丹東園山島植物多樣性調(diào)查與分析

摘要：園山島是鴨綠江口濕地國家級自然保護區(qū)植物多樣性的典型代表區(qū)域之一。本文分析了園山島植物的科屬組成、地理區(qū)系劃分、G-F指數(shù)，園山島內(nèi)目前有28種，隸屬21科25屬。其中藤本4種，喬木3種，灌木1種，草本植物20種；植物地理成分以北溫帶分布為主；植物科多樣性的貢獻高于屬多樣性；島內(nèi)喬木層優(yōu)勢種為板栗，灌、草木層的優(yōu)勢種主要為葛、三脈紫菀、薤白、小黃紫堇、唐松草、茅莓懸鉤子、杠板歸；鵝耳櫪落葉闊葉林、野菊花、藿香草叢群落的物種多樣性指數(shù)較高，葛群落的物種多樣性指數(shù)最低；園山島植物物種與其他兩個鄰近海島的Jaccard指數(shù)為燈塔山島（0.167）＞ 廣鹿山島（0.133），表明海島的相似性與離岸距離和面積有關(guān)。通過本項研究，希望可以為保護區(qū)海島植物多樣性的保護與開發(fā)利用提供參考。

關(guān)鍵詞：園山島；植物群落；植物多樣性

生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，植物物種多樣性既是遺傳多樣性的基礎(chǔ)，又是生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性形成的重要載體。多樣性評價指數(shù)是測定植物多樣性高低及空間分布特征的數(shù)值指標[2]。

海島是為特有生物資源提供隔離生境的重要場所，因其獨特的地理位置，生態(tài)環(huán)境與相近沿海大陸地區(qū)存在明顯的差異，導(dǎo)致其缺少了與其他生態(tài)系統(tǒng)的物種交流，物種豐富度較低，形成一些特有的群落類型。因此相對獨立的海洋島嶼生態(tài)系統(tǒng)被視為模式生態(tài)系統(tǒng)。

調(diào)查結(jié)果顯示，我國海島資源豐富，共有海島

11 000余個，其中超過90%的海島為無居民海島。然而受自然資源條件制約，“無居民海島開發(fā)熱潮”難以形成，當(dāng)前得到開發(fā)的無居民海島僅部分海島生態(tài)系統(tǒng)受到較大的破壞。想要科學(xué)合理地開發(fā)保護無居民海島，首先就要掌握海島資源、生態(tài)環(huán)境狀況，并在調(diào)查的基礎(chǔ)上開展無居民海島資源評估、生態(tài)保護網(wǎng)絡(luò)、保護優(yōu)先級評估、海島生態(tài)系統(tǒng)的演化，以及不同用島類型、用島方式對海島生態(tài)系統(tǒng)的影響和生態(tài)修復(fù)效益評估等研究[3]。

園山島生態(tài)環(huán)境良好，無居民居住，人為干擾較輕，較好地保留了海島植被的原生生態(tài)環(huán)境，具有較高的保護價值和研究意義。本文以園山島上的植物作為研究對象，通過科、屬組成分析、區(qū)系分析、G-F指數(shù)分析、Patrick豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)分析探討島植物多樣性的特點，明確園山島這個無居民海島的植物多樣性，為無居民海島植物多樣性的保護、后續(xù)科學(xué)管理以及海島的開發(fā)利用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)域和方法

1.1 研究區(qū)域

園山島地處遼寧省丹東市東港市西部，位于鴨綠江口濕地國家級自然保護區(qū)內(nèi)，南臨黃海，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春夏秋冬四季分明，雨熱同季，為典型的海洋性氣候。島長約380 m，寬約260 m，海島面積0.65 km2，海岸線長970 m，地勢西高東低，海拔最高點83.88 m。地貌類型以山地為主，土壤類型主要為壤土。

1.2 研究方法

結(jié)合遙感影像、無人機航拍圖片作為輔助手段，選擇具有代表性、保存相對完好、分布面積較大的地段，在全島設(shè)置樣地48個，其中木本植物樣方8個，大小為10 m×10 m，草本植物樣方40個，大小為 1 m×1 m。

記測樣方內(nèi)所有植物的植物名稱、植株數(shù)量，還有高度、蓋度、物候期、生活力等指標，以及喬木的平均胸徑。調(diào)查過程中，胸徑用胸徑尺測量，蓋度采用目測法，多度目測等級采用Drude多度制，同時記測樣地的海拔、經(jīng)緯度、地形、坡度、周圍環(huán)境、土壤質(zhì)地等自然環(huán)境因子。以樣方法調(diào)查燈塔山島、廣鹿山島植物群落組成。

園山島植物的屬依據(jù)吳征鎰的《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》進行區(qū)系劃分。本研究以重要值計算物種在群落中的地位；以Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)計算A多樣性；以Jaccard指數(shù)代表β多樣性；以G-F指數(shù)計算園山島所調(diào)查植物屬、科水平上種的多樣性。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物科屬組成

對園山島進行系統(tǒng)的植物調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)主要的植物種類有28種，隸屬于21科25屬。園山島植物類別主要由喬木、灌木、草本和藤本組成，其中葛、鵝耳櫪、板栗、杠板歸為主要優(yōu)勢種。經(jīng)標本采集和現(xiàn)場分析，園山島有喬木3科3屬3種，占島植物總數(shù)的10.71%，以板栗、鵝耳櫪為主；灌木2科2屬2種，占園山島植物總數(shù)的7.14%；草本14科17屬19種，占園山島植物總數(shù)的67.86%，菊科植物數(shù)量最多，其次為禾本科、毛茛科；藤本4科4屬4種，占園山島植物總數(shù)的14.29%。整體而言，從不同層次科、屬、種數(shù)的大小來看，草本層遠大于灌木和喬木層，草本植物為最主要的植物類型。

通過各科所含種統(tǒng)計分析，園山島植物單種科（僅含一個種）有17個，占所有科的60.71%；含2～4種的寡種科有3個，占所有科的21.43%；含5種及以上的科僅有菊科1個，占所有科的17.86%。由此可見，單種科植物在本區(qū)域植物科的組成中占重要地位。

園山島植物中單種屬（僅含一個種）22個，占園山島所有屬的78.57%；含2-4種的寡種屬3個，占所有屬的21.43%；島上并沒有含5種及以上屬的植物。由此可知，園山島的植物屬的組成方面，單種屬占主要地位，整體植物物種組成比較簡單。

2.2 植物區(qū)系分布

按照吳征鎰的《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》對園山島植物的屬進行區(qū)系劃分，結(jié)果表明，園山島25屬28種植物中涉及9種分布區(qū)類型。地理成分以北溫帶分布為主，共10屬，占園山島植物總屬數(shù)的40%，涵蓋12種植物，占園山島植物總種數(shù)的42.86%。

2.3 植物多樣性分析

2.3.1 G-F指數(shù)分析

園山島調(diào)查樣地中共有植物種28種，其中裸子植物1種，被子植物27種。由調(diào)查可知園山島植物中被子植物屬的多樣性G指數(shù)、科的多樣性F指數(shù)均較低，分別為3.1418、2.4412，而G-F指數(shù)為-0.2870。從計算結(jié)果上看，G-F指數(shù)較為特殊，與一般的理論結(jié)果不相符合。一般出現(xiàn)負值代表科的多樣性上升，或?qū)俚亩鄻有韵陆担纯贫鄻有愿哂趯俣鄻有浴＿@種情況很少出現(xiàn)，為園山島植物多樣性的特征。該島嶼的裸子植物只有冷杉一種，因此其G指數(shù)、F指數(shù)、G-F指數(shù)全都為 0，由此可知園山島植物在科屬水平的單一。

2.3.2 植物群落分析

園山島主要植物群落為鵝耳櫪落葉闊葉林、板栗落葉闊葉林、葛群落、野菊花、藿香草叢、三脈紫菀草叢、小黃紫堇草。根據(jù)各植物重要值，確定喬木層優(yōu)勢種為鵝耳櫪和板栗；灌、草木層的優(yōu)勢種為葛（重要值2.25），其次為三脈紫菀（1.59）、薤白（1.39）、小黃紫堇（1.21）、唐松草（0.96）、茅莓懸鉤子（0.92）、杠板歸（0.84）。

鵝耳櫪落葉闊葉林群落有喬-灌-草三層結(jié)構(gòu)，草本層的物種豐富度指數(shù)較高。板栗落葉闊葉林喬木層優(yōu)勢度高，生長情況較好，同時存在多種藤本植物。葛群落物種豐富度和多樣性處于較低水平。

野菊花、藿香草叢群落物種豐富度較高，高度為0.5 m。三脈紫菀草叢物種豐富度較低，植物群落高度為1 m。小黃紫堇草叢群落高度為0.3 m，物種豐富度相對較高。

比較各植物種在各個群落的重要值，發(fā)現(xiàn)園山島不同群落植物組成方面差異明顯，其中鵝耳櫪落葉闊葉林群落、板栗落葉闊葉林群落的基本結(jié)構(gòu)為喬-灌-草三層，群落垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而其他群落類型在空間結(jié)構(gòu)上為水平結(jié)構(gòu)。

2.3.3 α多樣性分析

比較發(fā)現(xiàn)，各個群落內(nèi)的物種豐富度數(shù)值變化幅度較小，其中野菊花、藿香草叢群落和板栗落葉闊葉林群落的植物種類最多，達到6種；鵝耳櫪落葉闊葉林群落和小黃紫堇草棲群落的種類稍次之，為5種；葛群落和三脈紫菀草叢群落種類較少，僅為3種。

不同群落的Shannon-Wiener指數(shù)與Patrick豐富度指數(shù)的變化趨勢大體一致。野菊花、藿香草叢群落最高（1.55），其次為鵝耳櫪落葉闊葉林（1.42）、板栗落葉闊葉林（1.27、0.84）、小黃紫堇草棲（0.98）、三脈紫菀草叢（0.66），最低的是葛群落（0、0.33）。

不同群落的Simpson指數(shù)與Shannon-Wiener指數(shù)顯示的結(jié)果相同，與Patrick豐富度指數(shù)的變化趨勢大體一致。野菊花、藿香草叢群落最高（0.77），其次為鵝耳櫪落葉闊葉林（0.72）、小黃紫堇草棲（0.59）、板栗落葉闊葉林（0.65、0.47）、三脈紫菀草叢（0.36），最低的是葛群落（0、0.23）。

不同群落的Pielou均勻度指數(shù)與物種多樣性指數(shù)的變化趨勢大體一致，鵝耳櫪落葉闊葉林群落和三脈紫菀草叢群落相對較高。Pielou均勻度指數(shù)最高的是鵝耳櫪落葉闊葉林群落（0.89），其次是野菊花、藿香草叢群落（0.86）、最小為葛群落（0、0.24）。其他群落的均勻度指數(shù)在0.56～0.72浮動，比較接近。

總體來說，各個群落的豐富度指數(shù)、物種多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)的變化趨勢基本一致，不同群落的植物多樣性有較大差異。鵝耳櫪落葉闊葉林、野菊花、藿香草叢群落的物種多樣性指數(shù)較高，各群落的物種多樣性指數(shù)偏低。

2.3.4 β多樣性分析

計算園山島與燈塔山島、廣鹿山島Jaccard指數(shù)，發(fā)現(xiàn)園山島與燈塔山島、廣鹿山島相似性均不高，Jaccard 指數(shù)計算園山島與其他2個島的相似性的結(jié)果（CJ）為燈塔山島（0.167）＞ 廣鹿山島（0.133）。

首先，這可能與三個島嶼的地理位置有關(guān)，廣鹿山島的地理坐標為（39°10′7.3776″N，122°25′22.3752″E），燈塔山島的地理坐標為（39°44′58.4952″N，123°45′15.3468″E），園山島的地理坐標為（39°45′50.8500″N，123°35′45.204″E），園山島與燈塔山島在地理位置上更加接近，相似度也相對較高。

其次，三個島嶼與大陸的最近距離不同，具體為廣鹿山島（19.92 km）＞燈塔山島（7.93 km）＞園山島（0.83 km）；三個島嶼的面積也不同，具體為廣鹿山島（0.163 km2）＞園山島（0.065 km2）＞燈塔山島（0.055 km2）。Jaccard指數(shù)分析表明，相似性程度與島嶼與大陸的最近距離直接相關(guān)。

3 結(jié)論

園山島植物物種豐富度較低，含有28種植物，隸屬21科25屬，以草本植物為主要類型。由于園山島與大陸存在地理隔離，無法進行有效的物種交流，受溫帶海洋性季風(fēng)氣候和海島地貌的影響，在植物科屬組成上較為單一，以單種科、單種屬為主。島上植物區(qū)系地理成分區(qū)域性明顯，北溫帶分布型是園山島植物的主要分布類型，這一性質(zhì)符合園山島所處的緯度特點與當(dāng)?shù)厝隃睾蜐駶櫟臍夂驐l件。同時14.29%泛熱帶分布和10.71%的世界分布類型，體現(xiàn)出園山島植物的物種起源有一定復(fù)雜性，具有多種分布類型交叉分布的特征。

園山島被子植物屬的多樣性G指數(shù)、科的多樣性F指數(shù)，分別為3.1418、2.4412，G-F指數(shù)較為特殊，為-0.2870，與一般的理論結(jié)果不相符合，出現(xiàn)負值代表科的多樣性上升，或?qū)俚亩鄻有韵陆担纯贫鄻有愿哂趯俣鄻有浴?/p>

園山島野菊花、藿香草叢群落和板栗落葉闊葉林群落的植物種類最多，鵝耳櫪落葉闊葉林群落和小黃紫堇草棲群落的種類稍次之，葛群落和三脈紫菀草叢群落種類較少，群落豐富。

園山島與燈塔山島、廣鹿山島這2個島嶼的植物相似性并不高，這3個海島均處于黃海海域，各個島嶼的生態(tài)環(huán)境存在一些差異，主要原因是海水阻隔使其間物種的交流有限，各島植物朝著自己特有的方向演變，導(dǎo)致這3個海島間植物相似性程度較低。3個島嶼的面積大小為廣鹿山島（0.163 km2）＞園山島（0.065 km2）＞燈塔山島（0.055 km2），園山島與廣鹿山島符合這一數(shù)量關(guān)系，而比較園山島與燈塔山島的結(jié)果與理論有一定的差異，園山島的面積要比燈塔山島略大，在物種豐富度水平上反而要略低于燈塔山島，對此分析可能是由于園山島為近岸島，島上人為因素的干擾對島嶼植物的β多樣性有一定程度上的影響，模糊了島嶼物種與面積關(guān)系。綜上所述，由于園山島距離大陸距離較近，受到一定的人為干擾，島上植物物種具有獨特性，園山島上植物具有較高的保護價值和研究意義。

參考文獻

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