海口城市湿地公园植物多样性分析<br/>——以美舍河国家湿地公园和五源河国家湿地公园为例①

海口城市湿地公园植物多样性分析
——以美舍河国家湿地公园和五源河国家湿地公园为例①

2019-09-21蔡永富吴淑邦陈宗铸雷金睿

热带农业科学 2019年7期

蔡永富吴淑邦钱军陈宗铸雷金睿

(1海口市林业局海南海口 570311;2海口市湿地保护管理中心海南海口 570311;3海南省林业科学研究所海南海口 571100;4海口市湿地保护工程技术研究开发中心海南海口 571100)

随着社会经济发展的不断推进，城市地表覆被、生态环境、生物多样性等方面发生着巨大变化［1]，城市湿地已成为最脆弱的生态系统之一，严重威胁到城市生态安全和城市人居环境［2]。湿地植物作为湿地的重要组成部分，其分布格局、物种多样性反映了湿地的自然环境与质量［3]，对维持湿地生态功能和生态系统的稳定有重要作用［4]，深刻地影响着城市可持续发展［5]。

目前，国内外已经开展了很多湿地植物多样性方面的研究［6-9]，为城市湿地资源的保护与利用提供了重要基础数据支撑。2017年底，海口市的美舍河国家湿地公园和五源河国家湿地公园获得国家林业和草原局批准开展国家湿地公园试点工作，作为海口市城区主要河流的美舍河与五源河的生物多样性保护也逐渐得到重视和关注。基于此，本文以海口市2个国家湿地公园为研究对象，对比分析湿地植物组成及物种多样性状况，以期为海口国家湿地公园的保护、合理利用和生物多样性的维持与发展提供科学依据。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

海口市地处海南岛北部（110°07'～111°03'E，19°20'～20°10'N），地势平坦，湿地资源丰富，湿地总面积达3万hm2，在2018年荣获全球首批“国际湿地城市”称号。美舍河国家湿地公园位于海口市东部，南起羊山湿地玉龙泉，北至海甸溪，总规划面积468 hm2，其干流美舍河流经城市中心片区，承载着周边居民休闲娱乐、科普教育、维系生态环境质量等多重生态服务功能；美舍河源头区域的湿地类型主要是火山熔岩湿地，分布有水菜花（Ot tel ia cordata）、水蕨（Ceratopteris thal ictroides）、野生稻（Oryza rufipogon）3种国家Ⅱ级保护植物，也是中国野生水菜花的主要分布区。五源河国家湿地公园位于海口市西部，南起永庄水库，北至五源河河口海域，规划面积为1 315 hm2；五源河源头的永庄水库是海口市主要的饮用水源保护地，周边植被茂密。

1.2 调查方法及数据处理

本研究于2018年10～12月，采用典型抽样法设置10m×10m的标准乔木样方，并在乔木样方内随机设置3个3m×3m的灌木样方，5个1m×1m的草本样方。分别记录胸径≥3 cm的乔木植物种名、株数、高度、胸径和生长状况，灌木植物（含胸径＜3 cm的乔木幼苗）种名、株数、高度、面积和生长状况，以及草本植物的种名、高度、面积和生长状况等。其中，美舍河国家湿地公园和五源河国家湿地公园分别调查乔木样方10个，灌木样方30个，草本样方50个。参考相关书籍［10-11]进行植物种类的归类统计与分析。

1.2.1 重要值计算

植物物种的重要值（Impor tance value）计算公式为［12]：

（1）乔木层重要值IV＝（相对密度＋相对频度＋相对显著度）/3；

（2）灌木层重要值IV＝（相对密度＋相对频度＋相对盖度）/3；

（3）草本层重要值IV＝（相对高度＋相对频度＋相对盖度）/3；

（4）相对重要值＝该物种的重要值/该样地内所有物种的重要值之和。

1.2.2 多样性指数测度

多样性指数的测度选用Margalef物种丰富度指数（M）、Shannon-Wiener指数（H）、Pielou均匀度指数（J）3个α多样性指数以及Jaccardβ多样性指数，分别来反映湿地公园的物种多样性与差异性［12]。数据处理均在Microsof t Excel 2013和SPSS 22.0软件上完成，其计算公式如下：

其中，S为总物种数，N为所有物种个体总数，Pi为物种i的相对重要值；a、b分别为2个湿地公园的物种数，c为2个湿地公园的共有物种数。

2 结果与分析

2.1 植物组成

通过样方调查统计（表1），美舍河国家湿地公园共有维管束植物173种，隶属于69科148属，含物种数较多的科是菊科12种、大戟科9种、豆科9种、芸香科9种，其中乔木、灌木、草本植物数量分别为43种、39种和91种。五源河国家湿地公园共有维管束植物145种，隶属于55科130属，含物种数较多的科是大戟科16种、豆科14种、菊科9种、禾本科9种，其中乔木、灌木、草本植物数量分别为36种、45种和64种。

从植物来源上看，美舍河国家湿地公园植物野生种、栽培种和其他种类分别为125种、30种和18种，各占植物总数的72.25%、17.34%和10.41%；五源河国家湿地公园植物野生种、栽培种和其他种类分别为97种、26种和22种，各占植物总数的66.90%、17.93%和15.17%。这表明2个国家湿地公园的植物来源均以本地种为主，达2/3以上；但五源河国家湿地公园的植物入侵种比美舍河的高。

表1 国家湿地公园植物种类组成统计

2.2 主要优势种

从美舍河和五源河国家湿地公园各层次植物重要值排名前10位的物种来看（表2、3），乔木层的优势种较为明显，灌木层的物种优势度相对较弱。其中五源河国家湿地公园各层次植物的主要优势种重要值之和均要高于美舍河，表明该湿地公园植物分布主要集中在少数几个物种上，优势种明显。

表2 美舍河国家湿地公园植物层次的主要优势种

从具体物种上分析，美舍河国家湿地公园乔木层以苦楝（Mel ia azedarach）、对叶榕（Ficus hispida）、菠罗蜜（Artocarpus heterophyl lus）等本地植物为主要优势种，而五源河乔木层则以厚皮树（Lannea coromandel ica）、桉树（Eucalyptus robusta）、苦楝（Mel ia azedarach）为主，其中桉树、木麻黄（Casuarina equisetifol ia）为主要的人工造林树种；美舍河和五源河国家湿地公园的灌木层均有本地野生植物为主，其植物优势种不明显；而草本层植物重要值排序前几位都是外来入侵种，如飞机草（Chromolaena odorata）、白花鬼针草（Bidens pi losa）、含羞草（Mimosa pudica）、微甘菊（Mikania micrantha）、南美蟛蜞菊（Sphagneticola tri lo-bata）等均为热带恶性入侵植物。

表3 五源河国家湿地公园植物层次的主要优势种

2.3 植物多样性

总体来看，国家湿地公园的草本层物种丰富度最高，其次为灌木层和乔木层，但美舍河国家湿地公园要稍微高于五源河（表4）。在Shannonwiener多样性指数上，美舍河为草本层＞灌木层＞乔木层，五源河为灌木层＞草本层＞乔木层，两者均反映出乔木层的植物多样性指数最低，优势物种较为明显；而五源河的草本层多样性低于灌木层，主要是由于其湿地公园内飞机草分布较多，重要值达0.186 1，也因此造其Pielou均匀度指数较低。其次，五源河的乔木层以厚皮树、桉树等少数几个物种为主，优势种突出，也在一定程度上降低了其物种均匀度。

表4 国家湿地公园植物α多样性指数比较

海口市美舍河国家湿地公园和五源河国家湿地公园植物群落Jaccardβ多样性指数灌木层＜草本层＜乔木层，其中乔木层的差异性最大，达0.804 9，要明显高于2个公园总体的β差异性（0.748 1）；灌木层与草本层的差异性最低，表明2个湿地公园间的物种组成差异较小，分别为0.770 0和0.774 6。

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 植物组成与优势种

经样方调查统计，美舍河国家湿地公园共记录有维管束植物173种，隶属于69科148属；五源河国家湿地公园共有维管束植物145种，隶属于55科130属。可见，美舍河的植物物种数量要高于五源河，这可能与美舍河国家湿地公园分布有独特的火山熔岩湿地有关，地貌复杂，小微湿地星罗棋布，植被丰富。在植物生活型上，美舍河与五源河国家湿地公园均以草本植物为主，乔木和灌木分布较少，这与长沙［13]、临沂［14]、宝鸡［8]等城市湿地植物的组成相类似。在植物来源上，虽然2个国家湿地公园均以本地种为主，但五源河国家湿地公园的植物入侵种比美舍河的要多，如飞机草、微甘菊等，已明显形成优势种群，抑制或排挤其他植物的生长，对植物多样性造成负面影响。上述结果与雷金睿等［12]对海口市10个主要城市公园的研究结果不同，城市公园在植物生活型上主要以乔木植物为主，植物来源则以栽培种为主，表明不同性质、不同类型的公园在植物组成和物种分布上也是有差异的。

其次，五源河国家湿地公园优势物种的优势程度高于美舍河国家湿地公园，美舍河乔木层以苦楝、对叶榕、菠罗蜜等本地植物为主要优势种，五源河乔木层则以厚皮树、桉树、苦楝为主，其中桉树、木麻黄为主要的人工造林树种。且2个湿地公园草本层主要优势物种均为热带恶性入侵植物，如飞机草、白花鬼针草、含羞草、微甘菊、南美蟛蜞菊等。

3.1.2 植物多样性保护

美舍河国家湿地公园的Margalef丰富度、Shannon-wiener多样性和Pielou均匀度指数要稍微高于五源河，其中Margalef丰富度以草本层最高，其次为灌木层和乔木层。而2个湿地公园的植物群落Jaccardβ多样性指数为灌木层＜草本层＜乔木层，其中乔木层的差异性最大，灌木层与草本层的差异性最低，这也与其生境差异有关。

美舍河与五源河国家湿地公园试点工作的开展，在一定程度上为海口市的湿地保护与恢复提供了一种行之有效的方法。但在海口湿地分布区域依然存在湿地植被破坏、乡土植物缺乏、优势物种突出等不足，因此，从保护生物多样性的角度出发，海口城市湿地制定管理与保护措施时，我们建议：

（1）加强湿地类型的分类管理与保护，在不同类型的生境中保护不同的植物特有种与珍稀物种和种群［13]，如水菜花、水蕨、野生稻、水车前（Ot tel ia al ismoides）、田基麻（Hydrolea zeylanica）等，避免人为活动的干扰，维持高度的物种多样性和丰富度。

（2）在湿地公园的建设与管理中，基于不同生境特点尽可能地运用特色乡土植物，控制栽培种和入侵种，增强植物的适应性和观赏性，如滑桃树（Trevia nudiflora）、方叶五月茶（Ant idesma ghaesembi l la）、玉蕊（Barringtonia racemosa）、大花紫玉盘（Uvaria grandiflora）、钝叶紫金牛（Ardisia obtusa）、野牡丹（Melastoma malabathricum）、高葶雨久花（Monochoria elata）、榛叶黄花稔（Sida subcordata）、金银莲花（Nymphoides indica）、延药睡莲（Nymphaea nouchal i）等。

（3）城市湿地公园不同于自然保护区或郊野公园，受人为干扰的因素较多，应制定严格的措施限制城市及周边居民开垦、养殖、生活污染等人为活动造成湿地植被的破坏，提高湿地生态系统服务功能。