稻挑山海島植被和植物多樣性分析

陳秋夏，王金旺，楊 升，魏 馨，吳穎石

（1.浙江省亞熱帶作物研究所，浙江 溫州 325005；2.國家海洋局 溫州海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江 溫州 325000）

海島植物多樣性作為海島生態(tài)系統(tǒng)的重要表現(xiàn)形式之一，其變化過程與機(jī)制影響著海島生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)過程。溫州市共有島礁716.5 個，其中，500 m2以上的海島有436 個，有植被分布的海島有351 個[1]。稻挑山島位于溫州市平陽縣南麂列島國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，系溫州市唯一的領(lǐng)海基點(diǎn)海島，戎建濤等研究了南麂島的植被特征和物種多樣性[2-3]，朱弘[4]等研究了南麂列島國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)大擂山島嶼水仙Narcissus tazettavar.chinensis自然居群的物種多樣性。稻挑山島作為溫州距離大陸最遠(yuǎn)的海島，人為干擾較小。本文于2016 年8 月8 日對全島維管植物和植被進(jìn)行了調(diào)查，并對其植被特征和群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，以期為小型海島植物多樣性的維持機(jī)制與保護(hù)提供參考。

1 研究方法

1.1 植物本底現(xiàn)狀調(diào)查

稻挑山島距離浙江省溫州市平陽縣區(qū)大陸約80.58 km，海岸線長1 036.81 m，全島最高點(diǎn)海拔40.6 m，中心位置地理坐標(biāo)為121°7′758″ E，27°28′064″ N。陸域面積共有29 758.23 m2。屬花崗巖海岸地貌，全島沿岸皆為基巖海岸，也因此被稱為無毛山。屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，植被為天然植被，無人工痕跡，除極少數(shù)工作人員上島開展有關(guān)監(jiān)測等工作外，基本無其它人為活動。

本文于2016 年8 月8 日踏查全島，并拍攝植物照片，記錄植物種類及生境類型，存疑種采集標(biāo)本帶回實(shí)驗(yàn)室根據(jù)《浙江植物志》等文獻(xiàn)進(jìn)行鑒定。

1.2 植被類型與植物群落特征調(diào)查

應(yīng)用2015 年高分2 號衛(wèi)星遙感影像，采用監(jiān)督分類方法獲得不同植被類型，植被類型參照《海島調(diào)查技術(shù)規(guī)程》[5]，結(jié)合Google 地圖進(jìn)行人工目視解譯，形成獲得初步數(shù)字化植被解析地圖，包括植被類型面積；采用野外設(shè)置樣地調(diào)查的方式，對遙感解譯圖進(jìn)行糾正。2016 年8 月8 日，根據(jù)稻挑山島植被遙感初步解析結(jié)果，在全面踏查的基礎(chǔ)上，隨機(jī)選設(shè)4 個樣地對植物群落進(jìn)行調(diào)查，其中，灌叢樣地2 個，灌草叢樣地1 個，草叢樣地1 個。灌叢、灌草叢樣地大小為5 m×5 m，調(diào)查樣地內(nèi)所有灌木種類，記錄物種名稱、數(shù)量、蓋度；在樣地的3 個角設(shè)置1 m×1 m 樣方調(diào)查草本植物，記錄樣方內(nèi)的物種名稱、數(shù)量和蓋度。

1.3 群落特征數(shù)據(jù)分析方法

群落豐富度指數(shù)（S），即為群落中物種總數(shù)量；群落Simpson 指數(shù)（C）、Shannon-Wiener 指數(shù)（H′）、Pielou 均勻度指數(shù)（JSW）根據(jù)方精云[6]的方法計(jì)算；群落總體多樣性，采用各層多樣性指數(shù)相加產(chǎn)生。物種在群落中的重要值（IV）及群落多樣樣性計(jì)算公式如下：

IV=（相對密度+相對蓋度+相對頻度）/3

相對密度=100%×某個種的株樹/所有種的總株數(shù)

相對頻度=100%×某個種在統(tǒng)計(jì)樣方中出現(xiàn)的次數(shù)/所有種出現(xiàn)的總次數(shù)

相對蓋度=100%×某個種的蓋度/所有種的蓋度之和

Simpson 指數(shù)：

Shannon-Wiener 指數(shù)：

Pielou 均勻度指數(shù)：

式中，Pi為種i的相對優(yōu)勢度。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

2.1 稻挑山島維管植物現(xiàn)狀

根據(jù)野外調(diào)查、鑒定和統(tǒng)計(jì)，稻挑山島共有維管植物15 科22 屬24 種（表1），其中蕨類植物1 科1 屬1種，被子植物14 科21 屬23 種。維管植物區(qū)系以雙子葉植物占絕對優(yōu)勢，其中，科、屬、種分別占整個植物區(qū)系的93%，95%和96%。組成稻挑山植物區(qū)系的15 個科中，物種較多的科有菊科Asteraceae，禾本科Poaceae和莎草科Cyperaceae，這3 科的屬、種數(shù)各占整個島嶼植物屬總數(shù)、種總數(shù)的45.5%和41.6%。

表1 稻挑山島維管束植物種類及其生活型Table 1 Vascular plants and life forms in Daotiaoshan Island

各種維管植物類群科、屬、種數(shù)及生活型見表1。根據(jù)植物的生長型分類，木本植物僅3 種，分別為海島特有植物厚葉石斑木、變?nèi)~裸實(shí)和芙蓉菊，占種總數(shù)的12.5%；草本19 種，占種總數(shù)的79%；木質(zhì)藤本2 種，分別為光葉薔薇和木防己。

2.2 稻挑山島植被特征

稻挑山島的植被類型劃分主要按照《海島調(diào)查技術(shù)規(guī)程》[5]進(jìn)行，兼顧亞熱帶海島地區(qū)植被特點(diǎn)。按照高級分類單位以生態(tài)外貌為主，中、低級單位采用優(yōu)勢種和標(biāo)志種相結(jié)合的原則，將稻挑山植被型劃分為灌叢、灌草叢和草叢。對稻挑山島植被遙感圖進(jìn)行了分析，并對各個植被類型的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。由表2可知，稻挑山島陸域面積為29 758.23m2，各類植被類型面積總計(jì)3 145.41 m2，植被覆蓋率為10.57%。各植被類型中，灌叢有1 744.46 m2，占島嶼陸域面積的5.86%；灌草叢有1 334.91 m2，占4.49%；草叢有66.04 m2，占0.22%。

表2 稻挑山植被型Table 2 Vegetation types on Daotiaoshan Island

2.3 群落結(jié)構(gòu)特征

2.3.1 厚葉石斑木、變?nèi)~裸實(shí)、芙蓉菊灌叢 群落總蓋度平均為46%，灌木層主要樹種為變?nèi)~裸實(shí)（Pi=25.34%）、厚葉石斑木（Pi=26.12%）和芙蓉菊（Pi=21.89%），伴生種有光葉薔薇和木防己。草本層主要有濱海珍珠菜（Pi=17.64%）、濱海苔草（Pi=18.35%）、普陀狗娃花（Pi=21.48%）、大吳風(fēng)草（Pi=13.05%）等，還伴生有全緣貫眾、東南景天、狗尾草等。

2.3.2 變?nèi)~裸實(shí)、芙蓉菊、肉葉耳草灌草叢 群落總蓋度約為30%，灌木植物主要有芙蓉菊（Pi=28.16%）和變?nèi)~裸實(shí)（Pi=31.78%），還伴生有厚葉石斑木、光葉薔薇，木防己等。草本植物主要有肉葉耳草（Pi=22.92%），其它還有多枝扁莎、銹鱗飄拂草、普陀狗娃花等。

2.3.3 濱海珍珠菜草叢 主要分布在稻挑山頂部的巖石叢中。群落總蓋度為90%，優(yōu)勢植物為濱海珍珠菜（Pi=81.52%），伴生種有多枝扁莎（Pi=9.05%）、銹鱗飄拂草（Pi=9.43%）等。

2.3.4 各植物群落特征指數(shù) Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)是物種多樣性的集中反映，稻挑山島不同植被類型群落的Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在0.61～ 3.30，不同植被類型排序?yàn)椋汗鄥?> 灌草叢 > 草叢。物種豐富度、群落均勻度指數(shù)（JSW）的排序與Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)植被類型排序基本一致，表明物種越豐富，均勻度越高，其多樣性指數(shù)越高（表3）。

表3 不同群落類型植物群落特征指數(shù)Table 3 Diversity index of different plant life forms

3 小結(jié)與討論

稻挑山島為基巖島，植物種類較少，共有維管植物15 科22 屬24 種，優(yōu)勢科為菊科、禾本科和莎草科，這3 科的屬數(shù)和種數(shù)各占整個島嶼物種屬總數(shù)、種總數(shù)的41.6%。稻挑山島植被覆蓋率為10.57%，植被型有灌叢、灌草叢和草叢，植物群落主要有厚葉石斑木、變?nèi)~裸實(shí)、芙蓉菊灌叢，變?nèi)~裸實(shí)、芙蓉菊和肉葉耳草灌草叢，濱海珍珠菜草叢。

根據(jù)朱弘[2]等調(diào)查表明，禾本科、菊科和莎草科為南麂島本島的極大科。陳征海[18]等研究統(tǒng)計(jì)菊科、禾本科和莎草科為浙江省海島植物的極大科。本次調(diào)查與朱弘及陳征海的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果一致，而余海[19]等調(diào)查的七星列島發(fā)現(xiàn)植物種類為48 種，其中，最多的科為菊科，有9 種，其次為蓼科，有3 種、石竹科Caryophyllaceae有3 種、禾本科有3 種及莎草科有3 種，其余為單科單種。這些物種在小型海島上的相似性高，可能是由物種頻繁交流擴(kuò)散與生境選擇壓力兩種過程綜合作用的結(jié)果：一方面，可能是由于這些物種傳播能力較強(qiáng)，經(jīng)過多年的動態(tài)交流導(dǎo)致島嶼間物種組成相似；另一方面，可以用生態(tài)位理論解釋，即這些小島生境比較單一，海島遠(yuǎn)離大陸，對物種的選擇壓力強(qiáng)，這些草本植物種子抗逆性強(qiáng)，能在島上出現(xiàn)的均為適應(yīng)性較強(qiáng)的物種，所以，最終導(dǎo)致這些小島上生存的物種種類也相似[20]。植物生活型中，木本植物僅有3 種，分別為海島特有植物厚葉石斑木、變?nèi)~裸實(shí)和芙蓉菊，與南麂島本島的喬木層優(yōu)勢種為楝Melia azedarach，烏桕Triadica sebifera和綠黃葛樹Ficus virens等，灌木層優(yōu)勢種為柃木Eurya japonica，矮小天仙果Ficus erecta和野梧桐Mallotus japonicus等[2]不一致。彭思羿等認(rèn)為喬木樹種的多樣性與島嶼間距離顯著相關(guān)[21]，稻挑山為領(lǐng)海基點(diǎn)海島，為溫州地區(qū)距離大陸最遠(yuǎn)的海島，木本樹種的擴(kuò)散能力受到了距離等因素的影響。稻挑山海島草本植物有19 種，占全島植物總種數(shù)的79%，植物生活型以草本為絕對優(yōu)勢，草本植物容易通過風(fēng)傳播，擴(kuò)散能力強(qiáng)[21-22]。稻挑山島嶼植物物種豐富度遵循種-面積關(guān)系[22-25]，島嶼面積是影響物種豐富度的重要因素。

島嶼是一個特殊的獨(dú)立區(qū)域，它被海洋所包圍，海洋影響了島嶼上物種的遷出和移入，造就了島嶼上的特有物種且物種滅絕速率也大的特點(diǎn)，島嶼生物及其所在環(huán)境的保育成為生物多樣性保育中重要的一環(huán)[26-28]。另據(jù)調(diào)查，所有植被的土層薄，主要由植物凋落物沉積形成，厚度不足5 cm。稻挑山島常年多大風(fēng)，季節(jié)性干旱明顯，土壤發(fā)育緩慢，植物種類少，生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，植被一旦破壞后，將無法恢復(fù)，為保護(hù)稻挑山島的生態(tài)系統(tǒng)，除開展必要的科研與監(jiān)測等活動外，宜禁止對植被的人為干擾，禁止一切挖掘破壞植物的行為。