清水河流域河岸帶植物群落結(jié)構(gòu)及多樣性

段杰仁 石偉 邱小琮

摘要 [目的]探明清水河流域河岸帶植物群落組成、類型、分布、多樣性等特征。[方法]在清水河流域設(shè)置30個斷面，采用樣方、GPS定位等野外植物群落調(diào)查方法調(diào)查記錄，應(yīng)用重要值、Margalef指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)分析群落組成、類別、分布、多樣性等特征。[結(jié)果]清水河河岸帶分布有50科125屬180種維管植物，包含蕨類植物1科1屬2種，裸子植物1科1屬1種，被子植物48科123屬177種。其中雙子葉植物39科98屬139種，單子葉植物9科25屬38種。清水河河岸帶喬木類植物中旱柳、垂柳為主要物種;灌木植物類群中以檉柳分布最廣;草本植物以蘆葦、堿蓬、賴草、中亞濱藜、芨芨草為主。清水河河岸帶植物Margalef豐富度指數(shù)在0.36～5.27之間，Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在0.25～2.93之間。[結(jié)論]清水河流域河岸植被類型構(gòu)成較為簡單，多為草本植物，群落十分單一，生態(tài)功能相對較弱，主要受制于物種分布的均勻度不夠。

關(guān)鍵詞 清水河河岸帶;植被;組成;多樣性

中圖分類號 Q948.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）19-0073-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.19.020

Abstract [Objective] The characteristics of plant community composition， category， distribution and diversity in the riparian zone of Qingshuihe River Basin were explored.[Method]30 sample sites were set up in the Qingshui River Basin， the field survey methods of quadrate sampling and GPS positioning were used to investigate and record， and the important values， Margalef index， Shannon-Wiener index were applied to analyze the characteristics of community composition， category， distribution， diversity and so on.[Result]There were 180 species of vascular plants of 125 genera and 50 families in the Qingshui River riparian zone， including ferns of 1 family， 1 genera and 2 species， gymnosperms of 1 family， 1 genera and 1 species， and angiosperms of 48 families and 123 genera and 177 species.Among them， there were 139 species of 98 genera and 39 families of dicotyledons， and 38 species of 25 genera and 9 families of monocotyledons.Salix matsudana and Salix babylonica were the main species of arbor plants among the plants in the riparian zone of the Qingshui River. Tamarix chinensis was the most widely distributed among the shrub species. Phragmites australis， Suaeda glauca， Leymus secalinus， Atrilex centralasiatica and Achnatherum splendens were the main herbal plants. The Margalef index of plants in the riparian zone of Qingshui River ranged from 0.36 to 5.27， and the Shannon-Wiener index ranged from 0.25 to 2.93.[Conclusion]The composition of riparian vegetation in the Qingshui River Basin was relatively simple， mostly herb plants， the community was very simple， and the ecological function was relatively weak， mainly dued to the insufficient evenness of species distribution.

Key words Riparian zone of Qingshui River Basin;Vegetation;Composition;Diversity

基金項目 寧夏高等學(xué)校一流學(xué)科建設(shè)（水利工程）資助項目（NXYLXK2017A03）。

作者簡介 段杰仁（1976—），男，寧夏固原人，中教二級，從事生物學(xué)教學(xué)與研究。*通信作者，教授，博士，從事水域生態(tài)學(xué)及水環(huán)境調(diào)控方面的教學(xué)與研究。

收稿日期 2020-03-14

河岸帶指河水—陸地交界處的兩邊，直至河水影響消失為止的地帶，由于它們位置特殊，成為受水生環(huán)境影響最大的陸地環(huán)境，具有獨特的空間結(jié)構(gòu)和重要的生態(tài)功能[1-2]。河岸帶通過過濾和攔截沉積物、水和養(yǎng)分等來協(xié)調(diào)河流水平和垂直的生態(tài)平衡，因而在與之相關(guān)的土壤侵蝕程度降低、渠道穩(wěn)定化、生物棲息地保護(hù)以及水質(zhì)調(diào)節(jié)方面都起著重要作用[3-4]。近年來，開發(fā)利用河岸帶及其土地資源改變了河岸帶周邊的自然地貌特征，破壞了河岸帶周邊的生態(tài)環(huán)境，造成了一定程度的生態(tài)退化[2]。河岸帶植物可有效地起到過濾作用，能夠降低污染程度，在調(diào)節(jié)氣候和調(diào)節(jié)水體溫度方面發(fā)揮一定的功能作用;河岸帶植物可以儲存大量的水分，使其處在動態(tài)平衡中，對緩沖洪水亦有重大作用。許多研究證明，河岸帶植被對防沙故土、加固河岸廊道和控制地表徑流有不可替代的作用[1-2]。河岸帶系統(tǒng)中的植被可為一些生命體提供棲息地，發(fā)揮生物廊道功能[1，5-6]。研究河岸帶植物，對保護(hù)和維持整個生態(tài)河岸帶功能和作用的完整性及連續(xù)性都具有重大意義[7-8]。

清水河是寧夏境內(nèi)直入黃河的第一大支流，發(fā)源于固原市開城鄉(xiāng)，流經(jīng)固原、海原、同心、中寧4 縣，在中寧縣泉眼山匯入黃河，全長320 km，寧夏境內(nèi)流域面積13 511 km2。 清水河流域多年平均地表水資源量達(dá)1 740萬 m3，地下水資源量約5 938萬m3。地表徑流主要來源于大氣降水，徑流的空間分布趨勢與降水大體一致， 由南向北依次減小，變化幅度較大。多年平均降水量 335 mm，由于降水量的減少，徑流呈減少趨勢，出現(xiàn)連續(xù)枯水年份。流域徑流年內(nèi)分配不均， 主要集中于汛期6—9月。清水河流域水資源用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城鄉(xiāng)居民生活用水[9-11]。目前，清水河水環(huán)境已受到污染，整個生態(tài)系統(tǒng)功能出現(xiàn)退化[11]，已影響到當(dāng)?shù)鼐用裆钆c社會發(fā)展。為此，筆者于2018年夏季對清水河流域河岸帶植物進(jìn)行采樣調(diào)查，研究清水河河岸帶植物種類、數(shù)量、組成、分布特點、區(qū)系及多樣性、物種豐富度等，分析河岸帶植被退化的影響因素及存在的生態(tài)問題，以期為恢復(fù)和重建清水河河岸帶生態(tài)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣點設(shè)置與采樣時間

根據(jù)清水河水文規(guī)律和支流分布情況，在清水河干流上設(shè)置17個斷面，支流東至河設(shè)置2個斷面，中河設(shè)置3個斷面，中衛(wèi)市第五排水溝設(shè)置2個斷面，西河、莧麻河、雙井子溝、折死溝、井溝、沙沿溝各設(shè)置1個斷面，共設(shè)置30個采樣斷面。采樣時間為2018年7月。清水河流域采樣點布設(shè)見圖1。

斷面的設(shè)置依據(jù)水質(zhì)的采樣點，范圍從河岸淺灘（非水體邊緣）向外延伸約10 m，或到河邊區(qū)域的外緣為止（過渡到高地或植被，與水體不相聯(lián)）。在溪流或河的每一邊設(shè)置3個或更多橫斷面。在數(shù)據(jù)表上標(biāo)記橫斷面為左岸或右岸。選取長度間隔，每個橫斷面約5個點。

1.2 樣本采集與鑒定

對于每個采樣點，采用樣方法對植被進(jìn)行采樣監(jiān)測，按照條樣平行帶設(shè)置樣方，每條樣帶上設(shè)置3個樣方，每個樣方大小設(shè)置為3 m×3 m[12]，鑒定樣方內(nèi)全部植物種類。采用GPS定位儀進(jìn)行經(jīng)、緯度定位， 并記錄海拔高度。調(diào)查數(shù)據(jù)主要包括：樣方內(nèi)的植物種類、蓋度、頻度等，群落所處的經(jīng)緯度、海拔高度、河寬等地形地貌及水文因子。采集部分植物標(biāo)本并進(jìn)行編號， 記錄生境、習(xí)性及伴生植物等信息， 記錄不同樣方內(nèi)的植物種類和數(shù)量， 確定群落中植物學(xué)優(yōu)勢種、常見種[2]。

1.3 重要值和多樣性指數(shù)計算

選取物種重要值、豐富度指數(shù)（S）、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H）為物種多樣性指標(biāo)，對研究區(qū)不同植物類型的物種多樣性進(jìn)行分析和比較。重要值和2個多樣性指數(shù)計算公式如下[13]：

2 結(jié)果與分析

2.1 清水河河岸帶主要植物種類及重要值

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，清水河河岸帶分布有50科125屬180種維管植物，包含蕨類植物1科1屬2種，裸子植物1科1屬1種;被子植物48科123屬177種，其中雙子葉植物39科98屬139種，單子葉植物9科25屬38種。

表1列出了清水河河岸帶30個樣地植物重要值大于0.050 的17種主要種類。表1表明，清水河河岸喬木類植物中以垂柳、旱柳為主要物種;灌木植物類群中以檉柳分布最廣，重要值亦是所有物種中最大的;草本植物類型中，蘆葦、堿蓬、賴草、中亞濱藜、芨芨草為主要植被和群落。

2.2 清水河河岸帶植物多樣性 對30個監(jiān)測點植物科數(shù)分布進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，清水河從發(fā)源地到入黃河口，植物科數(shù)呈整體下降趨勢。清水河發(fā)源地樣點有17科植物，所含科數(shù)最多，植物種類也最豐富;上游9個樣點植物科數(shù)為6～10，中游16個樣點植物科數(shù)為3～5;下游及支流4個樣點植物科數(shù)為1～2（表2）。

清水河河岸帶植物Margalef豐富度指數(shù)在0.36～5.27之間，Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在0.25～2.93之間。物種多樣性指數(shù)值大，說明植物群落類型在本地區(qū)表現(xiàn)為由多物種組成，物種豐富，組成復(fù)雜。由此可見，清水河河岸區(qū)植物物種的生態(tài)功能相對較弱，主要受制于物種分布的均勻度不夠，隨機(jī)性較強(qiáng)，而且較少的物種占優(yōu)勢，影響其生態(tài)功能的發(fā)揮。由表2可知，清水河河岸Margalef指數(shù)與Shannon-Wiener 指數(shù)變化趨勢基本一致，但由于Margalef指數(shù)變化幅度較大，故對群落多樣性的反應(yīng)更敏感。

2.3 清水河河岸帶植物群落分布特征

根據(jù)《中國植被》的植被分類原則與系統(tǒng)，并參照《中國濕地植被》確定的濕地植被分類原則和依據(jù)，結(jié)合清水河植物分布特點、野外調(diào)查結(jié)果的生態(tài)分析和群叢生境特征，將清水河河岸帶植被劃分為3個植被型組4個植被型11個群系和18個群叢。

2.3.1 闊葉林植被型組。該植被型組為落葉闊葉植被型，包含旱柳群系1個群系、旱柳-雜草群叢1個群叢。

該群落主要位于清水河源頭區(qū)域開城，喬木層旱柳高度在8 m左右，蓋度20%，夾雜有人工種植的國槐、洋白蠟、油松等樹種;林下草本主要以鐵桿蒿、?？诖?、百里香、問荊等為主，高度在30 ?cm左右，蓋度在80%～90%。伴生植物有旋覆花、密花香薷、緣毛紫菀、款冬、茴茴蒜等。

2.3.2 沙生植被型組。該植被型組為荒漠植被型，包括4個群系：白莖鹽生草群系（下有白莖鹽生草群叢）、中亞濱藜群系（下有中亞濱藜-白莖鹽生草群叢和中亞濱藜群叢）、豬毛菜群系（下有豬毛菜群叢）、刺蒼耳群系（下有分刺蒼耳群叢）。

（1）白莖鹽生草群叢。該群落分布于同心折死溝、沙沿溝附近區(qū)域以及河西、泉眼山，沿河岸兩邊呈片狀分布，折死溝附近群落蓋度30%～50%，沙沿溝、河西、泉眼山群落蓋度80%，主要優(yōu)勢種白莖鹽生草高40 ?cm，伴生植物有堿蓬、虎尾草、豬毛蒿、霧冰藜、地膚、中亞濱藜、反枝莧、蒺藜等。

（2）中亞濱藜-白莖鹽生草群叢。該群落分布于同心井溝區(qū)域、七營清水河區(qū)域，沿河岸兩邊呈片狀分布，群落蓋度30%～50%，優(yōu)勢種為中亞濱藜和白莖鹽生草，群叢高度30 ?cm左右，伴生植物有堿蓬、白草、虎尾草等。

（3）中亞濱藜群叢。該群落主要位于同心丁塘清水河區(qū)域，中亞濱藜成片沿河岸帶分布，蓋度75%～90%，高度50～60 cm，伴生植物有堿蓬、鹽地堿蓬、白莖鹽生草。

（4）豬毛菜群叢：該群落分布于同心王團(tuán)附近區(qū)域，沿河岸兩邊呈條塊狀分布，群落蓋度50%以上，優(yōu)勢種豬毛菜高40 ?cm，伴生有斑塊狀的葡根駱駝蓬和虎尾草群叢分布，主要伴生植物有中亞濱藜、虎尾草、刺蒼耳、蒺藜等。

（5）刺蒼耳群叢。該群落分布于原州區(qū)三營清水河區(qū)域，沿河岸兩邊呈帶狀分布，群落蓋度95%以上，刺蒼耳高度90 ?cm左右，伴生植物有反枝莧、小藜。

2.3.3 沼澤和水生植被型組。該植被型組包含沼澤植被型和鹽生植被型

共6個群系12個群體。沼澤植被型下有蘆葦群系和拂子茅群系，

鹽生植被型下有芨芨草群系、堿蓬群系、賴草群系和檉柳群系。其中，蘆葦群系下有蘆葦群叢、蘆葦+拂子茅群叢、蘆葦+長苞香群叢和蘆葦+堿蓬群叢;拂子茅群系下有拂子茅群叢;芨芨草群系下有芨芨草群叢;堿蓬群系下有堿蓬群叢、鹽地堿蓬群叢;賴草群系下有賴草群叢;檉柳群系下有檉柳群叢、檉柳+鹽爪爪群叢和檉柳-白刺群叢。

（1）蘆葦群叢。該群落主要位于原州區(qū)三營寺口子水庫、楊郎、三營、中寧五排清水河交匯處、清水河入黃河口、莧麻河清水河交匯區(qū)域。沿河岸以蘆葦為主要植被，呈片狀或帶狀分布，群落蓋度30%～80%，蘆葦高度70～120 ?cm，清水河入黃河口、莧麻河清水河交匯區(qū)域蘆葦群落蓋度90%～95%，高度140～160 ?cm;寺口子水庫、楊郎、三營伴生植物有鹽角草、堿蓬、灰綠藜、海乳草、水蓼，五排伴生植物有水葫蘆苗、扁稈藨草、蒼耳、菖蒲等，莧麻河清水河交匯區(qū)域蘆葦群落伴生植物有乳苣、拂子茅、豬毛蒿、稗草等。

（2）蘆葦+拂子茅群叢。該群落主要分布于清水河流域冬至河、楊郎，周圍以蘆葦、拂子茅為主要植被，群落蓋度在30%～80%，蘆葦高80～120 ?cm，拂子茅高80 ?cm左右，伴生植物主要有堿蓬、賴草、堿菀、苦馬豆、狗尾草等。

（3）蘆葦+長苞香群叢。該群落分布于清水河沈家河水庫區(qū)域。優(yōu)勢種蘆葦和長苞香蒲150 cm左右，蓋度60%～80%。伴生植物有堿蓬、稗草、水蓼等。

（4）蘆葦+堿蓬群叢。該群落主要位于冬至河水庫區(qū)域，蘆葦和堿蓬混生成片沿岸分布，蘆葦高度80～200 cm，蓋度30%～60%，堿蓬蓋度20%，高度30～40 cm，伴生植物有賴草、堿菀、鹽角草、蒲公英等。

（5）拂子茅群叢。該群落主要位于原州區(qū)楊郎清水河流域，周邊以拂子茅為主，高度在90 cm左右，群落蓋度50%左右， 伴生植物有豬毛蒿、堿蓬、蒲公英等。

（6）芨芨草群叢。該群落分布于清水河與雙井交匯處、固原黑城清水河流域、七營清水河流域，群落蓋度50%～60%，最大達(dá)到80%，芨芨草高150 cm左右，每平方米分布3～4株，伴生植物有豬毛蒿、蘆葦、堿蓬、白莖鹽生草、賴草、乳苣、小藜等。

（7）堿蓬群叢。該群落主要位于清水河與苦水河交匯處、同心河西清水河區(qū)域、清水河李旺區(qū)域、清水河羊路區(qū)域。河岸區(qū)堿蓬成片分布，群落蓋度40%～90%，高度40～60 cm，伴生植物有中亞濱藜、白莖鹽生草、二色補(bǔ)血草、鹽爪爪、賴草、豬毛蒿。

（8）鹽地堿蓬群叢。該群落主要位于雙井溝入清水河流域，群落以鹽地堿蓬為優(yōu)勢種，伴生有灰綠藜、中亞濱藜、尖葉鹽爪爪、二色補(bǔ)血草。群落蓋度50%～70%，高度10～30 cm左右。

（9）賴草群叢。該群落分布于三河鎮(zhèn)中河清水河區(qū)域、清水河原州區(qū)東郊區(qū)域。優(yōu)勢種賴草高100～140 cm，蓋度40%～70%，分布100～200株/m2。伴生植物有堿蓬、中亞濱藜、芨芨草、蒲公英、天藍(lán)苜蓿、刺兒菜等。

（10）檉柳群叢。該群落主要位于原州區(qū)三營寺口子水庫、長山頭天湖水庫和長山頭水庫河岸邊、泉眼山、清水河入黃河口、冬至河水庫、三河鎮(zhèn)中河清水河區(qū)域、莧麻河清水河交匯區(qū)域。寺口子水庫、清水河入黃口、冬至河水庫、三河鎮(zhèn)中河清水河區(qū)域、莧麻河清水河交匯區(qū)域檉柳以純林分布。寺口子水庫群落蓋度30%～60%，檉柳高度在1～2 m，清水河入黃河、口群落蓋度85%～90%，高度120～200 cm。長山頭清水河區(qū)域、泉眼山區(qū)域檉柳群落蓋度80%～90%，高度150～200 cm，分布20株/m2以上，樣地內(nèi)有枸杞和白刺個別分布。三河鎮(zhèn)中河清水河區(qū)域檉柳高150 cm，蓋度20%。莧麻河清水河交匯區(qū)域檉柳蓋度20%～30%，高130～150 cm。

（11）檉柳-鹽爪爪群叢。該群落主要位于同心縣城及河西清水河區(qū)域，檉柳層群落蓋度35%～50%，高度在150 cm左右，分布7～8株/m2，鹽爪爪層高度30 cm左右，蓋度20%～30%，伴生植物有堿蓬、賴草、鹽地堿蓬、豬毛蒿等。

（12）檉柳+白刺群叢。該群落分布于清水河與雙井交匯處及清水河羊路區(qū)域。清水河雙井交匯處群落蓋度50%～70%，檉柳高度70 cm左右，白刺高50 cm左右，檉柳分布2～3株/m2，白刺分布1～2株/m2，偶見有枸杞伴生。羊路檉柳和白刺高30 cm左右，蓋度30%。

3 討論與結(jié)論

清水河河岸帶分布有50科125屬180種維管植物，單子葉與雙子葉植物是大部分植物群落的建群種，被子植物分布較多， 濕地植物灌木和喬木相對貧乏。在進(jìn)行的30個樣地植物重要值和Shannon-Wiener指數(shù)計算中，喬木類植物中旱柳、垂柳為主要物種;灌木植物類群中以檉柳分布最廣，重要值亦是所有物種中最大的;草本植物類型中，以蘆葦、堿蓬、賴草、中亞濱藜、芨芨草構(gòu)成清水河主要植被和群落。雖然物種組成豐富且種類繁雜，但是以較少物種為主，影響其生態(tài)功能。通過對30個監(jiān)測點植物科數(shù)分布進(jìn)行統(tǒng)計，清水河從發(fā)源地到入黃河口，植物科數(shù)呈整體下降趨勢。清水河開城樣點包含17科植物，所含科數(shù)最多，相比植物種類也最豐富;其他樣點植物科數(shù)在1～10之間。

物種多樣性是量度物種結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜性的首要標(biāo)準(zhǔn)，植物的物種多樣性指數(shù)較大，表明該地區(qū)植物群落類型在本地區(qū)表現(xiàn)為由多個物種組成，物種豐富，組成復(fù)雜。清水河河岸帶Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在0.25～2.93之間，Margalef豐富度指數(shù)在0.36～5.27之間。物種豐富度與均勻度呈正相關(guān)，與物種多樣性也呈現(xiàn)正相關(guān)，與生態(tài)優(yōu)勢度呈負(fù)相關(guān)。清水河河岸帶植物物種分布的均勻度不夠，隨機(jī)性較強(qiáng)，種群分布較為集中，而且以較少的物種為主，生態(tài)優(yōu)勢度就高，所以多樣性就低，影響其生態(tài)功能，生態(tài)功能相對較弱。清水河河岸帶植物Margalef指數(shù)與Shannon-Wiener 指數(shù)變化趨勢基本一致，Margalef指數(shù)變化幅度較大，故對群落多樣性的反應(yīng)更敏感。

清水河河岸植被劃分為3個植被型組4個植被型11個群系和18個群叢，并通過以該群叢所特有的特征種的存在，顯示出生態(tài)上的獨立性。清水河河岸帶以草本植被為主，群落十分單一，植被群落的層次性較差，垂直結(jié)構(gòu)不夠強(qiáng)，資源利用效率較低，河岸帶高生產(chǎn)力的特點難以發(fā)揮，也不利于環(huán)境及生物生境的維持和保護(hù)，難以為更多的物種提供棲息空間，最終將影響群落物種多樣性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

清水河流域植被稀疏，水土流失嚴(yán)重，水資源問題突出，量少質(zhì)差。區(qū)域氣候干旱、 水蝕、風(fēng)蝕交錯， 植被稀疏， 沙化土地廣布， 生態(tài)十分脆弱。相關(guān)部門應(yīng)實施生態(tài)調(diào)度，維持河岸帶植被的基本功能，在保證合理開發(fā)利用的同時，減少土地的開墾，防治污染，改善流域的生態(tài)狀況。

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