張　昶,王　成,*,孫睿霖,郄光發(fā),梁冰晶,金佳莉,李喆靚

1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所, 林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京　100091 2. 國(guó)家林業(yè)局城市森林研究中心,北京　100091

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城市化地區(qū)河岸帶植被特征及其與河岸硬度的關(guān)系
——以晉江市為例

張昶1,2,王成1,2,*,孫睿霖1,2,郄光發(fā)1,2,梁冰晶1,2,金佳莉1,2,李喆靚1,2

1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所, 林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100091 2. 國(guó)家林業(yè)局城市森林研究中心,北京100091

摘要:確立了濱河河道硬度與濱河土地硬度兩個(gè)指標(biāo),用以研究城市化地區(qū)河岸帶的植物構(gòu)成、多樣性與均勻度、優(yōu)勢(shì)植物等特征與河岸硬度的關(guān)系。選定晉江市都市區(qū)12條主要河流作為研究對(duì)象,通過(guò)樣地調(diào)查收集數(shù)據(jù),并采用相應(yīng)指數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析,結(jié)果表明：(1)調(diào)查河流的河岸帶植被物種共計(jì)70科143屬159種,其中喬木20科30屬41種,灌木15科15屬20種,草本35科98屬98種,草本居主導(dǎo)地位,河流間種類(lèi)分布不均衡；(2)河岸帶植物喬灌草區(qū)系均以廣義熱帶性成分居多,其次為世界性成分、溫帶性成分,無(wú)中國(guó)特有分布類(lèi)型,喬木中廣義熱帶成分占絕對(duì)主導(dǎo),直觀反映地帶性特征,灌木與草本中的溫帶成分多于喬木中的溫帶成分,類(lèi)型趨于多元,種類(lèi)更豐富；(3)從河岸植被優(yōu)勢(shì)植物構(gòu)成來(lái)看,主要優(yōu)勢(shì)喬木與灌木基本為本土植物,而主要草本中外來(lái)植物入侵嚴(yán)重,對(duì)地帶性植物景觀的指示顯然不及喬木與灌木；(4)從河岸植被的人工美學(xué)屬性來(lái)看,灌木優(yōu)勢(shì)植物中園林觀賞植物的種類(lèi)數(shù)顯著多于喬木、草本優(yōu)勢(shì)植物,反映出晉江人工審美主導(dǎo)的濱河景觀空間主要改變與塑造了灌木層植被景觀；(5)從河岸植物的人居需求屬性來(lái)看,龍眼、楊桃等多見(jiàn)于庭院林、水岸林的水果樹(shù)種也在河岸植被中頻繁出現(xiàn),反映出人口密集區(qū)由于對(duì)植物生產(chǎn)用途的重視而對(duì)河岸植被產(chǎn)生的影響；(6)濱河土地硬度與河道硬度對(duì)河岸帶灌木植物的影響最強(qiáng)烈,二者均對(duì)河岸帶植物多樣性造成威脅,且前者具有更大的影響力,而后者直接影響了河岸植物的分布形態(tài),出于生產(chǎn)與審美目的的人為干擾對(duì)河岸帶植物優(yōu)勢(shì)種的影響力隨濱河硬度的增加而加強(qiáng),低濱河硬度有助留存原生植被群落；(7)天然彎曲的河流形態(tài)對(duì)河流植被特征具有積極影響,有助于保留更多本土植被類(lèi)型,并能在某種程度上豐富喬灌草的植物種類(lèi),但這種緩和作用無(wú)法根本扭轉(zhuǎn)河岸硬化對(duì)植物多樣性的脅迫影響。研究表明,城市化地區(qū)河流的岸帶植被特征與沿線人為干擾類(lèi)型和強(qiáng)度密切相關(guān),恢復(fù)與塑造河岸生態(tài)景觀要以鄉(xiāng)土植被為主,通過(guò)喬木景觀塑造地帶性景觀,并以灌木與草本豐富植被景觀。

關(guān)鍵詞：城市化地區(qū)；河岸帶；植物多樣性；變化；河岸硬度

河岸帶生態(tài)系統(tǒng)位于河流與陸地交界處的兩邊,直至河水影響消失的區(qū)域,其范圍包括河流廊道的高低水位之間以及從河流高水位至被洪水影響的高低區(qū)域,是陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)過(guò)渡區(qū)[1-3]。國(guó)內(nèi)外對(duì)此展開(kāi)了多層次多角度的研究,主要集中在河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)特征[4-5]、物理和生態(tài)特征[6-7]、功能特性以及其多元評(píng)價(jià)與恢復(fù)重建[8-11]、河岸帶和環(huán)境的相互影響[12]等方面,且對(duì)河岸帶植被特性的研究亦逐漸興起和發(fā)展,是當(dāng)今植物生態(tài)學(xué)研究的重要內(nèi)容之一[13],我國(guó)對(duì)河岸帶植被類(lèi)型、格局、物種多樣性[14-17]等已展開(kāi)了大量研究。目前,國(guó)外開(kāi)始越來(lái)越關(guān)注人為活動(dòng)對(duì)河岸帶的影響[18-19],而我國(guó)很多研究還主要針對(duì)的是山地自然河流和平原農(nóng)區(qū)的河流,對(duì)城鎮(zhèn)化地區(qū)河流的研究相對(duì)較少。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)城鎮(zhèn)化地區(qū)的河流受到了嚴(yán)重的影響,河道裁彎取直、河岸河床硬化、河岸帶破壞等成為非常普遍的現(xiàn)象,與此同時(shí)河流生態(tài)系統(tǒng)退化、河流水質(zhì)惡化、河流斷流缺水、河岸景觀自然風(fēng)貌消失等問(wèn)題日益突出。河流是貫穿于不同生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)廊道,對(duì)于城市生態(tài)系統(tǒng)健康非常重要。城鎮(zhèn)化地區(qū)如何建設(shè)河流生態(tài)與景觀,是我國(guó)城鎮(zhèn)化地區(qū)急需破解的生態(tài)建設(shè)命題。福建省晉江市是中國(guó)東南沿海城市發(fā)展快、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)達(dá)的典型城市,是以鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展、農(nóng)民就地城鎮(zhèn)化為特色的地區(qū),城鎮(zhèn)化率高達(dá)64%,其河流生態(tài)景觀的變遷是我國(guó)東南沿海城鎮(zhèn)化地區(qū)河流生態(tài)景觀變化的一個(gè)典型縮影。本文對(duì)其境內(nèi)的河流展開(kāi)其河岸帶的植被特征及生物多樣性的研究,探索城鎮(zhèn)化地區(qū)河岸帶物種及區(qū)系特征、生物多樣性與沿線城鎮(zhèn)土地利用的關(guān)系,以期為東南沿海城鎮(zhèn)化地區(qū)河流生態(tài)景觀建設(shè)與河岸帶保護(hù)提供幫助。

1研究地區(qū)

晉江市位于福建東南沿海,泉州市東南部,晉江下游南岸。市域河網(wǎng)密度大、河道淺窄、源近而流短,除晉江、九十九溪外其他溪河均發(fā)源于縣境的丘陵、臺(tái)地,且自成單元向東、向南獨(dú)流入海。這種城鎮(zhèn)化模式和河流特征在我國(guó)東南沿海地區(qū)具有非常典型的代表性。本研究主要選定12條主要河流為研究對(duì)象,該12條河流分布于晉江市域內(nèi)各個(gè)方向。

2研究方法

2.1植被特征研究方法

2.1.1樣地調(diào)查[20]

根據(jù)環(huán)境和植被代表性原則,本研究設(shè)置典型調(diào)查樣地46個(gè)。在樣地內(nèi)按照樣帶法,從河灘處開(kāi)始每隔3 m設(shè)置一個(gè)樣方,至河岸帶邊緣。其中,草本樣方為1 m×1 m,灌木為5 m×5 m,喬木為5 m×5 m。調(diào)查涉及主要指標(biāo)分為：?jiǎn)棠镜拿Q(chēng)、株數(shù)、胸徑；灌木的名稱(chēng)、株數(shù)/叢數(shù)、覆蓋度；草本的名稱(chēng)、株數(shù)(叢生型或蓮座型分開(kāi)計(jì)算株數(shù),大片分布的則調(diào)查代表性的25 cm×25 cm面積中的株數(shù)再按面積推算樣方株數(shù))、高度、覆蓋度。

2.1.2多樣性衡量指標(biāo)

重要值計(jì)算[21]:

喬木重要值=(相對(duì)密度+相對(duì)優(yōu)勢(shì)度+相對(duì)頻度)/3

草本重要值=(相對(duì)高度+相對(duì)蓋度+相對(duì)頻度)/3

灌木重要值=(相對(duì)密度+相對(duì)蓋度+相對(duì)頻度)/3

Patrick豐富度指數(shù)(R)：

R=S

式中,S為群落物種數(shù)。

Shannon-Wiener指數(shù)(H)：

式中，Ni為第i種個(gè)體的重要值。

Pielou均勻度指數(shù)(J)：

J=H/LnS

式中，S為群落物種數(shù)。

2.1.3植物區(qū)系研究方法

本文采用吳征鎰對(duì)中國(guó)種子植物屬的分布區(qū)的劃分標(biāo)準(zhǔn)[22],并考慮晉江市河流受城市化的影響而導(dǎo)致的絕大多數(shù)的屬內(nèi)僅含一個(gè)種的特點(diǎn),以屬的分布異同來(lái)對(duì)晉江市12條河流河岸帶植物進(jìn)行地理成分的劃分。

2.2河流形態(tài)計(jì)算評(píng)價(jià)方法

以彎曲系數(shù)表征河流基本形態(tài)特點(diǎn),結(jié)合研究河流的長(zhǎng)度與直線長(zhǎng)度數(shù)據(jù),按照公式可計(jì)算得出每條河流的彎曲系數(shù)。

彎曲系數(shù)(Ka)：

Ka=L/l

式中,L為河段實(shí)際長(zhǎng)度,l為河段的直線長(zhǎng)度

Ka值越大,河段越彎曲。通常Ka>1.3,彎曲河流,反之平直河流。

2.3河岸硬度(shore hardened)分析方法

采用土地利用圖、衛(wèi)星影像分析與現(xiàn)場(chǎng)徒步調(diào)查相結(jié)合的方式,分別對(duì)每條河流進(jìn)行河岸沿線土地利用方式、河岸性質(zhì)進(jìn)行調(diào)查。為了深入分析土地利用類(lèi)型、河岸硬化對(duì)等人為活動(dòng)對(duì)河岸植被的影響,本研究提出了濱河土地硬度(land hardened degree)和濱河河道硬度(bank hardened degree)兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表征河岸硬度。

(1)濱河土地硬度目前晉江市河流沿線土地利用類(lèi)型主要是農(nóng)田和各類(lèi)建設(shè)用地,這也是未來(lái)河岸帶建設(shè)重點(diǎn)要考慮的背景土地特征。因此,本研究提出濱河土地硬度的概念,是指河流沿線為耕地的岸線長(zhǎng)度與沿線為城鄉(xiāng)工礦居民用地的岸線長(zhǎng)度之比。前者大于后者,記為1,表示土地硬度較低,后者大于前者,記為-1,表示土地硬度較高,二者趨近(差值百分比小于1%),土地利用硬度為0。

(2)濱河河道硬度城市化地區(qū)的河道渠化是晉江河道硬化的主因之一,因此本研究以濱河河道硬度表征河道人工渠化程度,是指河岸渠化長(zhǎng)度與整個(gè)河岸長(zhǎng)度之比。

濱河河道硬度=(左岸渠化河段長(zhǎng)度+右岸渠化河段長(zhǎng)度)/2×河流長(zhǎng)度

本文記濱河河道硬度>50%,即超過(guò)1/2的河道被渠化時(shí),為河道高度硬化。

3結(jié)果與分析

3.1晉江市河岸帶的植物構(gòu)成

本次調(diào)查的12條河流,共記錄到植物有70科143屬159種。按植物生活型來(lái)分,喬木植物20科30屬41種,灌木植物15科15屬20種,草本植物35科98屬98種(表1)。

表1　晉江河岸帶植被物種構(gòu)成情況表

上述結(jié)果表明,草本植物具有較高的物種豐富度,占總科數(shù)的50%總種數(shù)的61.6%,而灌木和喬木種類(lèi)相對(duì)較少,該結(jié)果與國(guó)內(nèi)在北京、遼寧等地河流相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)的規(guī)律是一致的[20,23-24],這反映了河岸植物群落以草本植物種類(lèi)居多的基本特征。同時(shí),從不同河流植物種類(lèi)所占比重來(lái)看,九十九溪植物種類(lèi)共計(jì)85種占總調(diào)查的53%、東溪47種占30%、陽(yáng)溪59種占37%、鈔井溪46占29%、埭邊溪21種占13%、南堤干渠17種占11%、梧桐溪24種占15%、梧垵溪24種占15%、可幕溪20種占13%、潘徑溪52種占33%、港塔溪33種占21%、壩頭溪50種占31%。這一分析表明,晉江市河流物種構(gòu)成分布存在非均衡的情況,這種在同一氣候與地理屬性帶內(nèi)非均衡的物種構(gòu)成情況,說(shuō)明其與城市化地區(qū)河流的個(gè)體特征存在較高聯(lián)系。

3.2晉江市河岸帶的植物區(qū)系

通過(guò)分析所有植物種類(lèi)的分布區(qū)類(lèi)型,統(tǒng)計(jì)各類(lèi)型所占有的比例(表2)。

表2　晉江河岸帶植物區(qū)系的分布類(lèi)型

晉江市河岸帶植物區(qū)系地理成分分布類(lèi)型多樣,但主要以廣義的熱帶類(lèi)性質(zhì)為主,表現(xiàn)為熱帶特性,各類(lèi)熱帶成分總計(jì)分布類(lèi)型達(dá)62.38%,符合晉江市所屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候的大氣候環(huán)境特點(diǎn)。同時(shí)受沿岸植被和河流本身環(huán)境的雙重影響,出現(xiàn)19.48%的世界分布類(lèi)型與18.18%的廣義溫帶成分,植物區(qū)系比較復(fù)雜。

圖1　不同生活型植物區(qū)系的分布類(lèi)型比例Fig.1　Areal types of different life forms of riparian plant species in Jinjiang City

進(jìn)一步對(duì)不同生活型植物的區(qū)系構(gòu)成做相應(yīng)統(tǒng)計(jì)。從圖1可以看出,熱帶成分在喬木中比重達(dá)到88%,占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),這表明晉江河岸植被中喬木植物雖然種類(lèi)不多,但更能體現(xiàn)本地氣候與植被特征,對(duì)凸顯河岸帶原生的植被風(fēng)貌中的發(fā)揮著主導(dǎo)作用；另一方面,溫帶成分在喬木中占9%,而在草本與灌木中卻分別達(dá)到了19%與35%,這表明灌木與草本植物由于種類(lèi)繁多,分布類(lèi)型越來(lái)越趨于多元,植物區(qū)系構(gòu)成更為復(fù)雜,對(duì)地帶性特征的反映雖不如喬木植物明顯,但卻能夠形成更加多樣的植物景觀。同時(shí),對(duì)于不同河流的統(tǒng)計(jì)分析表明,雖河岸帶植物構(gòu)成在不同河流間分布非均衡,但各條河流的區(qū)系構(gòu)成具有熱帶成分均居主要地位的相同特點(diǎn),晉江河岸植被總體遵從其大氣候區(qū)域特征,但不同植物生活型與不同河流之間存在差異,其中喬木樹(shù)種對(duì)于景觀的外貌具有主導(dǎo)的影響作用,是河流生態(tài)景觀風(fēng)貌形成的主要控制要素。因此,在今后河流濱河植被景觀建設(shè)中,要注重喬木景觀的對(duì)地帶性風(fēng)貌的塑造,并充分利用草本和灌木來(lái)豐富濱河植物景觀。

3.3晉江市河岸帶的優(yōu)勢(shì)植物

計(jì)算并統(tǒng)計(jì)12條河流河岸帶喬、灌、草植物的重要值(important value,IV),前10位的植物見(jiàn)表3。其中喬木依次為銀合歡(Leucaenaleucocephala)、小葉榕(Ficusbenjamina)、相思樹(shù)(Acaciaconfusa)、桉樹(shù)(Eucalyptusrobusta)、木麻黃(Casuarinaequisetifolia)、榕樹(shù)(Ficusmicrocarpa)、龍眼(Dimocarpuslongan)、樸樹(shù)(Celtissinensis)、旱柳(Terminaliamantaly)、楊桃(Averrhoacarambola)；灌木依次為蓖麻(Ricinuscommunis)、馬櫻丹(Lantanacamara)、九里香(Murrayaexotica)、枸杞(Lyciumchinense)、毛杜鵑(Rhododendronpulchrum)、黃楊(Buxussinica)、火棘(Pyracanthafortuneana)、金葉假連翹(Durantarepens)、小蠟(Ligustrumsinense)、爬山虎(Parthenocissussemicordata)；草本依次為鬼針草(Bidensbipinnata)、羊蹄(Rumexjaponicus)、小飛蓬(Conyzacanadensis)、空心蓮子草(Alternantherahiloxeroides)、腫柄菊(Tithoniadiuersifolia)、葎草(Humulusscandens)、蘆葦(Phragmitesaustralis)、狗牙根(Cynodondactylon)、龍葵(Solanumnigrum)、銀膠菊(Partheniumhysterophorus)。

表3　晉江河岸帶植被不同生活型植物重要值

從植物的本地鄉(xiāng)土屬性來(lái)看,10種優(yōu)勢(shì)喬木與灌木基本為本土植物,而草本植物中有空心蓮子草、腫柄菊、銀膠菊3種外來(lái)植物,特別是空心蓮子草為入侵物種,說(shuō)明晉江市河岸帶植被受到了外來(lái)植物的嚴(yán)重入侵,本地草本植物被擠壓,對(duì)地帶性植物景觀的指示顯然不及喬木與灌木；從植物的人工美學(xué)屬性來(lái)看,10種優(yōu)勢(shì)喬木中小葉榕為園林觀賞植物,灌木中有九里香、毛杜鵑、黃楊、火棘、金葉假連翹、小蠟等6種園林景觀灌木,草本無(wú)特殊人工園林地被,這一結(jié)果反映出晉江人工審美主導(dǎo)的濱河景觀空間主要改變與塑造了灌木層植被景觀,使人工景觀化河段呈現(xiàn)出平面綠紋美觀但立體綠量欠缺的現(xiàn)狀,也反映出喬木與草本植物的合理構(gòu)景潛力；從植物的人居需求屬性來(lái)看,植物的生產(chǎn)用途主要反映在喬木上,10種喬木中有龍眼、楊桃兩種鄉(xiāng)土水果樹(shù)種,主要由河流沿線村鎮(zhèn)居民出于生產(chǎn)生活補(bǔ)給、村落美化、吉祥寓意等原因而自發(fā)栽種,多見(jiàn)于庭院林、水岸林,甚至水口林等,反映出河流沿線村鎮(zhèn)對(duì)河岸帶植物用途的影響,也指示了該地域鄉(xiāng)村人居需求,從某種角度還折射出地域性的村居文化。

3.4河岸硬度對(duì)河岸植被特征的影響

晉江市河岸帶的植物特征與在不同河流之間存在著一定的差異,該地區(qū)城鎮(zhèn)化過(guò)程中對(duì)河道、河岸以及沿河土地等河流景觀要素長(zhǎng)期的人為干擾已經(jīng)很大程度上改變了天然河岸的狀態(tài)屬性。為了進(jìn)一步分析人為干擾對(duì)河岸帶植物構(gòu)成、多樣性、優(yōu)勢(shì)植物的影響,這里按照濱河土地硬度與濱河河道硬度的差異將12條河流劃分為4種類(lèi)型(表4)。類(lèi)型Ⅰ：濱河河道、土地硬度均較高,即沿線以城鎮(zhèn)工礦建設(shè)用地為主且河道高度渠化的河流,見(jiàn)于九十九溪、南堤干渠、梧桐溪、可幕溪、埭邊溪；類(lèi)型Ⅱ：濱河河道、土地硬度均較不高,即沿線以農(nóng)耕地為主且河道渠化率較低的河流,見(jiàn)于鈔井溪、港塔溪、壩頭溪；類(lèi)型Ⅲ：濱河河道硬度高但土地硬度低,即沿線農(nóng)耕地較主要但河道高度渠化的河流,見(jiàn)潘徑溪、陽(yáng)溪、東溪；類(lèi)型Ⅳ：濱河河道硬度低但土地硬度高,即沿線城鎮(zhèn)工礦建設(shè)用地為主但河道渠化率較低的河流,見(jiàn)于梧垵溪。

3.4.1濱河硬度對(duì)河岸帶植物構(gòu)成的影響

結(jié)合表1可知,無(wú)論那種類(lèi)型的河流均表現(xiàn)為草本種類(lèi)居主的狀態(tài),但濱河硬度較低的類(lèi)型Ⅱ普遍比其他類(lèi)型的河流具有更多的喬木、灌木、草本及總的植物種類(lèi),這說(shuō)明了濱河硬度對(duì)河岸帶植被具有直接的脅迫作用,但九十九溪的結(jié)果較為特殊,九十九溪濱河河道與土地硬度均較高,但也同樣維持了較多的植物種類(lèi),這應(yīng)該與其形態(tài)特征有關(guān),將在后面探討。

表4　濱河土地、河道硬度及河流類(lèi)型劃分

濱河河道硬度>0.5時(shí)河道高度硬化,濱河土地硬度為-1時(shí)土地高度硬化

3.4.2濱河硬度對(duì)河岸帶植物多樣性的影響

晉江12條河流的多樣性指數(shù)H與均勻度指數(shù)J的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　不同河流的H、J值

多樣性與均勻度指數(shù)分別取均值5.12、1.47為臨界值,表中加粗?jǐn)?shù)值為超過(guò)臨界值的數(shù)值

由表5可知,晉江12條河流多樣性指數(shù)均值為5.12,九十九溪、東溪、陽(yáng)溪、潘徑溪、港塔溪、壩頭溪在該值以上,其余不及均值多樣性相對(duì)較差；均勻度均值為1.47,九十九溪、陽(yáng)溪、埭邊溪、潘徑溪、港塔溪、壩頭溪超過(guò)均值,河岸植物群落分布較均勻,其余河流分布則較為參差。結(jié)合不同河流濱河硬度類(lèi)型的劃分可知,類(lèi)型Ⅰ的河流,除九十九溪外,基本表現(xiàn)出低多樣性與低均勻度的狀況；類(lèi)型Ⅱ的河流,除鈔井溪外,基本表現(xiàn)出高多樣性與高均勻度的狀況；類(lèi)型Ⅲ的河流,除東溪外均具有高多樣性值與高均勻度值的特征；類(lèi)型Ⅳ的河流,其多樣性與均勻度均很低。

這一結(jié)果說(shuō)明濱河土地硬化與河道硬化度會(huì)對(duì)河岸帶植物多樣性構(gòu)成威脅,并造成植物群落分布地點(diǎn)的參差不齊,且前者比后者具有更大的影響力。當(dāng)濱河沿線主要為城鎮(zhèn)工礦建設(shè)用地時(shí)(類(lèi)型Ⅰ、類(lèi)型Ⅳ),即使河岸渠化率較低(類(lèi)型Ⅳ)也勢(shì)必使河岸植物多樣性與均勻度都下降,形成較為單調(diào)殘破且不連續(xù)的河岸植被帶；而當(dāng)濱河沿線主要為農(nóng)耕用地時(shí)(類(lèi)型Ⅱ、類(lèi)型Ⅲ),即使河岸渠化率略高(類(lèi)型Ⅲ)亦能使河岸保持種類(lèi)較為豐富、群落分布較為均勻的植被帶。進(jìn)一步分析較為特殊的九十九、鈔井溪、東溪：九十九溪異于其它河流的最大特點(diǎn)在于其最長(zhǎng)的河流形態(tài),能夠涵蓋更多的生境和植物種類(lèi),同時(shí)其穿越的城鎮(zhèn)也更多,而這些地區(qū)的岸線基本上為石砌堤壩,造成了其較為單一的人工筑堤河岸；鈔井溪沿線雖主要為農(nóng)耕用地且渠化率低,但較之其他河流,其規(guī)整的農(nóng)耕地直接接觸水體,蜿蜒的河岸消落緩沖帶幾乎不可見(jiàn),造成其單一破碎的河岸植被帶；東溪?jiǎng)t是由于河流裁彎取直并全線渠化。因此,不同的渠化方式對(duì)河岸帶植被群落分布的直接影響較大,堤岸材質(zhì)、堤岸高度、堤岸修筑形式等差異造成了其異于其他河流的低河岸帶植物均勻度。

3.4.3濱河硬度對(duì)河岸帶優(yōu)勢(shì)植物的影響

統(tǒng)計(jì)12條河流不同生活型重要值前3位的植物,結(jié)果見(jiàn)表6。

表6　晉江不同河流河岸帶植被不同生活型重要值前3位植物

表中加粗植物為該河不同于總體的優(yōu)勢(shì)性物種

對(duì)比表6和表3可知,表6所列的不同河流不同生活型植物的優(yōu)勢(shì)植物大體上均屬于表3的范圍,但仍存在差異。一方面從植物層次完整性角度分析,高河道硬度的東溪,與高濱河土地硬度及河道硬度的南堤干渠、梧桐溪、可幕溪4條河流,均缺失甚至南堤干渠全部缺失灌木層植物,表明濱河硬度對(duì)灌木層的影響最為強(qiáng)烈。另一方面,從特殊的優(yōu)勢(shì)植物種類(lèi)角度分析,濱河硬度為類(lèi)型Ⅰ的九十九溪、可幕溪的優(yōu)勢(shì)植物與總體優(yōu)勢(shì)植物一致,埭邊溪、南堤干渠、梧桐溪?jiǎng)t分別存在槐樹(shù)、香蒲,美人蕉,橡皮榕、苦楝這幾種特殊的優(yōu)勢(shì)植物,且其來(lái)源均為人工移植或栽培,槐樹(shù)、橡皮榕、苦楝河岸用作鄉(xiāng)土性的景觀樹(shù)種,美人蕉為城市濱河觀賞植物,香蒲則多用于源頭濕地的保水與綠化；類(lèi)型Ⅲ的東溪、陽(yáng)溪、潘徑溪?jiǎng)t分別為合歡、香蒲、大葉相思、苦楝,其中喬木多見(jiàn)于河道渠化的農(nóng)耕地區(qū),草本香蒲則多為農(nóng)地邊緣保留的叢生“雜草”；類(lèi)型Ⅳ的梧垵溪?jiǎng)t為三角梅,由人工栽植。這反映出濱河沿線以建設(shè)用地為主或河道高度渠化,或二者同時(shí)存在時(shí),人為干擾對(duì)優(yōu)勢(shì)性植物種類(lèi)的影響越大,特殊的優(yōu)勢(shì)植物多是出于滿足該河流用地具體的審美或生產(chǎn)生活需求的目的而被引入或保留。類(lèi)型Ⅱ的鈔井溪、港塔溪、壩頭溪,其特殊優(yōu)勢(shì)植物分別為桑樹(shù)、柳葉桉、烏桕、水莎草、小藜、麻竹,其中柳葉桉、桑樹(shù)、烏桕均為農(nóng)耕用地中保留的原生鄉(xiāng)土樹(shù)種,水莎草、小藜、麻竹也多自然散生于農(nóng)耕地水岸緩沖帶。這反映出以農(nóng)耕地為主,渠化率較低的河流更能留存本土自然生長(zhǎng)的喬木樹(shù)種與草本植物。

3.5河流形態(tài)對(duì)河岸植被特征的影響

依據(jù)河流的基本參數(shù),計(jì)算河流的彎曲系數(shù),結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知晉江河流大部分屬平直河流,九十九溪、梧垵溪、壩頭溪、陽(yáng)溪為彎曲河流,結(jié)合前述不同河流植物構(gòu)成、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)植物的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算結(jié)果,可以認(rèn)為河流天然彎曲的形態(tài)對(duì)河岸植被特征存在積極影響,具體分析如下。

3.5.1河流形態(tài)對(duì)植物構(gòu)成的影響

結(jié)合表1中不同河流所占不同生活型植物比例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,喬木植物豐富度較高的是九十九溪和壩頭溪,分別為34%和46%,灌木也是九十九溪和壩頭溪,分別為65%和40%,草本則在九十九溪、陽(yáng)溪較為豐富,分別達(dá)到59%、46%。從這些河流河岸特征來(lái)看,九十九溪、陽(yáng)溪河道高度硬化,壩頭溪河道雖未及高度硬化但其濱河硬化土地與非硬化土地也相對(duì)持平,三者能維持較高的物種豐富度與其均屬天然彎曲河流的共性分不開(kāi),天然彎曲的河岸線有助于保留部分最自然河岸植被群落,沿線土地類(lèi)型的交錯(cuò)性也相對(duì)較大,能夠?qū)ωS富植物種類(lèi)構(gòu)成起到積極的影響。

表7　河流基本參數(shù)與河流彎曲系數(shù)

Ka臨界值1.3,>1.3彎曲型河流,反之平直型河流

3.5.2河流形態(tài)對(duì)生物多樣性的影響

由表5中各條河流植物多樣性的計(jì)算結(jié)果可知,彎曲河流九十九、壩頭溪、陽(yáng)溪多樣性指數(shù)超過(guò)均值相對(duì)較高,與其植物豐富度的結(jié)果趨同,進(jìn)一步說(shuō)明河流彎曲的天然形態(tài)利于在渠化河道局部形成更多類(lèi)型與更復(fù)雜的植被生境,對(duì)于河岸植被帶物種與結(jié)構(gòu)的天然保有具有正效應(yīng),但這種對(duì)多樣性的積極影響同樣會(huì)隨著土地硬度升高使局部小生境存在空間可能性與潛力下降而消失,如梧垵溪,低河道硬度與彎曲的天然形態(tài)亦無(wú)法扭轉(zhuǎn)兩岸濱河土地高硬度用地造成的低植物多樣性水平。

3.5.3河流形態(tài)對(duì)優(yōu)勢(shì)植物的影響

結(jié)合表6可知,12條河流共計(jì)出現(xiàn)特殊喬木9種為最多,其次是草本6種,灌木1種為最少,其中喬木全部、草本有5種出現(xiàn)在平直河流,而形態(tài)彎曲的九十九溪、陽(yáng)溪、梧垵溪中僅陽(yáng)溪出現(xiàn)1種特殊草本,梧垵出現(xiàn)1種特殊灌木,這一結(jié)果說(shuō)明彎曲河流基本涵蓋了所有的河岸植物,能夠較多地保留晉江主體的植物種類(lèi),而人為或自然形成的平直河流的河岸帶絕對(duì)長(zhǎng)度較短,蘊(yùn)含各類(lèi)植物種類(lèi)生境的潛力不及前者,短源流經(jīng)的具體地區(qū)的土地用途形成了其較為多樣的優(yōu)勢(shì)植物。

4結(jié)論與討論

4.1結(jié)論

(1)調(diào)查河流的河岸帶植物物種共計(jì)70科143屬159種,其中喬木20科30屬41種,灌木15科15屬20種,草本35科98屬98種,草本居主導(dǎo)地位,遵循河岸帶植被普遍的種類(lèi)結(jié)構(gòu)規(guī)律。

(2)河岸植被的植物區(qū)系構(gòu)成均以廣義熱帶成分為主,達(dá)到62.38%,其中喬木、灌木與草本中的溫帶成分分別為10%、35%和17%,灌草植物類(lèi)型趨于多元,而喬木更能體現(xiàn)本地氣候與植被特征,對(duì)凸顯河岸帶原生的植被風(fēng)貌中的發(fā)揮著主導(dǎo)作用形成。因此,濱河植被景觀的恢復(fù)與建設(shè),要注重以喬木景觀塑造地帶性風(fēng)貌,并充分利用草本和灌木來(lái)豐富濱河植物景觀。

(3)從河岸植被優(yōu)勢(shì)植物構(gòu)成來(lái)看,主要優(yōu)勢(shì)喬木與灌木基本為本土植物,而主要草本植物中出現(xiàn)了空心蓮子草、腫柄菊、銀膠菊等外來(lái)植物,表明晉江市河岸帶植被受到了外來(lái)植物的嚴(yán)重入侵,本地草本植物被擠壓,對(duì)地帶性植物景觀的指示顯然不及喬木與灌木。

(4)從植物的人工美學(xué)屬性來(lái)看,10種優(yōu)勢(shì)喬木中小葉榕為園林觀賞植物,灌木中有九里香、毛杜鵑、黃楊、火棘、金葉假連翹、小蠟等6種園林景觀灌木,草本無(wú)特殊人工園林地被,反映出晉江人工審美主導(dǎo)的濱河景觀空間主要改變與塑造了灌木層植被景觀,使人工景觀化河段呈現(xiàn)出平面綠紋美觀但立體綠量欠缺的現(xiàn)狀。

(5)從植物的人居需求屬性來(lái)看,植物的生產(chǎn)用途主要反映在河岸植被構(gòu)成上,龍眼、楊桃等多見(jiàn)于庭院林、水岸林的水果樹(shù)種也在河岸植被中頻繁出現(xiàn),反映出河流沿線村鎮(zhèn)生產(chǎn)生活喜好對(duì)河岸帶的影響,從某種角度還折射出地域性的鄉(xiāng)村河流景觀文化。

(6)濱河土地硬度與河道硬度對(duì)河岸帶灌木植物的影響最強(qiáng)烈,二者均對(duì)河岸帶植物多樣性造成威脅,且前者具有更大的影響力,當(dāng)河流出現(xiàn)較高的濱河土地硬度時(shí),低河道硬度亦不能減緩其對(duì)植物多樣性銳減的影響,但河道硬度的形成方式直接影響了河岸植物群落連續(xù)均勻或參差破碎的分布形態(tài)。出于生產(chǎn)與審美目的的人為干擾對(duì)河岸帶植物優(yōu)勢(shì)種的影響力隨濱河硬度的增加而加強(qiáng),低土地硬度的以農(nóng)耕地為主且渠化率低的河流,更能留存原生的自然植被群落。

(7)天然彎曲的河流形態(tài)對(duì)河流植被特征具有積極影響,有助于保留更多本土植被類(lèi)型,并能在某種程度上豐富喬灌草的植物種類(lèi),提升植物多樣性,但這種緩和作用無(wú)法根本扭轉(zhuǎn)硬化,特別是濱河土地硬化對(duì)河岸帶植被的脅迫影響。

4.2城鎮(zhèn)化地區(qū)河流景觀差異原因

本次調(diào)查研究的12條河流處在晉江市自然條件相對(duì)一致的地域內(nèi),無(wú)論在河流濱河景觀風(fēng)貌還是植被群落特征方面,都應(yīng)該具有很高的相似性。但調(diào)查研究結(jié)果表明,河流之間存在著較大的差異性,這種差異的根本原因是濱河土地利用狀況的差異,說(shuō)明城鎮(zhèn)化地區(qū)的河流景觀由于不同的干擾類(lèi)型和強(qiáng)度而出現(xiàn)分異性。不同干擾類(lèi)型如建設(shè)用地、農(nóng)耕用地等奠定了河流景觀人工濱河、田園河岸等的基本格調(diào)[25-27],干擾強(qiáng)度決定了河岸帶植物多樣性的改變程度,人為干擾越強(qiáng)烈植物多樣性受脅迫越強(qiáng),河流天然的彎曲形態(tài)雖能緩和被干擾河流植物多樣性的降低但不能根本扭轉(zhuǎn)這一狀況,而人為因生產(chǎn)生活需要與審美喜好需求對(duì)植物種類(lèi)的篩選與決策,如農(nóng)耕地作物種類(lèi)、城鎮(zhèn)濱河景觀工程樹(shù)種配置、村鎮(zhèn)水岸庭院樹(shù)的栽植等能夠豐富河岸帶植被種類(lèi),對(duì)河岸帶植物多樣性具有一定的提升作用,但不能改變河岸帶天然成分破壞人工痕跡增加的狀況。同時(shí)由這種干擾形成的河流間差異主要通過(guò)喬木對(duì)象顯現(xiàn),灌木與草本植物由于具有相對(duì)較強(qiáng)的耐受性,因此表現(xiàn)出總體種類(lèi)與區(qū)系類(lèi)型上較之喬木更豐富且在各條河流間優(yōu)勢(shì)種類(lèi)差異略小的狀態(tài)。

4.3城鎮(zhèn)化地區(qū)河流景觀恢復(fù)途徑

如前所述,城鎮(zhèn)化地區(qū)河流景觀與人為干擾具有密切相關(guān)性,對(duì)這種相關(guān)性的理解和把握正是保護(hù)恢復(fù)與科學(xué)建設(shè)河岸帶的基礎(chǔ),對(duì)于因地制宜地提出重點(diǎn)恢復(fù)的植物類(lèi)型與針對(duì)性的河岸土地調(diào)整策略具有重要的參考價(jià)值。對(duì)干擾尚未明顯威脅天然河岸帶的河流或河段要進(jìn)行流域宏觀用地調(diào)整與規(guī)劃,確保天然河岸帶生態(tài)與景觀功能的安全范圍,而對(duì)已經(jīng)存在不可逆轉(zhuǎn)干擾的河流,要重點(diǎn)找出影響河岸帶生態(tài)景觀功能的干擾類(lèi)型,考慮河流沿線居民的生產(chǎn)生活需求與偏好,將干擾強(qiáng)度控制在合理的范圍,并重點(diǎn)以鄉(xiāng)土喬木塑造與體現(xiàn)主體河岸景觀格調(diào)[28],同時(shí)利用多元類(lèi)型的草本、灌木加以充實(shí),凸顯主河岸背景格調(diào)下豐富的水岸植被景觀。

致謝：在野外數(shù)據(jù)觀測(cè)和室內(nèi)處理中,得到包紅光、唐賽男、金佳莉、梁冰晶、李喆靚、李淑涵、史尚睿等同學(xué),以及晉江市林業(yè)局施榮達(dá)、吳榮良等的鼎力援助,在此深表感謝！

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基金項(xiàng)目:林業(yè)公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)課題(201404030106)

收稿日期:2014- 12- 16;

修訂日期:2016- 04- 25

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: wch8361@163.com

DOI:10.5846/stxb201412162508

Relationships between riparian vegetation and shoreline hardness for urban rivers: a case study in Jinjiang City, Fujian Province

ZHANG Chang1,2,WANG Cheng1,2,*,SUN Ruilin1,2,QIE Guangfa1,2,LIANG Binjing1,2,JIN Jiali1,2,LI Zheliang1,2

1.ResearchInstituteofForestryofCAF,StateKeyLaboratoryofTreeGeneticsandBreeding,Beijing100091,China2.ResearchCenterofUrbanForest,StateForestryAdministration,Beijing100091,China

Abstract：We investigated the relationships between riparian vegetation composition, diversity, evenness, and dominant species, and shoreline hardness (bank and land hardness). Twelve major rivers in Jinjiang City were targeted. Data were collected from a site survey and were processed with the corresponding indexes. The results showed the following: (1) There were 159 plant species from 143 genera and 70 families, including 41 trees from 30 genera and 20 families, 20 shrubs from 15 genera and 15 families, and 98 grass species from 98 genera and 35 families. There was an uneven distribution of plant species among the different rivers, but grass species were consistently the dominant class of riparian vegetation; (2) Riparian floras were mainly tropical types, followed by cosmopolitan and temperate types; however without the specific type of China. Tropical trees were consistently the dominant tropical flora and directly represented geographic conditions. There were more temperate shrubs and grasses than trees, and, in general, there was a greater diversity of species for the temperate type than for the tropical and cosmopolitan types; (3) In terms of composition, the dominant trees and shrubs along the rivers were domestic plants. In contrast, the dominant herbs were foreign plants, and therefore, compared to trees and shrubs, herbs did not represent the typical landscape characteristics of the region; (4) In terms of aesthetics, there were considerably more ornamental shrubs than trees or grasses, which indicated that the river landscape designed by Jinjiang City had altered the composition of the shrubs, but not the trees or grasses; (5) In terms of living demand for the riparian vegetation, longan and starfruit, which are commonly found in courtyards, frequently appeared along the riverbanks, which indicated that in densely populated areas, cultivated plants have an influence on the composition of riparian vegetation; (6) For the Bin River, land and bank hardness had a greater effect on shrub composition than on tree and grass composition, and, overall, posed a threat to riverbank plant diversity. A greater effect on composition was noted for land hardness than for bank hardness, while the latter had a direct influence on the distribution of plants along the riverside. In terms of production and aesthetics, the influence of the artificial disturbance was stronger on the plants along the riverside with the land hardness of the Bin River. In general, low hardness supports the preservation of the original vegetation of the riparian community; and (7) Curved rivers had positive effects on vegetation. Curved rivers had higher local vegetation diversity and a richer variety of shrubs. However, the loss of flora diversity, due to riverbank hardening, was also present for curved rivers. Overall, the difference between rivers within the same climate zone is closely linked with the type and intensity of artificial disturbance of the shoreline. In order to restore and reshape the ecological landscape of the riverbanks, the landscape design should be based on the local conditions and demand; the majority of plants should be local vegetation, while the trees should be designed as the zone landscape, and shrubs and grasses should be used to enrich the diversity of the vegetation.

Key Words:urbanized area; riparian; plant diversity; alteration; shore hardness

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