广州车陂涌华南农业大学河段河岸带草本植物群落特征

贾小容，李晓晖

（华南农业大学林学与风景园林学院，广东 广州 510642 ）

【研究意义】河岸带是指河岸两侧向岸坡爬升的由树木及其他植被组成的缓冲区域，其功能是防止由坡地地表径流、废水排放、地下径流和深层地下水所带来的养分、沉积物、有机质、杀虫剂及其他污染物进入河溪系统［1］。由于其特殊的地理位置，城市河岸带植被在城市面源污染、地表径流中污染物的去除上扮演重要角色［2］。研究表明，工业污水及生活污水排放、城市降雨径流污染以及来自农地和农场的面源污染，是广州水体污染的主要源头［3］。【前人研究进展】目前对以自然河流为主的河岸带植被的研究较多，主要集中在对植物群落的组成与结构研究上，如入侵植物降低河岸带生态系统的生态功能［4］、植物多样性是河岸带健康与否的重要标志［5-8］等，对城市化地区河岸带的植被特征研究较少。【本研究的切入点】城市化地区河岸带受人为因素的调控较多，情况更为复杂，河岸带植被表现出与自然河岸带植被不同的特征，而研究表明河岸带植被的物种以草本植物为主［5］，同时，河流生境的复杂性以及自然和人为干扰的影响使河岸带草本植物的分布规律更加多变［6］。河岸带草本植物群落特征更能反映出河岸带生态系统的变化。车陂涌位于广州市天河区，全长约18.3 km，是天河区7条主河涌中流域面积最大、流程最长的河涌，源于龙眼洞筲箕窝，流经广州畜牧场、华南植物园、华南农业大学（以下简称“华农”）启林学生宿舍区、大丰农场、广州氮肥厂、车陂村、东圃圩，注入珠江。作为广州首批重点整治的35条黑臭河涌之一，车陂涌一度被居民称为“黑龙江”，华农启林学生宿舍区的学生更是深受其害。目前，华农已配合天河区开展了黑臭整治行动，初见成效，但是黑臭现象还时有反复。【拟解决的关键问题】通过调查车陂涌华农河段两岸的草本植物群落，分析其群落结构特征，以期为推动河岸带绿化和河岸带生态功能的恢复提供一定的理论依据。

1 研究方法

1.1 研究区概况

广州属南亚热带季风气候区，具有温暖湿润、光热充足的气候特点，年均气温21.4～21.9 ℃，年均降雨量为1 982.7 mm，平均相对湿度为77%，年平均日照时数为1 820～1 960 h。华南农业大学坐落在广州市，土地总面积约550 hm2，其中五山校部294 hm2。研究调查地点为车陂涌流经华农天河五山校部启林学生宿舍区的两侧河岸带（图1）。河岸带植被以草本植物为主，沿岸散生着一些人工种植的乔木：红花羊蹄甲(Bauhinia blakeana)、大花紫薇(Lagerstroemia speciose)、美丽异木棉(Ceiba speciose)、银合欢 (Leucaena leucocephala)、串钱柳(Callistemon viminalis)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)和黄槐(Cassia surattensis)等；灌木：叶子花(Bougainvillea spectabilis)、朱蕉(Cordyline fruticosa)、假连翘(Duranta repens)、龙船花(Ixora chinensis)、对叶榕(Ficus hispida)和竺麻(Boehmeria nivea)等。

图1 车陂涌华农河段河岸带调查区域Fig.1 Riparian zone along the reach of Chebei River in South China Agricultural University

1.2 研究方法

2016年3月，采取线路调查与样方调查相结合的方法，对流经长兴路桥至华农启林区桥的车陂涌华农河段两岸的草本植物群落进行调查。调查区域如图1所示，河道平均宽度约12 m。沿河岸带设置样方区段，顺河流方向分为左（记为L）、右（记为R）两个大样方（图1）。每个大样方每隔5 m设置1个1 m×1 m正方形小样方，R段有120个小样方，L段有115个小样方，共计235个小样方。记录小样方内草本植物种类、盖度，获得其分布情况。

1.3 数据分析

1.3.1 区分乡土物种和外来物种 依据《广东植物志》［9］和《中国植物志》［10］进行植物检索。

1.3.2 草本植物群落物种重要值 重要值指在计算、评估物种多样性时，以综合数值表示植物物种在群落中的相对重要性［11］，其计算方法如下：

重要值=（相对频度+相对盖度）/2

盖度（coverage）指植物地上部分投影的面积占地面的比率，又被称为投影盖度。相对盖度指群落中某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比，计算公式如下：

频度（frequency）指物种在调查范围中的频率，计算方法是调查物种所出现的样方数占样方总数的百分率，计算公式如下：

1.3.3 草本植物群落多样性指数 物种多样性指标选用Simpson多样性指数、Shannon-Weiner多样性指数和 Pielou 均匀度指数3类，其计算公式［12-13］如下：

式中，S为物种数，Pi为种i的相对盖度。

2 结果与分析

2.1 河岸带草本植物组成

该河岸带草本植物共计60种，隶属28科54属（图2）。菊科植物最多，占植物种数的18.33%；禾本科次之，占8.33%；唇形科占6.67%；天南星科、苋科和茄科分别占5%；大戟科、蓼科、毛茛科等9科分别占3.33%；车前科、堇菜科、锦葵科等13科每科只观察到1种草本植物，各占1.67%，植物区系中接近50%都是单属科、单种科、单种属，科属组成较为分散。

图2 河岸带草本植物群落各科属、种数量Fig.2 Number of family，genus and species in the riparian herbaceous community

依据《中国植物志》《广东植物志》和“中国外来入侵物种数据库”进行植物检索，该河岸带有20种外来物种（表1），所占比例高达33%。其中白花鬼针草、藿香蓟、假臭草等11种为入侵植物、约占18%，且白花鬼针草、藿香蓟、假臭草、小飞蓬和白茅等5种植物的入侵等级均为1级，南美蟛蜞菊、蓖麻和青葙等3种植物的入侵等级为2级。

2.2 河岸带草本植物群落重要值及优势种

河岸带草本物种重要值位于前10名的依次是白花鬼针草、少花龙葵、牛繁缕、马齿苋、南美蟛蜞菊、小飞蓬、假臭草、金钮扣、苎麻和黄鹌菜，为组成该河岸带草本植物群落的主要植物（表2）。有4种入侵植物，其中3种属于1级入侵等级（白花鬼针草、小飞蓬和假臭草），1种是2级入侵等级（南美蟛蜞菊），且白花鬼针草重要值明显比其他植物物种高（超过25%）是该河岸带的优势物种。

表1 河岸带外来植物特性Table 1 Characteristics of riparian zone Erotic plant

表2 草本植物群落重要值Table 2 Importance value of herbaceous plant community

2.3 河岸带两侧物种多样性指数

车陂涌华农河段左右岸草本植物群落多样性指数与河岸带整体的相比相对较低（表3），续表表明河岸带草本植物群落分布不均衡，这与城市化地区河岸植被自然连贯性被人为隔断相关。

表3 河岸带草本植物群落多样性指数Table 3 Diversity indexes of herbaceous community in riparian zone

3 讨论

通过重要值的数值大小可以判断该河涌河岸带草本植物群落的优势种。白花鬼针草重要值高达26.49%，与后面排名物种重要值的差异都较大，是该河岸带草本植物群落的优势物种。群落中外来物种有20种，白花鬼针草、南美蟛蜞菊、小飞蓬、假臭草等4种入侵植物更是组成该群落的主要物种，同时在调查中发现寄生植物菟丝子。与其他同类型河流河岸带外来植物的研究结果（外来物种比例为24%～30%）［16-17］相比，外来植物比例偏高（33%）。白花鬼针草作为入侵植物，其入侵能力和为害已被广泛研究，造成生物多样性减少，严重威胁着乡土植物的生存［18］。南美蟛蜞菊被列为“世界最有害的100种外来入侵种”之一，现广布于华南地区［19］。小飞蓬目前已在我国大部广泛分布，并被列为中国最具破坏性和入侵范围最广的入侵物种之一［20］。假臭草对土壤肥力吸收能力强，抑制其他植物生长，已成为华南地区为害最为严重的有害入侵杂草之一［21］。可见，该河岸带植物群落具有较高的入侵风险，应开展对入侵植物的防治工作。

河岸带草本植物群落的Shannon-Weiner指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数分别是2.66、0.86和0.71。赵清贺等［7］调查黄河中下游典型河岸带，52个样方草本层植物共36科78属86种，3种指数的变化范围分别是1.21～2.69、0.56～0.91 和 0.52～0.92；张文丽等［8］调查东辽河河岸带草本植物3种指数的变化范围分别是1.58～2.80、0.68～0.90和0.59～0.89。与上述研究比较，本研究河岸带草本植物群落多样性研究结果也在此范围内，Shannon-Wiener指数、Simpson指数数值较高，Pielou均匀度指数偏低，表明本研究河岸带植物群落物种种类较多，生物多样性较为丰富；但物种均匀度不高，物种优势度明显，与前文中多数样方白花鬼针草占绝对优势的结果相符。

河岸带植物种类较为丰富，本土植物有40种，当中多种植物具有不同的附加效益，可在河岸带植被绿化或管理中加以开发利用。例如，黄鹌菜、金钮扣、一点红、益母草、天胡荽等植物是我国传统中药药材，许多学者都对其药理特性和化学成分深入研究［22］；花叶芦竹和海芋形态特征明显以及对水污染具有较强的净化能力［23-24］；牛繁缕是一种镉富集植物，具有较强的镉富集能力［25］；海芋、风车草、香根草等植物是高营养的营养基质［26］。Naiman等［27］认为河岸带生态系统虽然物种组成丰富、生产力高，但同时也是脆弱的。长期自然和人为干扰，加上外来物种的入侵，河岸带生态系统的生物多样性和生态安全面临着严峻挑战［28-29］。本研究中，该河岸带外来植物比例高达33%，外来入侵植物白花鬼针草在70%以上的调查样方中出现，其群落结构已明显改变，其生态功能亦随之受影响，未能更好地发挥缓冲带作用。城市水体治理的过程中，应充分重视河岸带植被的功能，恢复、优化河岸带植被的结构［4,30］，可利用本地植物对车陂涌华农河段的河岸带植被结构进行优化，并关注外来入侵植物的大范围爆发危机，深入开展对入侵植物的防治研究工作。

4 结论

广州市车陂涌华南农业大学河段河岸带草本植物群落生物多样性较为丰富，但物种均匀度不高，优势度明显，外来植物和外来入侵植物所占比例偏高，入侵植物白花鬼针草是该群落的优势种。群落结构不稳定，存在较高的外来物种入侵风险。群落中大量的本土植物附加效益显著，建议选用本土植物优化河岸带植被结构提升河岸带的生态功能，同时开展入侵植物防治工作。