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旅游干扰下太平湖国家湿地公园草本植物多样性研究

2023-02-20李梦蝶王立龙夏强

林业科技 2023年1期
关键词:太平湖龙窑样方

李梦蝶 王立龙 夏强

(1. 安徽师范大学生态与环境学院, 安徽 芜湖 241000 ; 2. 安徽师范大学生命科学学院, 安徽 芜湖 241000)

在旅游干扰下,植物是人为因素影响下的主要承受者,影响范围更深更广。多数自然环境破坏案例的源头都离不开人类活动,所以对旅游时伴随的人为活动进行了大量的实地案例调查。游人的干扰踩踏对本地植物生长具有长期和深远的影响[2]。学者关于旅游干扰对植物的影响进行过大范围系统性的数据研究,发现受威胁的植物种类的数量与游客数量相关,旅游业的发展更易增加受威胁植物的种类与数量[3]。对山岳地形旅游胜地内人为活动对植物的影响进行过大量调查研究[4-8],研究发现草本层受到影响的程度最高[12]。对森林公园和湿地保护区等这类地区的旅游干扰也进行过大量案例的研究[20,22],调查中发现旅游干扰只造成草本层植物的物种丰富度、多样性指数、均匀度指数和优势度指数的显著降低,对乔木层和灌木层并未有显著的影响差异[23]。

本研究采用野外采样调查法对太平湖湿地公园植物物种的多样性进行数据调查,选择钓场、龙窑寨、八卦岛三处旅游景点作为研究样地,运用样带法和样方法结合进行野外采样。距离游径边缘的1、3、6m处作为不同强度的干扰组,调查三处样地内的植物种类、数量、平均高度。运用植物多样性指数的测定方法进行分析,探究不同人为干扰强度下太平湖湿地公园植物物种多样性的变化趋势。

1 研究区域自然概况

太平湖国家湿地公园的主要旅游活动观赏区是龙窑寨、八卦岛和猴岛,太平湖钓场是未进行特别规划的生态观赏点,因为风景优美,所以吸引很多附近游客自驾游至此处进行钓鱼、观赏风景等一些野外活动,是重要的旅游区域之一。考虑到各地不同的旅游干扰程度和采样的可实施性程度,挑选了钓场、龙窑寨、八卦岛作为研究旅游干扰对区域植物多样性的不同干扰程度的采样点(图1)。

图1 取样地地理位置

A钓场:位于太平湖风景区的西南处,风景开阔,位置优越,适合钓鱼和野餐等一些野外活动,所处方位稍偏僻,植物种类丰富,生态环境较自然,地形平坦;B龙窑寨:位于太平湖风景区的中心湖区,三面环水。生态环境保存自然,地形起伏较大;C八卦岛:位于太平湖风景区的中部,是一处绝佳的观景岛屿,观景距离最远可以达到16800m。岛上因为有迷宫,与八八六十四卦相巧合,故得名八卦岛。自然植物较少,人工建筑和铺装面积较大。

自从1970年太平湖建成为始至今50多年历史过程中,依据巴特勒(Butler)旅游地生命周期理论[1],太平湖旅游地区的发展可以分成探索阶段(1970~1990年)、参与阶段(1991~2005年)和发展阶段(2006年~至今)[11]。在三个阶段演化发展过程中,旅游者的数量、收入、旅游节点及旅游地功能处于不断增加完善的状态,与周围城镇的发展互相推动。

2 材料与方法

2.1 材料与工具

皮尺、调查记录表、文件板夹、笔。

2.2 野外采样调查法

2020年11月赴黄山太平湖湿地公园进行实地调查,选择钓场、龙窑寨、八卦岛三种不同人为干扰程度的旅游开发地区,选取游径一侧较为平坦的典型地段作为样地,尽量挑选植物丰富度较高的地段,从游径边缘开始沿着垂直游径方向连续设置6个1m×1m的样方。距离游径边缘由近及远的顺序选择1、3、6m处的样方进行调查测量,1m处样方作为强干扰组,3m处样方作为中干扰组,6m处样方作为对照组(图2)。每个类型地区做3次重复,3个地区,一共9块样地,27块样方。调查样方内植物的种类、平均高度和数量,对不同类型区域植物的整体概况进行初步数据调查分析,随机选取不同生长状况的样地。

图2 样方布置图

2.3 植物多样性测定与统计分析

(1)Shannon多样性指数(H)

式中,N为所有物种的个体数之和为第个种的个体数量为第种的相对多度。

(2)Pielou均匀度指数(J)

H为Shannon多样性指数;Hmax为最大的物种多样性;S为群体的物种数。

(3)Simpson多样性指数(D)

式中,N为所有物种的个体数之和为第个种的个体数量;为第种的相对多度。

(4)Margalef丰富度指数(d)

式中,S为群体的物种数;N为所有物种的个体数之和。

使用SPSS 22.0分析软件、EXCEL 2016及GraphPad Prism 8对统计数据进行分析处理以及作图。

3 结果与分析

3.1 调查样地内植物基本概况

钓场样地共记录下24种植物,以植物多度进行排名,前六的植物依次是狗牙根(Cynodondactylon)、画眉草(Eragrostis pilosa)、牛筋草(Eleusine indica)、鸡眼草(Kummerowia striata)、鼠尾粟(Sporobolus fertilis)、铁苋菜(Acalypha australis),狗牙根占总植物数量的54.79%。除了鸡眼草和铁苋菜分别属于豆科和大戟科以外,其他四种优势植物都属于禾本科(表1);龙窑寨样地共记录下27种植物,植物多度排名前六的依次是狗牙根、马唐(Digitaria sanguinalis)、爵床(Rostellularia procumbens)、狗尾草(Setaria viridis)、红马蹄草(Hydrocotyle nepalensis)、风轮菜(Clinopodium chinense),狗牙根占总植物数量的49.29%。其中爵床、红马蹄草、风轮菜分别属于爵床科、伞形科、唇形科,剩下的3种植物都属于禾本科(表2);八卦岛样地共记录下20种植物,植物多度排名前六的依次是狗牙根(Cynodon dactylon)、车前(Plantago asiatica)、酢 浆 草(Oxalis corniculata)、狗尾草(Setaria viridis)、蛇莓(Duchesnea indica)、风轮菜(Clinopodium chinense),狗牙根占总植物数量的60.08%。其中狗牙根和狗尾草都属于禾本科,车前、酢浆草、蛇莓、风轮菜分别属于车前科、酢浆草科、蔷薇科、唇形科(表3)。在三个样地调查发现,狗牙根是太平湖风景区草本植物中的优势物种,禾本科的植物较占优势。

表1 钓场样地草本植物统计

表2 龙窑寨样地草本植物统计

续表

表3 八卦岛样地草本植物统计

续表

3.2 不同旅游干扰强度对样地植物物种数的影响

根据调查结果显示,三处样地中龙窑寨的物种数较为丰富,钓场样地次之,八卦岛样地最少。在三处样地中都呈现6m处样方物种数最多,3m次之,1m最少的趋势,且每处样地内的6m处与1m处样方的物种数差异显著(p<0.05)(图3)。

图3 不同强度的旅游干扰下各样地植物的物种

钓场不是固定景点,受到的人为干扰强度较低;龙窑寨的人为干扰强度中等,是旅游景点线路之一,但样地中自然环境状况较好,场地面积较大,人为铺装范围不大;八卦岛的场地面积较小,铺装面积较大,岛上人工建筑的痕迹较多,自然区域的保存较少,且因其地势较高,成为了游客的一处绝佳观景点,客流量较其他两处的样地较多。结果表明,中等干扰会增加样地内植物的物种数,轻度干扰会使得样地的物种较为单一,样地内的其他植物竞争不过某些优势物种,容易被生命力强,耐踩踏的物种所替代。重度干扰会导致样地内的物种数下降,场地内存活下来的都是耐踩踏、耐干旱的物种。

3.3 不同旅游干扰强度对样地植物物种多样性的影响

三处样地的Shannon多样性指数均为6m处最高,1m处最低(图4A)。不同样地内均呈现一定的规律,6m处至1m处样方的干扰强度不断增大,样方内草本植物的Shannon多样性指数也逐渐降低,其中八卦岛的Shannon多样性指数均略低于其他两处样地,且三处样地中6m处与1m处的Shannon多样性指数差异性显著(p<0.05)。

三处样地的Pielou均匀度指数均为6m处最高,1m处最低(图4B)。三处样地都是随着6m处至1m处样方的人为干扰强度逐渐增加,样方内植物的Pielou均匀度指数逐渐降低,钓场的Pielou均匀度指数均略高于其他两处样地。除了钓场样地中3处不同距离样方差异性不显著(p>0.05),龙窑寨和八卦岛样地均为6m与1m处样方的Pielou均匀度指数差异性显著(p<0.05)。

三处样地的Simpson多样性指数呈现6m处至1m处逐渐降低的规律(图4C),人为旅游干扰强度越强,样方内的Simpson多样性指数就越低。三处样地的Simpson多样性指数差距不大,且都是6m处与1m处样方的Simpson多样性指数差异性显著(p<0.05)。

三处样地的Margalef丰富度指数6m处最高,3m处最低(图4D)。随着旅游干扰强度的增大,6m处至1m处样方内植物的丰富度指数逐渐下降。其中八卦样地的Margalef丰富度指数略低于其他两处,三处样地都是6m处与1m处样方的Margalef丰富度指数差异性显著(p<0.05)。

图4 旅游干扰下各样地植物的多样性指数

太平湖湿地公园中选取的三处不同样地内植物物种的Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数呈现出一定的规律,随着旅游干扰强度的增大,三处样方内植物的4种物种多样性指数均呈现逐渐下降的规律,且除钓场样地的Pielou均匀度指数以外,其他样地内4种物种多样性指数都是6 m处样方与1m处样方差异性显著(p<0.05)。说明旅游强度的干扰会导致植物物种多样性的变化,干扰的强度越大,样方内物种多样性的数值越低。

4 讨论与小结

由于国内学者对黄山太平湖湿地公园的关注度和研究文章不多,主要研究对象多为黄山风景区内的动植物多样性。本文通过对黄山太平湖湿地公园内钓场、龙窑寨、八卦岛三处样地内的草本植物受人为旅游干扰的动态变化进行调查研究,填补草本植物响应太平湖湿地公园受到国家政策开发扶持后,区域内植物多样性变化状况研究领域的内容。实地调查后发现禾本科植物的抗干扰能力较强,其中狗牙根植物是三处样地的优势物种,具有很强的环境干扰适应性。且中度干扰有利于加强区域内植物的多样性,这与已有的研究结果一致[10,16]。推测太平湖湿地公园内植物物种多样性变化主要受到旅游干扰下的设施建设、人群活动、生物入侵和自然环境改变等因素的影响:

(1)太平湖湿地公园发展中设施的修建对植物多样性的影响。植物是太平湖湿地公园内不可缺少的重要组成部分,也是生态系统中的生产者,具有十分重要的影响地位。如今,太平湖湿地公园由于旅游需求量的增加,为了提供便捷道路和吸引更多游客的需要,政府部门进行了大规模的公路修建、开发[17]。推测太平湖内植物可能因为施工材料的影响导致植物多样性降低,且开发过程中草本的植物种子和花容易遭到破坏,后期无法进行授粉扩散,使得区域内植物无法完成正常大的生长发育过程,因此推测设施的修建可能对草本植物的多样性和物种数造成了严重的影响。

(2)太平湖湿地公园旅游人群活动时的人为干扰对植物多样性的影响。随着旅游活动强度的增大,某些脆弱的生态环境区更易受到外来行为的影响[18]。旅游者的践踏、穿越道路和旅游过程中的生产活动对草原植被的干扰使得群落结构发生严重的变化,而且草原的观赏功能也受到一定程度的影响[6,9];南湾国家森林公园内旅游带来的人为干扰造成园区内乔、灌、草三个层次的植物种类减少,植物多样性受到显著影响[19]。所以太平湖湿地公园内三处样地内草本植物的多样性的变化可能与旅游人群的干扰有一定的联系,不同景点的客流量会导致不同样地内草本植物的多样性状况的不同,草本植物的多样性对外界干扰具有直接响应。

(3)外来物种的入侵对太平湖湿地公园植物多样性的影响。王金亮等发现某些外来物种的入侵也会影响植物生态结构变化,前期有意或者无意的引入外来物种,后期对环境具有潜在的生态风险,极易导致环境内物种失衡[15]。外来物种若没有天敌,气候环境适宜,无法控制其生长速度,也无法完全去除,则会带来一系列的生态问题。如三裂叶牵牛作为外来物种,容易攀附其他植物,严重影响到被攀附植物的正常生长,造成潜在的生态安全破坏[13]。黄山太平湖湿地公园旅游建设开发时期可能会引入新的植物物种,为了塑造出不同于本土条件的景观效果,有些也是为配合景区旅游活动的开展,这样易使得湿地公园内本身的植物多样性状况受到影响。

(4)太平湖湿地公园内自然环境条件的改变对植物多样性的影响。外来旅游人群带来的干扰,容易引起太平湖湿地公园内植物生存环境条件的变化。比如,在东大河林区调查发现,由于后期自然环境条件的改变,当地青海云杉的生长受到了影响,种群的稳定性下降,整个区域面临种群老龄化的局面。太平湖湿地公园内人为活动会影响原生植物所需的光照、雨水、湿度等自然环境因素,从而导致环境内植物生长趋势的改变,物种组成发生变化,有的甚至直接导致某些植物在原有环境内无法生存,逐渐灭绝,致使整个太平湖湿地公园物种多样性明显下降。八卦岛样地可能就是因为客流量过大,人工环境程度较重,导致样地内的植物种类最少。

4.2 小 结

狗牙根是三处调查样地中共同的优势物种,且植物多度排名前六的植物中禾本科植物较多。说明禾本科植物是人为干扰下的优势科。龙窑寨样地是三处样地中物种数最丰富的样地,钓场次之,八卦岛最低,且6m处的物种数最高,3m处次之,1m处最低,三处样地的6m处与1m处的样点差异显著。太平湖湿地公园中选取的三处不同样点内植物物种的Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数随着旅游干扰强度的增大,三处样方内植物的4种物种多样性指数均呈现逐渐下降的趋势,说明旅游强度的干扰会导致物种多样性的变化,干扰的强度越大,样点内物种多样性的数值越低。

因此,国家相关部门应当增加区域内植物多样性的保护措施。加强太平湖湿地公园内生态游步道的建设,减少旅游活动对太平湖湿地公园物种多样性的影响。对于湿地公园内生态环境脆弱地区,要加大保护力度,划分为生态恢复区域。

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