珠三角地区林地土质边坡植物群落结构与多样性

邓鹏，戴伟，路秉翰，谢腾芳，王刚，黄健豪，谭广文

(广州普邦园林股份有限公司，广东 广州 510600)

珠江三角洲位于我国大陆的南端，该地区水热资源丰富，河湖水网密布，地形多为冲积平原并环以低山丘陵，自然环境十分有利于天然植被群落的形成和长期稳定发展[1]。近年来，珠三角地区经济发展迅猛，城市建设如火如荼，大片原有自然或因采石开挖成为荒地，或因城市发展而辟为旅游地产建设用地，出现大范围的地形破坏和植被减少。该地区缺乏植被保护的裸露坡地极易产生水土流失现象，不利于生态环境的保护与建设。目前，关于裸露边坡的复绿建设，多采用常见绿化植物品种大规模成片种植，一方面不利于营建生态自然的边坡植物群落，另外也造成了大面积千篇一律、毫无野趣、缺乏景观观赏价值的边坡绿地。林地土质边坡植物群落结构与多样性的调查研究，有利于为后期的边坡复绿提供植物资源种类参考，提供相关绿化建设理论依据。现有关于植物群落结构与多样性的相关调查较为广泛，但针对珠三角地区林地土质边坡植物群落的研究相对少见于报道。珠三角地区自然植被丰富，植物种类繁多，针对不同立地条件的植物群落特征与物种多样性，能够更好地表述该群落的组成、结构、功能、演替动态和稳定性[2-3]。本文通过对珠三角林地土质边坡的植物调查，依据林地恢复过程中的物种多样性，评价分析该地区植物群落结构及其功能复杂性，为今后该类地区的边坡复绿提供植物资源依据与理论参考。

1 材料与方法

1.1 样地选择

于2018年9—12月采用典型样方法进行取样调查，主要以珠三角地区的自然植被类型自然边坡、郊野森林公园边坡、采石场矿坑边坡为主(表1)，边坡坡度集中在35°～55°。1个边坡作为1个调查样地，共调查10处边坡，每个边坡根据其面积大小选择3～5个样方重复。调查的植物位置距离坡脚1 m、坡顶2 m以上。调研样地均位于珠三角地区，为亚热带季风气候区，年平均气温21.4～21.9 ℃，年平均降水量1 623.6～1 899.8 mm，水热同期，具有明显的干湿交替特点；土壤主要为赤红壤。

表1 调研样地的分布情况

1.2 研究方法

调查方法采用典型样地法，样方的设置主要依照随机、均匀的原则。设置10 m×10 m正方形作为调研样方，调查样方内所有维管束植物，将胸径大于2.5 cm的植物记为乔木，调查其种名、株高、胸径、冠幅、枝下高与生长状况(植物在样方中的位置)。在大样方中按五点法设置5个5 m×5 m的样方，调查灌木的种名、株丛数、地径、平均高度、冠幅与生长状况。在样方中按五点法设置5个1 m×1 m的小样方，用于草本植物种名、覆盖度、平均高度、冠幅和生长状况等信息的调查记录。同时记录调查样地的经纬度、海拔、坡向、坡度、坡位，植被类型和土壤类型等基本情况[4]。

1.3 数据处理

通过野外调查植物基本生长的数据计算物种的盖度(Ci)、相对投影盖度(RCi)、相对多度(Pi)、频度(Fi)、相对频度(RFi)、相对显著度(Si)，并据此计算木本与草本的重要值指数(IVI)，了解调研范围内的植被特征。

Ci=100%vi/V；

RCi=100%Ci/C；

Pi=100%qi/Q；

Fi=100%ni/N；

Si=100%bi/B；

IVI木本=(Pi+RFi+Si)/3；

IVI草本=(RFi+ RCi)/2。

式中：vi为某种植物的垂直投影面积之和，V为样方总面积；qi为某种植物的株数，Q为同一生活型植物总株数；ni为某种植物出现的样方数，N为样方总数；bi为该种所有植株胸面积之和，B为所有植物胸面积之和。

物种多样性比较分析通过计算植被Simpson优势度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(J)和相异性系数(CD)，按乔灌草不同生活型分别研究调查群落的物种多样性特征。

J=H/Hmax；

式中：Ai、Aj分别为某两群落各自的物种数，A为两群落共有种类数[5]。

2 结果与分析

2.1 植被特征

据统计，调查范围内维管植物共有147种，分属62个科，124个属；其中，乔木共52种，灌木41种，草本54种；优势科有禾本科、蝶形花科、大戟科和茜草科等，其中，禾本科和蝶形花科植物所占比重达到15.7%。各样地乔灌草主要优势种及重要值见表2～4，不同样地频度在0.3以上的乔木物种包括木荷Schimasuperba(0.7)、桉树Eucalyptusrobusta(0.6)、木姜子Litseapungens(0.6)、竹节树Caralliabrachiata(0.4)、马尾松Casuarinaequisetifolia(0.3)，灌木有九节Psychotriarubra(0.5)、红背山麻杆Alchorneatrewioides(0.4)、野牡丹Melastomacandidum(0.4)、毛稔Melastomasanguineum(0.3)和白花鬼灯笼Clerodendrumfortunatum(0.3)，草本包括芒萁Dicranopterisdichotoma(0.6)、乌毛蕨Blechnumorientale(0.5)、地稔Melastomadodecandrum(0.4)和海金沙Lygodiumjaponicum(0.3)。其中，木荷、木姜子、九节和红背山麻杆等较常见于自然林地边坡，而人工林地边坡中常见物种包括木荷、桉树、竹节树和芒箕等。

表2 不同样地乔木的主要优势种及其重要值

表3 不同样地灌木的主要优势种及其重要值

表4 不同样地草本的主要优势种及其重要值

2.2 植物群落物种多样性比较

植物群落的α多样性指标是衡量该群落物种多样性的重要依据[6]。本研究针对不同边坡植物群落中乔木、灌木和草本的物种多样性进行分析，包括群落不同层次的物种Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数的变化情况。乔木Simpson指数较高的样地依次为7号(0.803)、2号(0.8)、9号(0.781)和8号(0.755)，灌木Simpson指数较高的样地依次为7号(0.811)、3号(0.803)、5号(0.801)和8号(0.743)，草本Simpson指数较高的样地依次为5号(0.835)、10号(0.785)、6号(0.754)和9号(0.721)，群落Simpson指数较高的依次为5号(0.893)、6号(0.828)、10号(0.821)和9号(0.795)。如表5所示，自然林地土质边坡的群落Simpson优势度指数高于人工林地边坡，且自然林地土质边坡乔灌草不同生活型植物群落间Simpson指数差异明显小于人工林地土质边坡。

表5 不同样地边坡植被群落的Simpson优势度指数

注：同行不同小写字母表示同一样地下不同生活型植物间差异显著(P<0.05)，同列不同大写字母表示不同样地间差异显著(P<0.05)。表6～7同。

乔木Shannon-Wiener多样性指数较高的依次为2号(1.692)、3号(1.529)、7号(1.392)和1号(1.386)，灌木依次为3号(1.818)、2号(1.629)、1号(1.467)和7号(1.432)，草本依次为5号(2.103)、7号(1.053)、9号(0.924)和8号(0.905)，群落Shannon-Wiener多样性指数较高的依次为7号(2.457)、5号(2.396)、6号(2.158)和9号(2.122)。如表6所示，自然林地土质边坡的群落Shannon-Wiener多样性指数均高于人工林地土质边坡；人工林边坡乔灌草不同生活型植物间Shannon-Wiener多样性指数均存在较大差异，而自然林植物群落内不同生活型植物间多样性指数差异除样地6较大外，其余样地差异均较小。

表6 不同样地边坡植被群落的Shannon-Wiener多样性指数

2.3 植物群落物种均匀度比较

各样地间乔木Pielou均匀度指数为0.725～0.950，其中较高的样地依次为3号(0.95)、8号(0.933)、6号(0.923)和7号(0.892)；灌木Pielou均匀度指数为0.479～0.934，其中较高的样地依次为6号(0.934)、7号(0.886)、3号(0.874)和2号(0.837)；草本Pielou均匀度指数为0.18～0.851，其中较高的样地依次为7号(0.851)、5号(0.846)、9号(0.732)和8号(0.709)。表7所示，不同人工林地边坡样地间植物群落Pielou均匀度指数差异较大，除样地6外自然林地边坡不同生活型植物间均匀度指数差异较小。

2.4 植物群落相异性系数比较

采用相异性系数比较分析不同边坡样地群落间的β多样性。不同边坡样地间的群落相异性系数越高，表明样地间β多样性越大，而植物群落组成的差异也随之增加[7]。如表8所示，各群落间相异性系数为0.46～0.84。其中，4号与10号样地间相异性系数为0.833，较其他样地间大；2号与4号间相异性系数为0.463，较其他样地间小；相异性系数在0.7以上的占17.8%。人工林地与自然林地边坡植物群落间的相异性系数基本大于各自然林地边坡样地间，而自然林地边坡的各样地间相异性系数基本大于人工林地边坡。

表7 不同样地边坡植被群落的Pielou均匀度指数

表8 不同样地边坡间植被群落的相异性系数比较

3 小结与讨论

珠三角地区林地土质边坡植物群落物种相对较为丰富，调查共有147种，分属62个科，124个属。其中，禾本科和蝶形花科所占比重相对最高，这是因为禾本科植物在野外生境中具有较高的耐旱耐涝性[8]，而蝶形花科植物所具备的根瘤有固氮作用，可以提高植株的耐贫瘠能力，且有利于改善自然边坡原有的土壤性质，从而为边坡植物群落提供较好的生境条件[9]。珠三角地区自然林地土质边坡中分布较多的植物种类有木荷、芒萁、木姜子、毛蕨和九节等，物种组成以乡土植物为主，这与对东莞大岭山、广东英德等地的植物种类调查有交叉[10-11]。人工林地边坡植物中木荷、桉树、马尾松、芒箕和等植物出现较多，这与对深圳小南山等地的植物种类调查结果相似[12]。

植物的分布与生长受群落环境或结构等多因素的综合影响[13]。在同一群落中，具备较高优势度的某一物种会对该群落其他物种的生长产生抑制作用，从而导致其他植物的优势度降低[14]。珠三角林地边坡植物群落的多样性相对较高，一方面，得益于较为优越的植物生长自然环境；另一方面，随着近年植树造林等政策与社会活动的推动，该地区人工林的营造建设开展有效。同时，人工林地边坡植物种类多样性相对自然林地边坡较低，我们在今后的近自然边坡绿化中，可考虑多选择在野外相似立地环境的自然林地边坡中较常见的蝶形花科、大戟科等植物种类，从自然、生态的角度更好地建设珠三角地区土质边坡绿化。