草湖濕地自然保護(hù)區(qū)種子植物區(qū)系研究

張辛陽，談思儀，龐宏東

(1.武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院 環(huán)境設(shè)計(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430205；2.湖北省林業(yè)科學(xué)研究院 生態(tài)環(huán)境研究所，湖北 武漢 430075)

濕地是人類賴以生存的重要資源之一，它對(duì)地球的氣候環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)、物種多樣性起著重要影響，為了保護(hù)和恢復(fù)濕地生態(tài)環(huán)境，我國中大型湖泊和重要河流集中建立了大量的濕地自然保護(hù)區(qū)[1].植物作為濕地自然保護(hù)區(qū)的構(gòu)成本底，植物物種的多樣性程度、植被群落結(jié)構(gòu)以及植物的區(qū)系特征，均對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此有著重要的研究價(jià)值和意義.植物區(qū)系是一定區(qū)域的所有植物種類，在一定自然地理?xiàng)l件綜合作用下發(fā)展演化的結(jié)果，對(duì)區(qū)域植物組成和植物多樣性保護(hù)有著重要意義，越來越多的學(xué)者專家對(duì)植物區(qū)系進(jìn)行了研究[2-5].

草湖濕地自然保護(hù)區(qū)位于湖北省武漢市黃陂區(qū)，重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象為鳥類資源、生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性，對(duì)長江中游淡水濕地資源保護(hù)有著現(xiàn)實(shí)意義.近年來，對(duì)草湖濕地自然保護(hù)區(qū)的研究較少，肖莉等[6]2013年對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的濕地維管植物組成和植被類型進(jìn)行過研究，但未涵蓋所有的種子植物種類；劉惠東等[7]2014年對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)生物資源進(jìn)行了研究，更側(cè)重于野生動(dòng)物資源的調(diào)查，對(duì)植物資源的報(bào)道不夠詳細(xì).2017年7—8月，筆者所在的考察團(tuán)隊(duì)多次前往草湖濕地自然保護(hù)區(qū)，進(jìn)行植物資源調(diào)查和植物區(qū)系研究，彌補(bǔ)了保護(hù)區(qū)植物區(qū)系研究的空白，旨在為保護(hù)區(qū)建設(shè)和管理、保護(hù)區(qū)內(nèi)生物資源多樣性保護(hù)及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定維持提供科學(xué)的本底資料.

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域概況

草湖濕地自然保護(hù)區(qū)地處湖北省武漢市中心城區(qū)北部，位于黃陂區(qū)南部平原湖區(qū)三里鎮(zhèn)，地理位置為30°44′01.5″—30°46′29.2″N,114°26′53.07″—114°29′13.3″E之間.保護(hù)區(qū)總面積為11.482 km2其中核心區(qū)面積為3.878 km2，緩沖區(qū)面積為0.039 km2，實(shí)驗(yàn)區(qū)面積為7.565 km2.保護(hù)區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，平均海拔25 m，為湖積平原地貌類型，以黃棕壤和潮土為主，以草本植物為主，氣候四季分明，年均日照時(shí)數(shù)1 540～2 180 h，年均降水量1 104.6 mm，平均氣溫16.4 ℃，屬亞熱帶季風(fēng)氣候.保護(hù)區(qū)由草湖漁場、灘地、精養(yǎng)魚池等共同組成，重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象為白鶴、東方白鸛、小天鵝等珍稀水鳥及濕地生態(tài)系統(tǒng)、生物多樣性，是天然和人工濕地的共同集合體.

1.2 研究方法

1.2.1 野外調(diào)查方法

考察團(tuán)隊(duì)運(yùn)用線路調(diào)查法與典型樣方法，對(duì)草湖濕地自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行了植物資源的調(diào)查.調(diào)查線路根據(jù)濕地自然保護(hù)區(qū)的現(xiàn)狀制定，經(jīng)過的地區(qū)植被多樣性盡可能豐富，多條線路盡可能覆蓋整個(gè)保護(hù)區(qū)，并設(shè)置與湖中心相垂直的調(diào)查樣線，以便在保護(hù)區(qū)內(nèi)找出具有特色差異的生態(tài)環(huán)境.同時(shí)，根據(jù)保護(hù)區(qū)植被分布情況及水文地質(zhì)情況，設(shè)置不同生境及植被類型的樣地共10個(gè)(詳見圖1).調(diào)查樣地涵蓋整個(gè)保護(hù)區(qū)植被.在每個(gè)樣地中，隨機(jī)布設(shè)3～5個(gè)樣方，共設(shè)置45個(gè)樣方.草本群落樣方面積為1 m×1 m，記錄草本層蓋度；灌木群落樣方面積為5 m×5 m，記錄灌木層的高度和蓋度；喬木群落樣方取樣面積為10 m×10 m，記錄郁閉度、胸徑和演替情況.調(diào)查全程使用GPS進(jìn)行定位，記錄調(diào)查線路的沿途植物種類，對(duì)不確定的植物種通過采集植物標(biāo)本編號(hào)進(jìn)行記錄，并拍照存檔，便于后期鑒定.

圖1 研究樣地分布圖

1.2.2 數(shù)據(jù)分析方法

根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)和圖片資料，對(duì)不確定的物種標(biāo)本進(jìn)行鑒定，鑒定依據(jù)主要為《中國植物志》《湖北植物志》和《高等植物圖鑒》[8-10].將鑒定結(jié)果匯總，統(tǒng)計(jì)調(diào)查物種名錄，并參考前人調(diào)查研究報(bào)告等相關(guān)資料，確定最終草湖濕地保護(hù)區(qū)種子植物名錄.對(duì)草湖濕地自然保護(hù)區(qū)種子植物名錄(含種下分類群)進(jìn)行系統(tǒng)編排，采用鄭萬鈞系統(tǒng)編排裸子植物，采用恩格勒系統(tǒng)編排被子植物，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法在科屬水平上對(duì)植物區(qū)系組成和區(qū)系地理成分進(jìn)行分析.其中，湖北地區(qū)植物科、屬、種數(shù)參考鄭重的數(shù)據(jù)資料[11]，中國植物科、屬、種數(shù)參考吳征鎰的數(shù)據(jù)資料，植物區(qū)系科、屬區(qū)系地理成分分類標(biāo)準(zhǔn)及編號(hào)依據(jù)吳征鎰等的相關(guān)文獻(xiàn)[12-14].

2 結(jié)果與分析

2.1 區(qū)系組成

2.1.1 基本組成

草湖濕地自然保護(hù)區(qū)共有種子植物62科143屬179種，其中裸子植物1科1屬1種，被子植物61科142屬178種.被子植物中雙子葉植物55科110屬137種，單子葉植物6科32屬41種.該保護(hù)區(qū)種子植物分別占湖北種子植物總科數(shù)的31%，總屬數(shù)的10.55%，總種數(shù)的3.16%；占中國種子植物總科數(shù)的17.36%，總屬數(shù)的4.44%和總種數(shù)的0.62%，植物種類并不豐富.但從植物生活型來看，該區(qū)種子植物多為草本，含165種，占該區(qū)種子植物種數(shù)的92.18%.上述植物組成特征與該保護(hù)區(qū)為濕地型自然保護(hù)區(qū)且保護(hù)對(duì)象為珍稀水禽有關(guān)，總的植物種數(shù)雖然不多，但是草本占比豐富，這是由濕地型自然保護(hù)區(qū)的土壤及水文等環(huán)境因素共同決定的.

2.1.2 科的組成

草湖濕地自然保護(hù)區(qū)62科種子植物中，科內(nèi)含種數(shù)5種以下的科為53科，占總科數(shù)的85.48%，包含77屬84種；含種數(shù)5種及以上的科為9科，占總科數(shù)的14.52%，包含66屬95種.可見，雖然后者占總科數(shù)比例小，但其所含種數(shù)高達(dá)95種，占總種數(shù)的53.07%，具有明顯優(yōu)勢(shì).因此含種數(shù)5種及以上的科為該區(qū)系的優(yōu)勢(shì)科，分別為：禾本科Gramineae、菊科 Compositae、蓼科Polygonaceae、毛茛科Ranunculaceae、莎草科Cyperaceae、莧科Amaranthaceae、豆科Leguminosae、大戟科Euphorbiaceae、薔薇科Rosaceae.

2.1.3 屬的組成

草湖濕地自然保護(hù)區(qū)種子植物共有143屬，屬內(nèi)含種數(shù)5種及以上的屬為2屬，即蓼屬Polygonum和莎草屬Cyperus，占總屬數(shù)的1.69%，共含12種，占總種數(shù)的10.94%.屬內(nèi)含種數(shù)1種的屬為120屬，占總屬數(shù)的83.92%，含種數(shù)占總種數(shù)的67.04%，是導(dǎo)致區(qū)內(nèi)屬的多樣化程度大的主要因素，包含慈姑屬Sagittaria、水莎草屬Juncellus、香蒲屬Typha、棒頭草屬Polypogon、燈芯草屬Juncus、蒼耳屬Xanthium、鵝腸菜屬M(fèi)yosoton、獨(dú)行菜屬Lepidium、斑種草屬Bothriospermum、扁擔(dān)桿屬Grewia等.

2.2 區(qū)系地理成分

草湖濕地自然保護(hù)區(qū)種子植物的62科共包含10個(gè)分布區(qū)類型及其2個(gè)變型，143屬共包含12個(gè)分布區(qū)類型及其3個(gè)變型，詳見表1.

2.2.1 科的分布區(qū)類型

保護(hù)區(qū)內(nèi)世界分布科共有20科，占總科數(shù)的32.26%.其中含種數(shù)較多的科有：含28種的禾本科Gramineae、含17種的菊科Compositae、含10種的蓼科Polygonaceae、含7種的莎草科Cyperaceae、均含6種的莧科Amaranthaceae和大戟科Euphorbiaceae等.在世界分布科中，菊科和蓼科主產(chǎn)于北溫帶，禾本科和莎草科主產(chǎn)溫帶和寒帶，莧科則主產(chǎn)于北溫帶和寒溫帶，而豆科主產(chǎn)于北溫帶和暖溫帶.可見，保護(hù)區(qū)內(nèi)含種數(shù)較多的世界分布科大多主產(chǎn)于溫帶地區(qū)，體現(xiàn)出保護(hù)區(qū)世界分布科的溫帶性質(zhì).

保護(hù)區(qū)內(nèi)熱帶分布科(2～7型)共有31科，占總科數(shù)的50.00%，占非世界分布總科數(shù)的73.81%，在該區(qū)系科中占主導(dǎo)地位.其中泛熱帶分布科及其變型有16科，達(dá)到總科數(shù)的25.81%，構(gòu)成熱帶分布科的主體，如：大戟科Euphorbiaceae、爵床科Acanthaceae、雨久花科Pontederiaceae等.熱帶分布科的第二大分布類型是舊世界熱帶分布科，共有9科，占總科數(shù)的14.52%，如：?？芃oraceae、防己科Menispermaceae、錦葵科Malvaceae等.

保護(hù)區(qū)內(nèi)溫帶分布科(8～10型)一共有11科，占總科數(shù)的17.74%，占非世界分布總科數(shù)的26.19%.其中北溫帶廣布科有8科，占總科數(shù)的12.90%，構(gòu)成溫帶分布科的主體，包含有楊柳科Salicaceae、澤瀉科Alismataceae、木樨科Oleaceae、藜科Chenopodiaceae、忍冬科Caprifoliaceae等，此外還有1變型，即北溫帶和南溫帶間斷分布科，為龍膽科Gentianaceae.另有東亞-北美間斷分布科1科，為三白草科Saururaceae.舊世界溫帶分布科1科，為菱科Trapaceae.

2.2.2 屬的分布區(qū)類型

保護(hù)區(qū)內(nèi)世界分布屬共計(jì)25屬，如：莎草屬Cyperus、茄屬Solanum、莧屬Amaranthus、酢漿草屬Oxalis、香蒲屬Typha、藜屬Chenopodium、車前屬Plantago、早熟禾屬Poa、鬼針草屬Bidens、婆婆納屬Veronica、老鸛草屬Geranium等，大部分屬只含1種植物，且多為低矮灌木和草本植物，充分反映了這些屬對(duì)該地區(qū)生境的適應(yīng)性.

保護(hù)區(qū)內(nèi)熱帶分布屬(2～7型)共計(jì)69屬，占總屬數(shù)的48.25%，占非世界分布屬的58.47%，為該區(qū)系屬的主要分布類型.其中泛熱帶分布屬36屬，占熱帶分布屬的52.17%，為熱帶分布屬的主體，包括白酒草屬Conyza、大戟屬Euphorbia、狗尾草屬Setaria、野黍?qū)貳riochloa、商陸屬Phytolacca、千金子屬Leptochloa、蓮屬Nelumbo、馬蹄金屬Dichondra等，這些植物數(shù)量多，植物多樣性豐富.熱帶分布屬的第二大分布類型為熱帶亞洲分布及其變型，含7屬正型，有野芝麻屬Lamium、爵床屬Rostellularia、黃麻屬Corchorus、斑種草屬Bothriospermum、黃花稔屬Sida等.另含8屬變型，即熱帶亞洲(印度-馬來西亞)分布，有石薺苧屬M(fèi)osla、苦荬菜屬Ixeris、雞矢藤屬Paederia、葉下珠屬Phyllanthus、蔊菜屬Rorippa等.

保護(hù)區(qū)內(nèi)溫帶分布屬(8～14型)共計(jì)49屬，占總屬數(shù)的34.27%，占非世界分布屬的41.53%，略低于熱帶分布屬成分.其中北溫帶分布及其變型為溫帶分布屬的主體，共計(jì)26屬正型，有蓼屬Polygonum、毛茛屬Ranunculus、稗屬Echinochloa、野豌豆屬Vicia、委陵菜屬Potentilla、畫眉草屬Eragrostis、蒿屬Artemisia、紫菀屬Aster、酸模屬Rumex等.另有2屬變型，即北溫帶和南溫帶間斷分布，為荇菜屬Nymphoides和活血丹屬Glechoma.并列第二的分布類型為舊世界溫帶分布和溫帶亞洲分布，均含8屬.其中舊世界溫帶分布有蕎麥屬Fagopyrum、楝屬M(fèi)elia、菊屬Dendranthema、海桐花屬Pittosporum、菰屬Zizania等.溫帶亞洲分布有馬蘭屬Kalimeris、牽牛屬Pharbitis、茜草屬Rubia、結(jié)縷草屬Zoysia等.

3 結(jié)束語

草湖濕地自然保護(hù)區(qū)屬于東亞植物區(qū)(Ⅲ)，中國—日本森林植物亞區(qū)(ⅢD)，華東地區(qū)(ⅢD9)，漢平原亞地區(qū)(ⅢD9b)，為長江中下游著名的江河湖泊區(qū)[15].該區(qū)域內(nèi)地勢(shì)低平，江湖河汊極多，草湖濕地自然保護(hù)區(qū)由于這種獨(dú)特的地形地貌及水文土壤情況，植被種類并不十分豐富.

保護(hù)區(qū)共有種子植物62科143屬179種，分別占湖北種子植物的31.00%，10.55%，3.16%.含5種及以上的科為該區(qū)植物的優(yōu)勢(shì)科，屬的分化較大，以含1種的單種屬為主.保護(hù)區(qū)內(nèi)92.18%的植物生活型為草本，多見狗尾草群叢(Ass.Setariaviridis)、鬼針草群叢(Ass.Bidenspilosa)、知風(fēng)草群叢(Ass.Eragrostisferruginea)、水莎草群叢(Ass.Juncellusserotinus)、紅蓼+萹蓄群叢(Ass.Polygonumorientale+Polygonumaviculare)等，局部區(qū)域存在上層喬灌的群落，如：構(gòu)樹-野薔薇-酸模+狗牙根群叢(Ass.Broussonetiapapyrifera-Rosamultiflora-Rumexacetosa+Cynodondactylon)、野薔薇-白茅+野老鸛草群叢(Ass.Rosamultiflora-Imperatacylindrical+Geraniumcarolinianum).

保護(hù)區(qū)種子植物62個(gè)科可以劃分為10個(gè)分布區(qū)類型和2個(gè)變型，以熱帶分布科為主，占非世界分布總科數(shù)的73.81%，溫帶分布科占比較小.此外，熱帶分布科以泛熱帶分布科為主，世界分布科含有一定的溫帶性.該區(qū)種子植物地理成分具有顯著的熱帶特征，同時(shí)具有少部分的溫帶特征，這與保護(hù)區(qū)所處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，且臨近溫帶季風(fēng)氣候區(qū)有關(guān)，符合其地域生態(tài)環(huán)境.

保護(hù)區(qū)種子植物143個(gè)屬可以劃分為12個(gè)分布區(qū)類型和3個(gè)變型，以熱帶分布屬略占優(yōu)勢(shì)，熱帶分布屬和溫帶分布屬分別占非世界分布總屬數(shù)的58.47%和41.53%.可見，本區(qū)種子植物地理成分熱帶和溫帶特征相差不甚明顯，且熱帶成分中以泛熱帶分布為主，植物區(qū)系可能在起源上溫帶過程較為繁盛，后來由于所處地理環(huán)境氣候逐漸轉(zhuǎn)為亞熱帶氣候，導(dǎo)致植物區(qū)系地理成分隨之發(fā)生變化，具有明顯的過渡性和交匯性.

通過對(duì)草湖濕地自然保護(hù)區(qū)種子植物區(qū)系的分析，可以查清保護(hù)區(qū)植物區(qū)系性質(zhì)、歸屬和起源，能為保護(hù)濕地珍稀瀕危物種、合理開發(fā)利用各種動(dòng)植物資源提供可靠的理論依據(jù)，為濕地保護(hù)區(qū)的科學(xué)建設(shè)提供有力基礎(chǔ).該次研究結(jié)果，將為以后研究類似濕地植被情況，分析評(píng)價(jià)濕地環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r起到一定作用，也能為區(qū)域性濕地資源的合理開發(fā)、保護(hù)、管理和有效利用提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù).針對(duì)目前草湖濕地自然保護(hù)區(qū)存在的狀況，建議在現(xiàn)有保護(hù)鳥類生境的基礎(chǔ)上，對(duì)濕地自然保護(hù)區(qū)的植物生境加以重視和保護(hù).可以通過對(duì)當(dāng)?shù)鼐用穸ㄆ诮M織濕地保護(hù)的科普工作，利用媒體、社會(huì)的自發(fā)宣傳和影響，大力宣傳濕地在生態(tài)上不可取代的重要地位.此外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)植物群落由于水質(zhì)環(huán)境的影響而逐漸退化，有的物種也漸漸消失，建議對(duì)草湖濕地自然保護(hù)區(qū)過度養(yǎng)殖的情況進(jìn)行監(jiān)督，嚴(yán)格控制養(yǎng)殖面積和污水的排放，使草湖濕地自然保護(hù)區(qū)的水質(zhì)恢復(fù)成適合植物穩(wěn)定生長的生境.建議成立專項(xiàng)組定期跟蹤調(diào)查更新草湖濕地自然保護(hù)區(qū)植物資源情況，加強(qiáng)對(duì)植物物種的就地保護(hù)，可建立濕地植物監(jiān)測站，通過運(yùn)用遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)或者地理信息系統(tǒng)對(duì)濕地的物種進(jìn)行跟蹤，減少人工調(diào)查的漏洞.