黃河蘭州段濕地物種多樣性及保護(hù)研究

張 瑜，吳永華，趙 峰

(蘭州市園林科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730070)

濕地是指天然或人工、長久或暫時(shí)性的沼澤地、泥炭地、水域地帶，靜止或流動的淡水、半咸水、咸水體，包括低潮時(shí)水深不超過6 m的水域[1]。濕地植被是濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要成分，在美化環(huán)境、防風(fēng)固堤、維持生物多樣性、涵養(yǎng)水源和水質(zhì)凈化上有重要作用，被譽(yù)為“地球之腎”[2]。

目前，全國各地的濕地均遭到一定破壞,河道內(nèi)濕地面積大幅萎縮，濕地生態(tài)功能幾乎喪失，濕地生物多樣性受到嚴(yán)重威脅?；謴?fù)濕地功能，阻止生物多樣性的降低的問題亟待解決。因此,有必要了解濕地植物種類和群落生物多樣性，近年有關(guān)黃河蘭州段植物群落生物多樣性的研究較少[3]。通過對黃河蘭州段濕地植被的物種多樣性進(jìn)行研究，旨在為濕地植被資源合理利用、有效管理及生物多樣性的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，以促進(jìn)黃河濕地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)利用及和諧發(fā)展。

1 研究區(qū)域自然概況

甘肅省蘭州市是黃河全流域唯一穿城而過的省會城市。屬中溫帶大陸性干旱氣候,年均降水量360 mm，年均氣溫9.3 ℃，絕對最高溫度39.9 ℃，絕對最低溫度-23.1 ℃，年均降水量僅325 mm，年蒸發(fā)量卻達(dá)1 486 mm，為降水量的4.5倍，年均日照時(shí)數(shù)2 446 h，無霜期180 d以上，風(fēng)大沙多，最大風(fēng)速17.0 m/s。土壤以灰鈣土為主[4]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，蘭州市現(xiàn)有自然濕地面積為1.52×104hm2，僅占全市土地面積的1.16%，其中，以河流濕地面積最大，為1.31×104hm2。濕地植物主要以蘆葦、香蒲、灰綠藜、地膚、假葦拂子茅、曼陀羅等為主[6]。

黃河蘭州段新城大橋—桑園峽屬于河流濕地，主要分布于黃河沿岸，在黃河流經(jīng)蘭州城區(qū)的河道內(nèi)，以季節(jié)性河灘地、河心島以及沿岸河灘為主要類型，面積較大，總體資源非常豐富[5]。

2 材料和方法

2.1 群落樣地設(shè)置與調(diào)查

2013年5～6月，在蘭州市黃河兩岸從西向東選取西沙大橋、沙井驛、達(dá)川、寓言故事園、七里河橋、小西湖橋、龍?jiān)吹?個具有代表性的樣地進(jìn)行調(diào)查。采用典型取樣法，每個樣地設(shè)1～2個標(biāo)準(zhǔn)地，共調(diào)查樣地10個，其中，調(diào)查木本植物樣地2個，面積10 m×10 m ，調(diào)查草本植物樣地8個，面積5 m×5 m ，樣方重復(fù)3～5次。記錄樣地的基本狀況，如緯度、經(jīng)度、海拔、濕地類型以及群落學(xué)特征，如物種種類、數(shù)量、株高、蓋度、密度、頻度以及植被類型，群落優(yōu)勢種、群落結(jié)構(gòu)、群落分層結(jié)構(gòu)狀況等。

2.2 數(shù)據(jù)分析與處理

應(yīng)用Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，應(yīng)用SPSS軟件對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析[7]。

計(jì)算喬木、灌木和草本植物重要值Iv：

Iv=(相對蓋度+相對多度+相對頻度)/3

式中：相對蓋度=某個種的蓋度/所有種蓋度之和；相對多度=某個種的多度/所有種的多度之和；相對頻度=物種的頻度/物種的頻度之和；頻度=物種出現(xiàn)的樣方數(shù)/樣方總數(shù)[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 黃河蘭州段濕地植物區(qū)系成分統(tǒng)計(jì)

3.1.1 植物區(qū)系組成 調(diào)查顯示，黃河蘭州段濕地共有植物33科92屬132種(含變種，以下同)。其中，蕨類植物1科1屬2種、被子植物32科91屬130種，被子植物分別占全部科、屬、種的96.97%，98.91%和98.49%，其中，雙子葉植物24科63屬91種、單子葉植物8科28屬39種(表1)。說明被子植物在該濕地植物區(qū)系組成中占有重要地位，且以雙子葉植物居多。

表1 黃河蘭州段濕地植物分類

3.1.2 科的統(tǒng)計(jì)分析 黃河蘭州段濕地植物中，單屬科有20科，占科總數(shù)的60.60%，共20屬，占屬總數(shù)的21.74%；含屬數(shù)>5的科為藜科(Chenopodiaceae)、菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)和蝶形花科(Papilionaceae)，占科總數(shù)的12.12%，共計(jì)49屬，占屬總數(shù)的53.26%，菊科、禾本科、藜科、莎草科(Cyperaceae)和蝶形花科是物種數(shù)占前5位的科，是該植物區(qū)系的優(yōu)勢科(表2)。

科內(nèi)種的組成狀況：分布種數(shù)>6以上的科有藜科、蝶形花科、菊科、禾本科和莎草科。共計(jì)79種，占總種數(shù)的59.85%，其中，菊科含種數(shù)最多，約占18.94%；含2～6種科的有15科，共計(jì)25屬41種，分別占屬總數(shù)和種總數(shù)的27.17%和31.06%。濕地中單種科有12科12種，分別占全部科、種數(shù)的36.36%和9.09%，表明黃河蘭州段濕地區(qū)系優(yōu)勢現(xiàn)象明顯，植物種類具有集中分布于少數(shù)大科的特點(diǎn)[9]。

3.1.3 屬的統(tǒng)計(jì)分析 調(diào)查結(jié)果顯示，黃河蘭州段濕地植物中含物種數(shù)占前4位的屬為：蒿屬(Artemisia)7種、藜屬(Chenopodium)4種、蓼屬(Polygonum)4種和藨草屬(Scirpus)4種，而黃河蘭州段濕地植物絕大多數(shù)屬只含有1～3個種，說明在屬的水平上較分散并且分布均勻。單種屬非常豐富，共計(jì)68屬68種，如堿蓬屬(Suaeda)、地膚屬(Kochia)、鵝絨藤屬(Cynanchum)、莎草屬(Cyperus)等。所占比例達(dá)到了屬總數(shù)的73.91%，種總數(shù)的51.52。其中，蒿屬(Artemisia)含種數(shù)最多(共7種)，占種總數(shù)的5.30%，在植物群落中常作為建群種出現(xiàn)。該濕地較大屬很少，基本沒有含8種以上的屬。

表2 黃河蘭州段濕地植物主要科內(nèi)屬和種的統(tǒng)計(jì)(種數(shù)≧2以上的科)

表3 黃河蘭州段濕地植物屬內(nèi)種的統(tǒng)計(jì)

3.2 濕地植物群落特征及物種多樣性

根據(jù)優(yōu)勢種原則[10]，參考聚類分析的結(jié)果(圖1)，根據(jù)實(shí)地情況，將此次調(diào)查的黃河蘭州段的濕地植被分為9個群叢，其中，包括木本群叢2個，草本群叢7個(圖1)。

圖1 黃河蘭州段濕地植物聚類分析

3.2.1 木本濕地植被 (1)旱柳群叢 分布于黃河沿岸西沙大橋下的潛育化濕地，建群種旱柳有人工種植和自然形成的。樹高3～5 m，平均高度2.2 m，蓋度 80%～90%，群落下層以多年生根莖禾草為主。其中假葦拂子茅占絕對優(yōu)勢，株高110～230 cm，蓋度40%～60%。伴生種有苦荬菜(Ixerispolycephala)、蒔蘿蒿(Artemisiaanethoides)、蒲公英(Taraxacummongolicum)、酸模葉蓼(Polygonumlapathifolium)、藜(Chenopodiumalbum)和刺兒菜(Cirsiumsetosum)等。該群落具有護(hù)堤保土作用。

(2)檉柳-枸杞群叢 位于河岸堤下水位較高的鹽漬化生境，與堿蓬群叢、蘆葦群叢呈復(fù)區(qū)或交錯分布。土壤類型主要為灰漠土、荒漠風(fēng)沙土，水分中等偏旱。檉柳叢濕地群落總蓋度變化很大，低者僅5%，高者達(dá)95%，一般65%，群落中檉柳的高度200 cm以上，多數(shù)高度在210～300 cm，該群落沒有喬木層，灌木層優(yōu)勢種為檉柳(Tamarixaustromongolica)，枸杞(Lyciumchinense)，草本層主要優(yōu)勢種是鵝絨藤(Cynanchumchinense)，伴生種為黑沙蒿(Artemisiaordosica)，另外還有中亞紫菀木(Asterothamnuscentraliasiaticus)，少量獨(dú)荇菜(Lepidiumapetalum)。

3.2.2 草本植物群落 (1)蘆葦-萹蓄群叢 主要分布在河岸沼澤濕地，土壤為沙壤土，該群落沒有喬木層和灌木層，主要由草本植物組成，草本層優(yōu)勢種為蘆葦，群叢蓋度80%～95%，建群種是萹蓄，頻度0.8，平均高度35 cm，優(yōu)勢種是蘆葦，高約120～180 cm，其伴生種有香蒲(Typhaorientalis)、酸模葉蓼、藜等。

(2) 蒔蘿蒿群叢 廣泛分布在季節(jié)性支流的河漫灘和河岸。蒔蘿蒿為優(yōu)勢種，生長茂密，群落的蓋度在40%以上，伴生種有問荊(Equisetumarvense)、賴草(Leymussecalinus)、菊葉香黎(Chenopodiumfoetidum)，平均蓋度20%；偶見蘆葦(Phragmitascommunis)、堿蓬(Suaedaglauca)、狗尾草(Setariaviridis)等。主要分布在寓言故事園一帶。

(3)酸模葉蓼-灰綠藜群叢 該群落分布在河岸邊濕地，地勢較低處。群落總蓋度為85%，建群種為灰綠藜，蓋度為50%，頻度為0.4，優(yōu)勢種是酸模葉蓼，蓋度一般在35%～50%，頻度平均為0.5，伴生種有蘆葦、藜、稗草(Echinochloacrusgalli)，時(shí)有野艾蒿(Artemisiaargyi)、蒼耳(Xanthiumsibiricum)等。該群叢在安寧橋下廣有分布。

(4)假葦拂子茅-蘆葦群叢 分布于黃河40 km風(fēng)情線兩岸的河漫灘地，群落外貌整齊，群落總蓋度90%。優(yōu)勢種為假葦拂子茅，多生長于地下水位較高的地方，干旱的河床岸邊也有分布，株大繁茂，株高120～180 cm,蓋度70%～80%。建群種是蘆葦，株高50～80 cm,蓋度20%，頻度0.8，伴生種為紅豆草(Onobrychisviciaefolia)、牛筋草(Gramineae)、蒔蘿蒿、酸模葉蓼，偶見大車前(Plantagomajor)、萹蓄(Polygonumaviculare)、獨(dú)荇菜、地膚(Kochiascoparia)等。

(5)垂穗鵝觀草-寬葉獨(dú)荇菜群叢 分布于近河漫灘的砂土地帶，干旱的河床岸邊亦有分布，群落外貌整齊，群落總蓋度為90%，建群種是寬葉獨(dú)行菜，平均高度50 cm,蓋度40%～50%，優(yōu)勢種主要為垂穗鵝觀草，蓋度60%，頻度0.9，分布較為廣泛。群落中伴生有酸模葉蓼、大車前，其中，混生有蒔蘿蒿、鵝絨委陵菜(Potentillaanserine)、藜等，蓋度<10%。

(6)堿蓬群叢 分布于黃河沿岸鹽漬化濕地灘地，全部生長在無積水的濕地環(huán)境中，堿蓬群落內(nèi)生長的植物種類比較單調(diào)，總蓋度達(dá)50%～70%，堿蓬作為該群落的建群種，株高20～50 cm，蓋度30%～60%，頻度0.5，伴生種有鵝絨藤，蘆葦、灰綠藜(Chenopodiumglaucum)等，蓋度不超過10%。

(7)地膚-冰草(Agropyroncristatum)群叢 分布于近河漫灘地帶，土壤多為沙壤土。群落建群種是冰草，株高20～60 cm,蓋度60%以上，地膚是該群落的優(yōu)勢種，株高40～60 cm,蓋度為40%～60%，伴生種鵝絨藤、刺兒菜、酸模葉蓼等，蓋度<15%～30%，少有藜和蘆葦。季節(jié)性泛洪不會淹沒此群落。

4 濕地植被的保護(hù)和利用建議

隨著蘭州市城市建設(shè)速度的加快，對城市濕地過度的開發(fā)及污染物的大量排放致使近裸露濕地面積擴(kuò)大，水質(zhì)惡化，植物消失，濕地資源的保護(hù)與開發(fā)利用的矛盾也進(jìn)一步加劇[11]。因此，針對黃河蘭州段濕地資源現(xiàn)狀及存在的主要問題，要采取相應(yīng)的措施和對策，正確協(xié)調(diào)與處理好保護(hù)與利用之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)濕地的可持續(xù)發(fā)展。

濕地的保護(hù)和恢復(fù)主要包括非生物環(huán)境因素和生物因素。非生物環(huán)境包括水污染控制技術(shù)，疏浚技術(shù)，土壤恢復(fù)技術(shù)如施肥、土壤改良、自凈換土及分解污染物等。生物恢復(fù)技術(shù)包括物種的選育與繁殖，物種的引入與恢復(fù)、品種改良、群落結(jié)構(gòu)的組建與搭配、植物的種植等[12]。

4.1 水文保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

黃河蘭州段濕地，靠近化工區(qū)的部分，植被大面積的退化，死亡，退化因素是水資源的污染和匱乏，植物多樣性降低。因此，推進(jìn)廢水處理標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施環(huán)境保護(hù)政策，是濕地保護(hù)首先面臨的問題。

(1)對于待修復(fù)水體首先進(jìn)行沿岸帶片段化圍隔處理[13]，加大污水治理力度，控制工業(yè)廢水的排放，化肥、農(nóng)藥的施入量，改進(jìn)黃河河道內(nèi)灌排方式，嚴(yán)格截水，取水、排水的各個途徑，控制各種污染物進(jìn)入黃河水體。

(2)采用生物措施凈化水質(zhì)，通過種植大面積、高密度的香蒲、茭白、蘆葦、黃花鶯尾、美人蕉、莎草、燈心草等水生植物，有效吸收水體中的氮、磷等元素，凈化水質(zhì)，而且治污成本較低。

(3)通過修建一些濕地公園的水塘、人工湖和水渠、水庫以及黃河上游的水電站等水利工程，實(shí)現(xiàn)蓄洪、防旱相結(jié)合，通過季節(jié)性生態(tài)水位調(diào)控，在豐水期和枯水期實(shí)現(xiàn)水體交換，保證充足的水量與優(yōu)良的水質(zhì)維持濕地的存在和濕地的生態(tài)功能。

4.2 植被保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

4.2.1 自然恢復(fù) 黃河蘭州段部分濕地植被蓋度在85%以上，人為干擾較少，可以以旱柳、檉柳、蘆葦?shù)戎参锶郝錇榈湫痛磉M(jìn)行自然恢復(fù)。

4.2.2 人工促進(jìn)恢復(fù) (1)濕地系統(tǒng)前端由于污染物濃度較高，應(yīng)選擇耐污染能力強(qiáng)，宜于本土生長、根系發(fā)達(dá)、莖葉發(fā)達(dá)的植物；而考慮在系統(tǒng)末端污染降低區(qū)域，增加具有經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的植被。如蘆葦、香蒲、千屈菜、水蔥、眼子菜，荸薺，芡實(shí)、茭白、紫穗槐等。此外，還應(yīng)該移植一些除污效果好的水生植物到蘆葦沼澤的群落中，如鳳眼蓮等，還應(yīng)保留少量大豆等水禽喜食的作物，增加水禽食源。

(2)在地勢較高的河岸、階地邊坡因地制宜地栽植旱柳、垂柳、檉柳、紫穗槐等耐濕性喬灌木樹種，在喬灌木林間空地鑲嵌易恢復(fù)，質(zhì)量優(yōu)的小灌木，如紅瑞木(Cornusalba)或二月蘭(Fallopiaaubertii)、月季花(Rosachinensis)、火棘(Pyracanthafortuneana)等，豐富草甸的空間層次。在沼澤化草甸種植香蒲(Typhaorientalis)、菖蒲(Acoruscalamus)、鳶尾(Irisforrestii)、毛莨(Ranunculusiaponicus)、千屈菜(Lythrumsalicaria)等濕生植物，營造喬，灌、草結(jié)合的濕生植被，改變喬灌木區(qū)樹種單一的狀況，提高濕地植被蓋度。

(3)小型水面植被恢復(fù)，以自然恢復(fù)為主[14]。大型水面植被恢復(fù)，以適量撒播沉水、漂浮和浮葉植物的繁殖體為主，如鳳眼蓮、狐尾藻、眼子菜、荇菜等。濱水帶植被恢復(fù)，可以繁殖旱柳或垂柳，3～5 棵一叢， 種植密度為2～3 叢/m2， 選取120～150 cm 的灌木柳幼苗分散栽種在濱水帶遠(yuǎn)離水面一側(cè)，種植坑徑深為60 cm×50 cm，種植密度為1 000～3 000株/hm2。

(4)優(yōu)先保護(hù)已有物種及本地物種,以鄉(xiāng)土植物為主,外來植物為輔,在退化和受損嚴(yán)重的區(qū)域,采取重點(diǎn)修復(fù)策略，控制外來入侵物種蔓延。對于豚草、意大利蒼耳等有害植物要及時(shí)防除，控制數(shù)量，避免生態(tài)災(zāi)難的發(fā)生。

4.3 基質(zhì)保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

基質(zhì)是濕地植物發(fā)育和生存的載體，主要是從基質(zhì)、基床和土壤方面進(jìn)行恢復(fù)性設(shè)計(jì)。濕地基質(zhì)多數(shù)選用土壤、砂、碎石、礫石、卵石等，通常要求基質(zhì)有良好的吸附性能和交換性能。對有機(jī)質(zhì)含量過高的基質(zhì)，降低營養(yǎng)元素的含量，增加礦質(zhì)土壤，采用基質(zhì)清淤，客土覆蓋實(shí)現(xiàn)物理和生物技術(shù)相結(jié)合。在鹽沼濕地帶，首先采用土壤改良，根據(jù)土壤含鹽量施用硫磺粉，最后種植苜蓿、冰草、黑麥草等[15，16]。

4.4 生態(tài)河道保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

針對黃河蘭州段的濕地以及濕地公園內(nèi)的建設(shè)，采取生態(tài)浮床和生態(tài)護(hù)岸兩種構(gòu)建技術(shù)[17]。對于黃河兩岸綠化工程的河段及在蘭州市植物園和銀灘濕地公園，采用生態(tài)浮島技術(shù)，如美人蕉、千屈菜、水生鳶尾、香蒲、菖蒲等，栽培時(shí)由于千屈菜、美人蕉等挺水植物的根系較為發(fā)達(dá)，要求栽植內(nèi)徑在8 cm以上，共栽植5 000余株，景觀效果良好。對于自然狀態(tài)良好的河段采用生態(tài)浮床技術(shù)及岸邊植物整體修復(fù)的方法，如禾本科香蒲屬、菊科酸模屬、毛茛科毛茛屬等植物，除在河床中構(gòu)建生態(tài)浮床外，在岸邊種植水生植物。灌木柳、檉柳、紫穗槐是主要的護(hù)坡植物，種植在岸坡，以達(dá)到吸收水體中污染物最大效果。

4.5 岸帶護(hù)坡保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

岸帶護(hù)坡的恢復(fù)應(yīng)以根系發(fā)達(dá)的灌草種植為主，如灌木柳、紫穗槐。株行間距各為50 cm，紫穗槐分成2～3 根一叢，同時(shí)配植灌木柳、枸杞、檉柳等濕地草本植物用于減輕徑流沖刷的侵蝕作用[18]。岸邊植物可以選擇鳶尾、千屈菜、香蒲、蘆葦、茭白、荸薺等水生植物。并沿黃河風(fēng)情線增種旱柳、白楊等具有發(fā)達(dá)根系且具觀賞性的喜水植物，可保持水土，又能美化環(huán)境。

4.6 退耕還濕保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

因?yàn)槎蚜蠄觯缮硤?，排渣池和違章建筑、焚燒等人為破壞比較嚴(yán)重的濕地，應(yīng)該減少工程建設(shè)對灘涂地的占用，防止群眾開墾放牧，建設(shè)或撒播作物，實(shí)施農(nóng)田退耕還澤，或者實(shí)施退耕還草，依靠自然演替恢復(fù)成典型沼澤或沼澤化草甸。在退耕還澤還草區(qū)域進(jìn)行濕地植被的人工改造與恢復(fù)，采用人工播種鄉(xiāng)土植被種子，營養(yǎng)體扦插、移植植株等措施，使香蒲、蘆葦?shù)戎脖蛔匀簧L，水蔥、菹草、眼子菜、早熟禾、黑三棱、柳葉菜、燈心草，苔草、水薄荷等水生植物擴(kuò)散，縮短濕地恢復(fù)的時(shí)間[19]。目前，蘭州只有銀灘濕地公園和雁灘濕地公園，應(yīng)有計(jì)劃、有步驟地將其中面積較大、地理位置較好的中心灘及河對岸濕地，以及西沙黃河大橋北岸濕地建設(shè)成為省級、國家級濕地公園，力爭把黃河蘭州段河道濕地建成集保護(hù)、旅游、開發(fā)利用于一體的綠色長廊。

4.7 濕地科研與監(jiān)測保護(hù)恢復(fù)技術(shù)

與相應(yīng)的科研單位、高校合作，制定濕地保護(hù)與恢復(fù)的科研計(jì)劃和方案，開展?jié)竦鼗謴?fù)技術(shù)、物種保護(hù)技術(shù)等[20]，聘請國內(nèi)外著名的濕地、生態(tài)、植物、水利等領(lǐng)域的專家組成“黃河蘭州段濕地恢復(fù)與重建專家組”提供專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)。其次，項(xiàng)目實(shí)施過程中要不斷對水體和植被定期進(jìn)行監(jiān)測，收集數(shù)據(jù)，調(diào)研項(xiàng)目進(jìn)展情況。按照監(jiān)測成果調(diào)整技術(shù)方案，以達(dá)到最優(yōu)的恢復(fù)效果。

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