昭通龍樹河流域廢棄稻田濕地植物多樣性及群落特征研究

唐玉鳳，李學艷，程金朋，魯紹鳳，蔡榮靖，張 華，全 勇，龔聲信*

(1.昭通市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護監(jiān)測站，云南 昭通 657000；2.昭通學院，云南 昭通 657000；3.昭通市農(nóng)業(yè)科學院，云南 昭通 657000；4.昭通市蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，云南 昭通 657000)

【研究意義】漁洞水庫是昭通市集農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水、防洪和發(fā)電、旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖和氣候調(diào)節(jié)等多種功能為一體的大型骨干水利工程。近年監(jiān)測結(jié)果表明，由于入庫河流水質(zhì)下降的原因，漁洞水庫的水質(zhì)處于中營養(yǎng)化狀態(tài)，偶爾會有輕度富營養(yǎng)化和中度富營養(yǎng)化的現(xiàn)象，水質(zhì)不穩(wěn)定[1-3]。龍樹河屬于昭通市漁洞水庫重要的入庫河流之一，流經(jīng)的水磨、龍樹、新街3個區(qū)域，由于村莊密集、人口眾多，且常年大量施用化肥種植多種農(nóng)作物[4]，導致入河支流水質(zhì)較差。龍樹河流域?qū)儆诘臀桓吆０卫錄龈咴?，平均海拔?000 m以上，氣溫偏低，由于所在行政區(qū)昭通屬于烏蒙山區(qū)經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，缺少水污染治理的必要資金和冷涼地區(qū)濕地建設(shè)經(jīng)驗，濕地建設(shè)及利用水平比較落后。為在不影響生產(chǎn)生活的前提下，緩解水污染狀況，改善水質(zhì)，當?shù)卣ㄟ^在沿河區(qū)域的主要村鎮(zhèn)通過退耕的方式，將原有的稻田進行閑置，以期構(gòu)建緩沖濕地，達到凈化自然凈化水體的目的?！厩叭搜芯窟M展】近年來，任繼周[5]，吳光明[6]，吳衛(wèi)菊[7]等對漁洞水庫庫區(qū)的浮游植物群落結(jié)構(gòu)進行了分析，提出了庫區(qū)的水環(huán)境保護措施?！颈狙芯壳腥朦c】徑流區(qū)尤其是閑置稻田的植物多樣性和群落特征研究尚屬空白?！緮M解決的關(guān)鍵問題】對龍樹河流域的人為廢棄稻田濕地的植物多樣性和群落特征通過調(diào)查研究，了解現(xiàn)有濕地植物的構(gòu)成種類及基本的群落現(xiàn)狀，為下一步濕地建設(shè)、植物保護與利用以及濕地植物的選取提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

龍樹河位于橫江上游段，流經(jīng)水磨、龍樹、新街3鎮(zhèn)，是漁洞庫區(qū)重要的入庫河流，該區(qū)域入河支流眾多，村莊密集人口眾多，當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民生活是對地表水質(zhì)污染的主要因素。

1.2 樣地調(diào)查方法

依據(jù)昭通市漁洞水庫管護局的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和建議，在沿龍樹河流域的重要集鎮(zhèn)入河口，選擇有代表的區(qū)域設(shè)置調(diào)查樣地，并采用GPS記錄調(diào)查區(qū)域的海拔、經(jīng)緯度等信息，調(diào)查區(qū)域如圖1所示。

調(diào)查樣地及樣方點根據(jù)Walker & Coupland[8-9]的標準，沿公路及村莊一側(cè)的濕地向入河口方向，選取有代表性的區(qū)域進行樣地設(shè)置，并根據(jù)樣地面積大小，隨機選取樣方點進行群落調(diào)查。在水磨(SMZ)、龍樹(LSZ)、新街(XJZ)3個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的濕地，根據(jù)濕地大小和每一塊樣地大小, 分別設(shè)置3～5個樣方，每個樣方再隨機選擇5個樣點利用1 m×1 m的樣框進行框選調(diào)查，記錄每一物種的頻度、蓋度和多度等數(shù)據(jù)，群落蓋度和多度的數(shù)量分級參照植物群落清查的主要內(nèi)容、方法和技術(shù)規(guī)范[10]。多度是物種個體數(shù)量的目測估計指標，其指標SOC(Sociales)、COP3(Copiosae)、COP2、COP1、SP(Sparsal)、SOL(Solitariae)、Un分別代表植株數(shù)量極多、很多、多、尚多、不多、稀少和單株。群落的命名采用優(yōu)勢度原則，用各群叢優(yōu)勢種名稱來命名該群叢[11]。相同層次的優(yōu)勢種之間用“ +” 連接，不同層次的優(yōu)勢種之間用“-”連接。 優(yōu)勢種的確定采用重要值方法，并按下式計算：

重要值( %)=(相對頻度+相對蓋度+相對多度)/3

相對蓋度( %)=(某一種植物的蓋度/全部植物的蓋度之和)×100

相對頻度( %)=(某一種植物的頻度/全部植物的頻度之和)×100

相對多度( %)=(某一種植物的個體數(shù)/全部種的個體數(shù))×100

野外采樣及調(diào)查從2018年8月開始，持續(xù)至2019年10月。野外采樣首先進行目測調(diào)查，對目標濕地區(qū)域的所有植物進行標本采集和制作，采集到的水生植物標本在實驗室進行鑒定和標本制作，對一些存疑物種請中國科學院昆明植物研究所的專家進行鑒定。樣點調(diào)查在目標區(qū)域內(nèi)隨機選擇有代表性的樣點進行群落植物計數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

野外調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)，在Excel軟件中按照1.2所述生物多樣性有關(guān)分析方法及計算公式進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水生植物物種組成

通過對3個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))4塊有代表性的廢棄稻田植物種類調(diào)查，甄別和鑒定，共獲得植物49種，分屬于18個科，37個屬。其中禾本科(Gramineae)有8屬9種，占全部調(diào)查植物種類的18.37 %；蓼科(Polygonaceae)有2屬7種，占14.29 %；菊科(Compositae)有4屬6種，占12.24 %；莎草科(Cyperaceae)有5屬6種，占全部調(diào)查植物種類的12.24 %，這4個優(yōu)勢科的植物總計28種，占57.14 %(表1)。

表1 昭通龍樹河流域稻田濕地植物物種構(gòu)成

續(xù)表1 Continued table 1

從濕地植物的生長環(huán)境來看，由于廢棄稻田濕地水深在10～45 cm，所獲得的植物多以挺水型的1年生或多年生草本植物為主，其中浮葉植物有3種，導致群落內(nèi)的水生植物主要以競爭關(guān)系的形式存在。

2.2 群落結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 群落優(yōu)勢種及伴生種特征 通過調(diào)查，水磨鎮(zhèn)廢棄稻田濕地群落，雀稗(PaspalumthunbergiiKunth ex steud.)和看麥娘(AlopecurusaequalisSobol.)是優(yōu)勢種群，并伴生有披散木賊(EquisetumdiffusumD. Don)、線葉水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)、柳葉菜(EpilobiumhirsutumL.)、細子燈心草(JuncusleptospermusBuchen.)等植物，水磨鎮(zhèn)廢棄稻田濕地群落3個樣地植物種類最多的有18種，最少的有12種。

龍樹鎮(zhèn)廢棄稻田濕地群落，以雀稗(PaspalumthunbergiiKunth ex steud.)、黑鱗扁莎(PycreusdelavayiC. B. Clarke)、看麥娘(AlopecurusaequalisSobol.)為優(yōu)勢種群，并伴生有線葉水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)、披散木賊(EquisetumdiffusumD. Don)、卵花甜茅(GlyceriatonglensisC. B. Clarke)等植物，龍樹鎮(zhèn)廢棄稻田濕地群落內(nèi)5個樣地植物種類最多的有15種，最少的有9種。

新街鎮(zhèn)廢棄稻田濕地群落，以假馬蹄(HeleocharisochrostachysSteud.)、線葉水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)、看麥娘(AlopecurusaequalisSobol.)為優(yōu)勢種群，并伴生有水蓼(PolygonumhydropiperL.)、柳葉菜(EpilobiumhirsutumL.)、黑鱗扁莎(PycreusdelavayiC. B. Clarke)等植物，新街鎮(zhèn)廢棄稻田濕地群落4個樣地植物種類最多的有9種，最少的有8種(表2)。

表2 龍樹河各主要采樣點植物優(yōu)勢種及伴生種

從3個稻田濕地調(diào)查結(jié)果看，禾本科和莎草科植物在分布和數(shù)量上均占主導優(yōu)勢，廖科和傘形科植物也分布也較為廣泛。各群落群叢內(nèi)的植物種類沿龍樹河流向依次呈減少趨勢。

2.2.2 群落植物多樣性特征 ①水磨鎮(zhèn)廢棄稻田濕地植物群落特征。在水磨鎮(zhèn)稻田濕地內(nèi)植物共有19種，其中禾本科植物屬于建群的優(yōu)勢種，從群落的重要值來看，看麥娘(AlopecurusaequalisSobol.)、雀稗 (PaspalumthunbergiiKunth ex steud.)以及柳葉菜(EpilobiumhirsutumL.)在群落內(nèi)占主導地位，分別占27.83 %、12.87 %、8.52 %。從多度來看，因群落內(nèi)稀少、極少以及偶見的植物相對較多，說明水磨廢棄稻田群落的物種豐富度較好，但由于優(yōu)勢種重要值不大，頻度、優(yōu)勢度等指標均較低，且缺少浮葉及沉水植物的參與，導致群落不穩(wěn)定因素較多，易受外界因素干擾(表3)。②龍樹鎮(zhèn)廢棄稻田濕地植物群落特征。龍樹鎮(zhèn)廢棄稻田濕地群落內(nèi)共有水生植物22種，以禾本科植物為建群的優(yōu)勢種，從群落重要值來看，雀稗 (PaspalumthunbergiiKunth ex steud.)、黑鱗扁莎 (PycreusdelavayiC. B. Clarke)以及線葉水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)在群落內(nèi)占主導地位，分別占37.36 %、8.74 %、8.72 %，其中雀稗是主要的優(yōu)勢植物，其頻度為54.88 %，多度達到COP3即豐盛的程度，可見龍樹稻田濕地群落雖然植物數(shù)量多于水磨濕地，其群落穩(wěn)定程度以及群落的演化程度高于水磨濕地，但龍樹濕地中多度為Un(數(shù)目極少)的植物較多且有浮葉植物參與建群，這增加了群落穩(wěn)定性(表4)。③新街鎮(zhèn)廢棄稻田濕地植物群落特征。如表5所示，新街鎮(zhèn)廢棄稻田濕地群落內(nèi)共有水生植物18種，是3地調(diào)查點植物種類最少的，禾本科植物是建群的優(yōu)勢種，從群落的重要值來看，看麥娘 (AlopecurusaequalisSobol.)、假馬蹄 (HeleocharisochrostachysSteud.)及線葉水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)在群落內(nèi)占主導地位，分別占30.91 %、17.18 %、16.40 %。該群落雖然存在一定數(shù)量多度較低的植物，但是由于優(yōu)勢種占比較高，從群落演化的角度看，新街濕地的演化程度和群落穩(wěn)定性均介于水磨和龍樹廢棄稻田濕地之間。

表3 水磨鎮(zhèn)廢棄稻田濕地植物群落數(shù)量特征

表4 龍樹鎮(zhèn)廢棄稻田濕地植物群落數(shù)量特征

表5 新街鎮(zhèn)廢棄稻田濕地植物群落數(shù)量特征

2.3 水生植物空間分布性分析

為了更加清晰直觀的了解不同水生植物在龍樹河流域上中下游的空間分布，將不同植物在幾個濕地的出現(xiàn)情況進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)(表6)，在3個群落的植物共有31種，其中在3個稻田濕地均出現(xiàn)的植物有10種，占總數(shù)的32.26 %，出現(xiàn)在2個濕地的植物有8種，占總數(shù)的25.81 %，出現(xiàn)在1個濕地的植物有13種，占總數(shù)的41.94 %，由此可見植物種類的分布呈現(xiàn)出較高的重疊性，說明這些植物在當?shù)刈匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)中是普遍存在的。

表6 龍樹河不同群落內(nèi)植物種類對比

3 討 論

3.1 現(xiàn)有水生植物種類分布

龍樹河流域廢棄稻田濕地內(nèi)現(xiàn)有植物 49種，其中的4個優(yōu)勢科占植物總數(shù)的一半以上，這些草本挺水植物廣泛分布，是當?shù)爻Ｒ姷谋镜匚锓N，能適應(yīng)當?shù)馗吆０卫錄龅母咴撅L性氣候。在濕地建設(shè)中可以重點篩選，選擇經(jīng)濟價值和水污染治理效果較好的植物。

3.2 水生植物的資源利用

看麥娘、雀稗等禾本科植物屬優(yōu)質(zhì)牧草，又是濕地優(yōu)勢物種，可以適度擴大其規(guī)模，可以為畜牧業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的牧草。有些植物如柳葉菜其根或全草可以入藥，具有消炎止痛、祛風除濕、跌打損傷，活血止血、生肌之功效，披散木賊則具有清熱利尿，解表散寒，明目退翳，接骨的作用，這些植物可以充分發(fā)揮其藥用價值加以開發(fā)利用。有些植物，如黑鱗扁莎則屬于惡性田間雜草，要加以科學防控。

3.3 提升濕地水污染治理能力

廢棄稻田濕地存在的初衷，是當?shù)卣Ｍ渥鳛榫彌_地帶，起到吸收水體內(nèi)富含的總氮、總磷、鉀等富營養(yǎng)物質(zhì)，提高進入龍樹河的水源水質(zhì)。但從目前的情況來看，由于濕地整體水層較淺，植物多以1年生草本或多年生宿根草本植物為主，少有浮葉植物和漂浮植物，更沒有沉水植物，因此其生態(tài)群落結(jié)構(gòu)單一，水污染治理效果有限。要更好發(fā)揮濕地的功能，要引進鳶尾、茭白等去污能力和耐寒能力均較強的挺水植物，以及引進黑藻、粉葉狐尾藻等去污能力較強的沉水植物，以提高濕地的去污能力，提高其在生態(tài)修復(fù)以及綠化景觀方面的作用。

要提升廢棄稻田濕地的利用功能，應(yīng)對入口和出口的水質(zhì)進行動態(tài)監(jiān)測，對其植物生長發(fā)育規(guī)律以及生物產(chǎn)量進行檢測和研究。需要加大優(yōu)秀耐寒型多年生水生植物的引進和利用，使引進和本地植物構(gòu)成當?shù)貪竦氐闹饕参锶郝?，為水污染治理發(fā)揮更大的效果和作用。

4 結(jié) 論

龍樹河流域廢棄稻田濕地內(nèi)現(xiàn)有植物 49種，隸屬于18個科，37個屬，其中優(yōu)勢科有蓼科(Polygonaceae)、禾本科(Gramineae)、菊科 (Compositae)和莎草科( Cyperaceae)的植物分布于水磨、龍樹、新街3個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的濕地內(nèi)。這些植物在空間分布上具有較大的區(qū)域重疊性，在群落調(diào)查中，共同出現(xiàn)在2個濕地內(nèi)的植物達到18中，占群落總植物種類的58.6 %。從群落群從特征來看，禾本科(Gramineae)和莎草科( Cyperaceae)屬于濕地群落的建群優(yōu)勢種群，各群落內(nèi)的植物數(shù)量沿龍樹河流域的流向，從上游的水磨向下游的新街呈依次下降的趨勢。綜合來看，廢棄稻田濕地內(nèi)植物種類較為豐富，由于其植物均以1年生或多年生草本挺水植物為主，種群結(jié)構(gòu)單一，受植物自身特性限制，現(xiàn)有濕地系統(tǒng)在發(fā)揮水體凈化方面的作用有限，為此，要進一步加強去濕地改造種管理，以提升濕地功能。