珠三角地區林地土質邊坡植物群落結構與多樣性

鄧鵬，戴偉，路秉翰，謝騰芳，王剛，黃健豪，譚廣文

(廣州普邦園林股份有限公司，廣東 廣州 510600)

珠江三角洲位于我國大陸的南端，該地區水熱資源豐富，河湖水網密布，地形多為沖積平原并環以低山丘陵，自然環境十分有利于天然植被群落的形成和長期穩定發展[1]。近年來，珠三角地區經濟發展迅猛，城市建設如火如荼，大片原有自然或因采石開挖成為荒地，或因城市發展而辟為旅游地產建設用地，出現大范圍的地形破壞和植被減少。該地區缺乏植被保護的裸露坡地極易產生水土流失現象，不利于生態環境的保護與建設。目前，關于裸露邊坡的復綠建設，多采用常見綠化植物品種大規模成片種植，一方面不利于營建生態自然的邊坡植物群落，另外也造成了大面積千篇一律、毫無野趣、缺乏景觀觀賞價值的邊坡綠地。林地土質邊坡植物群落結構與多樣性的調查研究，有利于為后期的邊坡復綠提供植物資源種類參考，提供相關綠化建設理論依據。現有關于植物群落結構與多樣性的相關調查較為廣泛，但針對珠三角地區林地土質邊坡植物群落的研究相對少見于報道。珠三角地區自然植被豐富，植物種類繁多，針對不同立地條件的植物群落特征與物種多樣性，能夠更好地表述該群落的組成、結構、功能、演替動態和穩定性[2-3]。本文通過對珠三角林地土質邊坡的植物調查，依據林地恢復過程中的物種多樣性，評價分析該地區植物群落結構及其功能復雜性，為今后該類地區的邊坡復綠提供植物資源依據與理論參考。

1 材料與方法

1.1 樣地選擇

于2018年9—12月采用典型樣方法進行取樣調查，主要以珠三角地區的自然植被類型自然邊坡、郊野森林公園邊坡、采石場礦坑邊坡為主(表1)，邊坡坡度集中在35°～55°。1個邊坡作為1個調查樣地，共調查10處邊坡，每個邊坡根據其面積大小選擇3～5個樣方重復。調查的植物位置距離坡腳1 m、坡頂2 m以上。調研樣地均位于珠三角地區，為亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫21.4～21.9 ℃，年平均降水量1 623.6～1 899.8 mm，水熱同期，具有明顯的干濕交替特點；土壤主要為赤紅壤。

表1 調研樣地的分布情況

1.2 研究方法

調查方法采用典型樣地法，樣方的設置主要依照隨機、均勻的原則。設置10 m×10 m正方形作為調研樣方，調查樣方內所有維管束植物，將胸徑大于2.5 cm的植物記為喬木，調查其種名、株高、胸徑、冠幅、枝下高與生長狀況(植物在樣方中的位置)。在大樣方中按五點法設置5個5 m×5 m的樣方，調查灌木的種名、株叢數、地徑、平均高度、冠幅與生長狀況。在樣方中按五點法設置5個1 m×1 m的小樣方，用于草本植物種名、覆蓋度、平均高度、冠幅和生長狀況等信息的調查記錄。同時記錄調查樣地的經緯度、海拔、坡向、坡度、坡位，植被類型和土壤類型等基本情況[4]。

1.3 數據處理

通過野外調查植物基本生長的數據計算物種的蓋度(Ci)、相對投影蓋度(RCi)、相對多度(Pi)、頻度(Fi)、相對頻度(RFi)、相對顯著度(Si)，并據此計算木本與草本的重要值指數(IVI)，了解調研范圍內的植被特征。

Ci=100%vi/V；

RCi=100%Ci/C；

Pi=100%qi/Q；

Fi=100%ni/N；

Si=100%bi/B；

IVI木本=(Pi+RFi+Si)/3；

IVI草本=(RFi+ RCi)/2。

式中：vi為某種植物的垂直投影面積之和，V為樣方總面積；qi為某種植物的株數，Q為同一生活型植物總株數；ni為某種植物出現的樣方數，N為樣方總數；bi為該種所有植株胸面積之和，B為所有植物胸面積之和。

物種多樣性比較分析通過計算植被Simpson優勢度指數(D)、Shannon-Wiener多樣性指數(H)、Pielou均勻度指數(J)和相異性系數(CD)，按喬灌草不同生活型分別研究調查群落的物種多樣性特征。

J=H/Hmax；

式中：Ai、Aj分別為某兩群落各自的物種數，A為兩群落共有種類數[5]。

2 結果與分析

2.1 植被特征

據統計，調查范圍內維管植物共有147種，分屬62個科，124個屬；其中，喬木共52種，灌木41種，草本54種；優勢科有禾本科、蝶形花科、大戟科和茜草科等，其中，禾本科和蝶形花科植物所占比重達到15.7%。各樣地喬灌草主要優勢種及重要值見表2～4，不同樣地頻度在0.3以上的喬木物種包括木荷Schimasuperba(0.7)、桉樹Eucalyptusrobusta(0.6)、木姜子Litseapungens(0.6)、竹節樹Caralliabrachiata(0.4)、馬尾松Casuarinaequisetifolia(0.3)，灌木有九節Psychotriarubra(0.5)、紅背山麻桿Alchorneatrewioides(0.4)、野牡丹Melastomacandidum(0.4)、毛稔Melastomasanguineum(0.3)和白花鬼燈籠Clerodendrumfortunatum(0.3)，草本包括芒萁Dicranopterisdichotoma(0.6)、烏毛蕨Blechnumorientale(0.5)、地稔Melastomadodecandrum(0.4)和海金沙Lygodiumjaponicum(0.3)。其中，木荷、木姜子、九節和紅背山麻桿等較常見于自然林地邊坡，而人工林地邊坡中常見物種包括木荷、桉樹、竹節樹和芒箕等。

表2 不同樣地喬木的主要優勢種及其重要值

表3 不同樣地灌木的主要優勢種及其重要值

表4 不同樣地草本的主要優勢種及其重要值

2.2 植物群落物種多樣性比較

植物群落的α多樣性指標是衡量該群落物種多樣性的重要依據[6]。本研究針對不同邊坡植物群落中喬木、灌木和草本的物種多樣性進行分析，包括群落不同層次的物種Simpson優勢度指數和Shannon-Wiener多樣性指數的變化情況。喬木Simpson指數較高的樣地依次為7號(0.803)、2號(0.8)、9號(0.781)和8號(0.755)，灌木Simpson指數較高的樣地依次為7號(0.811)、3號(0.803)、5號(0.801)和8號(0.743)，草本Simpson指數較高的樣地依次為5號(0.835)、10號(0.785)、6號(0.754)和9號(0.721)，群落Simpson指數較高的依次為5號(0.893)、6號(0.828)、10號(0.821)和9號(0.795)。如表5所示，自然林地土質邊坡的群落Simpson優勢度指數高于人工林地邊坡，且自然林地土質邊坡喬灌草不同生活型植物群落間Simpson指數差異明顯小于人工林地土質邊坡。

表5 不同樣地邊坡植被群落的Simpson優勢度指數

注：同行不同小寫字母表示同一樣地下不同生活型植物間差異顯著(P<0.05)，同列不同大寫字母表示不同樣地間差異顯著(P<0.05)。表6～7同。

喬木Shannon-Wiener多樣性指數較高的依次為2號(1.692)、3號(1.529)、7號(1.392)和1號(1.386)，灌木依次為3號(1.818)、2號(1.629)、1號(1.467)和7號(1.432)，草本依次為5號(2.103)、7號(1.053)、9號(0.924)和8號(0.905)，群落Shannon-Wiener多樣性指數較高的依次為7號(2.457)、5號(2.396)、6號(2.158)和9號(2.122)。如表6所示，自然林地土質邊坡的群落Shannon-Wiener多樣性指數均高于人工林地土質邊坡；人工林邊坡喬灌草不同生活型植物間Shannon-Wiener多樣性指數均存在較大差異，而自然林植物群落內不同生活型植物間多樣性指數差異除樣地6較大外，其余樣地差異均較小。

表6 不同樣地邊坡植被群落的Shannon-Wiener多樣性指數

2.3 植物群落物種均勻度比較

各樣地間喬木Pielou均勻度指數為0.725～0.950，其中較高的樣地依次為3號(0.95)、8號(0.933)、6號(0.923)和7號(0.892)；灌木Pielou均勻度指數為0.479～0.934，其中較高的樣地依次為6號(0.934)、7號(0.886)、3號(0.874)和2號(0.837)；草本Pielou均勻度指數為0.18～0.851，其中較高的樣地依次為7號(0.851)、5號(0.846)、9號(0.732)和8號(0.709)。表7所示，不同人工林地邊坡樣地間植物群落Pielou均勻度指數差異較大，除樣地6外自然林地邊坡不同生活型植物間均勻度指數差異較小。

2.4 植物群落相異性系數比較

采用相異性系數比較分析不同邊坡樣地群落間的β多樣性。不同邊坡樣地間的群落相異性系數越高，表明樣地間β多樣性越大，而植物群落組成的差異也隨之增加[7]。如表8所示，各群落間相異性系數為0.46～0.84。其中，4號與10號樣地間相異性系數為0.833，較其他樣地間大；2號與4號間相異性系數為0.463，較其他樣地間小；相異性系數在0.7以上的占17.8%。人工林地與自然林地邊坡植物群落間的相異性系數基本大于各自然林地邊坡樣地間，而自然林地邊坡的各樣地間相異性系數基本大于人工林地邊坡。

表7 不同樣地邊坡植被群落的Pielou均勻度指數

表8 不同樣地邊坡間植被群落的相異性系數比較

3 小結與討論

珠三角地區林地土質邊坡植物群落物種相對較為豐富，調查共有147種，分屬62個科，124個屬。其中，禾本科和蝶形花科所占比重相對最高，這是因為禾本科植物在野外生境中具有較高的耐旱耐澇性[8]，而蝶形花科植物所具備的根瘤有固氮作用，可以提高植株的耐貧瘠能力，且有利于改善自然邊坡原有的土壤性質，從而為邊坡植物群落提供較好的生境條件[9]。珠三角地區自然林地土質邊坡中分布較多的植物種類有木荷、芒萁、木姜子、毛蕨和九節等，物種組成以鄉土植物為主，這與對東莞大嶺山、廣東英德等地的植物種類調查有交叉[10-11]。人工林地邊坡植物中木荷、桉樹、馬尾松、芒箕和等植物出現較多，這與對深圳小南山等地的植物種類調查結果相似[12]。

植物的分布與生長受群落環境或結構等多因素的綜合影響[13]。在同一群落中，具備較高優勢度的某一物種會對該群落其他物種的生長產生抑制作用，從而導致其他植物的優勢度降低[14]。珠三角林地邊坡植物群落的多樣性相對較高，一方面，得益于較為優越的植物生長自然環境；另一方面，隨著近年植樹造林等政策與社會活動的推動，該地區人工林的營造建設開展有效。同時，人工林地邊坡植物種類多樣性相對自然林地邊坡較低，我們在今后的近自然邊坡綠化中，可考慮多選擇在野外相似立地環境的自然林地邊坡中較常見的蝶形花科、大戟科等植物種類，從自然、生態的角度更好地建設珠三角地區土質邊坡綠化。