大慶濕地野生鹽生植物資源調(diào)查及分析

穆 丹, 姚丹丹, 梁英輝, 李青楠

(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 佳木斯 154007)

鹽生植物是組成鹽堿地生態(tài)系統(tǒng)的重要組分，對如何改良鹽堿地、保護(hù)現(xiàn)有濕地至關(guān)重要。國外眾多研究學(xué)者、專家對濕地生態(tài)恢復(fù)、鹽堿地植被利用以及濕地保護(hù)等進(jìn)行研究，并取得較大進(jìn)展，歐州和北美已形成兩個與濕地恢復(fù)有關(guān)的研究中心[1]。我國的濕地鹽堿化恢復(fù)研究也取得一定進(jìn)展，楊海儒等[2]對大慶地區(qū)鹽漬化土壤改良進(jìn)行了研究；宋家清等[3]、張峰舉等[4]利用微生物和化學(xué)藥劑解除土壤中的鹽堿成分；荊素貞等[5]使用植被恢復(fù)鹽堿地。相對而言，鹽生植物的利用在恢復(fù)鹽堿濕地的生態(tài)系統(tǒng)方面更為高效。

鹽生植物的有效利用、標(biāo)準(zhǔn)化和景觀美化已成為豐富濕地景觀、保護(hù)濕地自然平衡的重要因素。大慶濕地鹽堿度較高、生態(tài)多樣性略低，對濕地恢復(fù)提出了挑戰(zhàn)。以大慶龍鳳濕地、濱州湖、蓮花泡保護(hù)區(qū)為研究對象，通過野外調(diào)查，分析其生態(tài)特征，以期為鹽生植物資源的合理開發(fā)利用提供參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

保護(hù)區(qū)地處中緯度地帶，地勢平坦，主要由水域、沼澤和草甸等組成。濱州湖處于大慶市東南區(qū)，屬黎明湖水系，水域面積約為2.88 km2，地勢平坦，其周圍植物多屬沼生植物及挺水植物，土地鹽堿化較為嚴(yán)重。蓮花泡濕地位于興凱湖畔，土質(zhì)肥沃，蘆葦密集，但地下水及其他流域流經(jīng)蓮花泡，導(dǎo)致土壤鹽分逐步覆蓋邊緣土壤表層，土地資源利用率逐步降低。大慶地區(qū)土壤總鹽堿化面積為429 955 hm2，其中大慶市內(nèi)鹽堿化面積為148 687 hm2，約占大慶市土地總面積的34.58%。與此同時，氣候、放牧等因素使受到嚴(yán)重破壞的地表土層瀕臨寸草不生的境地[6]。

1.2 調(diào)查方法及步驟

1.2.1野生鹽生植物資源調(diào)查

Blumwald E[7]、Yamaguchi T等[8]研究發(fā)現(xiàn)，可以在貧瘠的鹽堿地成功生存的植物，加快了鹽堿植被的恢復(fù)進(jìn)程。參照《中國的鹽生植物》等相關(guān)文獻(xiàn)[9]，在記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行標(biāo)本采集，并對大慶濕地野生鹽生植物的分布狀況、形態(tài)特征以及其利用價值進(jìn)行整理、鑒定、篩選、歸納，同時，對大慶濕地鹽堿地土壤進(jìn)行含鹽量測定，比較分析植物所處環(huán)境的土壤含鹽量。

研究從2017年1月至2019年1月，為期2年，以確保調(diào)查數(shù)據(jù)的全面性和完整性。按照宋永昌[10]的方法，選取有代表性的龍鳳濕地、濱州湖、蓮花泡保護(hù)區(qū)3個樣地，在選取樣方時主要考慮樣地的類型、濕地植物覆蓋面積等。設(shè)置龍鳳濕地設(shè)置樣方10個，濱州湖樣方5個，蓮花泡保護(hù)區(qū)樣方5個，共設(shè)樣方20個。研究區(qū)內(nèi)，每個測量地點選擇2～3個樣本，所記錄的樣本數(shù)據(jù)包括鹽生植物的名稱數(shù)量、覆蓋范圍、程度等。

1.2.2植物土壤鹽堿度調(diào)查

土壤鹽堿化是大慶市土地退化的主要形式。調(diào)查濕地野生鹽生植物種類、植被分布等情況，對于大慶濕地鹽生植物的合理利用和未來景觀建設(shè)具有重要意義。取大慶濕地鹽堿地土壤進(jìn)行土壤含鹽量測定[11]，進(jìn)而分析鹽生植物的耐鹽能力。

選取有代表性的龍鳳濕地、濱州湖、蓮花泡3個樣地，設(shè)置調(diào)研樣方20個，進(jìn)行鹽堿度分析。采集土樣時首先根據(jù)植物生境類型和土壤差異情況，把土壤劃分成3個采樣區(qū)(即采樣單元)，進(jìn)行采樣。將土壤樣品帶回實驗室，采樣土壤按1∶5的固液比加適量雙蒸水，經(jīng)一定時間的振蕩或攪拌，過濾，吸取一定量的濾液，經(jīng)蒸干后，稱得的重量即為烘干殘渣總量。用H2O2去除烘干殘渣中的有機(jī)質(zhì)后干燥，稱量后得到可溶鹽分重量，所用公式如下：

1.2.3植物重要值特征計算

對所調(diào)查的鹽生植物生長特點和主要分布特征進(jìn)行定量測量，這樣可以更準(zhǔn)確地了解各種因素之間的關(guān)系和相互影響，并計算出其潛在的植物資源，區(qū)分不同層次的植物生長分布特征和群落類型的多樣性，以提高調(diào)查結(jié)果的科學(xué)性。

1) 相對密度

是指特定種的個體數(shù)量占特定種個體總數(shù)的百分比，用來反映特定物種的個體數(shù)量是否占主導(dǎo)地位。草本植物群落不同于喬木群落。在野外考察過程中，采用德氏視覺多度法進(jìn)行粗略估計。草本植物群落通過小的統(tǒng)計樣本或?qū)嶋H的多度估計來計算。

2) 頻 率

主要是指在某一植物所生長的樣地數(shù)與總樣地數(shù)的比值?？梢杂脕肀硎驹撝参锶郝鋵τ谄浣M成部分的分布是否平均，并闡釋植物與環(huán)境之間的關(guān)系。

3) 蓋 度

是指樣品中所有單個植物覆蓋的土地面積，或其地面部分(枝干、葉子等)垂直投影覆蓋的面積。通過視覺估計表示為單位面積的百分比。

4) 株 高

是指被調(diào)查鹽生植物的個體高度和最大高度。

5) 多度、頻度、顯著度

三種度量值都可用來表示植物品種的絕對數(shù)目，它們的相對值(占所有物種的總測量值的百分比)反映了某一品種的植物對測量范圍內(nèi)所有植物的重要性。因此，將這三種測量值的相對值相加，形成某種植物的重要值?？偨Y(jié)公式如下：

重要值=相對多度+相對顯著度+相對頻度

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿植物種類分析

通過樣方調(diào)研，共記錄鹽生植物50種，分屬22科36屬。在3個以上的植物種類的優(yōu)勢科中，種數(shù)依序為禾本科(8屬10種)、鳶尾科(1屬6種)、藜科(4屬4種)、菊科(3屬3種)、蓼科(1屬3種)；在3種以上種類數(shù)量的優(yōu)勢屬中，以種的數(shù)量由大到小排序為：鳶尾屬(6種)、結(jié)縷草屬(3種)、蓼屬(3種)。植物集中在少數(shù)科中，如豆科、藍(lán)雪科、茄科、木樨科、水鱉科、楊柳科、薔薇科、夾竹桃科、錦葵科、蒺藜科、柳葉菜科、千屈菜科、樟科、莎草科、毛茛科、香蒲科和黑三棱科，共24種，約占總種數(shù)的48%。在研究區(qū)域內(nèi)分布略廣的鹽生植物包括禾本科和蓼科，且多數(shù)具有很強(qiáng)的再生力和適應(yīng)力(圖1、圖2、表1)。

圖1 大慶濕地研究區(qū)野生鹽生植物統(tǒng)計

表1 大慶濕地研究區(qū)野生鹽生植物調(diào)查名錄

對植物形態(tài)和生長環(huán)境的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大慶龍鳳濕地、濱州湖、蓮花泡保護(hù)區(qū)的植物主要為草本陸生植物。在研究區(qū)調(diào)查到的50種植物中有33種為草本植物，占該研究區(qū)植物總數(shù)的66%。從植物的季節(jié)特征和觀賞價值來看，星星草、野大豆、兩棲蓼、水蓼、大葉補(bǔ)血草、二色補(bǔ)血草、苔草、千屈菜、月見草、黑藻、水篩、狹葉黑三棱12種植物，具有較高的觀賞價值的植物共計19種，占所調(diào)查植物總數(shù)的39%。

2.2 研究區(qū)主要植物類型分布

在濕地棲息地的演變過程中，濕地內(nèi)的植物在初生時就開始經(jīng)歷從沉水植物-浮葉植物-漂浮植物-挺水植物-陸生植物的演變過程[12-13]。鹽堿地作為一種特殊的生態(tài)環(huán)境，受干旱、澇漬、鹽堿、風(fēng)沙等多種因素的影響。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)鹽生植物的生長特征和形態(tài)特征，可分為以下類別：

1) 沼生型植物

大慶龍鳳濕地、濱州湖、蓮花泡保護(hù)區(qū)濕生植物種類繁多，濕地的低地和洼地?fù)碛卸喾N沼澤植被[14]。龍鳳濕地內(nèi)蘆葦沼澤的分布面積較廣，且植物種類多樣，如濕生鳶尾類、苔草類、毛茛類等。

2) 挺水型植物

濕地保護(hù)區(qū)內(nèi)挺水性植物占地面積大，分布較廣，包括狹葉黑三棱、蘆葦、黃菖蒲、千屈菜、狹葉香蒲。

3) 浮葉型植物

在大慶濕地保護(hù)區(qū)內(nèi)，浮葉型植物多分布于靜且開闊的水體中，水深多在1 m以上。研究區(qū)濕地內(nèi)的耐鹽浮葉植物較少，包括水蓼、兩棲蓼、紅蓼。

4) 沉水型植物

研究區(qū)內(nèi)沉水野生鹽生植物為數(shù)不多，包括黑藻、水篩、苦草。其中黑藻耐鹽度略高于苦草。

5) 其他類型

圖2 大慶濕地野生鹽生植物調(diào)研實景

研究區(qū)內(nèi)還生長著一些多年生草本植物和喬灌木，但以草本類植物為主，喬灌木植物分布不均且種類較少。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鹽堿類喬灌木包括小葉白蠟、旱柳、小黑楊、小葉樟、羅布麻、大葉白蠟、西伯利亞白刺、杜梨、枸杞、中寧枸杞。

研究區(qū)內(nèi)鹽生植物資源種類豐富，大多為原生植物，對鹽堿地適應(yīng)性強(qiáng)，其中大部分可作為該地區(qū)濕地恢復(fù)的先鋒植物，種植和管理這些鹽生植物的成本相對較低，在經(jīng)濟(jì)上具有可行性。通過實地調(diào)查，大多數(shù)鹽生植物具有較高的覆蓋率和高度，呈現(xiàn)出較好的景觀效果。野生物種有助于維持遺傳多樣性[15-16]。

2.3 植物耐鹽堿能力分析

以無水碳酸鈉為主的鹽堿化土壤中所指的含鹽量主要是土壤中所含鹽分(包括氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽)的質(zhì)量占干土質(zhì)量的百分比。依據(jù)我國土壤鹽漬化分級指標(biāo)[17]，對于調(diào)查發(fā)現(xiàn)的50種植物，根據(jù)其生長環(huán)境的土壤鹽分進(jìn)行耐鹽能力分類：在溫和鹽漬土壤中生長的弱耐鹽植物，土壤鹽度<1.0%；生長在中等鹽漬土中的植物，土壤鹽度為1.0%～2.0%，是嚴(yán)重鹽漬土中的中等耐鹽植物；在土壤鹽度大于2.0%土壤中生長的植物為高耐鹽植物。結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)弱耐鹽植物20種，占總數(shù)的40%；中度耐鹽植物17種，占總數(shù)的34%；強(qiáng)耐鹽植物13種，約占總數(shù)的26%。通過對植物生長狀況的研究和比較分析，發(fā)現(xiàn)生長在不同鹽梯度區(qū)的植物存在差異，土壤低鹽度區(qū)植物的生長優(yōu)于土壤高鹽度區(qū)(見圖3)。研究表明，大部分植株分布在鹽度約0.6%的溫和鹽漬土壤中，表明同一種鹽生植物若在各鹽堿梯度區(qū)域內(nèi)均有分布生長，則土壤含鹽量低的地區(qū)植物生長情況優(yōu)于土壤含鹽量高的地區(qū)。

圖3 大慶濕地野生鹽生植物土壤鹽堿度與植物數(shù)量對比情況

鹽生植物不僅能通過減少土壤水分蒸發(fā)來保持土壤水分和穩(wěn)固土壤狀態(tài)，使植株正常生長，而且能有效抑制土壤鹽分返至土壤表層[18]。跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在植物稀少的地區(qū)，土壤的鹽度不會發(fā)生改變或增加。表明鹽生植物能減緩?fù)寥利}堿化速度，從而降低土壤鹽堿含量，因此大慶濕地鹽堿地在合理選擇和配置植物的基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)綠化、創(chuàng)造濕地景觀是可行的。季洪亮等[19]報導(dǎo)，鹽地堿蓬能夠耐受鹽度為2.3%的鹽堿土；本研究中，鹽地堿蓬在土壤含鹽量為2.8%的環(huán)境中仍生長良好；鹽沼土壤鹽度為2.6%的條件下，蘆葦生長良好。表明大慶濕地鹽生植物可以通過調(diào)整自身的生理機(jī)制來提高抗鹽性，在一定的鹽度范圍內(nèi)具有獨特的適應(yīng)性。

表2 大慶濕地野生鹽生植物重要值

2.4 鹽生植物資源重要值分析

重要值在一定程度上反映了植物與其它鹽生植物群落配置的可行性，可為鹽堿地植物群落結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和生態(tài)恢復(fù)提供參考[20]。對大慶龍鳳濕地、濱州湖、蓮花泡保護(hù)區(qū)調(diào)查的鹽生植物相關(guān)數(shù)據(jù)的測定與計算顯示，該調(diào)研區(qū)內(nèi)野生鹽生植物重要值≥15%的有8種，約占總數(shù)的19.5%，喬灌草比例為1∶1∶6；重要值10%～15%的有8種，約占總數(shù)的19.5%，喬灌草比例為0∶1∶3，重要值≤10%的有25種，約占總數(shù)的61.0%，喬灌草比例為5∶1∶19(見圖4和表2)。調(diào)研的野生鹽生植物中，喬木包括旱柳、小黑楊、小葉樟、小葉白蠟、大葉白蠟、杜梨；灌木包括羅布麻、四翅濱藜、西伯利亞白刺、枸杞；草本植物包括蘆葦、羊草、野古草、結(jié)縷草、星星草、千屈菜、細(xì)葉結(jié)縷草、拂子茅、高羊茅、馬藺、北陵鳶尾、溪蓀、狗牙根、燕子花、四翅濱藜、飼用甜菜、鹽地堿蓬、地膚、蒼術(shù)、菊芋、蒲公英、野大豆、甘草、大葉補(bǔ)血草、二色補(bǔ)血草、委陵菜、中華結(jié)縷草、蜀葵、月見草、鳶尾、千屈菜、苔草、毛茛、狹葉黑三棱。鹽生植物分布較廣，說明大慶龍鳳濕地、濱州湖、蓮花泡保護(hù)區(qū)鹽生植物具有很大的開發(fā)潛力，合理開發(fā)和利用此類鹽生植物資源，可以在一定程度上修復(fù)大慶鹽堿濕地的生態(tài)環(huán)境。

圖4 大慶濕地野生鹽生植物重要值

3 結(jié)論與討論

本研究表明，適宜大慶地區(qū)生長的野生鹽生植物資源共50種，分屬于22科，36屬。其中，禾本科和鳶尾科的種類最多，占鹽生植物種類的34%；僅含有1～3種植物的科有19個，占總科數(shù)的86.36%；僅含1種植物的屬有10個，占總屬數(shù)的27.78%。說明大慶龍鳳濕地、濱州湖、蓮花泡保護(hù)區(qū)植物的科和屬的多樣性比較豐富。從株數(shù)、頻度、蓋度、顯著度及生境條件等角度綜合評定，重要值≥10%的有16種，約占總數(shù)的39%，喬灌草比例約為1∶3∶12，其中蘆葦?shù)闹匾颠h(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他種。野生耐鹽植物的生態(tài)和景觀價值具有很大的挖掘潛力，應(yīng)該積極進(jìn)行耐鹽植物研究，引進(jìn)適合鹽堿濕地栽植的植物，利用當(dāng)前濕地群落演替趨勢，加強(qiáng)鹽生植物群落波動研究，建立穩(wěn)定的植物群落系統(tǒng)[21-22]。調(diào)查區(qū)內(nèi)，可在土壤鹽度小于1.0%的溫和鹽漬土中生長的有20種，占總數(shù)的40%；可在土壤鹽度為1.0%至2.0%的中等鹽漬土中生長的有17種，占總數(shù)的34%；可在土壤鹽度大于2.0%嚴(yán)重鹽漬土中生長的有13種，約占總數(shù)的26%。因此，在濕地保護(hù)的基礎(chǔ)上，利用野生鹽生植物資源恢復(fù)鹽堿化濕地，對于大慶濕地的鹽堿地改良以及生物多樣性的提升具有深遠(yuǎn)意義，同時也是構(gòu)建大慶地區(qū)濕地植物的景觀多樣性的重要途徑。

近年來，對濕地保護(hù)的研究愈見深入，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了有關(guān)濕地鹽堿化的調(diào)查分析，取得了一定的研究成果。目前，此類研究的難點是實現(xiàn)廣泛鹽堿環(huán)境下植物群落的科學(xué)合理應(yīng)用，形成一個系統(tǒng)的、綜合的篩選體系；其次，野生鹽生植物的資源調(diào)查在植物群落動態(tài)學(xué)方面具有一定的參考意義，因此系統(tǒng)深入地研究濕地鹽生植物的耐鹽性，是當(dāng)前的研究熱點與趨勢。在濕地野生鹽生植物群落演替方面的研究，仍有待進(jìn)一步深入。