新疆柴窩堡湖濕地的植物群落組成及其類型

阿衣帕熱·帕爾哈提，趙曉英，海 鷹，王 姣，董正武(.新疆師范大學生命科學學院，新疆 烏魯木齊830054； .新疆師范大學地理科學與旅游學院，新疆 烏魯木齊 830054)

新疆柴窩堡湖濕地的植物群落組成及其類型

阿衣帕熱·帕爾哈提1，趙曉英1，海 鷹2，王 姣1，董正武1
(1.新疆師范大學生命科學學院，新疆 烏魯木齊830054； 2.新疆師范大學地理科學與旅游學院，新疆 烏魯木齊 830054)

柴窩堡湖濕地是烏魯木齊的重要水源地和生態(tài)屏障。本研究通過野外實地調查方法分析了柴窩堡湖濕地的植物群落組成、區(qū)系及其類型。結果表明，柴窩堡湖濕地共有維管束植物30科84屬122種，其中，蕨類植物1科1屬1種，雙子葉植物23科62屬90種，單子葉植物6科21屬31種；種子植物區(qū)系成分較為簡單，具有典型溫帶屬性。生活型以草本植物為主，占總種數(shù)的94.2%；水分生態(tài)型中，中生植物種類最多，共42種，占總種數(shù)的34.4%；柴窩堡湖濕地共有20個植物群系，北岸主要為布頓大麥群系(Form.Hordeumbogdanii)、細葉沼柳群系(Form.Salixrosmarinifolia)、蘆葦群系(Form.Phragmitesaustralis)等，西岸主要為鹽穗木群系(Form.Halostachyscaspica)、盤花乳菀群系(Form.Galatellabiflora)、鹽角草群系(Form.Salicorniaeuropaea)等，東岸和南岸只有多枝檉柳群系(Form.Tamarixramosissima)。本研究結果不僅可以為柴窩堡湖濕地植被穩(wěn)定性維持和生物多樣性保護提供本底數(shù)據(jù)，而且可以為水源地生態(tài)保護提供基礎資料。

柴窩堡湖濕地；植物種類組成；區(qū)系成分；生活型；生態(tài)型；群系

柴窩堡湖濕地是典型的干旱區(qū)湖泊濕地，也是烏魯木齊的重要水源地和生態(tài)屏障。濕地植物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，也是水源補給、調節(jié)環(huán)境及文化服務的載體[1]，更是水鳥和其他動物的棲息地，還是濕地生物多樣性維持的基礎，具有多種生態(tài)功能[2-3]。因此,明晰該區(qū)濕地植物組成及其群系類型，對于保護柴窩堡湖濕地具有重要的現(xiàn)實意義。然而由于人為因素和自然因素的影響，柴窩堡湖面積急劇萎縮，水位下降，湖泊水質惡化，湖濱植被呈現(xiàn)退化趨勢，湖周邊濕地已退化嚴重，甚至變?yōu)辂}漠，濕地功能受損，從而引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問題。修復和保護柴窩堡湖濕地是烏魯木齊市當前急需解決的重大科學問題。為此，2007年在烏魯木齊生態(tài)防護體系建設規(guī)劃中，達坂城被列為重要的生態(tài)保護和恢復點。保護和修復濕地功能，首先需要明晰柴窩堡湖濕地的現(xiàn)狀和本底，而植物群落則是濕地本底調查的重要組分。

本研究通過野外實地調查和統(tǒng)計分析，研究柴窩堡湖濕地植物的科屬組成、區(qū)系成分、生活型、水分生態(tài)型以及植物群落特征，以期為柴窩堡湖濕地生物多樣性的保護和修復提供較為全面的本底數(shù)據(jù)，從而為濕地功能恢復提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究概況

柴窩堡湖位于烏魯木齊市區(qū)東南約45 km博格達峰腳下的柴窩堡盆地，地理位置為43°30′ N、87°54′ E。屬微咸冷水湖泊，礦化度為6.8 g·L-1，pH為9.04[4]。湖水來源于湖北側博格達山南坡的白楊溝、三個山溝、柳樹溝等河流的地表水與地下水，湖南側有發(fā)源于天格爾山北坡的五十城溝、張家溝、小東溝一半的水量匯入[5]。柴窩堡湖面積約26.93 km2[6]，南北長約6.37 km，東西寬約5.75 km，地形起伏不大，海拔1 086～1 109 m，地貌類型以斷陷谷地為主。

研究區(qū)屬溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫6.6 ℃，冷熱變化劇烈，降水量少，年均降水量50～60 mm，降水多集中于6-9月，年均蒸發(fā)量2 721.5 mm[7]，主要土壤類型為草甸鹽土，冬季時間長，春秋多大風。年均日照時數(shù)3 065 h。大風頻繁，年平均風速7.3 m·s-1，年平均大風天數(shù)149 d，年大風天數(shù)最多為228 d，4月至9月盛行東南風，10月至次年3月盛行西北風，一年之中4-5月風速最大，平均風速為4.4 m·s-1，平均最大風速為13.3 m·s-1，9-10月風速最小，平均風速為2.7 m·s-1，平均最大風速為6.8 m·s-1[8]。

1.2 研究方法

濕地植物調查于2012年8月進行；針對個別未采到繁殖體的植物，于2013年5月和8月再次野外調查，補充采集標本。樣地選擇和樣方設置依據(jù)《陸地生物群落調查觀測與分析》[9]的方法，根據(jù)研究地區(qū)植物群落類型及植被蓋度，在不同植物群落類型內(nèi)設置樣地，共設置樣地10個。湖的東、南、西方向植被稀疏，每隔100～500 m設置一個樣方，共設置了45個樣方，湖的北方植被蓋度大，植物種類多，每隔50～200 m設置一個樣方，共設置了35個樣方(圖1)。低矮草本的樣方面積為1 m×1 m，灌木及高大草本的樣方面積為5 m×5 m，記錄樣方內(nèi)的所有植物，測量其高度、蓋度、密度和頻度，并采集標本，對樣方外的植物也加以補充記錄并采集標本。記錄各樣地的生境因子(地理位置、海拔高度、土壤類型等)。

圖1 新疆柴窩堡湖濕地的位置及樣地分布Fig.1 Location of Chaiwopu lake wetland in Xinjiang, China

濕地植物確定依據(jù)《中國濕地植物初錄》[10]。植物科屬地理區(qū)系成分的分析參照吳征鎰等[11-12]的劃分方案。生活型和植物生態(tài)型的劃分根據(jù)《植物生態(tài)學》[13]和《植物群落學》[14]應用的生態(tài)類型分類系統(tǒng)。群系的劃分依據(jù)《新疆植被及其利用》[15]。重要值是評價植物種群在群落中作用的一項綜合性數(shù)量指標[9]，每種植物的重要值(%)計算公式為:

IV=(相對密度+相對頻度+相對蓋度+相對高度)/4.

2 結果與分析

2.1 柴窩堡湖濕地的植物種類和組成

調查結果表明，柴窩堡湖濕地共有維管束植物30科84屬122種(表1)，占新疆野生維管植物總種數(shù)的3.8%。其中，蕨類植物1科1屬1種，被子植物29科83屬121種，無裸子植物；雙子葉植物23科62屬90種，單子葉植物6科21屬31種。雙子葉植物在本區(qū)維管植物中占絕對優(yōu)勢。

從科級水平來看，寡種科(含2～10種)占優(yōu)勢(17科，56.7%)，所含屬、種數(shù)分別占總屬、種數(shù)的48.8%和52.5%；其次為單種科(11科，26.7%)，所含屬、種數(shù)分別占總屬、種數(shù)的13.1%和9.02%；而超過10種的較大科在該區(qū)僅有禾本科(Graminae)和菊科(Compositae)，所含屬、種數(shù)分別占總屬、種數(shù)的38.1%和38.5%。柴窩堡湖濕地植物屬主要是單種屬或寡種屬(含2～10種)，其中單種屬占絕對優(yōu)勢(57屬，67.9%)，如毛茛屬(Ranunculus)、鹽角草屬(Salicornia)、黃芩屬(Scutellaria)、堿蓬屬(Suaeda)等，所含種數(shù)占總種數(shù)的46.7%。寡種屬其次，有27屬，占總屬的32.1%，如藜屬(Chenopodium)、棘豆屬(Oxytropis)、薄荷屬(Mentha)等，寡種屬含種數(shù)占總種數(shù)的53.3%。

2.2 柴窩堡湖濕地的種子植物區(qū)系成分分析

柴窩堡湖濕地的種子植物共有29科83屬(表2)。其中，有12科為世界分布科，占總科數(shù)的41.4%，如藜科(Chenopodiaceae)、薔薇科(Rosaceae)、豆科(Leguminosae)、大戟科(Euphorbiaceae)、龍膽科(Gentianaceae)、菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)等。在世界分布科之外的其他科的對比關系中，以溫帶分布科為主，有16 科，占總科數(shù)的55.4%，如蓼科(Polygonaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)等；熱帶分布科只有1科，牻牛兒苗科(Geraniaceae)。

科的分布和結構所反映的是植物區(qū)系的一般性質，因為僅僅分析科的結果難以揭示整個植物區(qū)系的實質[16]。屬比科更能夠具體地反映植物的系統(tǒng)發(fā)育、進化分異和地理特征。在柴窩堡湖濕地植物，屬的分布區(qū)類型中溫帶分布及其變形有33屬，占該地區(qū)總屬的39.7%。溫帶分布屬之外的其他屬的分布區(qū)類型數(shù)量比例為，世界分布屬占33.7%，熱帶亞熱帶分布屬占總屬數(shù)的4.8%，與科的地理成分比例相一致。

表1 柴窩堡湖濕地植物概況Table 1 Statistics of the vascular plant classification in Chaiwopu Lake wetlands

表2 柴窩堡湖濕地種子植物科和屬的分布區(qū)類型Table 2 Geographical compositions of seed plant genera and families in Chaiwopu Lake wetlands

2.3 生活型特征

生活型被認為是植物在其進化過程中對氣候條件適應的結果。因此，生活型可以作為某地區(qū)生物氣候的標志[17]。柴窩堡湖濕地草本植物占優(yōu)勢，共有114種，占總種數(shù)的94.2%，其中一年生、二年生和多年生草本分別占總種數(shù)的18.2%、4.9%和71.1%；灌木僅有7種，占總種數(shù)的5.8%，其中灌木和半灌木分別占總種數(shù)的4.1%和1.7%，沒有喬木(表3)，說明濕地植物主要以多年生草本為主。

2.4 水分生態(tài)型特征

柴窩堡湖濕地植物水分生態(tài)型有旱生、中生、濕中生、濕生、沼生和水生植物6種(表 4)。其中，中生植物種42種，占總種數(shù)的34.4%，其次是濕生植物有28種，占總數(shù)的22.9%，濕中生植物有18種，占總種數(shù)的14.8%，沼生和水生植物共32種，占總種數(shù)的26.2%。說明柴窩湖濕地以中生、濕生植物為主。

表3 柴窩堡湖濕地植物生活型統(tǒng)計Table 3 Life-form spectrum of plants in Chaiwopu Lake wetlands

表4 柴窩堡湖濕地維管束植物生態(tài)型統(tǒng)計Table 4 Statistics of ecotype of the vascular plant in Chaiwopu Lake wetland

2.5 植物群落類型

群系是我國植物群落分類的中級單位。根據(jù)重要值及實地觀察，柴窩堡湖濕地的植物群落包括20個群系(表5)，以蘆葦群系的重要值最大，布頓大麥群系、長葉堿毛茛群系、盤花乳菀群系、海韭菜群系、密穗苔草群系、細葉沼柳群系、棱葉燈心草群系、多枝檉柳群系、拂子茅群系、水麥冬群系、鹽角草群系次之，水蔥群系、鹽穗木群系、菵草群系、香蒲群系、單鱗苞荸薺群系、長芒棒頭草群系、藨草群系、準噶爾大戟群系的重要值相對較小。湖不同方位的主要植物群落類型存在一定差異。湖的北岸主要為蘆葦群系、布頓大麥群系、細葉沼柳群系等；湖的西岸主要為盤花乳菀群系、鹽穗木群系、鹽角草群系等；湖東岸和南岸只有多枝檉柳群系。

3 討論與結論

3.1 植物組成

柴窩堡湖濕地共有維管植物30科84屬122種，無裸子植物，被子植物中雙子葉植物占優(yōu)勢。從植物種的數(shù)量來看，與國內(nèi)干旱區(qū)的敦煌西湖濕地(1 100.35 km2)的17科40屬43種[18]和面積(2 956.27 km2)很大的艾比湖濕地53科191屬385種植物[19]相比，柴窩堡湖面積(26.63 km2)較小，而植物種類相對來說比較豐富。

較大的科有菊科、禾本科、豆科、莎草科和藜科，在科級水平上以寡種科占優(yōu)勢，寡種科有17科，占科總數(shù)的56.7%；而屬級水平上以單種屬占絕對優(yōu)勢，單種屬有57屬，占總屬數(shù)的67.9%。可見，柴窩堡湖濕地植被不是以某一或幾個科的植物占主導地位，植物的科和屬的多樣性比較豐富。

植物區(qū)系是一定地區(qū)所有植物分類單位(如科、屬、種等)的總和，是植物界與自然地理環(huán)境長期相互作用、相互影響的結果[12]，在一定程度上反映了區(qū)域的自然地理條件的時空演變。在科級水平上溫帶分布科為主，世界分布科其次，熱帶分布科只有1個，溫帶分布屬及其變形有33屬，占該地區(qū)總屬的39.7%，世界分布屬和熱帶亞熱帶分布屬分別占總屬數(shù)的33.7%和4.8%，這與科的地理成分比例相一致，表明溫帶屬性是柴窩堡湖濕地植物區(qū)系的基本特點。這與同為干旱區(qū)的艾比湖濕地國家級自然保護區(qū)植物區(qū)系的基本特點相似[20-21]，體現(xiàn)出柴窩堡湖濕地植物的分布與所處自然地理位置及該地區(qū)大陸性氣候條件相適應和長期演化的結果。

表5 柴窩堡湖濕地植物群落類型統(tǒng)計表Table 5 Plant community types in Chaiwopu Lake wetland

續(xù)表5

群落類型Communitytype總蓋度Totalcoverage/%重要值Impotancevalue/%主要植物組成Compositionofplant鹽穗木群系Form.Halostachyscaspica35～403.55盤花乳菀(Galatellabiflora)和蘆葦(Phragmitesaustralis)菵草群系Form.Beckmanniasyzigachna70～803.38柳葉菜(Epilobiumhirsutum)、團花燈心草(Juncusgerardii)、長葉堿毛茛(Halerpestesruthenica)、長莖飛蓬(Erigeronelon-gatus)等etc.香蒲群系Form.Typhaorientalis85～903.12水蔥(Scirpustabernaemontanii)、拂子茅(Calamagrostisepigeios)、盤花乳菀(Galatellabiflora)、大花燈心草(Juncusbufonios)單鱗苞荸薺群系Form.Eleocharisuniglumis50～603.07棱葉燈心草(Juncusarticulatus)、密穗苔草(Carexpycnos-tachya)、藨草(Scirpustriqueter)等etc.長芒棒頭草群系Form.Polypogonmonspeliensis50～602.84鹽角草(Salicorniaeuropaea)、團花燈心草(Juncusgerardii)、盤花乳菀(Galatellabiflora)等etc.藨草群系Form.Scirpustriqueter70～802.78拂子茅(Calamagrostisepigeios)、單鱗苞荸薺(Eleocharisuniglumis)、藎草(Arthraxonhispidus)等etc.準噶爾大戟群系Form.Euphorbiasoongarica80～902.21蘆葦(Phragmitesaustralis)等etc.

生活型和生態(tài)型是生物適應不同環(huán)境或相同環(huán)境，在長期的進化過程中表現(xiàn)出來的外部形態(tài)特征和生活習型[22]，在一定程度上反映了該區(qū)生境變化的趨勢。柴窩堡湖濕地植物的生活型以草本植物為主，其中多年生草本植物占總種數(shù)的71.1%。在水分生態(tài)型中，中生植物種類最多，占植物種數(shù)的34.4%。近些年來柴窩堡湖水位下降，多年的濕地不斷退化，一些喜濕的植物減少，逐漸被中生植物取代。

3.2 柴窩堡湖濕地的植物群系

群系是我國植物群落分類的中級單位。柴窩堡湖濕地共有20個植物群系，比烏魯木齊周邊所有不同類型濕地的植物群系17個[23]還多3個群系。這在干旱區(qū)的湖泊濕地中，柴窩堡湖濕地的植物群系相對來說是比較豐富的[24]，這也許與柴窩堡湖濕地特殊的地理位置和環(huán)境有關。柴窩堡湖水來源于湖北側博格達山南坡的白楊溝、三個山溝、柳樹溝等河流的地表水與地下水，湖南側有發(fā)源于天格爾山北坡的五十城溝、張家溝、小東溝一半的水量匯入，但是，根據(jù)實地調查，湖南面已經(jīng)沒有水量匯入柴窩堡湖。目前，只有在湖北面有入水口，柴窩堡湖流入的是淡水，因此湖北面水資源較豐富、植物生長較好、植物群系分布多樣，主要分布蘆葦群系、布頓大麥群系、細葉沼柳群系等。湖的東邊留出入鹽湖的水是微咸水，而湖的東、西、南側無入水口，土壤含鹽量較高，鹽堿化嚴重，只有較耐鹽的植物生長，所以湖西邊主要分布鹽角草群系、鹽穗木群系，而湖東和湖南面只有多枝檉柳群系。另外，由于柴窩堡區(qū)風速常年較大，由于湖水的蒸騰作用，湖水位下降，土壤鹽漠化，這也是植物群落分布上的差異和變化的一個間接性因素。

近幾年柴窩堡湖急劇縮小，濕地退化嚴重，急需恢復。烏魯木齊市已規(guī)劃恢復柴窩堡湖，預計到2020年將柴窩堡湖水面面積恢復到2004年水平，即約30 km2[25]。本研究可為柴窩堡湖濕地的恢復管理和生物多樣性的保護提供依據(jù)。

致謝：崔乃然先生、周桂玲教授幫助鑒定植物標本，南江、古麗米熱、李群、張現(xiàn)偉參加了野外調查，特致謝忱!

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(責任編輯 王芳)

Plant community and floristic composition of Chaiwopu Lake wetland in Xinjiang, China

Aypari-parhat1, ZHAO Xiao-ying1, HAI Ying2, WANG Jiao1, DONG Zheng-wu1
(1.College of Life Science, Xinjiang Normal University, Urumqi 830054， China；2.College of Geography and Tourism, Xinjiang Normal University, Urumqi 830054， China)

Chaiwopu Lake is an important water sources and ecological barrier of Urumqi, which located in Dabancheng District of Urumqi. Recently years, due to the natural factors and the actions of human being, a series of ecological and environmental problems have been caused. Through field investigation, the composition of vascular plants, the floral geographical elements, life-form, ecotype and the characteristic of plant community of Chaiwopu Lake wetland have been analyzed. The results showed that there are 30 families,84 genera, 122 species of vascular plants in Chaiwopu Lake wetland, including 1 pteridophyte, and 90 species in 62 genera and 23 families of dicotyledonous plant, and 31 species in 21 genera and 6 families of monocotyledonous plant. The composition of Chaiwopu Lake wetland flora of spermatophytes is simple and with typical temperate characteristic. The vegetation types of Chaiwopu Lake wetland include 20 formations. Referring the life form in Chaiwopu Lake wetland, herbage plant was main, which account for 94.2%. In all ecotype of water plant, mesophyte plants were main with 42 species, accounting for 34.4%. There are 20 plant formation in Chaiwopu Lake wetland. Form.Hordeumbogdanii, Form.Salixrosmarinifolia, Form.Phragmitesaustralisare mainly distributed in north bank, and Form.Halostachyscaspica, Form.Galatellabiflora, Form.Salicorniaeuropaeaare mainly distributed in west bank, and Form.Tamarixramosissimaare only formation in east and south bank.

Chaiwopu Lake wetland; composition of plant; floristic; life form; ecotype; formation

ZHAO Xiao-ying E-mail:zzhaoxy@163.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0495

2014-11-07 接受日期：2015-03-11

國家自然科學基金(31260101)；新疆師范大學研究生創(chuàng)新基金(20131205);新疆師范大學珍稀瀕危物種保護生物學重點實驗室

阿衣帕熱·帕爾哈提(1988-)，女(維吾爾族)，新疆喀什人，在讀碩士生，主要研究方向為植物生態(tài)學。E-mail:gulparii@163.com

趙曉英(1963-)，女,甘肅金塔人，教授，博士，主要研究方向為植被恢復生態(tài)學。E-mail:zzhaoxy@163.com

Q948.15

A

1001-0629(2015)04-0531-08*

阿衣帕熱·帕爾哈提,趙曉英,海鷹，王姣，董正武.新疆柴窩堡湖濕地的植物群落組成及其類型[J].草業(yè)科學,2015,32(4):531-538.

Aypari-parhat,ZHAO Xiao-ying,HAI Ying,WANG Jiao,DONG Zheng-wu.Plant community and floristic composition of Chaiwopu Lake wetland in Xinjiang,China[J].Pratacultural Science,2015,32(4)：531-538.