惠州棕榈岛高尔夫球场植物多样性研究

郭雄飞，陈红跃

（1.西华师范大学 环境科学与工程学院，四川 南充 637009；2.华南农业大学 资源环境学院，广州 510642）

惠州棕榈岛高尔夫球场占地面积9.6×105m2，2000年建成投入营运，是区域较早建设和档次较高的高尔夫球场。随着大亚湾地区区域经济的发展，该球场已成为集锻炼、竞技、休闲、娱乐和社交对外交流为一体的重要场所。但球场的建设和运营一直以来都有争议，特别是因其占用大量土地，植被重建引发植物多样性变化，草坪养护的化肥和农药使用的面源污染等引起人们关注。植物多样性是区域植被恢复和保护的基础［1］，研究群落物种多样性有助于理解植被恢复过程中群落的结构、发展和变化［2-3］。植物多样性和群落结构特征又是反映群落健康的重要指标［4-6］。因此，以惠州棕榈岛高尔夫球场为例，分析球场植被多样性及其结构特征的变化，并从提高植物多样性的角度提出增强群落生态系统稳定性和景观价值的重建措施，对于球场分布相对比较集中的珠江三角洲具有重要的参考意义，也可为同类球场的环境影响评价、建设和管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

惠州棕榈岛高尔夫球场位于惠州市惠阳区淡水寮湖半岛，坐标N 22°47′，E 114°26′。处于原淡水镇土湖管理区的小寮村地段，原土地利用类型主要有水田、鱼塘、山地和草地等。球场区主要由18个球道组成，占地7.30×105m2，整个球场随丘陵地形顺势而成，球场基层之上是使用约50 cm的人工地基，并采用复合层多向泄水系统技术。球场的草种为海滨雀稗（Seashore paspalum），其景观植被主要以人工灌丛、亚热带棕榈科乔木为主，与果林、水塘及河道交织，淡水河和横岭河从球场边流淌而过，自然地貌兼备精雕细刻。特别是近年随着淡水城区的发展，球场周边已被高楼及道路环绕，球场成了城区中不可多得的一处美丽的自然风光。

1.2 研究方法

2016年10月对惠州棕榈岛高尔夫球场、附近的惠阳开发区山坡地马尾松林和风水林进行实地考察，利用现场勘察和野外样方调查的方法对该地植被现状进行了群落学调查，详细记录该球场植物群落结构和景观特点，拍照并采集植物标本，参考《广东植物志》《中国植物志》进行植物种类鉴定，整理出该地的乔木层、灌木层和草本层的植物名录。调查样方的数量根据群落的面积和分布来确定，按照典型取样的原则，根据地形和群落结构设置样方。主样方按正方形或者长方形设置，样方面积大小视群落类型来定。在高尔夫球场区设6个20 m×20 m乔木群落样方，同时在球场附近的开发区设置同等规格的马尾松林和风水林乔木样方各一个作为对照。在每块乔木样方的中心和四角再设5个4 m×4 m的灌木样方和随机分布的4个2 m×2 m的草本样方。分别记录各样方乔木的种名、株数、胸径、株高、盖度，灌木及草本植物的种名、高度、丛数、盖度等。以惠阳开发区山坡地马尾松林和风水林为对照，对该球场的物种多样性进行分析及比较研究。

表1 各群落样方基本情况

1.3 数据分析

物种多样性指数选用常用的物种丰富度指数、物种多样性指数和物种均匀度指数来表示［7-8］。计算公式为：

物种丰富度指数（S），以出现在样地内的物种总数表示；

Simpson多样性指数（D），D＝1-ΣP2i；

Shannon-Wiener多样性指数（H′），H′＝-ΣPiln Pi；

Pielou均匀度指数（J），J＝（1-ΣP2i）／（1— 1／S）。

式中，Pi＝Ni／N，Ni为第 i个物种的个体数（i＝1，2…，S），N为所有种的个体总数。

2 结果与分析

2.1 群落物种组成分析

2.1.1 球场区各植被群落物种组成分析

根据球场内6个样方的统计结果，共有31种维管束植物，隶属于20科30属（表2）。其中，双子叶植物16科19属19种，单子叶植物4科11属11种。物种数较多的科是棕榈科（4种）、百合科（3种）和菊科（3种），仅含1～2个种的科有17个，占总科数的85%。30个属中仅含1种植物的属有29个，占总属数的96.6%。表明该球场内群落科属组成结构相对比较分散。

2.1.2 球场外两个对照样地群落物种组成分析

球场外马尾松林群落只有2种维管束植物，隶属于2科2属。其中，乔木层植物马尾松（Pinus massoniana）属于裸子植物，该群落无灌木层，草本植物芒箕（Dicranopterisampla）属于蕨类植物。球场外风水林群落植物种类相对较多，共有37种维管束植物，隶属于23科31属，双子叶植物17科19属 19种，裸子植物松杉纲 1科 1属1种，蕨类植物1科2属2种，单子叶植物4科9属15种。其中，含种数较多的科是禾本科 6种、桑科 4种，共占总科数的43.47%。

2.2 各植被群落结构分析

球场各植物群落乔木层中，胸径在5.0～10.9 cm范围内的乔木个体数最多，占65%左右，各群落中其它个体的胸径级主要集中在11.0～20.9 cm（表3）。6个样地的植被群落垂直结构基本上为乔木层、灌木层、草本层。其结构分别如下：

（1）群落类型1 红千层-南美蟛蜞菊群落 乔木层高度10.8 m，平均胸径15.3 cm，盖度55%，主要植物种类有红千层、刺桐、蒲葵等；灌木层高度3.2 m，盖度24%，主要植物种类有姜母、簕杜鹃等；草本层高度1.73 m，盖度40%，主要植物种类有蚌花、春羽、虎尾兰、南美蟛蜞菊等。

（2）群落类型2 假槟榔-红桑群落 乔木层高度7.1 m，平均胸径17.7 cm，盖度43%，主要植物种类有假槟榔、洋紫荆、蓝花楹、火焰木、蒲葵等；灌木层高度 1.78 m，盖度46%，主要植物种类有红绒球、红桑、象脚丝兰、鹅掌藤等；草本层高度0.17 m，盖度9%，主要植物种类有蚌花、南美蟛蜞菊等。

（3）群落类型3 刺桐-大红花群落 乔木层高度 8.6 m，平均胸径 12.7 cm，盖33%，主要植物种类有假槟榔、刺桐、橡胶榕等；灌木层高度1.83 m，盖度53%，主要植物种类有红绒球、大红花、假连翘等；草本层高度1.57 m，盖度11.2%，主要植物种类有海芋、春羽、文殊兰等。

表2 棕榈岛高尔夫球场植物种类统计

（4）群落类型4 荔枝-海芋群落 乔木层高度 7.4 m，平均胸径 22.3 cm，盖度87%，主要植物种类有荔枝；无灌木植被；草本层高度1.48 m，盖度39.5%，主要植物种类有海芋、南美蟛蜞菊、金纽扣、火炭母等。

（5）群落类型5 大叶相思-南美蟛蜞菊群落乔木层高度10.9 m，平均胸径7.3 cm，盖度79%，主要植物种类有大叶相思、枇杷、橡胶榕；无灌木植被；草本层高度2.1 m，盖度49%，主要植物种类有南美蟛蜞菊、朱蕉、蜘蛛兰等。

表3 棕榈岛高尔夫球场乔木层植被群落径级分布

（6）群落类型6 皇后葵-虎尾兰群落 乔木层高度为11.2 m，平均胸径为16.8 cm，盖度65%，主要为澳洲鸭脚木、散尾葵、皇后葵等；灌木层高度为0.23 m，盖度12%，主要植被为紫雪茄；草本层高度1.53 m，盖度56%，主要为类虎尾兰、海芋、彩虹朱蕉、蜘蛛兰、朱蕉等；

（7）对照群落7 马尾松林群落 乔木层高度为5.31 m，平均胸径为9.28，盖度63%，主要为马尾松；无灌木植被；草本层高度0.75 m，盖度43%，植物种类只有芒箕1种。

（8）对照群落8 风水林群落 乔木层高度为14 m，平均胸径为31.4 cm，盖度89%，主要为橄榄、樟树、木荷、土沉香、簕竹、龙眼青皮竹和杉木等；灌木层高度2.3 m，盖度为76%，主要为九节、橄榄、毛果算盘子等；草本层高度0.96 m，盖度为71%，主要为半边旗、淡竹叶、短叶黍、漫山莠竹等。

从整个高尔夫球场乔木径级结构及整体上看，球场内幼龄树最多，其次是成龄、中龄树，各径级乔木数量分布不均，群落稳定性较差。球场外马尾松林群落主要为幼龄树，群落稳定性最差；球场外风水林幼龄树、成龄树和中龄树数量较多，且分布较为均衡，群落稳定性最好。

2.3 群落植物多样性比较分析

2.3.1 球场内各群落植物多样性比较分析

植物生长型是表征群落垂直结构和外貌特征的重要因子［9-10］，在一定程度上能反映植物群落的结构特征。本研究主要参照Whittaker等（1975）的分类系统［11］进行生活型分类，选取乔木、灌木和草本3个最主要类型作为研究对象，分析球场3个层次的物种丰富度、多样性和均匀度的变化情况。

由图1可知，球场内植物群落物种丰富度呈不规则变化，样方4和样方5无灌木层植被，因此，总体上灌木层物种丰富度最低。图1表明，该区群落总丰富度主要受草本层和乔木层影响。6个植物群落中乔木层的丰富度指数为样方6＞样方2＞样方3＞样方1＝样方5＞样方4。样方4的物种丰富度较小是由于人类活动导致，只有人为补种的荔枝一个树种；灌木层的物种丰富度为样方2＞样方1＝样方3＞样方6＞样方4＝样方5；草本层的物种丰富度为样方1＝样方3＝样方4＝样方6＞样方5＞样方2。6个植被群落类型中物种丰富度指数总体上表现为乔木层＞草本层＞灌木层。

从Simpson指数（图2）来看，各群落以乔木层Simpson指数最大，但3个层次的Simpson指数变化也不规则，主要因为物种多样性指数大小是由群落的均匀度和丰富度共同决定的［12］，物种多样性指数上的明显差异受不同群落不同层次上的均匀度差异的影响。样方3为刺桐-大红花群落，乔木层物种丰富度高于灌木层，但乔木层刺桐和蒲葵较多，均匀度较低，所以其Simpson指数低于灌木层。各群落乔木层的Simpson指数中，样方1和6最高，样方4最低。灌木层的Simpson指数中，样方2最高，样方4、5、6最低，均为零。草本层的Simpson指数是样方3最高，样方2最低。

图3显示，灌木层由于丰富度高，几乎在各群落中Shannon-Wiener指数最大，同样，3号样方乔木层刺桐和蒲葵较多，受均匀度影响，其乔木层Shannon-Wiener大于灌木层。其它样方Shannon-Wiener指数变化与图2所示的Simpson指数变化情况基本一致，可能的原因是Shannon-Wiener指数与 Simpson指数关系密切。

整体上看，不论是Simpson指数还是Shannon-Wiener指数，植物群落不同层次多样性的变化规律：灌木层 ＜草本层 ＜乔木层（样地2、5、6），草本层 ＞乔木层≥灌木层（样地 1、3、4）。

物种均匀度指数反映了个体在群落中的分布均匀程度，在一定时空范围内反映了群落的稳定性［13-14］。由图4可知，各群落乔木层的均匀度指数是样方1＞样方2＞样方6＞样方5＞样方3＞样方4，灌木层是样方1＞样方3＞样方2＞样方4＝样方5＝样方6。草本层是样方3＞样方1＞样方4＞样方5＞样方6＞样方2。整体上看，样方1的物种均匀度指数显著高于其它样地，样方4的物种均匀度最低，反映了样方4优势度最高，与处于同一时空内其他群落相比，其稳定性相对较低。

物种多样性指数大小与群落的丰富度和均匀度均有密切联系［15-16］，各样方群落物种丰富度和Simpson指数呈不规则变化，原因在于不同样方群落的乔木层、灌木层和草本层均匀度的变化，因物种丰富度的影响，样方2和样方6乔木的Simpson指数最大，因均匀度的影响，各层Simpson指数变化不规则与该球场群落结构不稳定相一致。

图1 不同群落丰富度指数

图3 不同群落 S hannon-Wiener指数

图2 不同群落 S impson指数

图4 不同群落 P ielou指数

2.3.2 球场内外植物多样性比较分析

由图5—8可知，以球场附近开发区风水林、山坡地马尾松林以及球场内部6个植物群落的平均水平三者为研究对象，对其各类生活型的植物多样性进行比较研究发现，三者各生活型的丰富度（S）、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数的变化规律均一致。各指标均表现为风水林＞球场群落平均水平＞山坡地马尾松林，除山坡地马尾松林无灌木林外，山坡地马尾松林和球场林地各生活型的多样性指数均表现为乔木层＞草本层＞灌木层，风水林则均表现为灌木层＞草本层＞乔木层。由此可知，球场植物多样性的平均水平高于山坡地马尾松林，但低于开发区风水林。

图5 不同群落生活型丰富度指数

图6 不同群落生活型 S impson指数

图7 不同群落生活型 S hannon-Wiener指 数

图 8 不同群落生活型 P ielou指数

3 讨果与结论

惠州棕榈岛高尔夫球场乔木层共有22种植物，灌木层共有 10种植物，草本层共有 20种植物，不同群落的乔木层物种数为1～6，不同群落的灌木层物种数为 0～5，草本层为1～4。球场外两个对照样地的乔木层共有植物9种，灌木层共有16种，草本层14种。球场内外各生活型物种数量差异性显著。

灌木层和草本层是植被群落的重要成分，其组成和结构在一定程度上反映了该种群落生态系统的结构和功能特点［17］。因此，灌木和草本植物物种组成与结构可以作为评价高尔夫球场健康状况的重要指标。其中，在球场内，不同群落的乔灌草物种多样性指数也表现出一定的差异性，总体上样方2的植物物种多样性最高，这表明2群落构建模式可使空间的利用更加多元化，更能丰富群落中生物多样性。而样方4中的乔灌层Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数均为0，这说明灌木层中，样方4植物多样性最低。因植物多样性与植物群落的稳定性关系密切［18-22］。据此，样方4的稳定性和多样性需要改善，以提高群落碳储量、水土保持等生态服务功能。球场内6个人工植物群落中除样方4外，其余群落乔木层多样性均比灌木层丰富。从植物多样性和物种组成来看，球场6种群落存在较大差异。根据前人的研究成果，其可能原因有：球场内新建成群落与立地条件不相适，优势种竞争或后期粗放管理等造成多样性较低；植物群落在建设初期未充分考虑群落结构。而球场外风水林群落和马尾松林群落丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均表现为灌木层＞草本层＞乔木层。且风水林群落多样性高于马尾松林。

通过对惠州市棕榈岛高尔夫球场6个人工植物群落、惠阳开发区山坡地马尾松林群落和开发区风水林群落的调查和指标分析可知，总体上高尔夫球场植物群落的物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数高于对照样地马尾松林群落，但显著低于风水林群落。说明球场的建设促进了当地植物多样性的提高。然而，结合高尔夫球场自身的景观营建需求，球场内人工植物群落仍存在局部物种过分单一，如南美蟛蜞菊等外来入侵植物等问题。因此，球场的构建和运营仍需进一步改善和调整，应从合理引进植物以增加群落丰富度、合理调整乡土树种与外来树种的配比来构建复合型植物群落，并根据各树种的生态学特征和立地条件实行适地适树［23-24］，加强并优化植被后期管理等方面入手。针对群落多样性较低的地域，如样方4群落，加强不同类型植物的应用，应当科学合理的搭配观花、观叶、观果植物，丰富群落多样性，转变群落结构单一的局面，在满足植物的个体和整体景观效果的同时符合高尔夫球场的竞技功能需求［25］。针对外来物种的侵入造成的生态环境风险问题，在高尔夫球场专用的草种选择的时应选择成熟草种，慎重考虑使用新品草种，以降低生态环境风险。同时，考虑到球场后期管护带来的面源污染问题，有必采取相应技术措施应对污染问题，对有污染的水域要合理配置相应的物种，以期最大程度地起到净化水域的作用。