丹東園山島植物多樣性調查與分析

摘要：園山島是鴨綠江口濕地國家級自然保護區植物多樣性的典型代表區域之一。本文分析了園山島植物的科屬組成、地理區系劃分、G-F指數，園山島內目前有28種，隸屬21科25屬。其中藤本4種，喬木3種，灌木1種，草本植物20種；植物地理成分以北溫帶分布為主；植物科多樣性的貢獻高于屬多樣性；島內喬木層優勢種為板栗，灌、草木層的優勢種主要為葛、三脈紫菀、薤白、小黃紫堇、唐松草、茅莓懸鉤子、杠板歸；鵝耳櫪落葉闊葉林、野菊花、藿香草叢群落的物種多樣性指數較高，葛群落的物種多樣性指數最低；園山島植物物種與其他兩個鄰近海島的Jaccard指數為燈塔山島（0.167）＞ 廣鹿山島（0.133），表明海島的相似性與離岸距離和面積有關。通過本項研究，希望可以為保護區海島植物多樣性的保護與開發利用提供參考。

關鍵詞：園山島；植物群落；植物多樣性

生物多樣性是人類賴以生存和發展的物質基礎[1]，植物物種多樣性既是遺傳多樣性的基礎，又是生態系統多樣性和景觀多樣性形成的重要載體。多樣性評價指數是測定植物多樣性高低及空間分布特征的數值指標[2]。

海島是為特有生物資源提供隔離生境的重要場所，因其獨特的地理位置，生態環境與相近沿海大陸地區存在明顯的差異，導致其缺少了與其他生態系統的物種交流，物種豐富度較低，形成一些特有的群落類型。因此相對獨立的海洋島嶼生態系統被視為模式生態系統。

調查結果顯示，我國海島資源豐富，共有海島

11 000余個，其中超過90%的海島為無居民海島。然而受自然資源條件制約，“無居民海島開發熱潮”難以形成，當前得到開發的無居民海島僅部分海島生態系統受到較大的破壞。想要科學合理地開發保護無居民海島，首先就要掌握海島資源、生態環境狀況，并在調查的基礎上開展無居民海島資源評估、生態保護網絡、保護優先級評估、海島生態系統的演化，以及不同用島類型、用島方式對海島生態系統的影響和生態修復效益評估等研究[3]。

園山島生態環境良好，無居民居住，人為干擾較輕，較好地保留了海島植被的原生生態環境，具有較高的保護價值和研究意義。本文以園山島上的植物作為研究對象，通過科、屬組成分析、區系分析、G-F指數分析、Patrick豐富度指數、Shannon-Wiener指數、Simpson指數、Pielou均勻度指數分析探討島植物多樣性的特點，明確園山島這個無居民海島的植物多樣性，為無居民海島植物多樣性的保護、后續科學管理以及海島的開發利用提供理論依據和數據支持。

1 研究區域和方法

1.1 研究區域

園山島地處遼寧省丹東市東港市西部，位于鴨綠江口濕地國家級自然保護區內，南臨黃海，屬溫帶大陸性季風氣候，春夏秋冬四季分明，雨熱同季，為典型的海洋性氣候。島長約380 m，寬約260 m，海島面積0.65 km2，海岸線長970 m，地勢西高東低，海拔最高點83.88 m。地貌類型以山地為主，土壤類型主要為壤土。

1.2 研究方法

結合遙感影像、無人機航拍圖片作為輔助手段，選擇具有代表性、保存相對完好、分布面積較大的地段，在全島設置樣地48個，其中木本植物樣方8個，大小為10 m×10 m，草本植物樣方40個，大小為 1 m×1 m。

記測樣方內所有植物的植物名稱、植株數量，還有高度、蓋度、物候期、生活力等指標，以及喬木的平均胸徑。調查過程中，胸徑用胸徑尺測量，蓋度采用目測法，多度目測等級采用Drude多度制，同時記測樣地的海拔、經緯度、地形、坡度、周圍環境、土壤質地等自然環境因子。以樣方法調查燈塔山島、廣鹿山島植物群落組成。

園山島植物的屬依據吳征鎰的《中國種子植物屬的分布區類型》進行區系劃分。本研究以重要值計算物種在群落中的地位；以Shannon-Wiener指數、Simpson指數和Pielou均勻度指數計算A多樣性；以Jaccard指數代表β多樣性；以G-F指數計算園山島所調查植物屬、科水平上種的多樣性。

2 結果與分析

2.1 植物科屬組成

對園山島進行系統的植物調查后，發現主要的植物種類有28種，隸屬于21科25屬。園山島植物類別主要由喬木、灌木、草本和藤本組成，其中葛、鵝耳櫪、板栗、杠板歸為主要優勢種。經標本采集和現場分析，園山島有喬木3科3屬3種，占島植物總數的10.71%，以板栗、鵝耳櫪為主；灌木2科2屬2種，占園山島植物總數的7.14%；草本14科17屬19種，占園山島植物總數的67.86%，菊科植物數量最多，其次為禾本科、毛茛科；藤本4科4屬4種，占園山島植物總數的14.29%。整體而言，從不同層次科、屬、種數的大小來看，草本層遠大于灌木和喬木層，草本植物為最主要的植物類型。

通過各科所含種統計分析，園山島植物單種科（僅含一個種）有17個，占所有科的60.71%；含2～4種的寡種科有3個，占所有科的21.43%；含5種及以上的科僅有菊科1個，占所有科的17.86%。由此可見，單種科植物在本區域植物科的組成中占重要地位。

園山島植物中單種屬（僅含一個種）22個，占園山島所有屬的78.57%；含2-4種的寡種屬3個，占所有屬的21.43%；島上并沒有含5種及以上屬的植物。由此可知，園山島的植物屬的組成方面，單種屬占主要地位，整體植物物種組成比較簡單。

2.2 植物區系分布

按照吳征鎰的《中國種子植物屬的分布區類型》對園山島植物的屬進行區系劃分，結果表明，園山島25屬28種植物中涉及9種分布區類型。地理成分以北溫帶分布為主，共10屬，占園山島植物總屬數的40%，涵蓋12種植物，占園山島植物總種數的42.86%。

2.3 植物多樣性分析

2.3.1 G-F指數分析

園山島調查樣地中共有植物種28種，其中裸子植物1種，被子植物27種。由調查可知園山島植物中被子植物屬的多樣性G指數、科的多樣性F指數均較低，分別為3.1418、2.4412，而G-F指數為-0.2870。從計算結果上看，G-F指數較為特殊，與一般的理論結果不相符合。一般出現負值代表科的多樣性上升，或屬的多樣性下降，即科多樣性高于屬多樣性。這種情況很少出現，為園山島植物多樣性的特征。該島嶼的裸子植物只有冷杉一種，因此其G指數、F指數、G-F指數全都為 0，由此可知園山島植物在科屬水平的單一。

2.3.2 植物群落分析

園山島主要植物群落為鵝耳櫪落葉闊葉林、板栗落葉闊葉林、葛群落、野菊花、藿香草叢、三脈紫菀草叢、小黃紫堇草。根據各植物重要值，確定喬木層優勢種為鵝耳櫪和板栗；灌、草木層的優勢種為葛（重要值2.25），其次為三脈紫菀（1.59）、薤白（1.39）、小黃紫堇（1.21）、唐松草（0.96）、茅莓懸鉤子（0.92）、杠板歸（0.84）。

鵝耳櫪落葉闊葉林群落有喬-灌-草三層結構，草本層的物種豐富度指數較高。板栗落葉闊葉林喬木層優勢度高，生長情況較好，同時存在多種藤本植物。葛群落物種豐富度和多樣性處于較低水平。

野菊花、藿香草叢群落物種豐富度較高，高度為0.5 m。三脈紫菀草叢物種豐富度較低，植物群落高度為1 m。小黃紫堇草叢群落高度為0.3 m，物種豐富度相對較高。

比較各植物種在各個群落的重要值，發現園山島不同群落植物組成方面差異明顯，其中鵝耳櫪落葉闊葉林群落、板栗落葉闊葉林群落的基本結構為喬-灌-草三層，群落垂直結構復雜，而其他群落類型在空間結構上為水平結構。

2.3.3 α多樣性分析

比較發現，各個群落內的物種豐富度數值變化幅度較小，其中野菊花、藿香草叢群落和板栗落葉闊葉林群落的植物種類最多，達到6種；鵝耳櫪落葉闊葉林群落和小黃紫堇草棲群落的種類稍次之，為5種；葛群落和三脈紫菀草叢群落種類較少，僅為3種。

不同群落的Shannon-Wiener指數與Patrick豐富度指數的變化趨勢大體一致。野菊花、藿香草叢群落最高（1.55），其次為鵝耳櫪落葉闊葉林（1.42）、板栗落葉闊葉林（1.27、0.84）、小黃紫堇草棲（0.98）、三脈紫菀草叢（0.66），最低的是葛群落（0、0.33）。

不同群落的Simpson指數與Shannon-Wiener指數顯示的結果相同，與Patrick豐富度指數的變化趨勢大體一致。野菊花、藿香草叢群落最高（0.77），其次為鵝耳櫪落葉闊葉林（0.72）、小黃紫堇草棲（0.59）、板栗落葉闊葉林（0.65、0.47）、三脈紫菀草叢（0.36），最低的是葛群落（0、0.23）。

不同群落的Pielou均勻度指數與物種多樣性指數的變化趨勢大體一致，鵝耳櫪落葉闊葉林群落和三脈紫菀草叢群落相對較高。Pielou均勻度指數最高的是鵝耳櫪落葉闊葉林群落（0.89），其次是野菊花、藿香草叢群落（0.86）、最小為葛群落（0、0.24）。其他群落的均勻度指數在0.56～0.72浮動，比較接近。

總體來說，各個群落的豐富度指數、物種多樣性指數、均勻度指數的變化趨勢基本一致，不同群落的植物多樣性有較大差異。鵝耳櫪落葉闊葉林、野菊花、藿香草叢群落的物種多樣性指數較高，各群落的物種多樣性指數偏低。

2.3.4 β多樣性分析

計算園山島與燈塔山島、廣鹿山島Jaccard指數，發現園山島與燈塔山島、廣鹿山島相似性均不高，Jaccard 指數計算園山島與其他2個島的相似性的結果（CJ）為燈塔山島（0.167）＞ 廣鹿山島（0.133）。

首先，這可能與三個島嶼的地理位置有關，廣鹿山島的地理坐標為（39°10′7.3776″N，122°25′22.3752″E），燈塔山島的地理坐標為（39°44′58.4952″N，123°45′15.3468″E），園山島的地理坐標為（39°45′50.8500″N，123°35′45.204″E），園山島與燈塔山島在地理位置上更加接近，相似度也相對較高。

其次，三個島嶼與大陸的最近距離不同，具體為廣鹿山島（19.92 km）＞燈塔山島（7.93 km）＞園山島（0.83 km）；三個島嶼的面積也不同，具體為廣鹿山島（0.163 km2）＞園山島（0.065 km2）＞燈塔山島（0.055 km2）。Jaccard指數分析表明，相似性程度與島嶼與大陸的最近距離直接相關。

3 結論

園山島植物物種豐富度較低，含有28種植物，隸屬21科25屬，以草本植物為主要類型。由于園山島與大陸存在地理隔離，無法進行有效的物種交流，受溫帶海洋性季風氣候和海島地貌的影響，在植物科屬組成上較為單一，以單種科、單種屬為主。島上植物區系地理成分區域性明顯，北溫帶分布型是園山島植物的主要分布類型，這一性質符合園山島所處的緯度特點與當地全年溫和濕潤的氣候條件。同時14.29%泛熱帶分布和10.71%的世界分布類型，體現出園山島植物的物種起源有一定復雜性，具有多種分布類型交叉分布的特征。

園山島被子植物屬的多樣性G指數、科的多樣性F指數，分別為3.1418、2.4412，G-F指數較為特殊，為-0.2870，與一般的理論結果不相符合，出現負值代表科的多樣性上升，或屬的多樣性下降，即科多樣性高于屬多樣性。

園山島野菊花、藿香草叢群落和板栗落葉闊葉林群落的植物種類最多，鵝耳櫪落葉闊葉林群落和小黃紫堇草棲群落的種類稍次之，葛群落和三脈紫菀草叢群落種類較少，群落豐富。

園山島與燈塔山島、廣鹿山島這2個島嶼的植物相似性并不高，這3個海島均處于黃海海域，各個島嶼的生態環境存在一些差異，主要原因是海水阻隔使其間物種的交流有限，各島植物朝著自己特有的方向演變，導致這3個海島間植物相似性程度較低。3個島嶼的面積大小為廣鹿山島（0.163 km2）＞園山島（0.065 km2）＞燈塔山島（0.055 km2），園山島與廣鹿山島符合這一數量關系，而比較園山島與燈塔山島的結果與理論有一定的差異，園山島的面積要比燈塔山島略大，在物種豐富度水平上反而要略低于燈塔山島，對此分析可能是由于園山島為近岸島，島上人為因素的干擾對島嶼植物的β多樣性有一定程度上的影響，模糊了島嶼物種與面積關系。綜上所述，由于園山島距離大陸距離較近，受到一定的人為干擾，島上植物物種具有獨特性，園山島上植物具有較高的保護價值和研究意義。

參考文獻

[1] 馬克平，錢迎倩.生物多樣性保護及其研究進展[綜述][J].應用與環境生物學報，1998（1）：96-100.

[2] 孫志勇，季孔庶.植物多樣性研究進展[J].林業科技開發，2012，26（4）：5-9.

[3] 傅世鋒，吳海燕，蔡曉瓊等.中國無居民海島開發利用管理現狀、問題和對策[J].應用海洋學學報，2021，40（4）：728-734.