黑龍江省同江市濕地植物資源調(diào)查與區(qū)系特征分析

王彥梅，李 冰

(1.南京師大環(huán)境科技研究院有限公司，南京 210000； 2.黑龍江洪河國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，黑龍江 佳木斯 156332)

0 引言

濕地生態(tài)系統(tǒng)是水陸綜合作用形成的自然綜合體，具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和功能，在氣候調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、生物多樣性保育及水源涵養(yǎng)等方面發(fā)揮著重要作用，因而被稱為“地球之腎”，是自然界最具生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)，與森林、海洋并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)[1-3]。濕地植物是濕地生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，構(gòu)成了捕食食物網(wǎng)和碎屑食物網(wǎng)的物質(zhì)和能量基礎(chǔ)，是濕地生物組分中最活躍的部分，在維持濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及發(fā)揮濕地生態(tài)服務(wù)功能方面起著重要的支撐作用[3,4]。濕地植物多樣性可指示濕地健康狀態(tài)，反映濕地的種質(zhì)資源狀況[5]。植物區(qū)系是一個(gè)地區(qū)或國家所有植物種類的集合體，是組成植被分布的基礎(chǔ)，蘊(yùn)含著大量歷史、地理、生態(tài)和系統(tǒng)進(jìn)化的信息，反映了植物的演化歷史和分布模式，也可表征區(qū)域氣候特征[6-8]，因此植物區(qū)系特征受到了植物地理學(xué)、歷史植物地理學(xué)、植物分類學(xué)和植物系統(tǒng)發(fā)育研究的廣泛關(guān)注[3, 9-11]。

黑龍江省同江市位于黑龍江省東北部，市域范圍內(nèi)濕地資源豐富，類型多樣。近半個(gè)多世紀(jì)以來，在人類活動(dòng)干擾下，大量濕地被開墾為農(nóng)田，造成了濕地面積減少和功能退化[12]。為推動(dòng)環(huán)保事業(yè)發(fā)展，選取同江市范圍內(nèi)典型濕地分布區(qū)——洪河國家級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行濕地植物資源調(diào)查，并分析其區(qū)系構(gòu)成，以期為濕地植被恢復(fù)提供數(shù)據(jù)支撐，為濕地植物資源保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

同江市位于黑龍江省東北部松花江與黑龍江兩江交匯處南岸，地處東經(jīng)132°18′32″～134°7′15″、北緯47°25′47″～48°17′20″。黑龍江省洪河國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(E133°35′～133°46′，N47°42′～47°52′)地處三江平原東北部、同江市與撫遠(yuǎn)縣交界處，總面積21 836 hm2。該保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地保存良好，植被類型豐富，地貌主要為地漫灘和階地，土壤類型主要為白漿土、草甸土和沼澤土。該保護(hù)區(qū)具有明顯的溫帶季風(fēng)氣候特征，冬季漫長，嚴(yán)寒多雪，春季多風(fēng)少雨，夏季炎熱，秋季短暫，年平均氣溫1.9℃。

1.2 研究方法

選取森林濕地、灌叢濕地、濕草甸、沼澤化草甸、沼澤和草塘等多種濕地類型進(jìn)行分層取樣，于2017年8月進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)不同濕地類型采取不同的調(diào)查方案。

森林濕地選取最具代表性的山楊林和白樺林，分別設(shè)定1個(gè)50×40 m的樣地。對(duì)于喬木層，用樣方法(10×10 m)開展觀測(cè)，記錄樣方內(nèi)的喬木種類。對(duì)于灌木層，在每個(gè)喬木調(diào)查樣方內(nèi)對(duì)角設(shè)置2個(gè)5×5 m的樣方，記錄樣方內(nèi)的灌木種類。對(duì)于層間層，木質(zhì)藤本按喬木層的方法進(jìn)行，草質(zhì)藤本在5×5 m樣方中進(jìn)行調(diào)查，記錄藤本種類。對(duì)于草本層，在每個(gè)喬木調(diào)查樣方的頂點(diǎn)及中間位置設(shè)置5個(gè)1×1 m樣方，調(diào)查并記錄草本植物種類。

灌叢濕地選取最典型的細(xì)葉沼柳灌叢及細(xì)葉沼柳-柴樺灌叢，分別設(shè)置1個(gè)500 m2的樣地。對(duì)于灌木層，用樣方法(5×5 m)進(jìn)行觀測(cè)，記錄灌木種類。對(duì)于草本層，在每個(gè)灌木調(diào)查樣方的頂點(diǎn)及中間位置設(shè)置5個(gè)1×1 m樣方，調(diào)查并記錄草本植物種類。

濕草甸和沼澤化草甸選取最典型的小葉章群叢、小葉章-灰脈苔草群叢、小葉章-細(xì)葉沼柳群叢，每種群叢設(shè)置1～2個(gè)觀測(cè)樣地，在每個(gè)樣地內(nèi)隨機(jī)設(shè)置5個(gè)1×1 m的調(diào)查樣方，記錄草本植物種類。

沼澤選取毛苔草沼澤、毛苔草-漂筏苔草沼澤、毛苔草-睡菜沼澤、漂筏苔草沼澤、烏拉苔草沼澤、灰脈苔草沼澤、臌囊苔草沼澤、灰株苔草沼澤、蘆葦沼澤、狹葉甜茅沼澤、狹葉甜茅-漂筏苔草沼澤、狹葉甜茅-毛苔草-灰脈苔草沼澤，每種沼澤設(shè)置2～9個(gè)1×1 m的調(diào)查樣方，共48個(gè)樣方，記錄植物種類。

草塘選取挺水型草塘(蓮草塘、香蒲草塘、雨久花草塘、澤瀉草塘、菰草塘、慈姑草塘)、浮水型草塘(東北菱草塘、耳菱草塘、睡蓮草塘、浮萍草塘)和沉水型草塘(貍藻草塘、篦齒眼子菜草塘、黑藻草塘)，每種類型設(shè)置1～4個(gè)2×2 m樣方，共35個(gè)樣方，記錄植物種類。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 科的多樣性

本次調(diào)查共包括102個(gè)物種，分屬46科74屬(表1)。其中莎草科植物最多，共有3屬13種；其次為薔薇科，共有6屬8種。含3～5種的科有豆科、禾本科、茜草科、毛茛科、楊柳科、百合科、唇形科、石竹科、澤瀉科和樺木科。

表1 植物科多樣性統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistical table of plant family diversity

2.2 屬的多樣性

同屬的種常具有同一起源和相似的進(jìn)化趨勢(shì)，較科更能具體反映植物進(jìn)化和變異情況，也更具體地反映一定區(qū)域的區(qū)系特征。本次調(diào)查共涉及74個(gè)屬(表2)，其中：苔草屬(Carex)是最大屬，共有物種11種；其次是拉拉藤屬(Galium)和柳屬(Salix)，分別有物種5種和3種；含有2個(gè)物種的屬有慈姑屬(Sagittaria)、地榆屬(Sanguisorba)、繁縷屬(Stellaria)、狐尾藻屬(Myriophyllum)、樺木屬(Betula)、菱屬(Trapa)、山黧豆屬 (Lathyrus)、蚊子草屬(Filipendula)、問荊屬(Eguisetum)、香蒲屬(Typha)、銀蓮花屬(Anemone)和珍珠菜屬(Lysimachia)；另外59個(gè)屬都僅包含1個(gè)種。

表2 植物屬多樣性統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Statistical table of plant genus diversity

續(xù)表2

2.3 植物區(qū)系特征

植物區(qū)系反映了一定區(qū)域植物種類及其變異程度的多樣性，體現(xiàn)了一定區(qū)域區(qū)系的復(fù)雜程度，是植物長期發(fā)展、演化及對(duì)變化的環(huán)境長期適應(yīng)的結(jié)果。

2.3.1 植物屬的分布區(qū)類型及其分析

根據(jù)吳征鎰對(duì)中國種子植物屬的分布區(qū)類型的劃分，本次調(diào)查的植物有74個(gè)屬，共分為6個(gè)類型、1個(gè)變型(表3)。

表3 植物屬的分布區(qū)類型Tab.3 Distribution types of plant genera

世界分布屬是指在世界普遍分布的那些屬，它們廣泛分布在世界各大洲，但往往也有其主要分布區(qū)。本次調(diào)查的植物共有世界分布屬26個(gè)，包括苔草屬、甜茅屬、蘆葦屬、香蒲屬等的某些種，是三江平原沼澤和沼澤化草甸的建群種、優(yōu)勢(shì)種、亞優(yōu)勢(shì)種或重要伴生植物。沉水和浮水植物在本類型中也非常豐富，如狐尾藻屬、浮萍屬、槐葉平屬、睡蓮屬、浮萍屬、眼子菜屬等，是三江平原水生植被的建群種或優(yōu)勢(shì)種，食蟲植物貍藻屬也是水生植被的重要組成物種。另外，三江平原濕地植被的主要伴生種也屬于該類型，包括蓼屬、繁縷屬、拉拉藤屬、銀蓮花屬、藨草屬、睡菜屬、水蘇屬等，也是濕地植被的重要組成部分。

熱帶分布類型包括分布于熱帶的各種分布型，本次調(diào)查共有熱帶分布屬3個(gè)，分別為黑藻屬、合歡屬和雨久花屬。其中，黑藻屬為三江平原沉水植物群落的重要建群種，雨久花屬為三江平原重要的水生或沼生挺水植物。

溫帶分布屬廣泛分布于世界中、高緯度的溫帶至寒溫帶地區(qū)，有的延伸至熱帶-亞熱帶的山地溫帶。本次調(diào)查共有溫帶分布屬45個(gè)，占總屬數(shù)的93.75%，說明洪河保護(hù)區(qū)植物區(qū)系是以溫帶成分占優(yōu)勢(shì)。

北溫帶分布類型是指廣泛分布于歐洲、亞洲和北美洲溫帶地區(qū)的屬，由于歷史和地理原因，有些屬沿山脈延伸至熱帶山區(qū)，甚至到南半球溫帶，但其原始類型或分布中心仍在北溫帶。本次調(diào)查中，此類型及其變型共有35屬，占總屬數(shù)的72.92%，為洪河保護(hù)區(qū)植物區(qū)系的主要成分。其中，野青茅屬廣泛分布于三江平原濕地中。小葉章是草甸、沼澤化草甸的建群種、優(yōu)勢(shì)種或重要伴生種。柳屬為濕地邊緣灌叢的建群種或優(yōu)勢(shì)種。驢蹄草屬、繡線菊屬、地榆屬、地瓜苗屬、澤瀉屬均為三江平原濕地中重要的挺水植物物種。在三江平原森林中，樺木屬和楊屬為主要的建群種或優(yōu)勢(shì)種，而榆屬、茶藨子屬、榛屬、櫟屬等為重要的伴生種。

東亞和北美洲間斷分布屬是指間斷分布于東亞和北美洲溫帶及亞熱帶地區(qū)的植物屬。本次調(diào)查共有7個(gè)屬，其中蓮屬、菰屬、菖蒲屬為三江平原濕地中重要的挺水植物物種，常常是挺水植物群落的建群種，甚至單優(yōu)種。地耳草屬為沼澤濕地中重要的伴生種，蟹甲草屬為森林中的常見種。

舊大陸溫帶分布一般是指廣泛分布于歐洲、亞洲中高緯度的溫帶和寒溫帶或至非洲北部。本次調(diào)查共有3個(gè)屬，其中菱屬為三江平原草塘中重要的浮水植物，常常是浮水植物群落的建群種，甚至單優(yōu)種，而重樓屬為森林中重要的林下草本植物。

2.3.2 植物區(qū)系成分及其分析

根據(jù)《中國東北部種子植物種的分布區(qū)類型》[13]，本次調(diào)查的植物區(qū)系成分可分為大興安嶺植物區(qū)系成分(DA)、東北植物區(qū)系成分(NE)、華北植物區(qū)系成分(NC)和蒙古植物區(qū)系成分(MO)。本次調(diào)查的102個(gè)物種能在本書中查詢到的有93個(gè)，針對(duì)這些物種進(jìn)行區(qū)系成分分析。

單區(qū)成分：?jiǎn)螀^(qū)成分種有6個(gè)，占總數(shù)的6.45%。其中，東北植物區(qū)系成分種5個(gè)(大葉銀蓮花、地耳草、東北拉拉藤、東北菱和水濕蓼)，另外包括1個(gè)華北植物區(qū)系成分種(北方拉拉藤)。

兩區(qū)共有成分：兩區(qū)共有成分24種，占總數(shù)的25.81%。包括16個(gè)大興安嶺植物區(qū)和東北植物區(qū)兩區(qū)共有成分種(柴樺、臌囊苔草、紅毛羊胡子草、蔓烏頭、毛苔草、墨石竹、傘繁縷、山梗菜、睡菜、蚊子草、烏拉苔草、燕子花、野蘇子馬先蒿、越桔柳、沼苔草、沼澤蕨)，8個(gè)東北植物區(qū)和華北植物區(qū)兩區(qū)共有成分種(東北牛防風(fēng)、耳菱、寬葉苔草、蓮、球序韭、山葡萄、四花苔草、長白忍冬)。

三區(qū)共有成分：三區(qū)共有成分24種，占總數(shù)的25.81%。包括大興安嶺植物區(qū)、東北植物區(qū)和蒙古植物區(qū)三區(qū)共有成分種13個(gè)(白樺、垂梗繁縷、二歧銀蓮花、翻白蚊子草、忽略野青茅、灰脈苔草、毛水蘇、漂筏苔草、球尾花、山楂、濕苔草、繡線菊、野笠苔草)，大興安嶺植物區(qū)、東北植物區(qū)和華北植物區(qū)三區(qū)共有成分種8種(浮萍、黑藻、寬葉山蒿、蒙古櫟、山尖子、睡蓮、珍珠梅、紫椴)，東北植物區(qū)、華北植物區(qū)和蒙古植物區(qū)三區(qū)共有成分種3種(色木槭、穗狀狐尾藻、榛)。

四區(qū)共有成分：四區(qū)共有成分39種，占總數(shù)的41.94%。

表4 植物區(qū)系成分統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistics of floral element

該地區(qū)濕地植物以東北植物區(qū)系成分占主導(dǎo)地位，大興安嶺植物區(qū)系成分亦發(fā)揮重要作用，華北和蒙古植物區(qū)系成分最少，反映了該區(qū)環(huán)境較為寒冷的特點(diǎn)。單區(qū)成分僅占總種數(shù)的6.45%，表明同江市的植物區(qū)系除受東北植物區(qū)系主導(dǎo)外，同時(shí)受大興安嶺、蒙古、華北區(qū)系影響，各區(qū)系成分相互滲透、混雜，導(dǎo)致區(qū)系成分復(fù)雜多樣，具有獨(dú)特性。

3 結(jié)論

通過調(diào)查黑龍江省洪河國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)濕地維管束植物，初步分析了同江市濕地植物的多樣性和區(qū)系特征。調(diào)查共發(fā)現(xiàn)植物104種，分屬46科73屬，其中莎草科植物最為豐富，共有3屬13種，而在屬水平上苔草屬植物最多，共有11個(gè)種。從植物屬區(qū)系來看，該區(qū)域濕地維管束植物以世界分布屬和北溫帶分布類型為主，其中北溫帶分布類型占總數(shù)(不包括世界分布屬)的66.67%；從植物種分布區(qū)類型來看，該區(qū)域植物東北植物區(qū)系成分占主導(dǎo)地位，大興安嶺植物區(qū)系成分亦發(fā)揮重要作用，華北和蒙古植物區(qū)系成分最少。綜合來看，植物區(qū)系特征反映了該區(qū)北溫帶氣候特點(diǎn)。