渭河咸阳城区段天然湿地与园林化改造湿地植物多样性对比研究

王军利，陈海涓，胡雪瑛

(1. 咸阳职业技术学院，陕西 西咸新区 712046；2.陕西省泾阳县农业技术推广站，陕西 泾阳 713700)

湿地具有涵养水源、净化水质、蓄洪防旱、维护生物多样性等重要生态功能[1-3]。城市湿地是湿地的重要组成部分，除具有以上功能之外，它还是城市开放空间中稀缺而珍贵的天然生态景观[4、5]。近年来，随着经济的发展及城市化建设的深入，无论湖泊湿地还是河流湿地，都面临着开发和保护的矛盾。截至目前，人们对城市湿地的定义、结构、稀缺性、生态脆弱性及演替进行了许多研究[6-14]，对人类活动对湿地生态环境及功能的破坏研究也比较多[15～20]，但城市湿地的大规模园林化开发对湿地结构和功能造成的影响，研究的资料较少。

笔者以渭河咸阳城区段天然湿地(未被开发且受人为干扰较少的湿地)与园林化改造湿地为对象，对比研究了园林化改造对天然湿地植物多样性的影响，进而评估了园林化开发对植物群落结构和湿地功能的影响。

1 研究方法及过程

1.1 研究方法

采用样带及典型样方法进行研究，对天然湿地与园林化改造湿地各项指标进行对比，来评估园林化改造对湿地结构和功能的影响。调查的植物指标有种类、数量、密度、高度、盖度等。

数据处理、分析的方法：用Excel 图表法、方差分析法进行数据处理及分析。其中，数据的记录、汇总，应用Excel 2010；方差分析法，应用SPSS 17.0软件；群落植物物种重要值分析法，计算公式为：群落物种的重要值(IV)=(相对密度+相对盖度+相对频度)/3；群落的α多样性分析，用Shannon-Wiener指数、物种丰富度指数、Simpson优势度指数及Pielou均匀度指数进行，计算公式见文献[21]及[22]。

1.2 目标湿地的概况

项目组选定渭河咸阳城区段天然湿地及园林化改造湿地各1块为目标研究湿地，其相对位置见图1。

图1 天然湿地与园林化改造湿地位置示

该区域位于北纬N34°30′～N34°31′东经E 108°67′～E108°69′。近年来，该区域的河流湿地已经或者正在进行着大规模的开发[23～27]。

1.2.1 天然湿地概况 天然湿地位于渭河南岸，咸阳市彩虹二路渭河三号桥东、西两侧，见图1。该湿地总体呈长条形，东、西长约3.0 Km，南、北宽不均匀，最宽处约500 m，最狭窄处仅30 m左右，总面积约为1.2 m×106 m。

1.2.2 园林化改造湿地概况 园林化改造湿地位于渭河北岸，为咸阳湖二期北岸公园，改造前该区域为天然湿地(图1)。研究开始时，该公园已建成并向市民开放1年多。

该公园沿河滨修建，东、西长约2.5 km，南、北宽相对均匀，最宽处约450 m，总面积约为7.47×105m2。公园内有数个亲水湖、泽，在河岸滩涂建有人工沙滩，在园内湖、泽周围及水体上种有小面积水生草本植物。

1.3 调查过程

本研究于2017年5月初开始，到2018年5月中旬完成，历时1年。具体调查时间分别在2017年5月下旬、2017年10月上旬和2018年4月中旬，共3次进行。

1.3.1 天然湿地调查 在天然湿地区块，沿着与河流垂直的方向，根据群落类型、植被分布特征、生境特征等因素，在区块内划分出30条样带，宽度30 m，长度从河流水面一直延伸到河岸堤坝[17、28]。在每条样带中选择典型地段，随机布设2个5 m×5 m的大样方，对乔木、灌木、木质藤本进行调查；同时，每条样带中随机布设3个1 m×1 m的小样方，对草本植物进行调查[17、28-29]。最终，在天然湿地区块，共设置样带30条，大样方60个，小样方90个。1年时间的3次调查时，除样带基本不变外，每次随机布设中、小样方，但样方布设的依据和数量，3次相同。其中乔木、灌木的记样，按出现与否记样，草本植物的记样，只有在小样方中出现频率超过2%才记样，即某种草本植物只有在该季节、该区块的90个小样方中出现3次才会被记样，2次及1次出现的植物，被视为偶然出现，均不作为最终的样本进行记录。

1.3.2 园林化改造湿地的调查 该区块内植物的种类、数量等，按照设计和施工方案中的数量，结合实地观测结果进行统计和分析，其中，实地观测的时间、次数，均与天然湿地相同，各植物的盖度、高度等数据，据实测。

2 调查、观测的结果及分析

2.1 园林化改造湿地植物的调查结果

调查和统计主要根据园林化改造时规划、设计的植物种类及数量表进行统计，同时兼顾实地样方调查。得出园林化改造湿地植物群落的组成情况，见表1。

表1 园林化改造湿地植物群落调查结果

注：禾本科在木本植物和草本植物中都有，科数有交叉。

由表1可见，园林化改造湿地中，植物的总物种数为53种，分属31科，其中木本植物34种，分属16科，草本植物19种，分属16科。木本植物和草本植物的科数相同；木本植物的种数远大于草本植物的种数。

2.2 天然湿地植物的调查结果

根据样带及典型样方法调查，天然湿地区块生长着99种植物，分属34科，其中木本植物10种，分属6科，草本植物89种，分属34科(表2)。

表2 天然湿地植物群落调查结果

由表2可见，在科及种的比较中，草本植物的占比都远大于木本植物；木本植物中，杨柳等湿生植物占比相对较多；草本植物中，禾本科和菊科植物的种类较多，其中菊科植物调查到19种，禾本科调查到17种。

2.3 天然湿地与园林化改造湿地植物种类的结果对比

将天然湿地区块及园林化改造湿地区块的植物调查结果进行对比，结果见图2。

图2 天然湿地与园林化改造湿地植物调研结果对比

注：图中，A:木本科数；B:草本科数；C:木本科占比；D:草本科占比；E:木本种数；F:草本种数；G:木本种占比；H:草本种占比。

由图2可见，园林化改造湿地和天然湿地中，植物的科数相差不多，但种数及类别差异较大，群落的组成相差也较大。天然湿地中，群落以草本为主，占据绝对优势，木本植物在科数及种数上，占比都较小；园林化改造湿地中，木本和草本科数的占比相同，但种数的占比中，木本植物数量大于草本植物的数量，且以乔木及灌木为主。

2.4 天然湿地与园林化改造湿地植物群落中物种重要值对比

在天然湿地中，共调查到99种植物，植物群落的优势种前3名为芦苇、香蒲和寒芒，全为草本水生植物，重要值之和高达30.49%(见表5)。该区块的主要建群种为芦苇、荻、寒芒，秦岭苔草、苍耳、曼陀罗、水寥及水芹为其优势种。

在园林化改造湿地中，统计到53种植物，群落优势种前3分别为国槐、白蜡、大叶黄杨，均为中生及旱生木本植物，其重要值之和仅为9.88%(表3)。

表3 渭河咸阳城区段天然湿地与园林化改造湿地中

2.5 天然湿地与园林化改造湿地植物群落的α多样性

天然湿地与园林化改造湿地群落中植物物种的丰富度分别是99和53，对其α多样性进行计算和分析，结果见表4。

由表4可见，天然湿地的物种丰富度远高于园林化改造湿地；2种群落Shannon-Wiener多样性指数都大于2.8，显示2个湿地植物多样性都较高；Pielou均匀度指数大于0.80，说明2个湿地群落的均匀度也都较高；Simpson指数很小，说明群落的优势物种优势度不显著。另外，表中Shannon-Wiener多样性指数、Pielou指数的数据有随着群落植物物种优势度降低而降低的趋势，而Simpson指数则相反。

表4 2块湿地中植物群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou指数及Simpson指数对比

3 讨论

在沼泽、海洋、湖泊及河流等湿地生态环境中，湿地植物群落优势种的组成、重要值大小，直接影响着湿地的生态服务功能，优势度越高，则均匀度越差，物种越单一，优势度差别越大，则群落的稳定性越高、生态服务功能越强[30、31]。

该项目研究结果显示，天然湿地与园林化改造湿地物种的丰富度都比较高，均匀度也较高，优势物种的优势度不显著，表明了其湿地功能不强；同时表明，天然湿地稳定性较差，生态脆弱，容易在人为活动的干扰下退化，这一研究结果与崔丽娟等(2005)、李融等(2011)的研究结果相互印证。但相对而言，天然湿地的优势物种为水生、湿生植物，其优势度大，均匀度较园林化改造湿地差，说明其湿地功能大于园林化改造湿地。据以前的研究结论，实现湿地生态功能的湿生、水生植物在天然群落中优势度大，重要值高，其湿地功能完整[16、28、33]，这与该项目的结论相互印证。该研究的α多样性结果表明，在湿地群落中，物种的生态优势度与群落的丰富度呈负相关，这与李融等(2011)、娄彦景等(2006)的研究结果相互印证。

河流湿地是自然湿地的一种重要组成，是城市湿地的主要构成部分，为湿地野生动、植物提供着生存及繁衍的场所，也为城市居民提供着自然湿地的独特生态景观[4、5、8]。目前，如项目研究的河流湿地城区段的园林化改造，正在渭河流域内大范围地进行，这些工程的城市运动公园性质，较少考虑原湿地生态功能的维护，使得原本脆弱的自然湿地生态环境遭到破坏，湿地的生态功能退化，动、植物多样性降低[16，18，19，31，35]。

4 结论

渭河湿地咸阳城区段，天然湿地的生态结构相对完整，植物多样性丰富，植物群落中芦苇、香蒲、寒芒等水生草本物种的重要值大，荻、寒芒，秦岭苔草及水芹等为其建群种，由它们共同构成的植物群落，比较完整地实现着河流湿地的生态服务功能，为野生动物提供了栖息及生存场所，为市民提供着湿地的天然景观。园林化改造湿地，实现了人居空间的延伸，增加了游憩功能，但地形、地势被改变较多，特别是其植物群落的构成以中生、旱生的木本植物为主，国槐、白蜡、大叶黄杨、北京杨及竹类为其优势种，它们的物种重要值大，而水生、湿生植物的占比及重要值大比例下降，使得原地段湿地的生态服务功能降低。综上，在河流湿地城区段园林化改造时，应综合考虑各种现实需求，可将园林化开发与天然湿地的保留交错进行，分段开发，分段保留。必须进行的园林化开发，也应以维护湿地的结构及生态功能为前提，在植物配置方面，应取法自然湿地，以水生、湿生植物为主，开发时尽量降低对生态环境的威胁或破坏，使开发后，湿地变成了公园，而公园依然是湿地，而不是变成丧失了湿地结构和生态服务功能的单纯城市运动公园[36、37]。