湖南益陽市濕地維管束植物多樣性分析

韋寶婧，杜心宇，胡希軍，2，熊 偉，陳存友，2

(1. 中南林業(yè)科技大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院，湖南 長沙 410004；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 城鄉(xiāng)景觀生態(tài)研究所，湖南 長沙 410004；3. 長沙市自然資源和規(guī)劃局研究室，湖南 長沙 410013)

濕地系指不論天然或人工，長久或暫時(shí)性的沼澤地、泥炭地或水域地帶，靜止或流動淡水、半咸水、咸水水體，包括低潮時(shí)水深不超過6 m的水域(《濕地公約》定義)[1-3]。濕地是自然界最富有生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，是天然的物種基因庫[4-5]，構(gòu)成了一個穩(wěn)定的良性循環(huán)生物鏈[6-8]。近年來，全球氣候變化和城市現(xiàn)代化建設(shè)使?jié)竦孛媾R濕地面積萎縮[9]、濕地生物多樣性降低[10]、濕地水質(zhì)富營養(yǎng)化[11]等威脅，濕地生態(tài)環(huán)境及濕地植物資源的調(diào)查、保護(hù)與修復(fù)工作迫在眉睫且相繼開展[12-13]。十八大“五位一體”中突出生態(tài)文明的重要性、習(xí)總書記對洞庭湖考察生態(tài)保護(hù)提出的要求，同時(shí)東洞庭湖生物多樣性司法保護(hù)基地的建立和《西洞庭湖國際重要濕地保護(hù)條例》的頒布，對于益陽市濕地及洞庭湖的濕地生物多樣性提出了新的要求和思路。本研究通過對益陽市各類型濕地范圍內(nèi)的維管束植物的調(diào)查，根據(jù)濕地調(diào)研和查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料分析濕地植物豐富度、物種多樣性、重點(diǎn)保護(hù)植物與資源植物和植被類型等，為益陽市濕地研究、濕地范圍內(nèi)植物多樣性保護(hù)研究、資源的合理利用等研究提供科學(xué)依據(jù)。由于濕地與陸地沒有嚴(yán)格的界限，在濕地植物調(diào)查中沒有區(qū)分“濕地植物”和“濕地區(qū)的植物”，故本文分析的濕地植物為濕地范圍內(nèi)的所有維管束植物。

1 研究區(qū)域概況

益陽市地理坐標(biāo)為北緯27°58′38"至29°31′42"、東經(jīng)110°43′02"至112°55′48"，地處湖南省北部，位于長江中下游平原南岸的湘北洞庭湖區(qū)域，北近長江，東北部瀕臨洞庭湖(圖1、圖2)。年地表徑流平均總量91.48億立方米，屬亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候，植被屬中亞熱帶常綠闊葉林，植被類型構(gòu)造較為復(fù)雜，均為次生植被，以華東、華中區(qū)系為主。

圖1 益陽市在洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)的位置Fig. 1 The location of Yiyang in Dongting Lake ecological-economic zone

圖2 益陽市衛(wèi)星影像圖Fig. 2 The satellite image of Yinyang

2 調(diào)查材料與方法

通過查閱益陽市水文資料，采用野外記錄、標(biāo)本采集和室內(nèi)鑒定的方法，在重點(diǎn)調(diào)查和一般調(diào)查的基礎(chǔ)上了解了益陽市濕地分布，統(tǒng)計(jì)分析了濕地植物種類組成、群落類型及分布等。依據(jù)《中國濕地保護(hù)行動》的國家重要濕地名錄、《濕地公約》的國際重要濕地名錄、湖南省重要濕地名錄、濕地類型自然保護(hù)區(qū)、國家濕地公園、湖南省特有類型的濕地、分布有特殊物種的濕地及其他具有特殊保護(hù)意義的濕地，重點(diǎn)調(diào)查了南洞庭湖省級自然保護(hù)區(qū)、東洞庭湖省級自然保護(hù)區(qū)(益陽境內(nèi))、柘溪水庫濕地(含雪峰湖國家濕地公園)、大通湖、來儀湖、黃家湖、羞女湖7處濕地。一般調(diào)查主要依據(jù)為益陽市境內(nèi)重要河流、庫塘、沼澤濕地及具有其他特殊意義的濕地，調(diào)查了資水流域、沅江流域、藕池河流域、魚形山水庫、碧螺水庫等16處濕地(圖3)。

圖3 一般調(diào)查與重點(diǎn)調(diào)查分布Fig. 3 The distribute of general investigation and key-point investigation

依據(jù)益陽市遙感影像，考慮濕地地形、面積和可達(dá)性等因素，設(shè)置采樣點(diǎn)，包括淺層積水區(qū)域、水陸交界帶濕地和季節(jié)性淹水濕地。以能客觀反映采樣點(diǎn)內(nèi)植物群落特征為原則，選取采樣點(diǎn)，樣方大小分別為：草本、淺水和蕨類樣方規(guī)格為1 m×1 m，灌木樣方規(guī)格為2 m×2 m，喬木樣方規(guī)格為10 m×10 m，喬木樣方內(nèi)沿對角設(shè)置2個灌木樣方，在四角及中央設(shè)置5個草本樣方[14-16]。記錄樣地內(nèi)植物種類組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長狀況和群落環(huán)境等。植物主要參考《1992年益陽植物名錄》、《中國植物志》[17]、《濕地植物》[18]和《中國濕地及其植物與植被》[19]進(jìn)行分類鑒定，確定物種名稱并判定植物群系名稱。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物豐富度分析

本次調(diào)查共記錄益陽市濕地范圍內(nèi)維管束植物有816種(包括變種和栽培種)，隸屬153科496屬，其中蕨類植物17科19屬22種；裸子植物7科13屬18種；被子植物129科464屬776種(其中雙子葉植物104科345屬558種，單子葉植物25科119屬218種)(表1)。益陽市濕地范圍內(nèi)維管束植物中被子植物占絕對優(yōu)勢，占植物總數(shù)的95.1%，其中單子葉植物占26.7%，雙子葉植物占68.4%，為益陽市濕地范圍內(nèi)植物的主要組成成分，占比最少的是裸子植物，僅有18種，占比2.2%。

表1 益陽市濕地范圍內(nèi)植物物種豐富度統(tǒng)計(jì)

3.2 植物物種多樣性分析

3.2.1 蕨類植物科屬的多樣性分析

益陽市濕地范圍內(nèi)蕨類植物共有17科19屬20種，其中有17科蕨類植物中含2～5種的寡種科4個，即鳳尾蕨科(Pteridaceae)、金星蕨科(Thelypteridaceae)、鱗毛蕨科(Dryopteridaceae)、水蕨科(Parkeriaceae)，其余皆為單種科(表2)。在19屬的蕨類植物中含2～5種的寡種屬3個，即鳳尾蕨屬(Pteris)、鱗毛蕨屬(Dryopteris)、水蕨屬(Ceratopteris)，其余皆為單種屬(表3)。與濕地植物總數(shù)相比，濕地中蕨類植物較少，幾乎所有科、屬都只含一種，表明僅有少量蕨類植物能在益陽市的濕地生境中生存。

表2 益陽市濕地范圍內(nèi)蕨類植物科的組成和統(tǒng)計(jì)

續(xù)表2 益陽市濕地范圍內(nèi)蕨類植物科的組成和統(tǒng)計(jì)

表3 益陽市范圍內(nèi)濕地蕨類植物屬的組成和統(tǒng)計(jì)

3.2.2 裸子植物科屬的多樣性分析

益陽市濕地范圍內(nèi)裸子植物共有7科13屬18種，其中7科裸子植物中含2～5種的寡種科4個，即杉科(Taxodiaceae)、柏科(Cupressaceae)、松科(Pinaceae)、紅豆杉科(Taxaceae)，其余皆為單種科(表4)。在13屬的裸子植物中含2～5種的寡種屬4個，即松屬(Pinus)、圓柏屬(Sabina)、紅豆杉屬(Taxus)、落羽杉屬(Taxodium)，其余皆為單種屬(表5)。與植物總數(shù)相比，濕地中的裸子植物較少，杉科、柏科、松科的植物相對于其他科的裸子植物更適應(yīng)濕生環(huán)境，但整體上裸子植物僅有少量物種可在濕生環(huán)境中生存。

表4 益陽市濕地范圍內(nèi)裸子植物科的組成和統(tǒng)計(jì)

表5 益陽市濕地范圍內(nèi)裸子植物屬的組成和統(tǒng)計(jì)

3.2.3 被子植物科屬的多樣性分析

益陽市濕地范圍內(nèi)有被子植物129科464屬776種，其中含20種以上的較大科有7個，即禾本科(Gramineae，44屬/70種)、菊科(Compositae，33屬/45種)、莎草科(Cyperaceae，12屬/42種)、豆科(Leguminosae，27屬/41種)、薔薇科(Rosaceae，15屬/40種)、百合科(Liliaceae，15屬/22種)、唇形科(Labiatae，17屬/21種)，共163屬281種；含10～19種的中等科有10個，共66屬130種；含6～9種的少種科有18個，共74屬131種；含2～5種的寡種科有62個，共129屬202種；其余32科均為單種科。被子植物較大科和寡種科在屬數(shù)和種數(shù)上所占比例都較高(表6)。

表6 益陽市濕地范圍內(nèi)被子植物科的多樣性分析

在益陽市濕地范圍內(nèi)被子植物屬數(shù)中含10種以上的多種屬有2個24種，即薹草屬(Carex)和蓼屬(Polygonum)；含5～9種的中等屬有8個57種，即懸鉤子屬(Rubus)、蒿屬(Artemisia)、大戟屬(Euphorbia)、毛茛屬(Ranunculus)、槭屬(Acer)、眼子菜屬(Potamogeton)、婆婆納屬(Veronica)、莎草屬(Cyperus)；含2～5種的寡種屬有137個383種，主要包括燈心草屬(Juncus)、荸薺屬(Heleocharis)、藨草屬(Scirpus)等；單種屬有317個，主要包括莼屬(Brasenia)、芭蕉屬(Musa)、茨藻屬(Najas)等。益陽市濕地被子植物中寡種屬和單種屬在屬、種上所占比例較大，而多種屬和中等屬所占比例較小，僅占植物總屬數(shù)的0.4%、1.7%和植物總種數(shù)的3.1%、6.7%(表7)。

表7 益陽市濕地范圍內(nèi)被子植物屬的多樣性分析

3.3 植被類型多樣性

3.3.1 植物生活型和生態(tài)型

益陽市濕地范圍內(nèi)的植物可劃分為喬木(常綠/落葉)、灌木(常綠/落葉)、草本(一年生/多年生)、藤本(木質(zhì)/草本)8種生活型?？梢娫?16種植物中，草本植物占優(yōu)勢，占總數(shù)比例62.21%(一年生草本占20.82%，多年生草本占41.3%，草質(zhì)藤本占1.86%)，木本植物占弱勢，喬木、灌木分別占比17.11%、15.74%(圖4)，其原因綜合為以下兩方面：在濕地環(huán)境下，土壤水分充足，含氧量較低，不適合大部分木本植物生存，而草本植物可通過匍匐莖和發(fā)達(dá)的通氣組織等得以生存并大量繁殖；人類往往擇水而居，對于濕地的開墾、種植等均會對濕地植物生存環(huán)境造成影響，但草本植物可憑借繁殖能力強(qiáng)、生命周期短得以迅速恢復(fù)，而木本植物受人類開采利用或破壞造成的影響更大。

圖4 益陽市濕地范圍內(nèi)植物生活型譜Fig. 4 Life spectrum of plant species within the wetland area of Yiyang

益陽市濕地范圍內(nèi)植物生態(tài)型組成包括喜濕植物、濕生植物、挺水植物、沉水植物、浮葉植物、漂浮植物六種生態(tài)型(表8)。在這六種生態(tài)型中，以在

表8 益陽市濕地范圍內(nèi)植物生態(tài)型統(tǒng)計(jì)

喜濕潤環(huán)境下生存或生長更好的喜濕植物居多，占植物總數(shù)的76.2%，能在水、陸兩種生境下生存的濕生植物占8.7%，整體而言喜濕和濕生植物占總數(shù)的84.9%，反映了益陽市濕地環(huán)境水分整體較為豐富，土壤濕潤，也存在一定的豐水、枯水期，這與“益陽市市境屬亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候，降水年年偏豐、7月多雨成災(zāi)、春寒陰雨突出等”的氣候特征相符合。

綜上所述，益陽市濕地范圍內(nèi)植物可分為8個生活型6個生態(tài)型，反映了益陽市濕地環(huán)境的多樣性。相對于生活型，生態(tài)型更能反映濕地的生態(tài)環(huán)境特征，生活型則是在一定程度上反映了人類活動對濕地環(huán)境的影響。

3.3.2 植被類型與分布環(huán)境

益陽市多種濕地類型和濕地植物資源構(gòu)成益陽濕地植物群落的多樣性。根據(jù)《中國植被》、《中國濕地植被》有關(guān)植被分類的原則和系統(tǒng)，結(jié)合益陽市濕地范圍內(nèi)植物種類組成、外貌和結(jié)構(gòu)、生態(tài)地理特征及動態(tài)特征，將濕地范圍內(nèi)的植被分為5個植被型組、18個植被型和121個群系(表9)。其中針葉林占7個群系，闊葉林占10個群系，灌叢型占6個群系，草叢型占50個群系，沼澤和水生型占47個群系。益陽市典型的濕地植物群系有36個，其中水杉群系、薹草類群系、白車軸草群系、菰群系、蘆葦群系、睡蓮群系、蓮群系系等具有一定的觀賞價(jià)值?？嗖萑合?、菹草群系、黑藻群系、水蓼群系、蘆葦群系等主要分布在河流、湖泊邊緣，楓楊群系、加楊群系、水杉群系等喬木分布在河洲區(qū)域，睡蓮群系、蓮群系、水皮蓮群系等分布在湖泊、大型水庫邊緣，蘋群系、薹草群系、鳳眼藍(lán)群系、鬼針草群系等則分布在各類型濕地范圍內(nèi)。

表9 益陽市濕地范圍內(nèi)典型植被類型統(tǒng)計(jì)

4 益陽市濕地植被保護(hù)與利用現(xiàn)狀及保護(hù)對策

4.1 濕地植被保護(hù)和利用現(xiàn)狀

自2014年以來，對益陽市的各類濕地進(jìn)行了濕地調(diào)查，在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)益陽市濕地環(huán)境整體良好，但不少濕地環(huán)境質(zhì)量呈下降趨勢。通過對益陽市濕地及濕地范圍內(nèi)維管束植物的調(diào)查，總結(jié)分析出目前益陽市市域范圍內(nèi)濕地植物資源存在以下問題：

(1)由于資江等重要濕地不同程度受城市化建設(shè)侵占和征收導(dǎo)致濕地面積縮小，濕地內(nèi)天然植被生長空間和數(shù)量越來越少，人工次生植被越來越多。在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)一些河流沿岸的濕地天然植被遭到破壞，尤其是濕地蘆葦群落斑塊破碎。

(2)大量生活污水、工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)退水的排入及禽畜養(yǎng)殖污染，導(dǎo)致滿江紅等藻類大量蔓延侵占原生植物生長空間。此外，大量白色垃圾、生活廢棄物的堆積覆蓋了濕地表面，導(dǎo)致濕地植物死亡、濕地動物喪失可棲息的生境。

(3)目前益陽市濕地內(nèi)資源植物主要以開發(fā)為食品或觀賞植物為主，在藥用、原料等其他用途上并未充分發(fā)揮其植物優(yōu)勢。同時(shí)，在植被資源利用的過程中也存在過度利用的問題，如洞庭湖大面積的蘆葦產(chǎn)業(yè)極大的加劇了植物群落的單一性，成片種植的加楊成為絕對優(yōu)勢種群，抑制了野生蘆葦(Phragmitesaustralis)、荻(Triarrhenasacchariflora)和薹草類的生長，改變了濕地植被群落的結(jié)構(gòu)和功能，濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值降低。

(4)益陽濕地植物中有一定數(shù)量的珍稀保護(hù)植物，其中有國家級保護(hù)植物水杉、蓮(野生)(Nelumbonucifera)、野菱(Trapaincisa)、莼菜、中華水韭等，有些正處于滅絕瀕危狀態(tài)；益陽濕地內(nèi)外來入侵植物影響最嚴(yán)重的有喜旱蓮子草(空心蓮子草)(Alternantheraphiloxeroides)，廣泛分布于全市濕地中，嚴(yán)重影響本地植物的生長空間，阻塞河道、水渠；鳳眼藍(lán)(水葫蘆)，隨著水體富營養(yǎng)化的加劇導(dǎo)致很多河道被水葫蘆堵塞；近年來加拿大一枝黃花(Solidagocanadensis)、豚草(Ambrosiaartemisiifolia)、北美車前(Plantagovirginica)、小蓬草(Conyzacanadensis)等有逐漸蔓延趨勢，全市各地濕地隨處可見，特別是在湖泊濕地湖口及周圍溝渠中蔓延成災(zāi)，威脅本土濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。

(5)在濕地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)如庫塘等人工濕地人為干擾大，濕地植物很少見，但周圍溝渠中則有大量的濕地植物分布，且植被類型也較豐富。整體上濕地植被種類組成單一，如楊樹林、蘆葦林等典型濕地植被群落中主林層往往僅有單個或幾個物種組成，很少具有喬木、灌木、地被完整結(jié)構(gòu)的群落，且以草本植被居多(占比62.21%)，木本植被開采利用或破壞嚴(yán)重。

4.2 濕地植物的保護(hù)對策

人類活動的干擾是濕地及濕地資源破壞的主要原因，結(jié)合調(diào)查分析結(jié)果及相關(guān)文獻(xiàn)[20]針對益陽市濕地保護(hù)及濕地植物資源保護(hù)利用提出以下保護(hù)對策：(1)合理做好濕地范圍內(nèi)土地資源利用規(guī)劃[21]，因地制宜，保護(hù)珍稀濕地資源，禁止破壞性的開發(fā)、開采和過度開發(fā)利用；(2)嚴(yán)格控制對河流、湖泊、池塘等濕地的污染活動，加強(qiáng)濕地周邊污染性企業(yè)排污的管理，加強(qiáng)公眾教育工作，規(guī)范禽畜養(yǎng)殖及農(nóng)村環(huán)境整治，實(shí)行垃圾集中處理，減少農(nóng)業(yè)面污染，建立濕地保護(hù)的公眾意識；(3)合理、科學(xué)開發(fā)利用濕地植物資源，深入挖掘資源植物價(jià)值，做好相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，加強(qiáng)引導(dǎo)和推介，針對不同類型資源植物特征分別建立科學(xué)、全面、可持續(xù)的資源開發(fā)體系；(4)加強(qiáng)對濕地內(nèi)珍稀植物搶救性保護(hù)和研究，加快濕地自然保護(hù)區(qū)、濕地公園的建設(shè)，做好珍稀瀕危動植物[22]的保護(hù)工作；加強(qiáng)外來植物入侵監(jiān)控，科學(xué)研究外來植物入侵機(jī)制[23]及相應(yīng)控制措施；(5)運(yùn)用生態(tài)修復(fù)手段，制定階段性的濕地植被群落優(yōu)化和更替方案，尤其是人工濕地植物景觀規(guī)劃，關(guān)注植物種內(nèi)種間關(guān)系，從植物組成數(shù)量和垂直層面上豐富植被群落結(jié)構(gòu)，增加濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性。