北京永定河地區“高爾夫長廊”植被種類及蓋度狀況研究

王 瑋,韓烈保,2,常智慧

（1.北京林業大學高爾夫教育與研究中心,北京 100083；2.長江大學園藝園林學院,湖北 荊州 434025）

①永定河全長680 km,北京段長108.7 km,流域面積1 600 km2[1]。自20世紀50年代官廳水庫建成后,幾十年來三家店以下的永定河河道基本呈干河狀態[2-3]。永定河斷水造成地表干枯、河床沙化,沙質草地植物群落的穩定性差,生態系統脆弱[4],導致古河道流域成為北京市最大的風沙源之一[5]。

截止2005年,北京市沙化土地總面積54 621 hm2,全部為固定沙地,涉及11個縣（區）102個鄉鎮[6],永定河沙地作為北京市面積最大的風沙化土地和風沙危害最嚴重的地區之一,沙地面積達38 935 hm2,為全市沙地總數的65.96%[5]。因此,對永定河沙地開展風沙規律及防治效益研究,對于遏制永定河沙地蔓延以及改善北京市的生態環境有重要的意義。

目前永定河沙塵的治理措施主要是將原有沙化土地改造成農墾翻耕地（留茬地）、濕地、防護林地和草地（草坪）。在這幾種治理后的土地類型中,農墾翻耕地被認為是潛在沙化土地,在受到人為擾動后更容易發生土壤風蝕[6-7]。建造防護林是目前河管處投入大量人力、物力治理永定河的最主要方式,到2006年全流域北京段共完成綠化總面積399 hm2。但河床嚴重沙化、地下水位低等原因導致樹木成活難[8]。

研究表明：風蝕起沙與地表植物覆蓋情況有關[9],與植被蓋度呈負指數關系[10-14],當植被蓋度減少到20%時,風蝕速率突然增大[15-18],植被蓋度達到30%時可比裸露地表減少風蝕量34.5%～58.0%,蓋度60%時可減少70.5%～84.0%[19],在風速 12.7 m/s條件下,植被蓋度大于60%時,風蝕率幾乎為零[20]。

草地（草坪）綠化形式是2006年后新出現的,主要以高爾夫球場人為管理和養護的形式存在。由于高爾夫球場的功能需求,綠化形式不僅限于草坪,而是草灌喬相結合的立體綠化組合。根據馬士龍[21]對不同植被防風效應的研究,不同類型的植被防風固沙效益差異顯著,喬灌草型植被防風固沙效果最好。

基于不同層次組合的植被以及大面積、高蓋度的植被具有良好的抑止揚沙的功能。研究于2008年7月28日-8月22日對永定河下游盧溝橋至堯上段干涸流域的“高爾夫長廊”上的球場以及球場外河床無人管理區的植被種類組合和植被蓋度做了詳細調查研究,以期為預測高爾夫球場在防風固沙上的作用提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區域永定河地區“高爾夫長廊”是由韓烈保在《高爾夫周刊》中首次提出的概念[22]。它是指位于永定河下游干涸河床上的高爾夫球場以及與高爾夫相關的其他設施等在內的,具有防風固沙,綠化環境,保護當地生態環境功能的高爾夫群帶區域。根據定義,截至2008年8月,“高爾夫長廊”一共包括高爾夫俱樂部7家,共13個18洞球場。

已建成開業的7個高爾夫俱樂部按從北到南的地理位置排列依次為：北京銀泰鴻業高爾夫俱樂部、北京寶興高爾夫俱樂部、東方雙鷹高爾夫俱樂部、長陽國際高爾夫俱樂部、加州水郡高爾夫俱樂部、金沙植物園、北京堯上鄉村高爾夫俱樂部（表 1）。

表 1 永定河流域高爾夫球場基本情況（截至2009年8月）

1.2 取樣方法根據球場在河道上地理位置的分布,選取相距5 km以上的高爾夫球場4個（銀泰鴻業高爾夫俱樂部、寶興高爾夫俱樂部、加州水郡高爾夫俱樂部和堯上鄉村高爾夫俱樂部）,以及球場地貌風格和植被種類與其他有顯著差異的俱樂部1個（金沙植物園）,共5個球場,以及寶興與加州水郡之間、加州水郡與金沙植物園之間和堯上高爾夫以南的3個河床無人管理區作為樣本。

在被選取的5個的樣本球場中,以18洞為單位隨機采取樣方1個（加州水郡為27洞球場,共取2個大樣方）,共9個大樣方,加上3個無人管理區樣本,共計大樣方樣地12個。樣方面積20m×20 m,調查樣方內所有喬灌草植物種類,記錄不同種類植物的數量,并測算香農（Shannon-Winner Index）指數。

香農指數（H）的測算[23]：

式中,Ni為樣方內第i個物種的個體數,N為樣方內所有個體數的和。在每個大樣方中選取4個1 m×1 m的小樣方,共計48個小樣方,測量植被蓋度。草坪蓋度以針刺法測量：制成100 cm×100 cm的木架,內用線繩等分為100個小格,將其放在被測草坪上,用細長針垂直針刺每一格,刺到的記1,未刺到記0,在測定出的草坪蓋度上,用灌木和喬木蓋度對草本蓋度進行修正,若未刺到草坪植物,但是有喬冠覆蓋的,仍記為1,綜合后得出該樣地的植被蓋度,以百分數表示,重復5次,取平均值。調查樣本分為4個類別,分別是果嶺（Green）、球道（Fairway）、高草區（Rough）和河床無人管理區（Wild）。

由于各球場果嶺草坪建植標準嚴格,且總面積最小,估測果嶺植被蓋度差異極小,故果嶺取樣一共4個；球道面積較果嶺大,取樣8個,高草區是高爾夫球場中面積最大的區域,取樣16個；河床無人管理區面積最大取樣20個,共48個樣方。

1.3 數據處理用Excel軟件處理數據并制作圖表,采用SPSS11.0統計軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 樣地分布與采樣結果12個樣方分布在永定河河床的不同流域段,植被種類不同,并且高爾夫球場的植被與外界植被有較大的差異（表2）。

表2 各樣地植被蓋度分布情況

續表2

2.2植被種類及分析從統計中可以看出,被調查的永定河流域內的喬木以、毛白楊Populus tomentosa、為主,并生有大量耐旱植物,如國槐Sophora japonica、刺槐Robinia pseudoacacia、桃樹Amygdaluspersica、油松Pinustabulaef ormis等。在平時人為干擾度較小的河床無人管理區,喬木以毛白楊為主,輔以荊條Vitex negund、鋪地柏Sabina procumbens等灌木。因永定河流域河床沙化嚴重,大部分高大喬木在無人工精細管理的條件下難以成活,而毛白楊在這一環境下可以生長良好并且較為速生,因此在河床綠化時,應首選毛白楊。而高爾夫球場內,人為干擾大,管理精細,對喬木景觀和功能要求更高,因此種植了大量其他喬木品種,包括國槐、刺槐、火炬樹、桃樹、杜梨Pyrusbetulif olia、杏樹Armeniaca vulgaris等,這些樹木在精細的養護條件下可以成活,毛白楊雖然抗旱性強,但是春季容易產生楊絮,會對球員打球和球場草坪的維護造成困擾,因此并不適宜球場栽植。

永定河河床無人管理區由于不受或較少受到人為干擾,因此荊條、鋪地柏等灌木生長良好。加州水郡球場倡導保留原始地形地貌,而使高草區灌木得到保留。但是其他球場大多灌木層缺失,形成了斷層。

最底層的草本層是植被種類最豐富的一層。由于受到河道土壤條件的限制（永定河流域以沙質土壤為主）,草本植物以抗旱植物為主。在河道占優勢的草種為馬唐Digitaria sanguinalis、狗尾草Setaria viridis、拉拉秧Humulusscandens。而在高爾夫球場內,根據適打性要求,果嶺草種為匍匐翦股穎、球道草種為草地早熟禾或匍匐翦股穎,發球臺為草地早熟禾與匍匐翦股穎,高草區大多為草地早熟禾或高羊茅,也有個別球場保留了河床原始地貌和植被作為高草區。

2.3 植被蓋度波動分析

2.3.1不同功能區植被蓋度 果嶺植被蓋度均在95%以上,密度高。

在永定河區域建植的高爾夫球場果嶺建植草種均為匍匐翦股穎,由于該草種的生理特性,容易建成均一致密的地表植被。因此4個樣方呈現了果嶺區域植被蓋度高,并且均勻的特點（圖1）。

圖1 果嶺植被蓋度情況

球道取樣共8個,植被蓋度基本達到85%以上,只有一個樣本密度小于85%,部分區域密度在95%以上,蓋度基本穩定。

球道建植草種各球場之間略有差異,金沙植物園球場球道建植草種為匍匐翦股穎,此外,其他球場建植草種均為草地早熟禾。夏季高溫條件致使冷季型草坪草處于生理半休眠狀態,而此時是草坪病害最為嚴重的時候,1號樣本即為受到病害侵蝕較為嚴重的樣方,植被蓋度為70%（圖2）。

圖2 球道植被蓋度

高草區樣方共16個,樣方蓋度略有波動,最高為91%（13號樣本）,最低為62%（4號樣本）。高草區與高爾夫球場其他區域的管理和維護具有明顯的差異,也是突出高爾夫特色的區域,不同的球場會結合自身球場定位和特色采取不同的養護方式[24]。從圖3中可看出采用精細養護的球場（如加州水郡高爾夫俱樂部及銀泰鴻業高爾夫俱樂部）,植被的蓋度相對高,而采用粗放管理方式的球場（如寶興高爾夫俱樂部）,植被蓋度的波動較大。

圖3 高草區植被蓋度

河床無人管理區樣本的平均植被蓋度遠低于前3個區域,并且波動加劇,不穩定性顯著增加。部分植被蓋度低于20%,在此蓋度下,植被阻沙效果極差；植被蓋度最高為73%。無論是球場內還是球場外的無人管理區,植被蓋度都極不穩定。

從表3的分析可以看出,果嶺是蓋度最高的區域,也最穩定,達到97%,而河床無人管理區植被生存的外界條件不確定性大,平均蓋度最低,同時樣本與樣本之間差異顯著,導致波動較大。

表3 永定河流域高爾夫球場不同區域蓋度比較

通過多重比較發現,河床無人管理區的植被蓋度與其他區域（果嶺、球道和高草區）差異顯著,明顯偏低,而果嶺和球道與高草區也有顯著差異（P＜0.05）。

2.3.2不同人為干擾程度下的植被蓋度 在高爾夫球場內,果嶺、發球臺、球道、高草區以及河床無人管理區的人為干擾程度依次降低,在河床無人管理區樣本的調查中發現,部分樣地出現了人為干擾,即部分區域中有人為的植被栽種,但干擾頻率低于高爾夫球場,如毛白楊以及大片的莊稼（花生Arachis hypogaea、玉米Zea mays等）情況。這些區域內的植被蓋度高于完全沒有人為干擾的區域。

圖4 河床無人管理植被蓋度

圖5 香農指數與植被覆蓋度的關系

2.3.3不同植物多樣性下的植被蓋度 從圖5中可以看出,當香農指數趨于零時,即樣方內只存在單一物種時,植被蓋度較高,在60%以上,這是由于這些區域受到強烈的人為干擾造成的；而當香農指數逐漸升高后,植被蓋度與指數的相關性減弱,當香農指數升高為0.50～0.75時,植被蓋度為20%～85%,此時植物的多樣性對植被蓋度影響極弱,說明在這一范圍內,人為干擾和生物多樣性對蓋度產生的影響大致相當；當香農指數上升到1.50后,植被蓋度大多在40%以下,表明此時植物的多樣性與植被蓋度負相關,在這些樣方中,幾乎不存在人為對樣方的干擾,因此外界自然條件成為影響植被蓋度的主要因素,而由于外界條件惡劣,多種植物只能零星生長,雖然香農指數高但是植被數量少,蓋度也非常低。

3 討論與結論

3.1高爾夫球場內外喬灌草不同層次的植被類型存在明顯差異。球場內部受到管理的區域包括果嶺、球道和高草區的草本植物較為一致,灌木層單一或缺失,喬木層種類豐富,管理精細。而河道無人管理區草本植物種類豐富,灌木層植物種類多樣并且數量較多,喬木層相對單一。

3.2高爾夫球場內的植被覆蓋度與河道無人管理區存在顯著差異（P＜0.01）。在被調查的4種類型區域中,植被蓋度依次為果嶺＞球道＞高草區＞河道無人管理區。果嶺平均蓋度在95%以上,并且蓋度穩定,球道和高草區的平均蓋度均大于60%,而河床無人管理區植被平均蓋度小于40%,部分區域甚至低于20%。

3.3由于高爾夫球場與河床無人管理區植被蓋度差異明顯,因此對防風固沙產生的作用也有明顯差異。其中果嶺、球道和高草區的平均蓋度均大于 60%,根據馮曉靜等[19]、王升堂等[20]的研究,風蝕幾率可減少70.5%～84.0%,而河床無人管理區植被蓋度平均蓋度小于40%,部分地區植被覆蓋度甚至低于20%,因此,這些區域易造成明顯風蝕。

3.4植被的生長受水、熱、大氣以及外界生物影響很大,在無人為干擾的情況下,季節變化對植被蓋度具有決定性影響,本研究選擇盛夏植被蓋度最高的季節進行測量,并沒有進行時間上縱向的比較。但是由于高爾夫球場植被具有較強的人為干擾,大量維護作業使球場植被蓋度處于相對穩定的狀態（除冬季草坪枯黃休眠外）,對河床無人管理地區而言夏季是植被生長最茂盛、密度和蓋度最高的季節,據此推測在其他季節,球場的各個功能區域的植被蓋度也會大大優于河床無人管理區的蓋度。

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