全 文 ：收稿日期：2012-11-13
基金项目：国家自然科学基金项目（31170341）；湖北省自然科学基金项目（2011CDB001）；武汉市科技计划项目（201150699189-02）
作者简介：董元火（1964-），博士，副教授，主要从事生物多样性保护与利用研究工作，E-mail：dongyh2008@yahoo.com.cn
0 引言
【研究意义】研究群落的结构和物种多样性对野
生生物资源的保护与持续利用具有重要的指导意义
（尚辛亥等，2010），而研究水生植被的种类、群落结
构、时空变化以及生物多样性等特征，对合理利用湖
泊资源、恢复湖泊生态、改善湖泊水质具有重要的现
实意义（Blindow et al.，1998；许晓伟等，2012）。野菱
（TrapaincisaSieb. et Zucc.）为一年生浮水水生草本
植物，隶属菱科菱属，分布在江苏、安徽、浙江、湖南、
江西、福建和台湾等地的湖泊、池塘和沟渠中，在日本
湖北西凉湖野菱群落α-多样性特征
董元火1，雷 刚1，王贵雄2
（1江汉大学生命科学学院，武汉 430056；2黄梅县第一中学，湖北 黄冈 430200）
摘要：【目的】对湖北省西凉湖的野菱种群及其群落基本特征进行研究，为野菱保护策略的制定、开发利用以及湖
泊生态恢复提供依据。【方法】采用样方法和α－多样性指数研究西凉湖野菱种群和群落基本特征。【结果】野菱在西凉
湖分布较少，未发现以野菱为主的野菱群丛。野菱种群面积为2000~2200m2，野菱频度为50%，盖度约10%，多度等级
为1级（少）。与野菱相伴生的物种主要有10科11属12种，多度、盖度最大均为菰（Zizaniacaduciflora），最小均为槐叶苹
（Salvinianatans）。在湖中间菰为主要优势种。野菱群落群丛名为菰—浮萍—金鱼藻。α－多样性指数分析显示，野菱群
落Simpson指数（D）、Shannon-Wiener指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）分别为0.795、2.504和1.008。【结论】过度养殖是
导致湖北省西凉湖野菱种群面积减少和群落物种多样性降低的重要原因。
关键词：野菱；种群；群落；α-多样性；西凉湖
中图分类号：Q948.8 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2013）03-0381-04
DOI：10.3969/j：issn.2095-1191.2013.3.381
南方农业学报 JOURNAL OF SOUTHERN AGRICULTURE 2013，44（3）：381-384
ISSN 2095-1191；CODEN NNXAAB http：//www.nfnyxb.com
α－diversity characteristics of Trapa incisa community at Xiliang
Lake of Hubei Province
DONGYuan-huo1，LEIGang1，WANGGui-xiong2
（1College of Life Sciences，Jianghan University，Wuhan 430056，China；2Huangmei No.1 High School，Huanggang，
Hubei 430200，China）
Abstract：【Objective】The main goal of the present study was to investigate population and community characteristics
of Trapa incisa at Xiliang Lake of Hubei Province in order to provide basic data for effective conservation and utilization of
T. incisa and ecological restoration of lake. 【Method】Population and community characteristics of the endangered aquatic
T. incisa at Xiliang Lake in Hubei Province were surveyed using quadrat method and α－diversity index. 【Result】There was
less distribution of T. incisa at Xiliang Lake without any T. incisa association. Trapa incisa dispersed in Xiliang Lake in
area of about 2000-2200 m2， with frequentness of 50%， cover degree of approximately 10% and first abundance grade
（rare）. There were 12 plant species belonging to 10 families and 11 genera in the community， in which， Zizania caduci-
flora showed the highest abundance grade and cover degree， while Salvinia natans showed the lowest， Zizania caduciflora
was the dominant species in the middle of Xiliang Lake. The Trapa incisa community association was called Zizania ca-
duciflora- Lemna minor- Ceratophyllum demersum Ass.， and the α－diversity index analysis results revealed that its Simp-
son index（D）， Shannon-Wiener diversity index （H′）， and Pielou Evenness index （J） were 0. 795， 2.504， and 1.008， re-
spectively， which indicated low levels of species diversity at the T. incisa community. 【Conclusion】Excessive culture was
an important cause of the reduction in T. incisa population area and species diversity.
Key words： Trapa incisa； population； community； α－diversity index； Xiliang Lake
南 方 农 业 学 报
等国也有分布（中科院中国植物志编委会，1977）。野
菱果小，富含淀粉，供食用。长期以来，特别是近几十
年来，由于人类活动导致的水生生境破坏和过度开发
利用，野菱的群落面积与种群数量急剧减少，濒临灭
绝，已被列为国家二级重点保护濒危野生植物（于永
福，1999）。【前人研究进展】物种多样性是反映群落结
构和功能特征的有效指标，是生态系统稳定性的量
度，是当今生态和环境科学领域关注的热点之一（李
帅英等，2002；卢爱英等，2011）。目前，在探讨物种濒
危机制方面，许多学者从遗传学、种群生态学、生理生
态学和群落生态学等角度进行了大量研究，认为导致
物种濒危的原因主要是外部因素和内部因素（李典谟
等，2005）。国内外学者主要从物种多样性的测度方
法、分布格局及物种多样性与群落结构、生境因子（如
海拔梯度、水分因子、土壤因子、坡形、坡位、光照和温
度）、生产力和干扰的关系、物种多样性形成机制等方
面开展了许多研究（李帅英等，2002；尚辛亥等，2010；
白元等，2012；陈杰等，2012），其研究对象主要是陆地
木本植物和草本植物以及荒漠植物（黄康有等，2007；
尚辛亥等，2010；白元等，2012；陈杰等，2012），而水生
植物相对较少（彭映辉等，2005；高邦权等，2007）。关
于野菱的研究主要涉及植物形态解剖、花部形态结
构、传粉生物学、系统发育与分类地位等方面（Kak，
1988；姜维梅和丁炳扬，2004）。【本研究切入点】目前，
未发现采用α－多样性指数分析西凉湖野菱群落物种
多样性的报道。【拟解决的关键问题】通过采用α－多样
性指数，研究位于湖北省西凉湖的野菱种群及其群落
基本特征，以期为其保护策略的制定、开发利用以及
湖泊生态恢复提供基础资料和依据。
1 材料与方法
1. 1研究地点自然概况
西凉湖是湖北省第5大湖泊，是咸宁市境内最大
湖泊，与长江连接，湖面面积72.1 km2，为嘉鱼县、咸安
区、赤壁市3个县（市）共有；属亚热带湿热季风气候，
四季交替明显；年平均气温17℃，极端最高气温与极
端最低气温分别是37.6和－6.1℃，年无霜期天数254 d
（彭映辉等，2003）。
1. 2试验方法
1. 2. 1野菱种群和群落基本特征野外调查研究方
法 采用全球定位系统（GPS）测定现存野菱所在地
的经纬度。测量野菱的种群面积、个体数量等主要参
数，记录所在地的生境特征，采集和鉴定野菱及其主
要伴生种，并记录各物种的相对数量。相对数量采用
布朗—布朗喀（Braun-Blanquet）的多度等级划分标准，
即5：非常多；4：多；3：较多；2：较少；1：少；+：极少。以
Cook的水生植物概念划定水生植物的范畴。采用目视
法测定和记录每种植物的投影盖度、个体数量、频度
等。克隆繁殖的种类按无性系小株计算个体数。由于
野菱水中茎多分枝，判别每株野菱比较困难，因而以
野菱浮水叶形成的每个莲座状菱盘作为一个个体单
位进行统计。由于本次研究的野菱主要沿航道两侧生
长，在部分近湖岸处有零星分布，其他区域主要被菰
（Zizaniacaduciflora）履盖，因此为了体现该野菱群落
的基本特征，采用每隔5 m按1 m×1 m的样方，沿航道
和从近岸边向中间区域分别取15、5个样方，开展群落
的基本特征研究。采用优势种原则对群丛进行命名，
即以群丛优势种的名称作为该群丛的名称。
1. 2. 2物种多样性 鉴于植物个体数目特别是草本
植物个体数目计数困难（尚辛亥等，2010；卢爱英等，
2011），采用重要值作为多样性指数的计算依据（卢爱
英等，2011）。采用α－多样性指数分析西凉湖野菱群落
物种多样性。
物种多样性测度采用物种丰富度指数［Partrick
丰富度指数（R）］、Shannon-Wiener多样性指数（H′）和
Simpson index指数等指标进行评价。各指标的计算如
下（尚辛亥等，2010；卢爱英等，2011）。
（1）重要值（IV）=（相对密度+相对频度+相对盖
度）/3
相对密度=某个种的株数/所有种的总株数
相对频度=某个种的频度/所有种的总频度
相对盖度=某个种的盖度/所有种的总盖度
（2）Partrick丰富度指数（R）=S
（3）Simpson指数（D）＝1－ΣPi2
（4）Shannon-Wiener指数（H′）=-Σ（Pi×lnPi）
（5）Pielou均匀度指数（J）=H′/lnS=-Σ（Pi×lnPi）/lnS
式中，Pi指样方中第i个种的相对重要值，Pi=第i
个种的重要值/所有种的重要值之和。S为群落中的物
种数。
2 结果与分析
2. 1野菱的分布状况
2012年8月调查发现，野菱在西凉湖分布较少，
没有发现以野菱为主的野菱群丛，仅在一些湖湾汊
有零星分布。湖泊的许多区域被围网分隔成不同的
养殖区，在这些区域基本上没有水生植物，仅在围网
的拐角处有少许凤眼莲（Eichhorniacrassipes）和水鳖
（HydrochaiRsdubia）等，未见野菱。
2. 2生境及种群基本特征
本次研究的野菱种群位于湖北省嘉鱼县和赤壁
市交界的湖湾中，地理坐标为N 29°54、E 114°02，海
拔33 m，种群面积为2000~2200 m2。野菱频度为50%，
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董元火等：湖北西凉湖野菱群落α-多样性特征
盖度约10%，多度为少（1）（括号数字表示多度等级，
下同），其中从近岸区向中间区域的野菱种群频度为
60%，盖度平均为21%左右，多度为少（1），每平方米
平均有野菱4.5株（以菱盘为计算单位）。沿航道两侧
区域的野菱种群平均频度为67%，平均盖度在8.3%左
右，多度为少（1），每平方米平均有野菱4.6株。
2. 3野菱群落的物种多样性特点
该野菱群落群丛名为菰—浮萍—金鱼藻（Ziza-
niacduciflora-Lemnaminor-Ceratophylumdemersum
Ass），其群丛类型为挺水类。与其相伴生的物种主
要有10科11属12种。多度最大为菰，最小为槐叶苹
（Salvinianatans）。盖度最大为菰，最小为槐叶苹（表
1）。重要值和相对重要值最大的为菰，最小为槐叶萍
（表1）。在湖中间主要以菰为主，部分盖度在95%以上，
表明菰为主要优势种。
α－多样性指数分析结果显示，野菱群落辛普森
指数Simpson index（D）、Shannon-Wiener指数（H′）和
Pielou均匀度指数（J）分别为0.795、2.504和1.008。
表 1 西凉湖野菱群落的基本特征及物种多样性
Ta.1 CommunitycharacteristicsandspeciesdiversityofTrapancisaatXiliangLakeofHubeiProvince（in2012）
主要物种Species 多度（A） 频度（%）（F） 盖度（%）（C） 重要值/相对重要值（IV/Pi）
野菱Trapaincisa 1 50 10 0.070/0.005
菰Zizaniacaduciflora 5 85 80 0.380/0.144
浮萍Lemnaminor 2 95 10 0.175/0.031
金鱼藻Ceratophylumdemersum 2 55 10 0.114/0.013
狸藻Utriculariavulgaris 1 35 5 0.041/0.002
空心莲子草Alternantheraphiloxeroides 1 10 5 0.028/0.001
水鳖Hydrochairsdubia 1 60 5 0.078/0.006
菱Trapabispinosa 1 20 4 0.034/0.001
凤眼莲Eichhorniacrassipes 1 15 10 0.037/0.001
双穗雀稗Paspalumpaspeoides 1 10 5 0.028/0.001
槐叶苹Salvinianatans + 15 1 0.015/0.0002
3 讨论
干扰会影响植物群落的外貌、结构以及动态变
化，进而影响群落的生态环境。如果干扰过于频繁剧
烈，持续时间长，生境将遭到破坏，物种丰富度、多样
性及均匀度均降低（卢爱英等，2011）。物种丧失的直
接原因主要是栖息地破坏、环境污染、过度利用、外来
物种引入和疾病流行以及全球气候变化等（李典谟
等，2005），而养殖和污染是导致中国许多淡水湖泊水
生植物多样性严重丧失的主要因素，如湖北省荆门
市的长湖、武穴市的太白湖 、鄂州的梁子湖、湖南省
益阳市的大通湖和岳阳市的南湖及太湖等（彭映辉
等，2005；许晓伟等，2012）。彭映辉等（2003）研究结果
显示西凉湖水生植物多样性已严重丧失，不仅植被覆
盖率下降、植被结构简化、生物量降低，而且8种水生
植物已从该湖消失，认为该湖多样性丧失的原因是
围网养殖、过度收获水草、耙捞蚌类和螺类等人为干
扰。本研究结果表明，野菱群落中菰的盖度在85%以
上，重要值和相对重要值为最大，表明菰是该群落主
要优势种，但该群落的物种多样性指数（D=0.795、
H′=2.504）低于彭映辉等（2003）的研究结果（该湖以
菰为主的菰群丛D和H′平均值分别为0.824、 .762，以
野菱为主的野菱群丛D和H′平均值分别为0.841、
2.932）。彭映辉等（2003）研究结果显示，野菱是西凉湖
的优势种之一，但本研究发现野菱在该湖分布区域极
显著减少，未发现以野菱为主的野菱群丛，野菱的重
要值也相对偏低，这些表明近十年来西凉湖水生植物
多样性进一步降低。据湖北省西凉湖管理局介绍，从
20世纪90年代以来，西凉湖开发围栏养殖面积占湖区
总面积的60%，严重超过《渔业法》规定的10%标准，
造成湖面分割、开发过度、水质富营养化。可见，过度
的围网养殖和开发是导致该湖物种多样性降低的重
要因素。
生物多样性保护的关键之一是保护物种（李典谟
等，2005）。野外调查发现，当地居民特别是渔民未意
识到野菱为国家二级重点保护濒危野生植物，因此应
加大生物多样性保护的宣传，提高渔民的保护自觉
性。保护生境是物种保护有效的措施之一，在保护群
落过程中，最重要、最基本的步骤就是建立合法的保
护区，在保护特有种或濒危物种群落的同时，也保护
了群落中的其他物种（李典谟等，2005）。因此，建议在
西凉湖建立野生野菱原生境保护区，其地点可建在嘉
鱼县阴山村与赤壁市神山镇之间的湖湾处，原因有两
个：首先，该湖湾汊面积较大；其次，除连接阴山村与
神山镇的水道偶尔有小渔船通过外，基本上没有人员
流动，周边也基本没有工业区，人为干扰较少。在此基
础上，还要大力开展“拆围还湖”工作，降低过度养殖
对湖泊生物多样性的影响，加强湖泊生态的重建与恢
复工作，并处理好渔民利益与物种保护之间的关系，
提高渔民对保护水生植物多样性的积极性。
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南 方 农 业 学 报
4 结论
本研究采用α－多样性指数研究湖北西凉湖的野
菱种群及其群落基本特征，结果显示，与野菱相伴生
的物种主要有10科11属12种，辛普森指数（D）、Shan-
non-Wiener指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）分别为
0.795、2.504和1.008。过度养殖是导致野菱种群面积减
少和群落的物种多样性降低的重要原因。建立西凉湖
野生野菱原生境保护区，抑制过度养殖和加大保护宣
传是保护野生资源的重要举措。
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（责任编辑 韦莉萍）
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