包頭地區(qū)野生種子植物區(qū)系組成及特征研究

樊永軍，陳秀莉，趙艷玲

(包頭師范學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014030)

包頭地處內(nèi)蒙古高原的中西部，陰山山脈橫亙于本區(qū)的中部，其山脈構(gòu)成了本區(qū)地貌的“脊梁”，連同山南、山北的草原景觀，包括丘陵草原、中部山岳和南部平原及不同的土壤條件，適合多種植物的生存[1]。按照中國植被區(qū)劃，該地區(qū)屬于泛北極植物區(qū)-歐亞草原植物亞區(qū)-蒙古草原地區(qū)-內(nèi)蒙古亞地區(qū)，獨(dú)特的自然地理位置和生態(tài)環(huán)境背景孕育了豐富的植物物種多樣性和地理成分組合[2]。

近年來，隨著包頭地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，區(qū)域生態(tài)環(huán)境也越來越受到人們的關(guān)注，開展了一系列關(guān)于區(qū)域植物資源的本地調(diào)查工作，但到目前為止還沒有對該地區(qū)植物區(qū)系特征進(jìn)行過系統(tǒng)的分析研究。因此，本研究基于近3年實(shí)地調(diào)查和標(biāo)本采集整理鑒定，在掌握了該地區(qū)植物分布種類的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)資料，對該區(qū)植物區(qū)系成分作全面的分析，并對該地區(qū)植物區(qū)系特征、起源、演化進(jìn)行探討，有助于揭示該區(qū)植物區(qū)系的起源和演化，為全面了解、保護(hù)和利用該地區(qū)植物資源及其生態(tài)環(huán)境，特別是珍稀、特有物種及其生存環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

包頭(40°14′56″～42°43′49″N，109°15′12″～111°26′25″E)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，東與呼和浩特市的托克托縣、土默特左旗、武川縣接壤，南與伊克昭盟的達(dá)拉特旗、準(zhǔn)格爾旗隔黃河相望，西與巴彥淖爾盟的烏拉特中旗、烏拉特前旗相連，北與蒙古國為界。南北最長處為270 km，東西最寬處為180 km，總面積27 691 km2。其地貌特征為盆地丘陵形成中部山地(大青山、烏拉山的一部分)，山北為丘陵盆地(主要有固陽盆地、白靈淖盆地及周圍的丘陵)，山南為平原(由山前傾斜平原、沖湖積平原及黃河沖積平原組成)，整個地區(qū)呈現(xiàn)為中間高，南北低的地貌形態(tài)。氣候特征屬于溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，年平均氣溫8.5 ℃，年平均降水量為307.44 mm，但因境內(nèi)各處地理位置和地貌形態(tài)不同而有較大差異。在氣溫上，山南明顯高于山北地區(qū)(平均偏高3～5 ℃)。由于山地的存在，使得山北地區(qū)降水量大為減少，造成了山南和山北降水量的差別[3]。該區(qū)地帶性植被為干草原和荒漠草原，山地為濕島，分布著針葉林、闊葉林和灌木林，局部地區(qū)還存在著草甸植被。地帶性土壤為栗鈣土。在山南黃河沿岸平原區(qū)，由于灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展，地下水位上升，形成了大面積的次生鹽堿土[4]。

2　研究方法

采用野外調(diào)查和查閱資料相結(jié)合的方法。野外調(diào)查采用定點(diǎn)輻射狀普查、線路普查、特殊地區(qū)重點(diǎn)調(diào)查相結(jié)合的方法，使用GPS定位，以標(biāo)志性點(diǎn)為中心進(jìn)行不同生境的輻射狀線路普查；對于局部隱域生境進(jìn)行重點(diǎn)普查[5-6]。室內(nèi)標(biāo)本鑒定依據(jù)研究者近3年對包頭地區(qū)實(shí)地調(diào)查采集的標(biāo)本及包頭師范學(xué)院植物標(biāo)本館館藏標(biāo)本，參照《內(nèi)蒙古植物志(第2版，第1～5卷)》、《內(nèi)蒙古植物檢索表》和《包頭植物檢索表》準(zhǔn)確鑒定出物種名稱，整理出包頭地區(qū)種子植物名錄。并運(yùn)用植物區(qū)系地理學(xué)基本原理和方法進(jìn)行區(qū)系地理分析。

3　結(jié)果與分析

3.1　包頭地區(qū)野生種子植物區(qū)系基本組成與分析

3.1.1植物種類組成通過對包頭地區(qū)野生種子植物的鑒定、整理、統(tǒng)計(jì)與分析[7-11]，如表1所示，包頭地區(qū)野生種子植物包括71科274屬595種，其中，裸子植物有2科3屬5種，占內(nèi)蒙古裸子植物全部科、屬、種的66.67%、42.86%、21.74%；被子植物69科271屬590種，占內(nèi)蒙古被子植物全部科、屬、種的62.28%、43.81%、27.78%。此外，被子植物占此次調(diào)查植物總數(shù)的比例為99.18%，由此可見，被子植物在數(shù)量上占很大的優(yōu)勢。

表1　包頭地區(qū)植物類群組成

3.1.2科的組成分析根據(jù)各科所含的屬數(shù)可以分為4個等級[12-13]，從表2中可以看出，包頭地區(qū)野生種子植物的屬數(shù)有著很大差異。單屬科和寡屬科(2～4)總共有55科，占總科的77.46%，構(gòu)成了科的主體，其中，單屬科有31科，占總科數(shù)的43.66%，占總屬數(shù)的11.32%；寡屬科有24科，占總科數(shù)的33.80%，占總屬數(shù)的21.53%；體現(xiàn)了包頭地區(qū)植物的多樣性。單屬科和寡屬科所含屬數(shù)為90屬，僅占總屬32.85%。含5～9屬和10屬以上的科共有16科，占總科數(shù)的22.54%，但屬數(shù)達(dá)到184屬，占總屬數(shù)的67.15%，表明這16科在本地區(qū)植物區(qū)系組成中發(fā)揮了重要作用。

按科的大小分析，含10種以上的科有13科，分別為豆科(Leguminosae)、十字花科(Cruciferae)、藜科(Chenopodiaceae)、薔薇科(Rosaceae)、蓼科(Polygonaceae)、石竹科(Caryophyllaceae)、紫草科(Boraginaceae)、唇形科(Labiatae)、毛茛科(Ranunculaceae)、菊科(Compositae)、莎草科(Cyperaceae)、禾本科(Gramineae)、百合科(Liliaceae)；含5～9種的科有12科，分別為楊柳科(Salicaceae)、榆科(Ulmaceae)、蒺藜科(Zygophyllaceae)、旋花科(Convolvulaceae)、檉柳科(Tamaricaceae)、茄科(Solanaceae)、玄參科(Scrophulariaceae)、傘形科(Umbelliferae)、報(bào)春花科(Primulaceae)、龍膽科(Gentianaceae)、桔?？?Campanulaceae)、鳶尾科(Iridaceae)；含2～4種的科有28科；只含1種的科有18科。

優(yōu)勢科所包含的種數(shù)眾多，在群落結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境中起著重要的作用，對于某個地區(qū)的植物區(qū)系有著極其重要的意義[12]。如表3數(shù)據(jù)所示，包頭地區(qū)野生種子植物中，共有13科包含10種以上，占總科的18.31%，所含種數(shù)達(dá)到422種，占總數(shù)的70.92%，這13科即為包頭地區(qū)植物區(qū)系的優(yōu)勢科。

表2　包頭地區(qū)野生種子植物科內(nèi)屬的組成統(tǒng)計(jì)

3.1.3屬的組成分析如表4所示，在包頭地區(qū)野生種子植物中，含1種的屬有15個，含2～4種的寡種屬有102個，兩者共占總屬的92.34%，成為本地區(qū)野生種子植物屬組成的主要特點(diǎn)，單種屬和寡種屬共有416種，占總種數(shù)的69.92%。含5種及以上的屬有21個，僅占本地野生種子植物總屬數(shù)的7.66%，但含的種占總種數(shù)的30.08%。

3.2　植物生活型分析

植物的生活型不僅能反映研究區(qū)的自然地理和氣候，還能說明本區(qū)的植物區(qū)系的特性，通過分析某一地區(qū)野生種子植物的生活型，在一定程度上可以體現(xiàn)該地區(qū)環(huán)境氣候特性[14]。如表5所示，包頭地區(qū)595種野生種子植物可以分為5種生活型，其中，喬木21種，占3.53%，灌木80種，占13.45%，半灌木19種，占3.19%，多年生草本352種，占59.16%，一、二年生草本123種，占20.67%?？梢钥闯觯緟^(qū)植物的生活型以多年生草本和一、二年生草本占絕對優(yōu)勢，因此組成包頭地區(qū)的植被類型以草本植物為主，體現(xiàn)了包頭地區(qū)為草原植被類型的特征。

表3　包頭地區(qū)野生種子植物科內(nèi)種的組成統(tǒng)計(jì)

表4　包頭地區(qū)野生種子植物屬內(nèi)種的組成統(tǒng)計(jì)

3.3　植物水分生態(tài)類型分析

不同生態(tài)環(huán)境的植物對土壤條件、水分條件等重要生態(tài)環(huán)境具有不同的適應(yīng)能力[15]。依據(jù)植物對水分條件的適應(yīng)性，植物可分為旱生植物、中生植物、濕生植物和水生植物，按照植物對水分狀況的適應(yīng)程度中生植物又可以分為中生、旱中生和濕中生植物；旱生植物可以分為旱生、中旱生和強(qiáng)旱生植物[2,7]。如表6所示，包頭地區(qū)共有中生植物331種，旱生植物220種，濕生植物32種，水生植物12種。

表5　包頭地區(qū)野生種子植物生活型統(tǒng)計(jì)

表6　包頭地區(qū)野生種子植物水分生態(tài)型

旱生植物占總數(shù)的36.98%，水生植物占到2.02%，濕生植物占到5.38%，中生植物占到55.62%。從表6還可以清晰地看出，包頭地區(qū)的植物區(qū)系以中生植物為主，旱生植物次之，表明包頭地區(qū)的氣候比較干旱，而濕生植物和水生植物的存在一定程度上豐富了包頭地區(qū)的水分生態(tài)類型和區(qū)系組成。

3.4　植物分布區(qū)分析

植物的分布區(qū)是指任一植物分類單位-科、屬、種的分布區(qū)域，是它們在特定空間分布的總和，這是植物物種長期適應(yīng)環(huán)境的歷史結(jié)果[12-13]。因此，分布區(qū)類型可以依據(jù)植物的地理分布來劃分。

3.4.1植物科的分布區(qū)分析依據(jù)吳征鎰對世界種子植物科的分布區(qū)類型劃分[16]，包頭地區(qū)的71科野生種子植物可分為世界分布型、熱帶分布型和溫帶分布型。如表7所示，包頭地區(qū)的世界分布型共有42科，所占科的比例為59.15%，反映了世界分布在包頭植物區(qū)系中占有主導(dǎo)地位；溫帶分布型共有20科，所占科的比例為28.17%；包頭地區(qū)的熱帶分布型共7科，所占科的比例為9.86%。

3.4.2植物屬的分布區(qū)分析屬在分類學(xué)上所包含的種往往具有相同的起源和類似的進(jìn)化趨勢，具有相對穩(wěn)定的分布區(qū)[17]。因此，屬的分布型更加能反映植物的演化過程、區(qū)域分異和地理分布特征。

根據(jù)吳征鎰劃分的中國種子植物屬的分布型[18]，可將包頭地區(qū)野生種子植物的274屬，劃分為13個分布區(qū)類型。如表8所示，包頭地區(qū)野生種子植物屬的分布區(qū)類型中，世界分布有46屬，占本地總屬的16.79%；除世界分布外，主要以溫帶成分所占比例較多，其中，舊世界溫帶分布總共42屬，占了15.31%，北溫帶分布總共100屬，占到了36.49%，地中海區(qū)、西亞至中亞分布共20屬，占7.30%，溫帶亞洲分布11屬，占4.01%，這些成分充分證明了包頭地區(qū)以溫帶為主。泛熱帶分布有19屬，占本地區(qū)總屬數(shù)的6.93%，這些泛熱帶屬的分布表明包頭地區(qū)植物的熱帶區(qū)聯(lián)系。

表8　包頭地區(qū)野生種子植物屬的分布區(qū)類型

表9　包頭地區(qū)野生種子植物種的分布型

3.4.3植物種的分布區(qū)分析種的分布區(qū)類型是分析植物區(qū)系性質(zhì)的主要數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行分析同樣具有重要意義。參照吳征鎰、王荷生[13,17-20]關(guān)于植物屬和種的分布區(qū)類型的劃分原則和方法，歸納分析包頭地區(qū)595種植物的分布區(qū)類型。如表9所示，在種的分布型中，包頭地區(qū)除世界分布外，東亞分布種的比例最高，占包頭地區(qū)總種數(shù)的17.31%；泛北極種次之，占13.28%；然后是東古北極種，占12.10%；再次為達(dá)烏里-蒙古種，占11.09%；古北極種占9.75%；亞洲中部種占6.89%。這些種的分布區(qū)類型共占本區(qū)系總種數(shù)70.42%。

4　結(jié)　論

(1)植物種類豐富多樣根據(jù)實(shí)地調(diào)查鑒定與室內(nèi)的整理統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)包頭地區(qū)現(xiàn)有野生種子植物71科、274屬、595種，其中，裸子植物2科3屬5種，被子植物69科271屬590種，分別占內(nèi)蒙古被子植物全部科、屬、種的62.28%、43.81%、27.78%。另外，單屬科、寡屬科和單種屬、寡種屬構(gòu)成了該地區(qū)植物科、屬組成的主體，其分別占總科數(shù)的77.46%和總屬數(shù)的92.34%，體現(xiàn)了包頭地區(qū)野生種子植物具有豐富的種類多樣性。同時，本地區(qū)的區(qū)系中含有的大科(10種以上)比較少，但其所含種數(shù)達(dá)到422種，占總種數(shù)的70.92%，這些科即為本地區(qū)的優(yōu)勢科。

(2)植物區(qū)系地理成分復(fù)雜包頭地區(qū)在內(nèi)蒙古植物區(qū)系分區(qū)中屬于歐亞草原植物區(qū)亞洲中部亞區(qū)，兼有蒙古高原草原植物和黃土高原草原植物的成分，植物區(qū)系成分以東亞成分、華北成分及達(dá)烏里-蒙古成分占主導(dǎo)地位，是典型草原與森林草原和荒漠化草原的交界處，植物的地理成分復(fù)雜多樣，是多種植物區(qū)系成分的匯集地，各區(qū)系成分互相滲透，互相聯(lián)系。

(3)植物區(qū)系以溫帶成分為主包頭地區(qū)屬于半干旱中溫帶季風(fēng)氣候，本地區(qū)的植物地理成分中，以溫帶成分為主。從科的分布型來看，世界分布型占主導(dǎo)地位，此外，溫帶成分占了28.17%，也占有很大的比例；從屬的分布型來看，溫帶分布占了51.82%；從種的分布型來看，東亞分布種占的比例最高，占包頭地區(qū)總種數(shù)的17.31%。反映出包頭地區(qū)植物的地理分布與本地氣候是相適應(yīng)的。

(4)植物生活型以草本為主，水分生態(tài)型以中生為主包頭地區(qū)的區(qū)系以草本植物為主，占79.83%，尤其是多年生草本，占59.16%，成為包頭地區(qū)的主體。從水分生態(tài)型看，包頭地區(qū)主要以中生植物為主，占55.62%，而旱生植物也占有很大的比例，占36.98%，進(jìn)而說明了包頭屬于半干旱地區(qū)。

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