廣州車陂涌華南農業大學河段河岸帶草本植物群落特征

賈小容，李曉暉

（華南農業大學林學與風景園林學院，廣東 廣州 510642 ）

【研究意義】河岸帶是指河岸兩側向岸坡爬升的由樹木及其他植被組成的緩沖區域，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的養分、沉積物、有機質、殺蟲劑及其他污染物進入河溪系統［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，工業污水及生活污水排放、城市降雨徑流污染以及來自農地和農場的面源污染，是廣州水體污染的主要源頭［3］?！厩叭搜芯窟M展】目前對以自然河流為主的河岸帶植被的研究較多，主要集中在對植物群落的組成與結構研究上，如入侵植物降低河岸帶生態系統的生態功能［4］、植物多樣性是河岸帶健康與否的重要標志［5-8］等，對城市化地區河岸帶的植被特征研究較少。【本研究的切入點】城市化地區河岸帶受人為因素的調控較多，情況更為復雜，河岸帶植被表現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，河流生境的復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系統的變化。車陂涌位于廣州市天河區，全長約18.3 km，是天河區7條主河涌中流域面積最大、流程最長的河涌，源于龍眼洞筲箕窩，流經廣州畜牧場、華南植物園、華南農業大學（以下簡稱“華農”）啟林學生宿舍區、大豐農場、廣州氮肥廠、車陂村、東圃圩，注入珠江。作為廣州首批重點整治的35條黑臭河涌之一，車陂涌一度被居民稱為“黑龍江”，華農啟林學生宿舍區的學生更是深受其害。目前，華農已配合天河區開展了黑臭整治行動，初見成效，但是黑臭現象還時有反復。【擬解決的關鍵問題】通過調查車陂涌華農河段兩岸的草本植物群落，分析其群落結構特征，以期為推動河岸帶綠化和河岸帶生態功能的恢復提供一定的理論依據。

1 研究方法

1.1 研究區概況

廣州屬南亞熱帶季風氣候區，具有溫暖濕潤、光熱充足的氣候特點，年均氣溫21.4～21.9 ℃，年均降雨量為1 982.7 mm，平均相對濕度為77%，年平均日照時數為1 820～1 960 h。華南農業大學坐落在廣州市，土地總面積約550 hm2，其中五山校部294 hm2。研究調查地點為車陂涌流經華農天河五山校部啟林學生宿舍區的兩側河岸帶（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)、對葉榕(Ficus hispida)和竺麻(Boehmeria nivea)等。

圖1 車陂涌華農河段河岸帶調查區域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，采取線路調查與樣方調查相結合的方法，對流經長興路橋至華農啟林區橋的車陂涌華農河段兩岸的草本植物群落進行調查。調查區域如圖1所示，河道平均寬度約12 m。沿河岸帶設置樣方區段，順河流方向分為左（記為L）、右（記為R）兩個大樣方（圖1）。每個大樣方每隔5 m設置1個1 m×1 m正方形小樣方，R段有120個小樣方，L段有115個小樣方，共計235個小樣方。記錄小樣方內草本植物種類、蓋度，獲得其分布情況。

1.3 數據分析

1.3.1 區分鄉土物種和外來物種 依據《廣東植物志》［9］和《中國植物志》［10］進行植物檢索。

1.3.2 草本植物群落物種重要值 重要值指在計算、評估物種多樣性時，以綜合數值表示植物物種在群落中的相對重要性［11］，其計算方法如下：

重要值=（相對頻度+相對蓋度）/2

蓋度（coverage）指植物地上部分投影的面積占地面的比率，又被稱為投影蓋度。相對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，計算公式如下：

頻度（frequency）指物種在調查范圍中的頻率，計算方法是調查物種所出現的樣方數占樣方總數的百分率，計算公式如下：

1.3.3 草本植物群落多樣性指數 物種多樣性指標選用Simpson多樣性指數、Shannon-Weiner多樣性指數和 Pielou 均勻度指數3類，其計算公式［12-13］如下：

式中，S為物種數，Pi為種i的相對蓋度。

2 結果與分析

2.1 河岸帶草本植物組成

該河岸帶草本植物共計60種，隸屬28科54屬（圖2）。菊科植物最多，占植物種數的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、種數量Fig.2 Number of family，genus and species in the riparian herbaceous community

依據《中國植物志》《廣東植物志》和“中國外來入侵物種數據庫”進行植物檢索，該河岸帶有20種外來物種（表1），所占比例高達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種植物的入侵等級均為1級，南美蟛蜞菊、蓖麻和青葙等3種植物的入侵等級為2級。

2.2 河岸帶草本植物群落重要值及優勢種

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級入侵等級（白花鬼針草、小飛蓬和假臭草），1種是2級入侵等級（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25%）是該河岸帶的優勢物種。

表1 河岸帶外來植物特性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 河岸帶兩側物種多樣性指數

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

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

3 討論

通過重要值的數值大小可以判斷該河涌河岸帶草本植物群落的優勢種。白花鬼針草重要值高達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勢物種。群落中外來物種有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，同時在調查中發現寄生植物菟絲子。與其他同類型河流河岸帶外來植物的研究結果（外來物種比例為24%～30%）［16-17］相比，外來植物比例偏高（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，嚴重威脅著鄉土植物的生存［18］。南美蟛蜞菊被列為“世界最有害的100種外來入侵種”之一，現廣布于華南地區［19］。小飛蓬目前已在我國大部廣泛分布，并被列為中國最具破壞性和入侵范圍最廣的入侵物種之一［20］。假臭草對土壤肥力吸收能力強，抑制其他植物生長，已成為華南地區為害最為嚴重的有害入侵雜草之一［21］?？梢姡摵影稁е参锶郝渚哂休^高的入侵風險，應開展對入侵植物的防治工作。

河岸帶草本植物群落的Shannon-Weiner指數、Simpson優勢度指數、Pielou均勻度指數分別是2.66、0.86和0.71。趙清賀等［7］調查黃河中下游典型河岸帶，52個樣方草本層植物共36科78屬86種，3種指數的變化范圍分別是1.21～2.69、0.56～0.91 和 0.52～0.92；張文麗等［8］調查東遼河河岸帶草本植物3種指數的變化范圍分別是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果也在此范圍內，Shannon-Wiener指數、Simpson指數數值較高，Pielou均勻度指數偏低，表明本研究河岸帶植物群落物種種類較多，生物多樣性較為豐富；但物種均勻度不高，物種優勢度明顯，與前文中多數樣方白花鬼針草占絕對優勢的結果相符。

河岸帶植物種類較為豐富，本土植物有40種，當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發利用。例如，黃鵪菜、金鈕扣、一點紅、益母草、天胡荽等植物是我國傳統中藥藥材，許多學者都對其藥理特性和化學成分深入研究［22］；花葉蘆竹和海芋形態特征明顯以及對水污染具有較強的凈化能力［23-24］；牛繁縷是一種鎘富集植物，具有較強的鎘富集能力［25］；海芋、風車草、香根草等植物是高營養的營養基質［26］。Naiman等［27］認為河岸帶生態系統雖然物種組成豐富、生產力高，但同時也是脆弱的。長期自然和人為干擾，加上外來物種的入侵，河岸帶生態系統的生物多樣性和生態安全面臨著嚴峻挑戰［28-29］。本研究中，該河岸帶外來植物比例高達33%，外來入侵植物白花鬼針草在70%以上的調查樣方中出現，其群落結構已明顯改變，其生態功能亦隨之受影響，未能更好地發揮緩沖帶作用。城市水體治理的過程中，應充分重視河岸帶植被的功能，恢復、優化河岸帶植被的結構［4,30］，可利用本地植物對車陂涌華農河段的河岸帶植被結構進行優化，并關注外來入侵植物的大范圍爆發危機，深入開展對入侵植物的防治研究工作。

4 結論

廣州市車陂涌華南農業大學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，優勢度明顯，外來植物和外來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勢種。群落結構不穩定，存在較高的外來物種入侵風險。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化河岸帶植被結構提升河岸帶的生態功能，同時開展入侵植物防治工作。