沈阳蒲河生态廊道河岸带草本植物多样性调查研究

历成凯，唐 强，张 楠，方 言

（1 沈阳观杉园林工程设计有限公司，辽宁沈阳 110020；2 沈阳大学生命科学与工程学院）

河岸带生态系统位于河水与陆地交界处的两侧，其范围包括河流廊道的高低水位之间，以及从河流高水位至被洪水影响的高地区域，是陆地生态系统和水生生态系统的过渡区[1]。植物群落的多样性表征着植物群落结构的复杂性及河岸带的自然程度，是生物多样性研究的核心内容之一[2]。对河岸带植物群落结构性研究也显得更加必要。在河岸带的生态系统中，物种生活型为草本的植物往往构成先锋物种[3]。其适应能力强，有较宽的生态位，并且生活史短暂，更加能够适应环境的变化[4]。草本植物也作为北方河流河岸带生态系统的重要组成部分，通过对其物种组成特征的研究，可以了解河岸带种质资源特征、物种生态型及其环境影响因素[5]。蒲河是沈阳市的第四大河流，隶属于浑河水系，发源于铁岭县横道河子乡想儿山，是沈阳市北部重要水系[6]。从2010 年建设蒲河生态廊道至今，蒲河河岸带的生态结构从人工到半自然状态，已经经过了初步演替，逐渐形成了相对稳定的生态群落结构。对蒲河草本植物群落多样性进行深入调查和研究，将为进一步科学完善蒲河生态廊道建设，为蒲河河岸带水生态系统修复及流域生态管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况及调查方法

研究区域位于沈阳市于洪区和沈北新区的蒲河生态廊道，是经过人工生态改造的半自然状态生态绿地。调查于2018 年7～9 月进行，从欢乐广场（123.2743°E，41.8805°N）开始，至蒲河镇附近G1 高速公路处（123.5899°E，41.9383°N），在河道两侧的河岸带约每3km 左右设置1 个样方，河道两侧样方均匀分布，共设置16 个样地点。每个样地为10m×10m[7]，在每个样地的4 个边角和中心各取1 个1m×1m 的草本样方，草本样方共计80 个。统计样方内草本植物的种类、高度、多度、盖度，确定样方内草本植物的重要值[8]，同时，借助GPS 定位系统，确定调查样点的经纬度，并定性记录人为活动对样地的影响情况。

图1 蒲河生态廊道采样点分布示意图

1.2 多样性指数测定

本研究主要根据植物种类的重要值作为植物多样性指数计算和群落划分的依据[9]。草本植物重要值的计算方法为：草本植物重要值=（相对多度+相对高度+相对盖度）/3。多样性指数主要选用应用性比较广泛的5 个 指 数：Patrick 丰 富 度 指 数R ︰ R=S；Shannon-Wiener 多样性指数H︰H=-∑PilnPi；Simpson 多样性指数D︰D=1-∑Pi2；Pielou 均匀度指数Jsw︰Jsw=H/lnS 和Simpson 优势度指数C︰C=∑Pi2，公式中，S 为物种数，P 为物种i 的重要值。

2 结果与分析

2.1 草本植物种类组成及生态型分析

2.1.1 物种种类区系组成。根据在16 个样地地块，80 个草本样方的调查结果，蒲河生态廊道主要为单一草本植被特征，季相变化比较明显。草本植物种类达到68种，分布于24 科51 属，见表1。从这些物种的科属分布情况来看，具有如下特征：①构成蒲河生态廊道的草本优势种群分别为菊科、禾本科、莎草科、唇形科、蝶形花科、蓼科和十字花科。根据种类分布地域情况，特有种群为香蒲科。这些种群中，菊科共有12 属16 种植物，占总种数23.5%；禾本科共有9 属12 种植物，占总种数的17.6%，这2 科占物种总数的41.2%，占比较大。②单属科、单种科和单种属在物种组成中的组成比例比较大，其中单属科11 科，占总科数45.8%；单种科6 科，占总科数25%；单种属5 属，占总属数9.8%。从表2 可知，在各样地中出现频度最高的物种主要有香蒲（Typha orientalis P.）、酸模（Rumex acetosa L.）、野艾蒿（Artemisia lavandulaefolia DC.）、水蓼（Polygonum hydropiper L.）、野 稗[Echinochloa crusgalli（L.）Beauv.]、披碱草（Elymus dahuricus Turcz.）和狗尾草{Setaria viridis（L.）Beauv.]。

表1 蒲河生态廊道河岸带草本植物科属种组成

表2 样地主要草本优势种组成

2.1.2 物种生态型分析。调查区域的草本物种生态型主要为湿生或水生、中生和旱生3 类，其中，湿生或水生生态型物种24 种，中生和旱生生态型物种44 种，分别占总物种数的35.3%和64.7%。在湿生或水生生态型物种中，禾本科物种种数最多，达到10 种，占总物种数的14.7%，除此之外，湿生或者水生的物种还分布在菊科、莎草科、蝶形花科、蓼科、香蒲科和鸢尾科中。其中菊科虽然在世界性分布科中物种最多，是多地河岸带物种组成的优势科，但在蒲河生态廊道，其物种主要以旱生和中生为主，说明蒲河生态廊道区域具有季节性干旱特征。在中生和旱生生态型物种中，菊科物种种数最多，达到14 种，占总物种数的20.6%。在其他科属种中分布比较均匀。

2.2 草本植物多样性分析

图2 样地物种丰富度指数变化

2.2.1 物种丰富度情况分析。从调查的情况来看，各样地的物种丰富度存在着较大差异，参见图2。样地2、3、4、5、10、11、15 和样地16 的物种丰富度相对较低，主要是因为这些样地区域相邻生态廊道主要活动区，或者相邻农田和居住区，受到野餐露营、农田垦荒等人为活动的干扰影响较大。样地1 和样地12 虽然也同农田相邻，但滩涂面积相对较大，道路相对较少，保存了相对完好的原生态状态，物种比较丰富。样地6 同样地1 相似，邻近别墅区，但人为活动痕迹较少，原生态状态保存相对较好。其他几块样地或者相邻荒地，或者相邻工厂，受到干扰的程度都比较小，但丰富度也存在不同。滩涂大一点的样地7、8 和样地14 的物种丰富度相对较大，滩涂相对较小的样地9 和样地13 则明显物种丰富度较低。

2.2.2 物种多样性指数、均匀度指数和优势度指数分析。不同的样地之间，多样性指数之间差异还是比较显著，从图3 和图4 中的折线变化趋势来看，Shannon-Wiener 多样性指数和Simpson 多样性指数变化趋势基本相近，其中Shannon-Wiener 多样性指数在1.34～2.63 之间，Simpson 多样性指数在0.54～0.96 之间，调查区域的多样性高的样地位于样地1、6 和14，这些区域均未受到人为的强度干扰。相反，样地3、11 和16 的多样性偏低，主要是由于人为干扰较强，或者出现了入侵物种，例如样地3 中的三裂叶豚草占据了主要的调查样地空间。从变化幅度来看，Simpson 多样性指数变化幅度相对较大，说明Simpson 多样性指数对群落多样性的反应比较敏感。从蒲河生态廊道的样地Pielou 均匀度指数来看，总体变化不大，在0.57～0.97 之间，而Simpson 优势度指数在0.12～0.49 之间，变化不大，说明调查样地草本植物群落总体结构简单，物种组成较少，优势种不够明显。

图3 样地Shannon-Wiener 多样性指数变化

图4 样地Simpson 多样性指数变化

图5 样地Pielou 均匀度指数变化

图6 样地Simpson 优势度指数变化

从图3～6 来看，样地的Pielou 均匀度指数和Simpson 优势度指数的变化趋势呈现负相关性；Shannon-Wiener 多样性指数、Simpson 多样性指数和Pielou均匀度指数呈现正相关性，同Simpson 优势度指数呈现负相关性。

3 结论与讨论

研究结果表明，在蒲河生态廊道调查样地中，菊科植物种类最多，其次为禾本科，这两个科的种类共计28 种，占总种数的41.2%。在所有调查的样地中香蒲、酸模、野艾蒿、水蓼、野稗、披碱草和狗尾草等重复出现次数比较多，但从其盖度来看，只有香蒲在分布的样地中占比较大。另外，三裂叶豚草虽然在调查的样地中并没有过多重复出现，但在分布的几块样地中呈现明显的全面入侵状态，并有扩散趋势，由于其为入侵植物，在接下来的生态保护中需加以关注，及时去除。另外，蒲河草本植物种类中，中生和旱生植物种类占比较大，说明蒲河生态廊道区域具有季节性干旱特征。

从植物多样性相关指数分析来看，蒲河生态廊道的草本植物多样性并不均衡，多样性较低的区域主要出现在人为干扰较大的区域，受到人为干扰较小的区域，往往植物多样性相对较高。人为干扰的增加导致了植物生境的破碎化，对植物多样性造成了不良的影响。适度的干扰有利于物种多样性的形成，但干扰过度，势必出现景观的破碎化，反而使景观多样性降低。在未来的蒲河生态廊道生态保护中，应该更加注重河漫滩的恢复和重建，降低生态旅游开发的力度，并对周边垦荒行为强力禁止，只有这样才能充分发挥蒲河生态廊道的生态效应。