王云霄 闫淑君 马雯雯 潘王韵 陈莹 庄莉彬
摘要:文章以福州国家森林公园人工草坪自生植物为研究对象,于2019年7月、8月、11月和12月采用样方调查法,通过随机抽样的方式共抽取1 108个1 m×1 m的样方进行调查分析。结果表明:1)福州国家森林公园草坪自生植物共69科181属223种,其中菊科和禾本科为优势科;2)生活型以多年生草本为主,生长型多为直立型;3)区系特征上,草坪自生植物热带性地理成分比例远高于温带性地理成分;4)物种来源上,本地种最多,共有65科146属173种。基于以上结果,从生态层面对草坪自生植物的管理与应用进行探讨,为今后城市草坪自生植物的相关工作提供科学依据。
关键词:草坪自生植物,物种组成,区系特征,生物多样性,福州国家森林公园
DOI: 10.12169/zgcsly.2020.09.25.0005
Abstract: In order to reveal the characteristics of species composition of the spontaneous turf plants in Fuzhou National Forest Park, this paper adopts the sample survey method in July, August, November and December 2019, to select 1 108 samples of 1 m×1 m through random sampling. The results show that: 1) There are 223 species belonging to 181 genera and 69 families in the lawns of Fuzhou National Forest Park, among which Asteraceae and Poaceae are the dominant families; 2) The life form is mainly perennial herbs, and the growth type is mostly erect type; 3) In terms of floristic characteristics, the tropical geographical elements has the higher proportion than the temperate ones in the lawns; 4) On the origin of species, indigenous species take a larger share, and there are 173 indigenous species belonging to 146 genera and 65 families. Finally, this study discusses the management and landscape application of spontaneous turf plants from the ecological perspective, with the aim to provide scientific basis for the future work in relation to spontaneous plants in urban lawns.
Keywords: lawn spontaneous plant,species composition, floristic characteristics, biological diversity, Fuzhou National Forest Park
城市自生植物(urban spontaneous plants)是指城市环境内未经人工播种、栽培等措施而自发传播、定居、生长的植物类群[1-2]。自生植物分布空间较广且种类多样,可以起到提供生物栖息地、丰富动植物多样性、保存本地种等作用[2]。
近年来,城市人工草坪不但为人们提供了很好的娱乐休闲场所,而且具有一定的净化空气、调节小气候、维护生态平衡等重要作用,是城市绿地系统的重要组成部分[3-4]。因此,学者们对其也开展了大量研究,研究内容主要集中在草坪草的抗性、草坪建植及管理,以及草坪自生植物种类组成、危害、防除等方面[3-5]。人工草坪物种大多单一,空间上低矮、开阔,为自生植物的入侵、定居、生长和繁殖提供了优越条件[6]。在管理上,因自生植物干扰草坪草的生长,影响草坪景观,往往采取人工拔除和使用除草剂的方式进行防除[5-6]。相对于单一种植的草坪而言,草坪自生植物的存在不仅可以维持高的生物多样性,还可增加其观赏性、趣味性。但以往的研究多集中于如何更好地维持人工草坪的观赏景观,而对自生植物本身的生态价值与功能认识较少。因此,本文以福州森林公园人工草坪自生植物为研究对象,通过样方调查,探讨草坪自生植物的物种组成、生长特征、物种来源等,以期为后续草坪自生植物的生态管理及应用提供理论依据。
1 研究地点与研究方法
福州国家森林公园位于福建省福州市晋安区新店镇上赤桥,占地面积约859.33 hm2 。园内植被主要为人工林和天然次生林,人工草坪面积较大,其建坪年限不一,约为250 hm2。
本研究采用样方调查法,于2019年7月、8月、11月、12月选择园内9个人工草坪区为样地区域,样方数量根据样地面积确定,取样强度为5%,通过随机抽样的方式在各样地共选取1 108个1 m×1 m 的样方进行调查。根据《中国植物志》《福建植物志》确定植物名称,判定植物生活型、生长型(具有多种生长型的植物则以样方调查时的具体表现形态为准),入侵植物参考相关文献确定[7-8]。根据吴征鎰等[9]的区系类型表达方法及分类标准确定植物区系类型。运用Excel进行数据处理。
2 结果与分析
2.1 草坪自生植物物种组成
调查结果发现,福州国家森林公园共有草坪自生植物69科181属223种,其中,蕨类植物8科8属8种,物种数占比为3.59%;被子植物共61科173属215种,占比96.41%。被子植物中单子叶植物共9科37属43种,以禾本科(Poaceae)、百合科(Liliaceae)、鸭跖草科(Commelinaceae)为主;双子叶植物共52科136属172种,以菊科(Asteraceae)、豆科(Fabaceae)、玄参科(Scrophulariaceae)、蔷薇科(Rosaceae)、伞形科(Apiaceae)科为主。
本次调查自生植物的69个科多为寡种科(2~4种)和单种科,其中菊科、禾本科、玄参科和唇形科(Lamiaceae)4科为多种科(≥10种),共有60属80种,物种数占比为35.87%;豆科、大戟科(Euphorbiaceae)、蔷薇科等9科为中等科(5~9种),共有45属54种,占种比24.22%;旋花科(Convolvulaceae)、蓼科(Polygonaceae)、堇菜科(Violaceae)等17科为寡种科,共有37属50种,占种比22.42%;其余如车前科(Plantaginaceae)、灯心草科(Juncaceae)、杜英科(Elaeocarpaceae)等39科为单种科,共39属39种,占种比17.49%。调查植物的181属中单种属最多,如鹅肠菜属(Myosoton)、黄鹌菜属(Youngia)、车前属(Plantago)等,共147属147种,占比65.92%;大戟属(Euphorbia)、堇菜属(Viola)、丁香蓼属(Ludwigia)等为寡种属,共33属71种,占比31.84%;仅有母草属(Lindernia)1属为中型属,共5种,占比2.24%。
2.2 草坪自生植物区系特征
本次调查自生植物的69科中,世界性分布类型共34科,占49.28%,以菊科、十字花科、莎草科(Cyperaceae)為主。热带性分布类型次之,涉及32科,占46.38%,其中多为泛热带分布型,以荨麻科(Urticaceae)、鸭跖草科为主;温带性分布类型较少,仅有百合科、罂粟科(Papaveraceae)及报春花科(Primulaceae)3科,占4.34%。
所调查的自生植物属与种的区系特征较为分散。热带性分布共100属125种,占种比56.06%,其中以泛热带分布和热带亚洲分布2类最多,常见属有地胆草属(Elephantopus)、天胡荽属(Hydrocotyle)等。温带性分布共58属71种植物,占种比31.83%,主要有蒲公英属(Taraxacum)、婆婆纳属(Veronica)等。世界分布共23属27种,占种比12.11%,有积雪草属(Centella)、酢浆草属(Oxalis)等(表1)。
2.3 草坪自生植物生活型及生长型组成
生活型中以多年生草本为主,有89种,占比39.91%,如小叶三点金(Desmodium microphyllum)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)等。小蓬草(Erigeron canadensis)、叶下珠(Phyllanthus urinaria)等一年生草本59种,占26.46%。车前(Plantago asiatica)、蔊菜(Rorippa indica)等二年生草本24种,占10.76%。榕树(Ficus microcarpa)、紫金牛(Ardisia japonica)等乔、灌木共31种,占13.90%。臭鸡矢藤(Paederia cruddasiana)、绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum)等藤本植物共12种,占5.38%。双盖蕨(Diplazium donianum)、海金沙(Lygodium japonicum)等蕨类植物共8种,占3.59%(表2)。
生长型以直立型为主,共103种,占46.18%,如乌桕(Sapium sebiferum)、栀子(Gardenia jasminoides)等。鸡眼草(Kummerowia striata)、鳢肠(Eclipta prostrata)等分枝型次之,有33种,占14.80%。牛筋草(Eleusine indica)、雀稗(Paspalum thunbergii)等丛生型有30种,占13.45%。水竹叶(Murdannia triquetra)、爵床(Justicia procumbens)等匍匐型25种,占11.21%。千金藤(Stephania japonica)、五爪金龙(Ipomoea cairica)等藤蔓型21种,占9.42%。车前、大丁草(Leibnitzia anandria)等莲座型8种,占3.59%。簇生型最少,仅有通泉草(Mazus pumilus)、百蕊草(Thesium chinense)、匍茎通泉草(Mazus miquelii )3种,占1.35%(表2)。
2.4 草坪自生植物物种来源
223种自生植物中,耳草(Hedyotis auricularia)、马蹄金(Dichondra micrantha)等本地种占据绝对优势,有65科146属173种,物种数占比为77.58%;筋骨草(Ajuga ciliata)、胭脂花(Primula maximowiczii)等国内外来种共17种,占种比7.62%;藿香蓟(Ageratum conyzoides)、鳢肠(Eclipta prostrata)等国外外来种共33种,占种比14.80%。国外外来种多分布在禾本科、菊科和玄参科中,主要来自南美洲、北美洲及欧洲等地,部分来源于西亚和印度。
3 讨论
3.1 草坪自生植物组成多样性
福州国家森林公园草坪自生植物共69科181属223种,对比娄底市68种、广州市华南农业大学43种、广西省107种,可以发现福州国家森林公园的草坪自生植物种类更为丰富[3-5]。调查结果显示,2019年7—8月调查的自生植物有61科154属179种,11—12月有49科123属138种,其中共有种94种,7—8月份特有种85种,11—12月份特有种44种,这表明草坪自生植物在物种组成上具有明显的季节性差异。自生植物中菊科、禾本科种类基数大,繁殖方式多样且多数植物具有高适应性,其优势科特征十分明显,与其他学者调查结果类似[1-3]。
从区系组成来看,自生植物中科的世界性分布占比较大,反映了多数自生植物具有普遍适应性,能够应对快速变化的城市生境以占据更多生态位。福州属典型的亚热带季风气候,温暖湿润,适应热带性植物生长。因此,公园内草坪自生植物其热带性地理成分比例高于温带性。对比不同地区的调查结果,其自生植物区系组成基本符合各区域气候的区系特征,表明区域内气候条件对自生植物的地理成分具有重要影响,而自生植物同时也对区域气候具有一定的生态适应性[1,10]。
在物种生活型及生长型方面,调查显示,11—12月相较于7—8月而言,二年生及多年生草本占种比明显上升,表明不同物种在资源利用方面存在时间上的分化。人为干扰因素能够影响地区内自生植物的种类占比:抗干扰、抗刈割能力强的一二年生草本自生植物能在受人为干扰多的草坪中占据优势生态位,这类植物大多植株低矮,以匍匐型、莲座型为主;受人为干扰较少的草坪中多年生自生植物更为常见,其植株相对高大且多为直立型或分枝型,与其他研究结果相一致[1-2,10-12]。
草坪自生植物在维护本地种方面具有一定作用。福州国家森林公园223种自生草本植物中,本地种有173种,占77.58%,与英国谢菲尔德159种中本地种占90%、宁波127种中本地种占91.3%、北京市39个公园242种中本地种占83.54%等研究相比,均得出了本地种占比较高这一结论[2,10-13]。多数本地种具有景观和生态价值,对原生境条件具有低侵略性,可避免群落种间关系失衡。因此,可以通过筛选利用合适的本地种,与原生草坪草形成景观协同共生系统,在促进本地种资源利用的同时丰富地区生物多样性,管理上也可更加粗放以减少维护成本[1-2,11-13]。
根据中国外来入侵植物等级划分,福州国家森林公园现已发现空心莲子草、薇甘菊(Mikania micrantha)等恶性入侵类9种;凹头苋(Amaranthus blitum)、牛膝菊(Galinsoga parviflora)等严重入侵性类6种;鹅肠菜(Myosoton aquaticum)、鳢肠等一般入侵类9种。值得注意的是,部分外来入侵种如婆婆纳(Veronica polita)、钻叶紫菀(Aster subulatus)、藿香蓟等在实际调查中没有发现其具有较为强烈的入侵性及危害性,可适当保留;而对于空心莲子草、鳢肠、薇甘菊等这类具有较为明显的入侵危害特征的植物,应及时切断传播途径,控制其生长。外来种对草坪生态的危害程度与其入侵等级具有密切关系,因此要综合看待外来种,寻求其与原生态之间的平衡,最大限度地发挥草坪生态功能[14]。
3.2 生态角度的草坪自生植物管理思考
一直以来,城市草坪的集约化管理在全球十分普遍,但已有研究证实集约刈割是导致城市人工草坪自生植物入侵的重要因素,而引种部分自生植物栽培种,对大多数原有自生植物却具有抑制作用[11-13,16-17]。
草坪刈割频率是决定草坪空间物种多样性的关键因素[12,16-17]。高刈割频率通过去除较高的开花结构来减少花卉授粉,在群落内产生连锁反应,如降低生态系统的恢复力,减少无脊椎动物和植物多样性,并为有害生物物种提供定居条件等[11-12,16-17]。而低刈割频率在生物功能多样性及系统发育多样性等方面都有积极影响,如可以防止无脊椎动物多样性和植物功能的损失,同时限制有害生物的种类[12,17]。调查发现,福州国家森林公园草坪刈割频率相对频繁,部分草坪原生草坪草退化严重,地表裸露程度较高,草坪景观质量较低;但在自生植物生长较为良好的区域其景观价值更高,生物多样性也更为丰富。对此,草坪管理应当转变思路,尊重自然規律,允许自然对人工群落再设计,通过适当降低刈割频率、保留或引种部分自生植物等为其提供生长空间,让草坪绿地系统持续发育、自我优化。
3.3 部分草坪自生植物的景观利用
本次调查的草坪自生植物中,多数植物具有很好的景观效益,可自播繁衍且适应性强,园林用途多样:毛茛(Ranunculus japonicus)、丁香蓼(Ludwigia prostrata)、龙葵(Solanum nigrum)、翅果菊(Lactuca indica)、酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)、野菊(Chrysanthemum indicum)、一点红(Emilia sonchifolia)、紫花地丁(Viola philippica)、藿香蓟等植物单体观赏性高且花期长,其株型、叶型也具有一定的观赏性,可用来设计花丛、花镜等,增添野趣;半边莲(Lobelia chinensis)、半枝莲(Scutellaria barbata)、紫云英(Astragalus sinicus)、犁头尖(Typhonium blumei)、黄鹌菜(Youngia japonica)、韩信草(Scutellaria indica)、马兰(Aster indicus)、泥花草(Lindernia antipoda)、酢浆草(Oxalis corniculata)、通泉草和婆婆纳等植物群体观赏性较高,可集中连片种植,增强景观效果;小叶冷水花(Pilea microphylla)、积雪草(Centella asiatica)、碎米荠(Cardamine hirsuta)、石胡荽(Centipeda minima)、马蹄金等株型虽小,但叶型奇特,可做细部景观;牵牛(Ipomoea nil)、五爪金龙、千金藤为攀援性植物,可用于城市立体绿化等。
4 结语
自生植物群落能够自发生长、相互竞争并适应本土自然和气候条件,从而形成适宜场地环境和气候条件的种群形态和稳定、优越的生态系统,可用来弥补人工草坪物种单一化导致的生物多样性降低、群落结构不稳定等问题[15-18]。根据草坪自生植物的不同特质,保留部分自生植物并不意味着任其自然生长,而是在保证景观效果的基础上,利用自然做工,形成生物多样性丰富、景观效果良好、生态功能优化的植物群落,节约维护成本的同时提高草坪生态系统稳定性和抗逆性才是最终目的。
致谢:本次野外调查得到福建农林大学本科生张富兰及硕士研究生王喆、于强、姚丽敏、郭蓓林等同学的帮助,特此感谢。
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