天津北大港濕地自然保護區(qū)植物區(qū)系多樣性研究

洪宇薇，曲文馨，蔡在峰，鄭琦琳，曹暉，劉雪梅

（天津城建大學建筑學院風景園林系，天津 300384）

天津北大港濕地自然保護區(qū)位于天津市大港區(qū)東南部， 地理坐標：117°11'E-117°37'F，38°36'N-38°57'N，東部緊鄰渤海，且與上古林貝殼堤相鄰[1]。北大港濕地自然保護區(qū)（包括核心區(qū)、緩沖區(qū)和實驗區(qū)三部分）的總面積達34887.13ha，在大港區(qū)全部國土面積中占據(jù)31.3%的比重，是大港區(qū)的重要組成部分。詳見圖1。

關于植物區(qū)系的研究，前人在相關方面已做了諸多研究與調(diào)查，但因其植物種類豐富、起源古老、地理成分復雜、聯(lián)系廣泛，分布交錯混雜等特點[2]，使得有關植物區(qū)系的研究往往不能夠面面俱到，時時更新。而關于中國植物區(qū)系分布的研究，具有代表性的是吳征鎰對中國種子植物的分類及分布型的劃分，改變了以往對植物區(qū)系分類不清、混亂繁雜的狀況，為后人的研究和參考提供了極為便捷的條件和依據(jù)。相關學者已采用這一標準對天津市種子植物區(qū)系成分進行了分析[3]，而為了更深入、更全面地了解天津市濕地種子植物分布特點及其性質(zhì)，利用這一標準對北大港濕地自然保護區(qū)植物展開區(qū)系分析的研究，為華北濕地地區(qū)與其他地區(qū)的聯(lián)系提供科學依據(jù)，同時也為華北地區(qū)植物多樣性保護與利用、植被恢復以及新物種的引進打下基礎。

1 研究區(qū)域歷史背景與自然概況

1.1 歷史背景

經(jīng)歷了漫長的地殼運動和歷史演變，在地質(zhì)歷史時期各種環(huán)境變遷的大背景下，該區(qū)域受到土壤、氣候和人類活動等諸多因素的影響，從而形成了如今的北大港濕地自然保護區(qū)。本次調(diào)查是以濱海新區(qū)調(diào)整后的保護區(qū)界限為考察對象。由于地理位置臨海，天津在其形成史上共經(jīng)歷了三次較大規(guī)模的海進海退事件，而海進海退常相伴而生并具有周期性，因此按海侵發(fā)生的先后順序，則分別是滄州海侵、獻縣海侵和黃驊海侵。海侵導致了天津開始穩(wěn)定成陸，而北大港濕地保護區(qū)地形正是由海岸和退海岸成陸低平淤泥組成，因而形成了擁有多種濕地類型并以河礫粘土為主的鹽堿地貌[4]。近5000年來，大港區(qū)由于受到黃河北流的影響，其海岸線不斷變化，而北大港濕地正是在大港區(qū)演變形成的大環(huán)境下，成為了天津市大港區(qū)最大的洼淀，并逐漸演變成濱海瀉湖環(huán)境[5]。

圖1 天津北大港濕地自然保護區(qū)范圍示意圖

1.2 自然概況

北大港濕地地勢低洼平坦，屬暖溫帶半濕潤大陸型季風氣候，四季分明，利于植被生長。土壤主要有潮土和鹽土兩種土壤類型，其中潮土類土壤適合大部分濕地植物生長，而鹽土類土壤含鹽量較高，僅適合少部分耐鹽植物生長。植被類型以草本濕地植被型組為主，按照吳征鎰對種子植物的區(qū)劃[6]，主要以世界分布型和北溫帶分布型植物居多。

2 植物區(qū)系基本組成

本次調(diào)查對北大港濕地自然保護區(qū)的核心區(qū)、緩沖區(qū)、實驗區(qū)進行全面系統(tǒng)的野外考察?，F(xiàn)已查明天津北大港濕地自然保護區(qū)包含高等植物共174種，占天津植物區(qū)系的12.80%（天津市高等植物共1359種），分屬于51科131屬。根據(jù)哈欽松分類系統(tǒng)可得知，保護區(qū)內(nèi)所包含的木本植物和草本植物分別為26種和148種；野生植物和人工栽植分別為153種和21種。保護區(qū)內(nèi)維管植物表現(xiàn)為含6～15種以上的科有 5個 （占保護區(qū)植物科數(shù)的9.81%），其所含屬數(shù)為56個屬，在保護區(qū)中所占比例達42.75%，種數(shù)包含78個，在保護區(qū)內(nèi)所占比例達 44.82%；含 2～5種的科有 17個，在保護區(qū)內(nèi)所占比例達33.34%；此外，區(qū)域性的單種科數(shù)目達 29個之多，所含種數(shù)僅占保護區(qū)內(nèi)植物種數(shù)的19.54%，對植物組成貢獻較小。對保護區(qū)植物科的統(tǒng)計分析見表1。

表1 保護區(qū)植物科統(tǒng)計分析

對保護區(qū)內(nèi)各科植物按照所包含種數(shù)的不同進行分類，分類情況見表2。保護區(qū)內(nèi)對植物組成貢獻最大的是菊科，含6種以上依次為菊科、禾本科、藜科、十字花科、豆科植物，在區(qū)域植被中發(fā)揮著重要作用，這些科的植物種類有蘆葦、鹽地堿蓬、堿蓬、狗尾草、獐毛、豬毛蒿、堿菀、刺兒菜、山萵苣、牽牛、旋覆花等，同時也成為該區(qū)域的建群種。寡種科和單種科則是保護區(qū)內(nèi)植物多樣性的主要成分，本次對北大港濕地植被調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)了齒裂大戟、背扁膨果豆、小花山桃草3物種，在《天津植物志》2004版中未有收入[7]，通過科考確認3物種在天津有分布。

表2 各科植物分類

將保護區(qū)內(nèi)前7個優(yōu)勢科植物與天津市前7個優(yōu)勢科植物進行比較，保護區(qū)內(nèi)優(yōu)勢植物前7科中有3科與天津市優(yōu)勢科植物保持一致，藜科、蓼科、莧科代替了天津市優(yōu)勢植物中的百合科、薔薇科、唇形科?？傮w而言，北大港濕地保護區(qū)內(nèi)植物各科構成與天津市植物整體構成保持了較高的一致性。詳見表3。

表3 優(yōu)勢科植物比較

通過對屬的統(tǒng)計分析可以得出，本區(qū)5～7種的屬只有2屬13種，分別占北大港濕地自然保護區(qū)內(nèi)總屬數(shù)和總種數(shù)的1.53%和7.47%；含2～4種的寡種屬共有24屬56種，分別占保護區(qū)內(nèi)總屬數(shù)和總種數(shù)的18.32%和32.18%，構成了保護區(qū)內(nèi)植物種組成的基礎。而含1種的單種屬共105屬則構成了保護區(qū)內(nèi)植物屬的主體，占據(jù)保護區(qū)內(nèi)總屬數(shù)的80.15%。詳見表4。

表4 植物屬統(tǒng)計分析

3 屬的分布區(qū)類型及分析

根據(jù)吳征鎰的種子植物分類方案[6]，北大港濕地自然保護區(qū)包含種子植物共計131屬，可劃分為14個分布區(qū)類型和9個變型。主要如下：

世界分布類型在我國約有51科108屬，其中含5屬以上的是菊科、莎草科、禾本科、十字花科、藜科及唇形科等世界廣布的大科[6]。北大港濕地植物該分布型有31屬，占濕地總屬數(shù)的23.67%。

熱帶分布類型在北大港濕地自然保護區(qū)內(nèi)占據(jù)重要地位。其中泛熱帶分布及其變型在我國約有362屬，占全國屬數(shù)的12.02%，其中152屬延至亞熱帶，有110屬延至溫帶；在北大港濕地植物中該分布區(qū)類型共計22屬（占總屬數(shù)的16.79%），如馬齒莧屬（Portulaca）、豇豆屬（Vigna）等均在保護區(qū)內(nèi)占據(jù)重要地位；而熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布類型在我國約有62屬，占全國屬數(shù)的2.06%；此種分布類型在保護區(qū)內(nèi)共計3屬，占濕地總屬數(shù)的2.29%。舊世界熱帶分布及其變型在北大港濕地植物中共計3屬，占總屬數(shù)的2.29%，其在我國約有177屬，占全國總屬數(shù)的5.88%；熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布及其變型在北大港濕地植物共3屬，占北大港濕地植物總屬數(shù)的2.29%；熱帶亞洲至熱帶非洲分布及其變型在我國約有164屬，所占比重較?。辉诒贝蟾蹪竦乇Ｗo區(qū)此種分布型共2屬，占總屬數(shù)的1.53%。熱帶亞洲及其變型則是我國植物區(qū)系中最豐富的成分，約有611屬，占全國總屬數(shù)的20.29%，此類型在北大港濕地保護區(qū)共1屬，占保護區(qū)內(nèi)種子植物總屬數(shù)的0.76%。

北溫帶分布及其變型在我國約有302屬，占全國屬數(shù)的10.03%。北大港濕地植物保護區(qū)內(nèi)共計25屬，占保護區(qū)內(nèi)種子植物總屬數(shù)的19.08%，在保護區(qū)內(nèi)處于群落組成的重要地位。舊世界溫帶分布及其變型在我國有164屬，占全國屬數(shù)的5.44%，該類型在北大港濕地植物保護區(qū)共計14屬，占總屬數(shù)的10.69%，屬于該類型的屬有桃屬（Amygdalus）、苜蓿屬（Medicago）、鵝絨藤屬（Cynanchum）、夏至草屬（Lagopsis）、益母草屬（Leonurus）等。 溫帶亞洲分布類型在我國約55屬，只占全國屬數(shù)的1.83%，其中以菊科、十字花科居顯著地位；北大港濕地植物中該分布型共計7屬，占保護區(qū)內(nèi)種子植物總屬數(shù)的5.34%。

東亞和北美洲間斷分布及其變型在我國約124屬，在全國總屬數(shù)占據(jù)4.12%的比重。北大港濕地植物中該分布型共計6屬，占北大港濕地植物總屬數(shù)的4.58%，屬于該類型的屬主要是紫穗槐屬（Amorpha）、胡枝子屬（Lespedeza）、山桃草屬（Gaura）等。地中海區(qū)、西亞至中亞分布及其變型在我國約171屬，占全國屬數(shù)的5.68%。在北大港濕地植物保護區(qū)該類型共計5屬，占總屬數(shù)的3.82%。屬于該類型的屬分別是蘿卜屬（Raphanu）、匙薺屬（Lepidium）、石榴屬（Punica）、獐毛屬（Aeluropus）等。中亞分布及其變型在我國約有116屬，為全國屬數(shù)的3.85%。北大港濕地植物擁有該類型2屬，占保護區(qū)植物總屬數(shù)的1.53%。屬于該類型的屬分別是角蒿屬（Incarvillea）、胡麻屬（Sesamum）。東亞分布及其變型在我國約有299屬，占全國屬數(shù)的9.93%。在北大港濕地植物保護區(qū)擁有該類型共計7屬，占保護區(qū)內(nèi)種子植物總屬數(shù)的5.34%。屬于該類型的屬分別是欒樹屬 （Koelreuteria）、 蘿 藦 屬 （Metaplexis）、 斑 種 草 屬（Bothriospermum）等等。

4 研究區(qū)域植物區(qū)系特征

4.1 植物區(qū)系成分復雜多樣

北大港濕地自然保護區(qū)內(nèi)植物區(qū)系以北溫帶成分為主，兼有其他區(qū)系類型，地理成分多樣，聯(lián)系廣泛。北大港濕地自然保護區(qū)內(nèi)的種子植物屬的分布型包含了我國15個分布類型中的14個。

從科的水平上分析，保護區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢科植物與天津市的優(yōu)勢科植物相趨同，表現(xiàn)出了北大港濕地植物與天津市整體植物物種的一致性。從各科的分布型上看，在各組成類型中構成保護區(qū)植被組成主體的是世界廣布型，該分布型中包括的豆科、禾本科、十字花科、旋花科、藜科、廖科等草本植物涵蓋了保護區(qū)內(nèi)的主要植被類型。

從屬的水平上分析，世界分布型和北溫帶分布及其變型分別占保護區(qū)內(nèi)植物總屬數(shù)的23.66%和19.08%，處于主導地位；次之是泛熱帶分布及其變型和舊世界溫帶分布及其變型，分別占總屬數(shù)的16.79%和10.69%，其他分布類型如東亞分布及其變型、中亞分布及其變型和溫帶亞洲分布類型等在保護區(qū)內(nèi)所占比例均低于10%。屬的分布型基本體現(xiàn)了北大港濕地自然保護區(qū)內(nèi)植物世界分布屬性及溫帶性質(zhì)的主體性。

4.2 優(yōu)勢種多、覆蓋度大

濕地植被作為北大港濕地自然保護區(qū)的優(yōu)勢種，除少數(shù)零散分布外，多數(shù)均群聚在一起。如香蒲屬植物和蘆葦、菹草、角果藻等不僅在濕地中繁育快、產(chǎn)量高、分布廣，且其群集度高、覆蓋度大、成片生長。其中蘆葦?shù)母采w度可高達90%，其他地被植物則常以單種群集在一起，形成植物群落，其覆蓋度可達50%-80%。

4.3 一年生、多年生草本植物占絕對優(yōu)勢，鹽生濕地植物分布面積較大

在北大港濕地自然保護區(qū)的植被組成中，一年生草木植物在占據(jù)著很大比重，如堿蓬、鹽地堿蓬、蘆葦、鹽角草等。據(jù)了解，北大港水庫富存著淺層空隙咸水，底泥土壤中鹽分最大值達3%，有機質(zhì)含量達5%，可見濕地的水資源狀況直接影響著鹽生濕地植物的生長。

4.4 植物生長季節(jié)性特征明顯

由于天津大港區(qū)四季氣候分明，季節(jié)性特征明顯，導致第一季度北大港濕地基本沒有植物生長。在第二季度由于溫度、光照等有利因素，多數(shù)植物才得以很好生長，物種多樣性和豐富度也能得到很大提升。到了第三季度，打碗花、灰綠藜等旱生入侵植物由于光照不足生長呈衰退趨勢，而此時的堿蓬、鹽地堿蓬、蘆葦、香蒲、鹽角草等濕地植物則由于良好的水分條件得以快速生長。進入第四季度，大部分植物處于停止生長或死亡的狀態(tài)，而由于濕地植物的生長季比旱生植物的生長季長，所以部分濕地植物仍可繼續(xù)生長，濕地植被特征在這時也最為明顯。

4.5 濕地旱化趨勢加劇，旱生植物比重不斷增大

隨著時間推移，種種因素導致近幾年北大港地區(qū)濕地面積不斷變化，使得濕地生境已經(jīng)明顯有了旱化的趨勢，旱生植物入侵也愈加嚴重。在對北大港濕地自然保護區(qū)的考察中發(fā)現(xiàn)，葎草等旱生植物已占據(jù)了相當大的分布面積，且仍在不斷入侵濕地植物的領地，從而導致濕地旱化的現(xiàn)象十分明顯。而造成群落逆向演替現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因則是由于人為因素對濕地原生植被的干擾，導致濕地原生植物物種豐富度下降和植被面積減少，最終造成濕地旱生植物比重不斷增大。

5 結(jié)論

通過此次對北大港濕地自然保護區(qū)的調(diào)查研究可得出以下幾點結(jié)論：

（1）北大港濕地地區(qū)草本植物物種豐富度較高，且以鄉(xiāng)土植物居多。（2）北大港濕地植物區(qū)系共計131屬，分屬于14個分布區(qū)類型及9個變型，且在保護區(qū)植物中以世界分布類型、北溫帶分布類型以及泛熱帶分布類型等成分構成主體。（3）保護區(qū)內(nèi)植被地理成分復雜，并具溫帶性質(zhì)，區(qū)系聯(lián)系廣泛，且多種區(qū)系成分混雜。（4）北大港濕地區(qū)域內(nèi)植物具有分布廣、覆蓋度大、群集度高的特點，常形成單優(yōu)勢種群落或者共優(yōu)群落。