貴州草海水生維管束植物分布現(xiàn)狀及近30年變化特征研究

劉文+李宏+張玉武+袁果

摘要：在2011—2013年期間對貴州省草海國家級自然保護(hù)區(qū)水生維管束植物進(jìn)行監(jiān)測調(diào)查，共記錄水生維管束植物61種，隸屬27科40屬。參考前人調(diào)查研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新增3科4屬4種，分別為水燭（Typha angustifolia L.）、黑三棱[Sparganium stoloniferum （Graebn. ） Buch.-Ham. ex Juz.]、千屈菜（Lythrum salicaria L.）、問荊（Equisetum arvense L.）。由于草海上游周邊植被破壞嚴(yán)重、水源涵養(yǎng)功能喪失，泥沙隨地表徑流對湖床堆積作用，促使東部大型挺水植物群落的形成，加快了草海沿挺水植物-沼澤植物-濕中生植物-草甸化的演替進(jìn)程。另外，城鎮(zhèn)化建設(shè)與人口壓力導(dǎo)致草海水體富營養(yǎng)化程度加劇，尤其草海東部最為典型，水生維管束植物分布多為耐污染、易泛濫種類，其群落結(jié)構(gòu)簡單，易造成物種多樣性喪失。

關(guān)鍵詞：水生維管束植物;分布現(xiàn)狀;生物量;監(jiān)測;貴州省草海;國家級自然保護(hù)區(qū)

中圖分類號：Q948.8;X173 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2015）23-5872-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.23.019

Distribution Status and Changes in Recent 30 Years of Aquatic

Vascular Plants in Caohai of Guizhou

LIU Wen1，LI Hong2，ZHANG Yu-wu2，YUAN Guo2

（1. Authority of Caohai National Natural Reserve of Guizhou， Weining 553100， Guizhou， China;

2. Institute of Biology， Guizhou Academy of Science， Guiyang 550009， China）

Abstract： The distribution of aquatic vascular plants in Caohai national natural reserve of Guizhou province were investigated during 2011 to 2013. The results showed that the native aquatic vascular plants of Caohai national natural reserve comprised 40 families and 27 genera with 61 species， of which 3 families and 4 genera with 4 species [（Typha angustifolia L.，Sparganium stoloniferum （Graebn.） Buch.-Ham. ex Juz.，Lythrum salicaria L.，Equisetum arvense L.）] were newly discovered on the premise of consulting historical documents. The combined effects of the destruction of vegetation in upstream Caohai， the loss of water conservation， the surface runoff induced deposit of Caohai Lake， jointly promoted the formation of emergent aquatic plants and enhanced the succession of the ecosystem from emergent aquatic plants to limnocryptophyte， meadow， and finally to march plants communities in certain period. In addition， the urbanization and population explosion along Caohai led to the deterioration of eutrophication， especially in its eastern part， and caused the extension of tolerant species， which were characterized by simplified community structures， resulting in the decrease of species diversity.

Key words：aquatic vascular plants;distribution status;biomass;survey;Caohai of Guizhou province;national nature reserve

貴州草海國家級自然保護(hù)區(qū)地處云貴高原威寧縣城西側(cè)，26°49′—26°53′N，104°12′—104°18′E，海拔2 171.5 m，是一個典型的高原濕地生態(tài)系統(tǒng)。在中國生物多樣性保護(hù)行動計(jì)劃中，被列為Ⅰ級重要濕地，是世界人禽共生、和諧相處的十大候鳥活動場地之一，亦是中國濕地和淡水水域生物多樣性關(guān)鍵地區(qū)之一[1]。水生維管束植物是草海濕地生態(tài)系統(tǒng)中初級生產(chǎn)者，其種類、群落分布類型及生物量變化等對保障各類水生動物棲息地及維系濕地生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)起至關(guān)重要的作用。2011年8月至2013年10月在承擔(dān)“草海濕地水鳥與生物多樣性保育技術(shù)研究與示范”專題子項(xiàng)目期間，對草海水生維管束植物的種類、群落分布類型及生物量變化等現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)測調(diào)查，參考前人調(diào)查研究結(jié)果[2，3]，探討草海國家級自然保護(hù)區(qū)近30年來水生維管束植物群落的演替與變化及其可能原因，為草海濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。endprint

1 ?材料與方法

監(jiān)測調(diào)查參照湖泊水生維管束植物調(diào)查的內(nèi)容與方法[4]，監(jiān)測樣點(diǎn)設(shè)置沿用《草?？茖W(xué)考察報(bào)告》（1986年）[2]及草海研究（2005年）[3]，從大江家灣至顧家底下由北向南每800 m設(shè)樣點(diǎn)1個，剖線共設(shè)樣點(diǎn)4個，并結(jié)合水域深淺、湖灣的差異、水體植物群落的疏密度，選擇有代表性的區(qū)域布點(diǎn)，西部2個，東部4個，共設(shè)固定監(jiān)測樣點(diǎn)10個（圖1）。每年按春季1次，夏季2次，秋季1次，使用手持GPS在固定樣點(diǎn)按2 m×2 m進(jìn)行同步采樣，記錄水生維管束植物種類、群落分布類型和生物量。另由東向西設(shè)調(diào)查樣線6條，樣線間距800 m，記錄種類、群落分布類型及蓋度。另設(shè)19個與上述樣點(diǎn)不重疊的區(qū)域進(jìn)行湖泊水體營養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測。

2 ?結(jié)果與分析

經(jīng)過兩年實(shí)地監(jiān)測調(diào)查，草海國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)有水生維管束植物共61種，隸屬27科，40屬。其中，蕨類植物3科4屬5種;被子植物24科36屬56種（表1）。具體名錄見表2。

參考貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物研究所1986年（20科26屬37種）和2005年（25科37屬49種）兩次綜合調(diào)查，以及貴州師范大學(xué)向剛等[5]2009年（23科34屬57種）對草海國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)水生維管束植物的調(diào)查結(jié)果，本次監(jiān)測調(diào)查水生維管束植物與上述調(diào)查結(jié)果相近，其主要科、屬的植物區(qū)系組成、分布區(qū)類型及特征亦基本類似。本次監(jiān)測調(diào)查發(fā)現(xiàn)草海新增水生維管束植物3科4屬4種，分別為香蒲科的水燭（Typha angustifolia L.）、黑三棱科的黑三棱[Sparganium stoloniferum（Graebn.） Buch.-Ham. ex Juz.]、千屈菜科的千屈菜（Lythrum salicaria L.）、木賊科的問荊（Equisetum arvense L.）。

依據(jù)優(yōu)勢度來確定建群種原則[6]，草海水生維管束植物分布現(xiàn)狀主要由11個群落類型組成（圖2）。分別為：（1）水蔥-菰+兩棲蓼+喜旱蓮子草群落（Scirpus tabernaemontani-Zizania latifolia+Polygonum amphibium+Alternanthera philoxeroides），草海東部西海碼頭附近分布;（2）水蔥-荊三棱+浮萍群落（Scirpus tabernaemontani-Scirpus yagara+Lemna minor），草海東部碼頭至中河分布;（3）金魚藻+滿江紅群落（Ceratophyllum demersum-Azolla imbricate），草海東北部至中河分布;（4）球形輪藻+小眼子菜群落（Char globularis+Potamogeton pusillus），草海東部中河至中部分布;（5）狐尾藻-光葉眼子菜+微齒眼子菜群落（Myriophy spicatum-Potamogeton lucens+Potamogeton maackianus），草海中部至西部分布;（6）（Polygonum amphibium+Potamogeton perfoliatus+Najas marina），草海中部及西部分布;（7）藨草+李氏禾群落（Scirpus triqueter+Leersia hexandra），大江家灣、顧家底下、胡葉林等沿湖分布;（8）水莎草-燈芯草群落（Juncellus serotinus-Juncus effuses），劉家巷子等分布;（9）藨草-剛毛荸薺+野慈姑+海菜花+莕菜群落（Scirpus triqueter-Eleocharis Valleculosa+Sagittaria sagittifolia+Ottelia acuminata+Nymphoides peltatum），簸箕灣、劉家巷子分布;（10）水燭群落（Typha angustifolia），草海東部中河附近分布;（11）蘆葦群落（phyagmites communis），草海東部中河附近分布。

3 ?討論

3.1 ?水生維管束植物種類、群落分布類型變化

2011年在監(jiān)測調(diào)查中發(fā)現(xiàn)草海中河附近新增水燭（Typha angustifolia），約4 m2分布，該群落至2013年已有1 200 m2分布面積，形成大型挺水植物優(yōu)勢群落。蘆葦（Phyagmites communis）群落在草海出現(xiàn)是2004年前后，過去僅在草海周邊農(nóng)地水溝有零星分布，2012年發(fā)現(xiàn)在草海東部中河已形成近2 000 m2優(yōu)勢群落。另外，1983—1984年草?？茖W(xué)考察期間海菜花（Ottelia acuminata）群落在草海中部、西部星羅棋布，2005年海菜花群落亦少量分布于中部、西部，而在本次監(jiān)測調(diào)查期間，在樣方和樣線范圍內(nèi)海菜花僅記錄零星幾株，海菜花群落有從草海大水體中消退的趨勢。

草海是一個相對封閉的內(nèi)陸濕地生態(tài)系統(tǒng)，水生維管束植物是該濕地生態(tài)系統(tǒng)中初級生產(chǎn)者，其物種與群落的消長都會導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定或多樣性下降。導(dǎo)致水燭（Typha angustifolia）和蘆葦（Phyagmites communis）這兩種大型挺水植物群落在草海東部中河大量分布，而海菜花（Ottelia acuminata）種群消退的可能原因?yàn)椋旱谝唬莺Ｉ嫌沃脖黄茐?、水源涵養(yǎng)功能喪失，暴雨季節(jié)大量泥沙夾雜著植物殘?bào)w隨地表徑流形成的湖床淤積，中河由東至西流向致使東部河床上升、水體變淺，為水燭、蘆葦創(chuàng)造較適宜的生境，促使大型挺水植物群落的形成。而該大型挺水植物群落形成后，對地表徑流又具有攔截、沉降作用，進(jìn)一步促進(jìn)湖床的堆積。因此，會加快草海沿挺水植物—沼澤植物—濕中生植物—草甸化的演替進(jìn)程。第二，海菜花群落從草海大水體中逐漸消退，可能是草海水體富營養(yǎng)化所引起。根據(jù)貴州省生物研究所對草海水體污染現(xiàn)狀、水體浮游植物群落組成、草海底泥污染種類及水平等的調(diào)查結(jié)果，所調(diào)查的草海全湖內(nèi)19個區(qū)域的湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)均大于50（圖3），水質(zhì)全部呈富營養(yǎng)化，其中草海上游東部水質(zhì)達(dá)重度富營養(yǎng)化。由于草海上游植被破壞、水源涵養(yǎng)功能喪失，無法形成不間斷的清潔補(bǔ)水來維系草海水體水質(zhì)的穩(wěn)定，主要補(bǔ)給水源依賴于中河、沙河等城鎮(zhèn)生活污水，水體富營養(yǎng)化致使對水質(zhì)要求較高的海菜花群落從草海大水體中逐漸消退。而緊鄰草海東部的劉家巷子，由于是地下水補(bǔ)給，水質(zhì)較好，形成相對封閉的小環(huán)境，成為海菜花小群落分布的庇護(hù)所，但受季節(jié)性水位消長及種間競爭的影響，該種群難以擴(kuò)大。endprint

3.2 ?生物量變化

本次調(diào)查監(jiān)測與1983、2005年的采樣調(diào)查結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，在本次調(diào)查中，草海水體西部水生植物平均濕重比1983年的數(shù)據(jù)增加了154.7 g/m2，平均干重增加了160.0 g/m2，平均濕重比2005年的數(shù)據(jù)增加了964.2 g/m2，平均干重增加了153.2 g/m2;水體中部水生植物平均濕重比1983年的數(shù)據(jù)增加了659.0 g/m2，平均干重增加了96.2 g/m2，平均濕重比2005年的數(shù)據(jù)增加了1 027.2 g/m2，平均干重增加了104.8 g/m2;水體東部水生植物平均濕重比1983年的數(shù)據(jù)增加了3 222.4 g/m2，平均干重增加了296.9 g/m2，平均濕重比2005年的數(shù)據(jù)增加了1 383.4 g/m2，平均干重減少了29.9 g/m2（表2）。

通過表2可以看出，1983—2012年，草海西部、中部水生維管束植物的生物量濕重歷經(jīng)了一個高—低—高的過程，可能是由于建群種的變換改變了原有群落結(jié)構(gòu)的結(jié)果。另外，受威寧縣城污水排放影響，草海東部水體的富營養(yǎng)化加劇，2012年的生物量無論濕重或干重都比1983年增加了3倍多，水生維管束植物分布多為耐污染、易泛濫種類，其群落結(jié)構(gòu)簡單，易造成物種多樣性喪失。水生維管束植物生物量的變化是一個長期的、較為復(fù)雜的過程，其受到的影響因素也比較多，包括自身的生物學(xué)與生態(tài)學(xué)特性、群落結(jié)構(gòu)的變化、外來物種的入侵、水體的污染或富營養(yǎng)化程度、水體的深度、透明度及人為干擾活動如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、排放、捕撈、放養(yǎng)動物等。在今后的研究工作中，只有通過長期的、更多廣度和深度（如不同年度、季節(jié)、群落類型、空間層次等）的監(jiān)測調(diào)查，才有可能對整個濕地生態(tài)系統(tǒng)中水生維管束植物種群數(shù)量和生物量的變化做出一個較為合理的解釋。

4 ?建議

首先，水資源是維系草海濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵，草海自然保護(hù)的基本對象是草海湖水資源，即水質(zhì)和水量，據(jù)此才能發(fā)揮草海湖泊濕地的有效功能。因此，應(yīng)采取湖區(qū)保護(hù)與上游地區(qū)保護(hù)并重，恢復(fù)涵養(yǎng)水源林，退耕、退牧還林并重，加大對縣城污水人工生物處理建設(shè)，確保對草海濕地的持續(xù)補(bǔ)水。

其次，繼續(xù)深入進(jìn)行草海濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、功能和物質(zhì)能量循環(huán)的研究，監(jiān)控草海典型水生維管束植物群落的特征變化及其規(guī)律，以及草海中沉水植物、挺水植物、浮葉植物及漂浮植物分布格局及其比例關(guān)系等。建議開展草海水體的自凈功能系統(tǒng)研究，通過適量控制水生維管束植物的發(fā)育，減少湖底有機(jī)質(zhì)的過量沉積，增強(qiáng)水生浮游植物的繁殖力，提高光合作用效能，增加湖水溶解氧含量，實(shí)現(xiàn)湖水的自然凈化。

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