渭河咸陽城區段天然濕地與園林化改造濕地植物多樣性對比研究

王軍利，陳海涓，胡雪瑛

(1. 咸陽職業技術學院，陜西 西咸新區 712046；2.陜西省涇陽縣農業技術推廣站，陜西 涇陽 713700)

濕地具有涵養水源、凈化水質、蓄洪防旱、維護生物多樣性等重要生態功能[1-3]。城市濕地是濕地的重要組成部分，除具有以上功能之外，它還是城市開放空間中稀缺而珍貴的天然生態景觀[4、5]。近年來，隨著經濟的發展及城市化建設的深入，無論湖泊濕地還是河流濕地，都面臨著開發和保護的矛盾。截至目前，人們對城市濕地的定義、結構、稀缺性、生態脆弱性及演替進行了許多研究[6-14]，對人類活動對濕地生態環境及功能的破壞研究也比較多[15～20]，但城市濕地的大規模園林化開發對濕地結構和功能造成的影響，研究的資料較少。

筆者以渭河咸陽城區段天然濕地(未被開發且受人為干擾較少的濕地)與園林化改造濕地為對象，對比研究了園林化改造對天然濕地植物多樣性的影響，進而評估了園林化開發對植物群落結構和濕地功能的影響。

1 研究方法及過程

1.1 研究方法

采用樣帶及典型樣方法進行研究，對天然濕地與園林化改造濕地各項指標進行對比，來評估園林化改造對濕地結構和功能的影響。調查的植物指標有種類、數量、密度、高度、蓋度等。

數據處理、分析的方法：用Excel 圖表法、方差分析法進行數據處理及分析。其中，數據的記錄、匯總，應用Excel 2010；方差分析法，應用SPSS 17.0軟件；群落植物物種重要值分析法，計算公式為：群落物種的重要值(IV)=(相對密度+相對蓋度+相對頻度)/3；群落的α多樣性分析，用Shannon-Wiener指數、物種豐富度指數、Simpson優勢度指數及Pielou均勻度指數進行，計算公式見文獻[21]及[22]。

1.2 目標濕地的概況

項目組選定渭河咸陽城區段天然濕地及園林化改造濕地各1塊為目標研究濕地，其相對位置見圖1。

圖1 天然濕地與園林化改造濕地位置示

該區域位于北緯N34°30′～N34°31′東經E 108°67′～E108°69′。近年來，該區域的河流濕地已經或者正在進行著大規模的開發[23～27]。

1.2.1 天然濕地概況 天然濕地位于渭河南岸，咸陽市彩虹二路渭河三號橋東、西兩側，見圖1。該濕地總體呈長條形，東、西長約3.0 Km，南、北寬不均勻，最寬處約500 m，最狹窄處僅30 m左右，總面積約為1.2 m×106 m。

1.2.2 園林化改造濕地概況 園林化改造濕地位于渭河北岸，為咸陽湖二期北岸公園，改造前該區域為天然濕地(圖1)。研究開始時，該公園已建成并向市民開放1年多。

該公園沿河濱修建，東、西長約2.5 km，南、北寬相對均勻，最寬處約450 m，總面積約為7.47×105m2。公園內有數個親水湖、澤，在河岸灘涂建有人工沙灘，在園內湖、澤周圍及水體上種有小面積水生草本植物。

1.3 調查過程

本研究于2017年5月初開始，到2018年5月中旬完成，歷時1年。具體調查時間分別在2017年5月下旬、2017年10月上旬和2018年4月中旬，共3次進行。

1.3.1 天然濕地調查 在天然濕地區塊，沿著與河流垂直的方向，根據群落類型、植被分布特征、生境特征等因素，在區塊內劃分出30條樣帶，寬度30 m，長度從河流水面一直延伸到河岸堤壩[17、28]。在每條樣帶中選擇典型地段，隨機布設2個5 m×5 m的大樣方，對喬木、灌木、木質藤本進行調查；同時，每條樣帶中隨機布設3個1 m×1 m的小樣方，對草本植物進行調查[17、28-29]。最終，在天然濕地區塊，共設置樣帶30條，大樣方60個，小樣方90個。1年時間的3次調查時，除樣帶基本不變外，每次隨機布設中、小樣方，但樣方布設的依據和數量，3次相同。其中喬木、灌木的記樣，按出現與否記樣，草本植物的記樣，只有在小樣方中出現頻率超過2%才記樣，即某種草本植物只有在該季節、該區塊的90個小樣方中出現3次才會被記樣，2次及1次出現的植物，被視為偶然出現，均不作為最終的樣本進行記錄。

1.3.2 園林化改造濕地的調查 該區塊內植物的種類、數量等，按照設計和施工方案中的數量，結合實地觀測結果進行統計和分析，其中，實地觀測的時間、次數，均與天然濕地相同，各植物的蓋度、高度等數據，據實測。

2 調查、觀測的結果及分析

2.1 園林化改造濕地植物的調查結果

調查和統計主要根據園林化改造時規劃、設計的植物種類及數量表進行統計，同時兼顧實地樣方調查。得出園林化改造濕地植物群落的組成情況，見表1。

表1 園林化改造濕地植物群落調查結果

注：禾本科在木本植物和草本植物中都有，科數有交叉。

由表1可見，園林化改造濕地中，植物的總物種數為53種，分屬31科，其中木本植物34種，分屬16科，草本植物19種，分屬16科。木本植物和草本植物的科數相同；木本植物的種數遠大于草本植物的種數。

2.2 天然濕地植物的調查結果

根據樣帶及典型樣方法調查，天然濕地區塊生長著99種植物，分屬34科，其中木本植物10種，分屬6科，草本植物89種，分屬34科(表2)。

表2 天然濕地植物群落調查結果

由表2可見，在科及種的比較中，草本植物的占比都遠大于木本植物；木本植物中，楊柳等濕生植物占比相對較多；草本植物中，禾本科和菊科植物的種類較多，其中菊科植物調查到19種，禾本科調查到17種。

2.3 天然濕地與園林化改造濕地植物種類的結果對比

將天然濕地區塊及園林化改造濕地區塊的植物調查結果進行對比，結果見圖2。

圖2 天然濕地與園林化改造濕地植物調研結果對比

注：圖中，A:木本科數；B:草本科數；C:木本科占比；D:草本科占比；E:木本種數；F:草本種數；G:木本種占比；H:草本種占比。

由圖2可見，園林化改造濕地和天然濕地中，植物的科數相差不多，但種數及類別差異較大，群落的組成相差也較大。天然濕地中，群落以草本為主，占據絕對優勢，木本植物在科數及種數上，占比都較小；園林化改造濕地中，木本和草本科數的占比相同，但種數的占比中，木本植物數量大于草本植物的數量，且以喬木及灌木為主。

2.4 天然濕地與園林化改造濕地植物群落中物種重要值對比

在天然濕地中，共調查到99種植物，植物群落的優勢種前3名為蘆葦、香蒲和寒芒，全為草本水生植物，重要值之和高達30.49%(見表5)。該區塊的主要建群種為蘆葦、荻、寒芒，秦嶺苔草、蒼耳、曼陀羅、水寥及水芹為其優勢種。

在園林化改造濕地中，統計到53種植物，群落優勢種前3分別為國槐、白蠟、大葉黃楊，均為中生及旱生木本植物，其重要值之和僅為9.88%(表3)。

表3 渭河咸陽城區段天然濕地與園林化改造濕地中

2.5 天然濕地與園林化改造濕地植物群落的α多樣性

天然濕地與園林化改造濕地群落中植物物種的豐富度分別是99和53，對其α多樣性進行計算和分析，結果見表4。

由表4可見，天然濕地的物種豐富度遠高于園林化改造濕地；2種群落Shannon-Wiener多樣性指數都大于2.8，顯示2個濕地植物多樣性都較高；Pielou均勻度指數大于0.80，說明2個濕地群落的均勻度也都較高；Simpson指數很小，說明群落的優勢物種優勢度不顯著。另外，表中Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou指數的數據有隨著群落植物物種優勢度降低而降低的趨勢，而Simpson指數則相反。

表4 2塊濕地中植物群落的物種豐富度、Shannon-Wiener指數、Pielou指數及Simpson指數對比

3 討論

在沼澤、海洋、湖泊及河流等濕地生態環境中，濕地植物群落優勢種的組成、重要值大小，直接影響著濕地的生態服務功能，優勢度越高，則均勻度越差，物種越單一，優勢度差別越大，則群落的穩定性越高、生態服務功能越強[30、31]。

該項目研究結果顯示，天然濕地與園林化改造濕地物種的豐富度都比較高，均勻度也較高，優勢物種的優勢度不顯著，表明了其濕地功能不強；同時表明，天然濕地穩定性較差，生態脆弱，容易在人為活動的干擾下退化，這一研究結果與崔麗娟等(2005)、李融等(2011)的研究結果相互印證。但相對而言，天然濕地的優勢物種為水生、濕生植物，其優勢度大，均勻度較園林化改造濕地差，說明其濕地功能大于園林化改造濕地。據以前的研究結論，實現濕地生態功能的濕生、水生植物在天然群落中優勢度大，重要值高，其濕地功能完整[16、28、33]，這與該項目的結論相互印證。該研究的α多樣性結果表明，在濕地群落中，物種的生態優勢度與群落的豐富度呈負相關，這與李融等(2011)、婁彥景等(2006)的研究結果相互印證。

河流濕地是自然濕地的一種重要組成，是城市濕地的主要構成部分，為濕地野生動、植物提供著生存及繁衍的場所，也為城市居民提供著自然濕地的獨特生態景觀[4、5、8]。目前，如項目研究的河流濕地城區段的園林化改造，正在渭河流域內大范圍地進行，這些工程的城市運動公園性質，較少考慮原濕地生態功能的維護，使得原本脆弱的自然濕地生態環境遭到破壞，濕地的生態功能退化，動、植物多樣性降低[16，18，19，31，35]。

4 結論

渭河濕地咸陽城區段，天然濕地的生態結構相對完整，植物多樣性豐富，植物群落中蘆葦、香蒲、寒芒等水生草本物種的重要值大，荻、寒芒，秦嶺苔草及水芹等為其建群種，由它們共同構成的植物群落，比較完整地實現著河流濕地的生態服務功能，為野生動物提供了棲息及生存場所，為市民提供著濕地的天然景觀。園林化改造濕地，實現了人居空間的延伸，增加了游憩功能，但地形、地勢被改變較多，特別是其植物群落的構成以中生、旱生的木本植物為主，國槐、白蠟、大葉黃楊、北京楊及竹類為其優勢種，它們的物種重要值大，而水生、濕生植物的占比及重要值大比例下降，使得原地段濕地的生態服務功能降低。綜上，在河流濕地城區段園林化改造時，應綜合考慮各種現實需求，可將園林化開發與天然濕地的保留交錯進行，分段開發，分段保留。必須進行的園林化開發，也應以維護濕地的結構及生態功能為前提，在植物配置方面，應取法自然濕地，以水生、濕生植物為主，開發時盡量降低對生態環境的威脅或破壞，使開發后，濕地變成了公園，而公園依然是濕地，而不是變成喪失了濕地結構和生態服務功能的單純城市運動公園[36、37]。