 ℃以上，年無霜期可達250 d左右。得天獨厚的氣候條件加上優越的生態壞境使得武漢不僅擁有眾多適宜的本土植物種類，一些華北、華南的植物也能夠在武漢很好的生長，極大地豐富了武漢植物的多樣性。

2　研究方法

2.1樣地設置和調查方法

樣方法是依據一定的樣地設置方式，在所需研究的群落類型中確認若干一定面積的樣地作為整個研究區域的代表，以樣地調查結果估算群落總體（付必謙主編，2006）。考慮到調查地太漁山面積大，植物排列分散且太漁山主山體不能上山深入調查，因此采取樣方法，統一選取10 m x 10 m的100 m2樣方面積的18塊樣方。所選樣地避免了太漁山內成片種植的人工栽培植物，原因是這些人工栽培植物成片種植導致株數多且種類單一，不能很好地反映太漁山植物多樣性的真實情況，而對于那些出現在樣地中且分布較廣、密度不集中的人工栽培植物則計入統計數據。調查樣地內喬木、灌木、草本植物的名稱，科屬并估算喬木、灌木、草本的蓋度，分別記錄喬木和部分灌木的株數、胸徑、冠幅、高度和生長健康狀況；對于胸徑過小的灌木和草本記錄株數與平均高度等信息（錢迎倩等，1994）。以18塊樣方調查統計的資料為基礎來開展植物多樣性分析。

2.2數據處理方法

采取定量模型對植物重要值、植物多樣性指數進行分析（蔡燕等，2007）。

2.2.1重要值計算

相對多度=（某種個體數/全部種的個體數）×100%

相對頻度=（某種的頻度/全部種的頻度）×100%

相對顯著度=（某種的胸高斷面積之和/全部種胸高斷面積之和）×100%

相對蓋度=（某個種的蓋度/全部種的總蓋度）×100%

喬木的重要值=相對多度+相對頻度+相對顯著度

灌木的重要值=相對多度+相對頻度+相對蓋度

2.2.2植物多樣性指數計算

式中：Ni是第i個種的個體數，N為群落中個層次所有物種的個體數，S為群落的物種數。

3　結果與分析

3.1東湖太漁山植物種類構成分析

很多不同種類的植物共同組成植物群落，其按照自然規律生長發育、演變更新，與環境相互作用（蘇雪痕，1994）。各物種對群落的作用因其自身數量的多寡和作用強度的不同而不同（李博主編，2000）。“多樣性導致穩定性”是基本的生態學原理（Craine，2006），結構越復雜，種類越多，群落就越穩定（劉青松等，2008）。通過對太漁山植物群落種類構成進行分析，能夠更直觀地了解太漁山植物多樣性情況。

通過對18個樣方的調查研究，統計共30科41屬47種植物。這其中，喬木20科26屬29種，占植物總量的61.7%；灌木11科11屬12種，占植物總量的25.5%；草本5科6屬6種，占植物總量的12.8%，如表1所示。其中，種類達到3種的有薔薇科、木蘭科、木犀科和無患子科（表2），占植物總科數的13.3%；種類只有1屬1種的共有22個科，占植物總科數的73.3%，分別為胡桃科、楝科、山茶花科、喬本科、杜英科、楊柳科、金縷梅科、桑科、石竹科、樟科、懸鈴木科、冬青科、榆科、銀杏科、苦木科、漆樹科、忍冬科、臘梅科、夾竹桃科、千屈菜科、五加科和芙蓉科。

表1　東湖太漁山綠地植物生活型構成情況

表2　含3種植物的科

通過表1和表2可以看出，喬木在東湖太漁山植物中占優勢，反映出太漁山以喬木為主的植物類型構成。人工成片栽培植物導致灌木種類減少；人工栽培的植物多占據在平坦地形，太漁山山體較為傾斜，不適宜灌木生長；山上野生喬木冠幅大，導致山體內灌木日照不足、灌木群落較少等現象。在喬木層組成上，出現喬木最多的是木蘭科，出現4種樹種，分別是深山含笑（Micheliamaudiae）、廣玉蘭（Magnolia grandifl ora）、鵝掌楸（Liriodendron chinense）和二喬玉蘭（Magnolia soulangeana），共占總喬木種數的13.8%；在樹種構成上，喬木層優勢種是樟樹（Cinnamomum bodinieri）和馬尾松（Pinus massoniana）；在群落植被類型組成上分為3種：常綠闊葉型占60%，常綠針闊混交型占30%，常綠落葉闊葉混交型占10%。常綠闊葉型樹種優勢明顯，由此得出喬木層林表現為常綠闊葉林相。調查發現喬木樣地喬木平均胸徑在7～11 cm間，平均高度則在3～7 m間，由此可以看出喬木層的多數樹木處在穩步增長期，生長態勢良好，但存在一定數量的病樹和遭受蟲害的樹。

灌木和草本層方面，灌木組成的優勢科為木犀科，出現2種樹種，分別是小蠟（Ligustrum sinense）和女貞（Ligustrum lucidum），共占總灌木種數的16.7%；在樹種構成上，灌木層優勢種是小蠟和山茶（Camelliajaponica），而在草本層方面則為翻白草（Potentilla discolor）和車軸草（Trifolium repens），優勢科為薔薇科，出現2種草本，分別是地榆（Sanguisorba officnalis）和翻白草。實地調查中發現多數灌木和草本生長態勢一般。

3.2東湖太漁山植物重要值分析

重要值能體現某物種在群落中的地位和作用，能夠反映其在群落中的優勢程度（宋永昌，2001）。東湖太漁山植物重要值大于10%的喬灌木如下表3所示。

表3　東湖太漁山主要植物重要值

通過表3可以看出，在喬木層中，樟樹、馬尾松、深山含笑、杜英（Elaeocarpus decipiens）、櫻花（Cerasus yedoensis） 、雪松（Cedrus deodara）和臭椿（Ailanthus altissima）的重要值大于10%。樟樹作為鄉土樹種，在太漁山分布廣泛，占有相對優勢；馬尾松分布頻度大且多為成年馬尾松，適應性強，實地調查中發現有馬尾松被鋸后留下的木樁，推斷馬尾松為當年荒山造林樹種；深山含笑和杜英生長適應性強，重要值比重大；櫻花是一種觀賞性很強的喬木，第二次實地調查時正逢櫻花開花，大大增加了太漁山植物的色彩豐富度和美感度，但其大多胸徑小尚處在幼年期，多樣性情況受到威脅；雪松作為針葉型樹種，多與馬尾松伴隨一起搭配；臭椿同樣也是鄉土樹種，更是有名的“雜草樹”。

在灌木層中，小蠟、山茶、紅花檵木、紫薇（Lagerstroemia indica）和臘梅（Chimonanthus praecox）重要值指數大于10%。作為人工栽培種植樹種，紅花檵木在18塊樣地中出現9塊，而小蠟則在18樣地中出現11塊，生長態勢較好；紫薇作為鄉土樹種在群落中可以得到很好的生長；臘梅和山茶均為觀花型灌木，花型花色優美，美學效應足。

3.3東湖太漁山植物多樣性指數與均勻度分析

植物多樣性指數能夠體現群落的組織水平、結構類型、穩定程度、發展階段等（謝晉陽等，1994），是衡量植物群落穩定和健康性的重要指標（Bayala et al.，2004）。植物多樣性Simpson指數、Pielou指數和Shannon-Wiener指數是植物豐富度和各物種均勻度的綜合反映，數值越大，物種多樣性越高（王鵬飛等，2009）。表4為東湖太漁山植物多樣性指數統計，主要統計其喬木、灌木、草本的Simpson指數（D） 、Shannon-wiener指數（H） 、Pielou指數（J）。

表4　東湖太漁山植物多樣性指數

通過表4可以看出，喬木各數據均大于灌木和草本，其Simpson指數（D）為0.646 2，Shannon-wiener指數（H）為0.742 6 ，Pielou指數（J）為0.459 4，其中Shannon-wiener指數（H）最高，Simpson指數（D）其次，原因在于太漁山以喬木為主的植物基調，占總植物數量的61%多達29種喬木，但均勻指數較低。這說明東湖太漁山只有少數種類的喬木普遍大量種植，大多數的喬木只是在樣地中少數量的出現，孤種喬木多，很多喬木并沒有大量種植，一定程度上反映了東湖太漁山喬木植物種植的單一性。

灌木方面，其Simpson指數（D）為0.412 1，Shannon-wiener指數（H）為0.521 4 ，Pielou指數（J）為0.383 2，都低于喬木多樣性指數。雖然豐富度小于喬木豐富度，但灌木均勻指數接近喬木，主要由于灌木種數較少，植物數量和分布比較平均，故其均勻指數接近喬木，反映出東湖太漁山灌木植物多樣性的貧乏。

草本方面，Simpson指數（D）為0.298 2，Shannon-wiener指數（H）為0.392 1 ，Pielou指數（J）為0.207 9，體現出草本植物多樣性情況不容樂觀，其生長土壤受污染較嚴重，土地地形傾斜且較貧瘠都在一定程度上限制了草本植物的生長。主要以常見的野生草本植物為主，沒有人工培育的草本植物。

4　結論與建議

21世紀，城市森林已成為城市建設的重要內容和標志（車生泉等，2002）。“把森林引入城市，讓城市擁抱森林”已成為人們的急切需要（王獻溥等，2000），城市森林擁有以下3個作用：一是能夠改善環境，通過植物的生理作用來調節氣候，減緩全球變暖和凈化空氣污染，維護自然界的可持續發展；二是創造藝術觀賞性美景度，通過對環境的綠化來創造適宜人生存的自然景觀，為居民提供游覽和休憩的空間；三是創造出原生態結構，通過對植物群落的科學合理配置，形成科學合理的時空結構與周圍的環境構成和諧統一（李景文，2003）。作為武漢九峰城市森林保護區的一部分，太漁山城市森林群落應該在滿足三方面功能的同時，更好地發揮出其自身的優點。

通過對東湖太漁山城市森林的多樣性調查研究發現，其喬木以樟樹、馬尾松等適應力強的鄉土樹種為基調，喬木種類較多，但除基調樹種外，另外一些喬木數量較少，不利于植物多樣性的發展；灌木以山茶、小蠟等為主，種類小、數量少，體現出灌木植物多樣性情況的不足；草本則以車軸草、翻白草為主，同樣反映出種類小、數量少的問題，不僅如此，雜草叢生也很大程度上阻礙了草本植物的生長；受人為活動干擾嚴重；與沒有受到人為干擾的自然植物群落相比，東湖太漁山植物的多樣性指數較低；鄉土樹種受到一定限制，雖然樟樹等鄉土樹種得到了很好的重視，但受到重視的樹種類少。

根據實地調查得出結論所反應的問題，為促進東湖太漁山植物多樣性可持續發展，對東湖太漁山植物多樣性提出以下建議。

第一，充分利用鄉土樹種，突出武漢地方特色，因地制宜。充分利用如水杉、臭椿、懸鈴木、復羽葉欒樹、紫薇、紫荊、紅葉李等鄉土樹種，如水杉既具有美學效應又能代表武漢本地特色，形成鮮明的地方特色景觀，加強其他林木的引種馴化；優化樹種結構配置更要增加樹木種類，豐富群落生物多樣性，如馬尾松在東湖太漁山中占有一定比重，但馬尾松的火險性大，且病蟲害對馬尾松的破壞嚴重，應該套種如雪松、側柏等樹種。

第二，協調植物種間關系，確保植物多樣性平衡。通過考慮物種生物學的特征，來建立林冠郁閉度適中的配置密度，從而避免因密度過大導致植物爭搶陽光等惡性競爭而死亡。東湖太漁山喬木冠幅大，生長茂盛，在一定程度上限制了灌木的生長，對此可以提高植物種植密度，選擇喜陰的灌木種植。同樣，一些尚處于生長期的樹木應給予充分的生長空間。

第三，合理配置植物的種類，優化植物群落景觀。合理配置喬木、灌木、草本植物的比例，豐富植物層次結構，形成多樹種、多層次、多用途的喬木、灌木、草本相結合的科學群落。東湖太漁山以喬木為主，灌木和草本比例較少，在豐富喬木、灌木、草本種類的同時，著重提高灌木和草本的應用比例，在模仿自然群落配置方式的基礎上，合理構建人工生態群落。不僅如此，常綠樹和落葉樹的比例、針葉樹和闊葉樹的比例、慢生樹和快生樹的比例都是需要研究的。植物群落的景觀效應也是不能忽視的主要因素，通過優化植物配置產生美學效應吸引游人觀光，為體現春萌、夏綠、秋實和冬枯的四季變化，可以采用多種植物配置方案，如春天以櫻花、垂絲海棠等觀花型樹木為重點；夏天以紫薇、石榴等為重點；秋天以烏桕、紅楓等彩葉樹為重點；冬天則以臘梅、山茶等點綴，其色彩效果十分鮮明，也充分體現了春夏秋冬四季不同的景色。

第四，設立相關警示牌，加強對相關工作人員的管理。東湖太漁山受人類活動干擾影響大，很多喬木被游人刻字，不少草本被踐踏，人類垃圾遍布植物群落等從而影響到植物生長發育，威脅植物多樣性。應在植物集中的位置設立警示牌，減少游人對植物的不良影響。太漁山很多地區雜草叢生、植物病蟲害嚴重，但多次調查均未發現有相關人員被問責，應該增加相關技術人員，加強植物管理，促進園林養護工作及時順利進行。

［1］王獻溥，崔國發.城市綠化中的生物多樣性保護問題［J］.北京林業大學學報，2000，22（4）：133-136.

［2］王鵬飛，栗燕，楊秋生.鄭州市公園綠地木本植物物種多樣性研究［J］.中國園林，2009，25（10）： 74-77.

［3］車生泉，宋永昌.上海城市公園綠地景觀格局分析［J］.上海交通大學學報：農業科學版，2002，20（4）：322-327.

［4］付必謙.生態學實驗原理與方法［M］.北京：科學出版社，2006.

［5］劉青松，黃珂.長沙市城市廣場園林植物物種多樣性調查研究 ［J］.廣東園林，2008（3）：43-46.

［6］蘇雪痕.植物造景［M］.北京：中國林業出版社，1994：35.

［7］李博.生態學［M］.北京：高等教育出版社，2000：130.

［8］李景文.森林生態學［M］.北京：中國林業出版社，2003：78-83.

［9］陳波，包志毅.城市公園和郊區公園生物多樣性評估的指標［J］.生物多樣性，2003（2）：94-96.

［10］林源祥.城市園林綠地生物多樣性保護與建設規劃研究［J］.廣東園林，2005（1）：20-25.

［11］錢迎倩，馬克平.生物多樣性研究的原理和方法［M］.北京：中國科學技術出版社，1994：48.

［12］黃富祥，王躍思.試論生物多樣性保護理論與實踐面臨的困難及現實出路［J］.生物多樣性.2001（4）：64-68. ［13］謝晉陽，陳靈芝.暖溫帶落葉闊葉林的物種多樣性特征 ［J］.生態學報，1994，14（4）：334-337.

［14］蔡燕，王會肖.生態系統健康及其評價研究進展［J］.中國生態農業學報，2007，15（2）： 183-187.

［15］Joseph M C.Competition for Nutrients and Optimal Root Allocation［J］. Plant and Soil， 2006 （1-2）:171-185.

［16］Bayala J， Teklehaimanot Z， Ouedraogo S J.Fine root distribution of pruned trees and associated crops in a parkland system in Burkina Faso［J］. Agroforestry Systems， 2004 （60）:13-26.

Q948

A

1002-0659（2015）05-0009-05

2015-07-07

武漢設計工程學院校級科學研究項目（K201210）

主要作者簡介：何浩（1984—），男，講師，碩士，主要從事園林生態學與樹木栽培學研究。E-mail：42252612@qq.com