王 瑋,韓烈保,2,常智慧

（1.北京林業(yè)大學(xué)高爾夫教育與研究中心,北京 100083；2.長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖北 荊州 434025）

①永定河全長(zhǎng)680 km,北京段長(zhǎng)108.7 km,流域面積1 600 km2[1]。自20世紀(jì)50年代官?gòu)d水庫(kù)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(tài)[2-3]。永定河斷水造成地表干枯、河床沙化,沙質(zhì)草地植物群落的穩(wěn)定性差,生態(tài)系統(tǒng)脆弱[4],導(dǎo)致古河道流域成為北京市最大的風(fēng)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(gè)縣（區(qū)）102個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)[6],永定河沙地作為北京市面積最大的風(fēng)沙化土地和風(fēng)沙危害最嚴(yán)重的地區(qū)之一,沙地面積達(dá)38 935 hm2,為全市沙地總數(shù)的65.96%[5]。因此,對(duì)永定河沙地開展風(fēng)沙規(guī)律及防治效益研究,對(duì)于遏制永定河沙地蔓延以及改善北京市的生態(tài)環(huán)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(nóng)墾翻耕地（留茬地）、濕地、防護(hù)林地和草地（草坪）。在這幾種治理后的土地類型中,農(nóng)墾翻耕地被認(rèn)為是潛在沙化土地,在受到人為擾動(dòng)后更容易發(fā)生土壤風(fēng)蝕[6-7]。建造防護(hù)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(yán)重沙化、地下水位低等原因?qū)е聵淠境苫铍y[8]。

研究表明：風(fēng)蝕起沙與地表植物覆蓋情況有關(guān)[9],與植被蓋度呈負(fù)指數(shù)關(guān)系[10-14],當(dāng)植被蓋度減少到20%時(shí),風(fēng)蝕速率突然增大[15-18],植被蓋度達(dá)到30%時(shí)可比裸露地表減少風(fēng)蝕量34.5%～58.0%,蓋度60%時(shí)可減少70.5%～84.0%[19],在風(fēng)速 12.7 m/s條件下,植被蓋度大于60%時(shí),風(fēng)蝕率幾乎為零[20]。

草地（草坪）綠化形式是2006年后新出現(xiàn)的,主要以高爾夫球場(chǎng)人為管理和養(yǎng)護(hù)的形式存在。由于高爾夫球場(chǎng)的功能需求,綠化形式不僅限于草坪,而是草灌喬相結(jié)合的立體綠化組合。根據(jù)馬士龍[21]對(duì)不同植被防風(fēng)效應(yīng)的研究,不同類型的植被防風(fēng)固沙效益差異顯著,喬灌草型植被防風(fēng)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(yáng)沙的功能。研究于2008年7月28日-8月22日對(duì)永定河下游盧溝橋至堯上段干涸流域的“高爾夫長(zhǎng)廊”上的球場(chǎng)以及球場(chǎng)外河床無人管理區(qū)的植被種類組合和植被蓋度做了詳細(xì)調(diào)查研究,以期為預(yù)測(cè)高爾夫球場(chǎng)在防風(fēng)固沙上的作用提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域永定河地區(qū)“高爾夫長(zhǎng)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(chǎng)以及與高爾夫相關(guān)的其他設(shè)施等在內(nèi)的,具有防風(fēng)固沙,綠化環(huán)境,保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境功能的高爾夫群帶區(qū)域。根據(jù)定義,截至2008年8月,“高爾夫長(zhǎng)廊”一共包括高爾夫俱樂部7家,共13個(gè)18洞球場(chǎng)。

已建成開業(yè)的7個(gè)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(yè)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(zhǎng)陽國(guó)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(xiāng)村高爾夫俱樂部（表 1）。

表 1 永定河流域高爾夫球場(chǎng)基本情況（截至2009年8月）

1.2 取樣方法根據(jù)球場(chǎng)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(chǎng)4個(gè)（銀泰鴻業(yè)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(xiāng)村高爾夫俱樂部）,以及球場(chǎng)地貌風(fēng)格和植被種類與其他有顯著差異的俱樂部1個(gè)（金沙植物園）,共5個(gè)球場(chǎng),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(gè)河床無人管理區(qū)作為樣本。

在被選取的5個(gè)的樣本球場(chǎng)中,以18洞為單位隨機(jī)采取樣方1個(gè)（加州水郡為27洞球場(chǎng),共取2個(gè)大樣方）,共9個(gè)大樣方,加上3個(gè)無人管理區(qū)樣本,共計(jì)大樣方樣地12個(gè)。樣方面積20m×20 m,調(diào)查樣方內(nèi)所有喬灌草植物種類,記錄不同種類植物的數(shù)量,并測(cè)算香農(nóng)（Shannon-Winner Index）指數(shù)。

香農(nóng)指數(shù)（H）的測(cè)算[23]：

式中,Ni為樣方內(nèi)第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù),N為樣方內(nèi)所有個(gè)體數(shù)的和。在每個(gè)大樣方中選取4個(gè)1 m×1 m的小樣方,共計(jì)48個(gè)小樣方,測(cè)量植被蓋度。草坪蓋度以針刺法測(cè)量：制成100 cm×100 cm的木架,內(nèi)用線繩等分為100個(gè)小格,將其放在被測(cè)草坪上,用細(xì)長(zhǎng)針垂直針刺每一格,刺到的記1,未刺到記0,在測(cè)定出的草坪蓋度上,用灌木和喬木蓋度對(duì)草本蓋度進(jìn)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?jǐn)?shù)表示,重復(fù)5次,取平均值。調(diào)查樣本分為4個(gè)類別,分別是果嶺（Green）、球道（Fairway）、高草區(qū)（Rough）和河床無人管理區(qū)（Wild）。

由于各球場(chǎng)果嶺草坪建植標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,且總面積最小,估測(cè)果嶺植被蓋度差異極小,故果嶺取樣一共4個(gè)；球道面積較果嶺大,取樣8個(gè),高草區(qū)是高爾夫球場(chǎng)中面積最大的區(qū)域,取樣16個(gè)；河床無人管理區(qū)面積最大取樣20個(gè),共48個(gè)樣方。

1.3 數(shù)據(jù)處理用Excel軟件處理數(shù)據(jù)并制作圖表,采用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣地分布與采樣結(jié)果12個(gè)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(chǎng)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(xù)表2

2.2植被種類及分析從統(tǒng)計(jì)中可以看出,被調(diào)查的永定河流域內(nèi)的喬木以、毛白楊Populus tomentosa、為主,并生有大量耐旱植物,如國(guó)槐Sophora japonica、刺槐Robinia pseudoacacia、桃樹Amygdaluspersica、油松Pinustabulaef ormis等。在平時(shí)人為干擾度較小的河床無人管理區(qū),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(yán)重,大部分高大喬木在無人工精細(xì)管理的條件下難以成活,而毛白楊在這一環(huán)境下可以生長(zhǎng)良好并且較為速生,因此在河床綠化時(shí),應(yīng)首選毛白楊。而高爾夫球場(chǎng)內(nèi),人為干擾大,管理精細(xì),對(duì)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(guó)槐、刺槐、火炬樹、桃樹、杜梨Pyrusbetulif olia、杏樹Armeniaca vulgaris等,這些樹木在精細(xì)的養(yǎng)護(hù)條件下可以成活,毛白楊雖然抗旱性強(qiáng),但是春季容易產(chǎn)生楊絮,會(huì)對(duì)球員打球和球場(chǎng)草坪的維護(hù)造成困擾,因此并不適宜球場(chǎng)栽植。

永定河河床無人管理區(qū)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(zhǎng)良好。加州水郡球場(chǎng)倡導(dǎo)保留原始地形地貌,而使高草區(qū)灌木得到保留。但是其他球場(chǎng)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(zhì)土壤為主）,草本植物以抗旱植物為主。在河道占優(yōu)勢(shì)的草種為馬唐Digitaria sanguinalis、狗尾草Setaria viridis、拉拉秧Humulusscandens。而在高爾夫球場(chǎng)內(nèi),根據(jù)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(fā)球臺(tái)為草地早熟禾與匍匐翦股穎,高草區(qū)大多為草地早熟禾或高羊茅,也有個(gè)別球場(chǎng)保留了河床原始地貌和植被作為高草區(qū)。

2.3 植被蓋度波動(dòng)分析

2.3.1不同功能區(qū)植被蓋度 果嶺植被蓋度均在95%以上,密度高。

在永定河區(qū)域建植的高爾夫球場(chǎng)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(gè)樣方呈現(xiàn)了果嶺區(qū)域植被蓋度高,并且均勻的特點(diǎn)（圖1）。

圖1 果嶺植被蓋度情況

球道取樣共8個(gè),植被蓋度基本達(dá)到85%以上,只有一個(gè)樣本密度小于85%,部分區(qū)域密度在95%以上,蓋度基本穩(wěn)定。

球道建植草種各球場(chǎng)之間略有差異,金沙植物園球場(chǎng)球道建植草種為匍匐翦股穎,此外,其他球場(chǎng)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(tài),而此時(shí)是草坪病害最為嚴(yán)重的時(shí)候,1號(hào)樣本即為受到病害侵蝕較為嚴(yán)重的樣方,植被蓋度為70%（圖2）。

圖2 球道植被蓋度

高草區(qū)樣方共16個(gè),樣方蓋度略有波動(dòng),最高為91%（13號(hào)樣本）,最低為62%（4號(hào)樣本）。高草區(qū)與高爾夫球場(chǎng)其他區(qū)域的管理和維護(hù)具有明顯的差異,也是突出高爾夫特色的區(qū)域,不同的球場(chǎng)會(huì)結(jié)合自身球場(chǎng)定位和特色采取不同的養(yǎng)護(hù)方式[24]。從圖3中可看出采用精細(xì)養(yǎng)護(hù)的球場(chǎng)（如加州水郡高爾夫俱樂部及銀泰鴻業(yè)高爾夫俱樂部）,植被的蓋度相對(duì)高,而采用粗放管理方式的球場(chǎng)（如寶興高爾夫俱樂部）,植被蓋度的波動(dòng)較大。

圖3 高草區(qū)植被蓋度

河床無人管理區(qū)樣本的平均植被蓋度遠(yuǎn)低于前3個(gè)區(qū)域,并且波動(dòng)加劇,不穩(wěn)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(chǎng)內(nèi)還是球場(chǎng)外的無人管理區(qū),植被蓋度都極不穩(wěn)定。

從表3的分析可以看出,果嶺是蓋度最高的區(qū)域,也最穩(wěn)定,達(dá)到97%,而河床無人管理區(qū)植被生存的外界條件不確定性大,平均蓋度最低,同時(shí)樣本與樣本之間差異顯著,導(dǎo)致波動(dòng)較大。

表3 永定河流域高爾夫球場(chǎng)不同區(qū)域蓋度比較

通過多重比較發(fā)現(xiàn),河床無人管理區(qū)的植被蓋度與其他區(qū)域（果嶺、球道和高草區(qū)）差異顯著,明顯偏低,而果嶺和球道與高草區(qū)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(chǎng)內(nèi),果嶺、發(fā)球臺(tái)、球道、高草區(qū)以及河床無人管理區(qū)的人為干擾程度依次降低,在河床無人管理區(qū)樣本的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),部分樣地出現(xiàn)了人為干擾,即部分區(qū)域中有人為的植被栽種,但干擾頻率低于高爾夫球場(chǎng),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(qū)域內(nèi)的植被蓋度高于完全沒有人為干擾的區(qū)域。

圖4 河床無人管理植被蓋度

圖5 香農(nóng)指數(shù)與植被覆蓋度的關(guān)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(dāng)香農(nóng)指數(shù)趨于零時(shí),即樣方內(nèi)只存在單一物種時(shí),植被蓋度較高,在60%以上,這是由于這些區(qū)域受到強(qiáng)烈的人為干擾造成的；而當(dāng)香農(nóng)指數(shù)逐漸升高后,植被蓋度與指數(shù)的相關(guān)性減弱,當(dāng)香農(nóng)指數(shù)升高為0.50～0.75時(shí),植被蓋度為20%～85%,此時(shí)植物的多樣性對(duì)植被蓋度影響極弱,說明在這一范圍內(nèi),人為干擾和生物多樣性對(duì)蓋度產(chǎn)生的影響大致相當(dāng)；當(dāng)香農(nóng)指數(shù)上升到1.50后,植被蓋度大多在40%以下,表明此時(shí)植物的多樣性與植被蓋度負(fù)相關(guān),在這些樣方中,幾乎不存在人為對(duì)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(zhǎng),雖然香農(nóng)指數(shù)高但是植被數(shù)量少,蓋度也非常低。

3 討論與結(jié)論

3.1高爾夫球場(chǎng)內(nèi)外喬灌草不同層次的植被類型存在明顯差異。球場(chǎng)內(nèi)部受到管理的區(qū)域包括果嶺、球道和高草區(qū)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(xì)。而河道無人管理區(qū)草本植物種類豐富,灌木層植物種類多樣并且數(shù)量較多,喬木層相對(duì)單一。

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

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

3.4植被的生長(zhǎng)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(jié)變化對(duì)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(jié)進(jìn)行測(cè)量,并沒有進(jìn)行時(shí)間上縱向的比較。但是由于高爾夫球場(chǎng)植被具有較強(qiáng)的人為干擾,大量維護(hù)作業(yè)使球場(chǎng)植被蓋度處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)（除冬季草坪枯黃休眠外）,對(duì)河床無人管理地區(qū)而言夏季是植被生長(zhǎng)最茂盛、密度和蓋度最高的季節(jié),據(jù)此推測(cè)在其他季節(jié),球場(chǎng)的各個(gè)功能區(qū)域的植被蓋度也會(huì)大大優(yōu)于河床無人管理區(qū)的蓋度。

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