天津大黃堡濕地省級自然保護區(qū)維管植物區(qū)系研究

李中林，孟煒淇，楚克林，韓向楠，劉 坤，秦衛(wèi)華*

（1.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所，江蘇 南京 210042；2.安徽師范大學生命科學學院，安徽 蕪湖 241000）

濕地是水體與陸地相互作用形成的特殊生態(tài)系統(tǒng)，是典型的生態(tài)交錯帶，是世界范圍內(nèi)具有較高生物生產(chǎn)力和生物多樣性的自然景觀［1］。濕地也是珍貴的自然資源之一，具有涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、調(diào)蓄洪水、控制土壤侵蝕、補充地下水、美化環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候等重要的生態(tài)功能，對維護生態(tài)平衡、保護生物多樣性具有特殊的意義［2］。為了保護濕地生態(tài)系統(tǒng)，我國建立了數(shù)量眾多的濕地自然保護區(qū)［3］。植物作為濕地自然保護區(qū)的重要組成部分，植物的豐富程度、植被群落結構和植物區(qū)系特征均對保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，有著重要的研究價值［4］。植物區(qū)系是指某區(qū)域全部植物種類組成同一植被類型的總稱，是植物科屬種的自然綜合體，也是植物界在一定自然地理與歷史條件下長期共同作用的結果［5］。植物區(qū)系的調(diào)查是了解植物資源的基礎，有利于掌握區(qū)域植物資源利用現(xiàn)狀，為植物資源的發(fā)掘、生態(tài)保護和發(fā)展提供依據(jù)［6］。對某特定區(qū)域植物區(qū)系的分析，是植物多樣性保護不可或缺的環(huán)節(jié)，對于了解和掌握區(qū)域生物多樣性具有重要的基礎性研究意義［7］。

天津大黃堡濕地省級自然保護區(qū)總面積104.65 km2，位于天津市武清區(qū)，主要保護對象為天然濕地生態(tài)系統(tǒng)，以及黑鸛（Ciconia nigra）、丹頂鶴（Grus japonensis）等為代表的珍稀鳥類及豐富的生物多樣性。天津大黃堡保護區(qū)是天津市為數(shù)不多的天然濕地生態(tài)系統(tǒng)，是候鳥遷徙路上的停歇站。大黃堡保護區(qū)為珍稀瀕危動植物的生存提供了重要棲息地，對天津市的生態(tài)環(huán)境具有重要意義。近年來，江文淵［8］對大黃堡保護區(qū)生物多樣性進行了分析，覃雪波等人［9-14］分別對大黃堡保護區(qū)獸類、鳥類、昆蟲、底棲動物、浮游動物等進行了研究，但對大黃堡保護區(qū)植物區(qū)系研究較少。通過對大黃堡保護區(qū)進行植物多樣性調(diào)查和植物區(qū)系研究，彌補大黃堡保護區(qū)植物區(qū)系的研究空白，為大黃堡保護區(qū)科學管理、生物多樣性保護提供資料、數(shù)據(jù)支撐和科學依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域概況

天津大黃堡自然保護區(qū)位于天津市武清區(qū)，包括大黃堡鎮(zhèn)大部、崔黃口鎮(zhèn)南部地區(qū)和上馬臺鎮(zhèn)北部地區(qū)，地處東經(jīng)117°10'33″～117°19'58″和北緯39°21'4″～39°30'27″。保護區(qū)總面積104.65 km2，其中核心區(qū)40.15 km2，緩沖區(qū)30.32 km2，實驗區(qū)34.18 km2。保護區(qū)地處華北平原東北部，大部分地貌為海積沖積平原，地面傾斜平緩。保護區(qū)屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，全年日照時數(shù)平均為2 752.2 h，平均氣溫11.6℃，年平均降水量為578.3 mm。保護區(qū)的地表水系屬于海河水系，流經(jīng)保護區(qū)的河流主要有龍鳳河、柳河干渠等。

1.2 研究方法

1.2.1 調(diào)查方法

2019年9 月至2020年10月，采用樣線法與樣方法，對大黃堡保護區(qū)進行維管植物多樣性調(diào)查。調(diào)查線路經(jīng)過的區(qū)域植被盡可能豐富，盡可能覆蓋整個大黃堡保護區(qū)，記錄調(diào)查線路沿途的維管植物種類，對不確定的植物采集植物標本，便于后期鑒定。同時，根據(jù)保護區(qū)植被分布的特點，設置不同植被類型的樣方共98 個，其中，草本樣方面積為1 m×1 m，灌木樣方面積為5 m×5 m，喬木樣方面積為10 m×10 m，記錄樣方內(nèi)植物種類、株數(shù)、高度等信息，大黃堡保護區(qū)主要以草本群落樣方為主。

圖1 大黃堡保護區(qū)植物調(diào)查樣方、樣線示意圖Fig.1 Sketch map of plots and lines for plant survey in Dahuangpu Nature Reserve

1.2.2 數(shù)據(jù)分析方法

根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)和拍攝的植物圖片，參考《中國植物志》、《河北植物志》、《天津植物志》和《中國濕地植物圖鑒》［15-18］對采集的植物標本進行鑒定，將鑒定結果匯總后統(tǒng)計維管植物名錄，并參考前人調(diào)查報告等資料，最終確定大黃堡保護區(qū)維管植物名錄。采用秦仁昌系統(tǒng)和恩格勒系統(tǒng)分別對名錄中蕨類植物和種子植物進行排序。蕨類植物科級分布區(qū)類型參考臧得奎等人［19-20］進行分析，屬級分布區(qū)類型參考《中國植物志》蕨類植物區(qū)系進行分析。種子植物區(qū)系參考吳征鎰等相關文獻［21-23］進行分析。

2 結果與分析

2.1 區(qū)系組成

2.1.1 基本組成

大黃堡保護區(qū)共有維管植物69 科190 屬284種，其中，蕨類植物3 科3 屬3 種，被子植物66 科187屬281 種（表1），約占天津市植物總科數(shù)的43.67%、總屬數(shù)的25.61%、總種數(shù)的20.90%。被子植物中雙子葉植物52科140屬208種，單子葉植物14科47屬73種。

表1 大黃堡保護區(qū)維管植物科屬種統(tǒng)計表Tab.1 Statistical table of families，genera and species of vascular plants in Dahuangpu Nature Reserve

從生活型來看，大黃堡保護區(qū)維管植物大部分為草本，為252 種，占該區(qū)維管植物總數(shù)的88.73%，占絕對優(yōu)勢；喬木有14 種，占該區(qū)維管植物總數(shù)的4.93%，如垂柳（Salix babylonica）、旱柳（S.matsudana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）等；灌木有11 種，占該區(qū)維管植物總數(shù)的3.87%，主要有火炬樹（Rhus typhina）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）等，藤本有7 種，占該區(qū)維管植物總數(shù)的2.46%，主要包括鵝絨藤（Cynanchum chinense）、蘿藦（Cynanchum rostellatum）、栝樓（Trichosanthes kirilowii）等。

2.1.2 科的組成

在大黃堡保護區(qū)69 科維管植物中，含5 屬以上的科有8 個，占總科數(shù)的11.6%，屬數(shù)有93 個，占總屬數(shù)的48.95%（表2），在植物組成中占主要位置，如禾本科（Poaceae）24 屬、菊科（Asteraceae）20 屬、豆科（Fabaceae）16屬、藜科（Chenopodiaceae）8屬、十字花科（Brassicaceae）8 屬、唇形科（Lamiaceae）7 屬、玄參科（Scrophulariaceae）5 屬、紫草科（Boraginaceae）5 屬等。5 屬以下的科有61 個，占總科數(shù)的88.40%，屬數(shù)有97 個，占總屬數(shù)的51.05%，其中含2-4 屬的科有23 個，如莎草科（Cyperaceae）、旋花科（Convolvulaceae）、?？疲∕oraceae）、毛茛科（Ranunculaceae）、葫蘆科（Cucurbitaceae）、石竹科（Caryophyllaceae）等，屬數(shù)有59 個，分別占總科數(shù)、總屬數(shù)的33.33%、31.05%；含1 個屬的科有38 個，如香蒲科（Typhaceae）、報春花科（Primulaceae）、檉柳科（Tamaricaceae）、龍膽科（Gentianaceae）、馬齒莧科（Portulacaceae）等，屬數(shù)有38 個，分別占總科數(shù)、總屬數(shù)的55.07%和20.00%。

表2 大黃堡保護區(qū)維管植物科內(nèi)屬的組成Tab.2 Composition of genera of vascular plant family in Dahuangpu Nature Reserve

在大黃堡保護區(qū)69 科維管植物中，含30 種以上的大科有2 個（表3），即菊科20 屬32 種，禾本科24 屬36 種，這2 個大科共有68 種，占總種數(shù)的23.94%；含10～29種的較大科有5個，即豆科22種，藜科16 種，十字花科12 種，蓼科（Polygonaceae）13種，莎草科（Cyperaceae）11 種，以上5 科僅占總科數(shù)的7.25%，但含種數(shù)達74 種，占總種數(shù)的26.06%。含2～9 種的小型科共有31 科，占總科數(shù)的44.93%；單種科共有31 科，占總科數(shù)的44.93%；小型科和單種科共有62 科，占總科數(shù)的89.86%，但含種數(shù)為142種，只占總種數(shù)的50%。

表3 大黃堡保護區(qū)維管植物科內(nèi)種的組成Tab.2 Composition of species of vascular plant family in Dahuangpu Nature Reserve

2.1.3 屬的組成

在大黃堡保護區(qū)190 屬維管植物中，含10 種以上的屬有1 個，為蓼屬（Persicaria），占總屬數(shù)的0.53%，共有11種，占總種數(shù)的3.87%（表4）。含6～9 種的屬有2 屬，即蒿屬（Artemisia）8 種，莧屬（Amaranthus）6種；含2～5種的屬有46屬，如藜屬（Chenopodium）、楊屬（Populus）、柳屬（Salix）、蔊菜屬（Rorippa）、大戟屬（Euphorbia）等；單種屬141 屬，如馬兜鈴屬（Aristolochia）、紫茉莉?qū)伲∕irabilis）、商陸屬（Phytolacca）、馬齒莧屬（Portulaca）、牻牛兒苗屬（Erodium）等。寡種屬（2～5 種）和單種屬共187 個，含259種，占總屬數(shù)的98.42%和總種數(shù)的91.2%。

表4 大黃堡保護區(qū)維管植物屬內(nèi)種的組成Tab.4 Composition of species of vascular plant genera in Dahuangpu Nature Reserve

2.1.4 優(yōu)勢種的組成

對某一個調(diào)查樣方中重要值位于第一位的物種即為該調(diào)查樣方的優(yōu)勢種。通過對98 個調(diào)查樣方的維管植物多樣性分析表明，共有46個樣方的植物優(yōu)勢種為蘆葦（Phragmites australis），占總樣方數(shù)的46.94%；其次是扁桿藨草（Scirpus planiculmis），共有7 個樣方的優(yōu)勢種為該物種，占樣方總數(shù)的7.14%；其他優(yōu)勢物種包括狹葉香蒲（Typha angustifolia）、菹草（Potamogeton crispus）、紅蓼（Polygonum orientale）、綿毛酸模葉蓼（Polygonum lapathifoliumvar.salicifolium）、堿蓬（Suaeda glauca）等。由此可以看出，大黃堡保護區(qū)植物優(yōu)勢種主要是蘆葦、扁桿藨草、菹草、紅蓼等。植物中約70%的種類為非優(yōu)勢種，有的甚至是偶見種。大黃堡保護區(qū)雙子葉植物豐富度較高，單子葉植物在多度上占優(yōu)勢。水生植被中，優(yōu)勢種或建群種多為單子葉植物。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大黃堡保護區(qū)有國家二級重點保護野生植物野大豆（Glycine soja）的分布，在大黃堡濕地分布較廣，呈斑塊狀成片分布或零星分布。

表5 大黃堡保護區(qū)維管植物優(yōu)勢種Tab.5 Dominant species of vascular plants in Dahuangpu Nature Reserve

2.2 植物區(qū)系地理成分

2.2.1 科的分布區(qū)類型

大黃堡保護區(qū)69 科維管植物劃分為5 種分布區(qū)類型（表6），可歸并為世界分布科、熱帶分布科和溫帶分布科。

大黃堡保護區(qū)世界分布科共計33科，占總科數(shù)的47.83%，在該區(qū)系科中占主導地位，如禾本科、菊科均是含10 種以上的植物大科，此外，還有眼子菜科（Potamogetonaceae）、澤瀉科（Alismataceae）和金魚藻科（Ceratophyllaceae）等均是典型的水生植物科。熱帶分布科（2～7 型）有24 科，占總科數(shù)的34.78%，常見的有鴨跖草科（Commelinaceae）、鳶尾科（Iridaceae）等。其中，泛熱帶分布科有23科，占總科數(shù)的33.33%。保護區(qū)溫帶成分科（8～14 型）共有12 科，占總科數(shù)的17.39%，其中主要是北溫帶分布科，共有10科，占該區(qū)系總科數(shù)的14.49%，構成溫帶分布科的主體，在大黃堡保護區(qū)植物區(qū)系中占有比較重要的地位。

2.2.2 屬的分布區(qū)類型

大黃堡保護區(qū)190 屬維管植物劃分為14 種分布區(qū)類型（表6）。

大黃堡保護區(qū)世界分布屬共有52屬，占總屬數(shù)的27.37%，濕生的有酸模屬（Rumex）、繁縷屬（Stellaria）等，水生或沼生的有滿江紅屬（Azolla）、眼子菜屬（Potamogeton）、茨藻屬（Najas）、燈心草屬（Juncus）、藨草屬（Scirpus）等。

保護區(qū)熱帶分布屬（2～7 型）有47 屬，占總屬數(shù)的24.74%。其中泛熱帶分布類型有35屬，占總屬數(shù)的18.42%，占熱帶分布屬的74.47%，包括飄拂草屬（Fimbristylis）、假稻屬（Leersia）等；熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布有紫茉莉?qū)伲∕irabilis）和砂引草屬（Messerschmidia）2 屬；舊世界熱帶分布類型有4 屬，如水鱉屬（Hydrocharis）等；熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布類型有3 屬，分別是大豆屬（Glycine）、栝樓屬（Trichosanthes）和臭椿屬（Ailanthus）；熱帶亞洲至熱帶非洲分布類型有1 屬，為芒屬（Miscanthus）；熱帶亞洲分布類型有2 屬，分別為構屬（Broussonetia）和小苦荬屬（Ixeridium）。

保護區(qū)溫帶分布屬（8～14型）有91屬，占總屬數(shù)的47.89%，是該區(qū)系屬的主要分布類型。其中北溫帶分布類型45 屬，占總屬數(shù)的23.68%，占溫帶分布屬的49.45%，為溫帶分布屬的主體，有楊屬（Populus）、柳屬（Salix）、榆屬（Ulmus）、婆婆納屬（Veronica）等；溫帶分布屬的第二大分布類型為舊世界溫帶分布，共17 屬，主要有菱屬（Trapa）、旋覆花屬（Inula）、草木樨屬（Melilotus）和益母草屬（Leonurus）等；東亞和北美間斷分布類型有蓮屬（Nelumbo）、紫穗槐屬（Amorpha）和刺槐屬（Robinia）等9屬；溫帶亞洲分布類型6屬，如大麻屬（Cannabis）等；地中海區(qū)、西亞至中亞分布有6 屬，如甘草屬（Glycyrrhiza）等；東亞分布類型有6 屬，如蘿藦屬（Metaplexis）、斑種草屬（Bothriospermum）和泡桐屬（Paulownia）等；中亞分布類型有沙蓬屬（Agriophyllum）和角蒿屬（Incarvillea）2屬。

2.2.3 與臨近濕地自然保護區(qū)植物區(qū)系比較

天津北大港濕地省級自然保護區(qū)位于天津市大港區(qū)，總面積34 887 hm2，距離大黃堡濕地自然保護區(qū)直線距離約65 km，同屬華北平原，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。北大港保護區(qū)共有維管植物51 科131 屬174 種［24］，劃分為14 個分布區(qū)類型（表6）。北大港保護區(qū)植物世界分布型有31 屬，占總屬數(shù)的23.67%。熱帶分布屬（2～7 型）有34 屬，占總屬數(shù)的25.95%，其中泛熱帶分布類型有22 屬，占總屬數(shù)的16.79%，占熱帶分布屬的64.71%。溫帶分布屬（8～15 型）有66 屬，占總屬數(shù)的50.38%，其中北溫帶分布類型25 屬，占總屬數(shù)的19.08%，占溫帶分布屬的37.88%，為溫帶分布屬的主體。

表6 大黃堡保護區(qū)與北大港保護區(qū)維管植物科、屬的分布區(qū)類型Tab.6 Distribution area types of vascular plant families and genera in Dahuangpu Nature Reserve and Beidagang Nature Reserve

北大港保護區(qū)14 個分布類型中屬數(shù)排前三的分別是世界分布類型（31 屬）、北溫帶分布類型（25屬）和泛熱帶分布類型（22 屬）。大黃堡保護區(qū)植物屬的14個分布類型中屬數(shù)最多的為世界分布型，共52 屬（占總屬數(shù)的27.37%），北溫帶分布類型45 屬（占總屬數(shù)23.68%）次之，泛熱帶分布35 屬（占總屬數(shù)18.42%）位居第三，這三個廣域性分布型所占屬數(shù)共132 屬，占總屬數(shù)的69.47%，所占比重非常大，這充分說明了大黃堡保護區(qū)植物的隱域性特征。

由此可知，大黃堡保護區(qū)與北大港保護區(qū)均以溫帶分布屬為主要類型，分布類型中屬數(shù)排前三的均為世界分布類型、北溫帶分布類型和泛熱帶分布類型，兩者的研究結論基本一致。

3 結論與建議

3.1 結論

大黃堡保護區(qū)共有維管植物69 科190 屬284種，其中，蕨類植物3 科3 屬3 種，被子植物66 科187屬281 種。生活型上，以草本植物占絕對優(yōu)勢，有252種，占保護區(qū)植物總數(shù)的88.73%，其次依次為喬木14 種（4.93%）、灌木11 種（3.87%）、藤本7 種（2.46%）。優(yōu)勢科中，含30 種以上的大科有2 個，即菊科和禾本科，這2 個大科共有68 種，占總種數(shù)的23.94%；含10～29 種的較大科有5 個，含種數(shù)74 種，占總種數(shù)的26.06%。優(yōu)勢屬中，含10種以上的屬有1 個，為蓼屬，含6～9 種的屬有2 屬，含2～5 種的屬有46 屬，單種屬141 屬，寡種屬（2～5 種）和單種屬共187 個，含259 種，占總屬數(shù)的98.42%和總種數(shù)的91.2%。

大黃堡保護區(qū)69 科維管植物劃分為5 種分布區(qū)類型，可歸并為世界分布科、熱帶分布科和溫帶分布科，世界分布科共計33科，占總科數(shù)的47.83%，在該區(qū)系科中占主導地位，熱帶分布科有24 科，占總科數(shù)的34.78%，溫帶成分科共有12 科，占總科數(shù)的17.39%，溫帶分布科相對熱帶分布科占比較小。

大黃堡保護區(qū)190 屬維管植物可劃分為14 個分布區(qū)類型，說明該區(qū)系分布類型多樣。其中溫帶分布屬占總屬數(shù)的47.89%，為該區(qū)系屬的主要分布類型，溫帶分布屬中以北溫帶分布類型為主。熱帶分布屬占總屬數(shù)的24.74%，熱帶分布屬中以泛熱帶分布類型為主。溫帶類型明顯多于熱帶類型，說明了大黃堡保護區(qū)植物具有較明顯的暖溫帶性質(zhì)。

通過與北大港保護區(qū)植物區(qū)系對比發(fā)現(xiàn)，大黃堡保護區(qū)與北大港保護區(qū)均以溫帶分布屬為主要類型，屬數(shù)排前三的均為世界分布類型、北溫帶分布類型和泛熱帶分布類型，兩者的研究結論基本一致。

3.2 建議

大黃堡保護區(qū)由于地處人口密集的天津市平原區(qū)域，開發(fā)歷史悠久，保護區(qū)內(nèi)人類活動較頻繁，對保護區(qū)的生物多樣性容易造成影響。大黃堡保護區(qū)已有27種外來入侵植物分布［25］，如長芒莧（Amaranthus palmeri）、喜旱蓮子草（Alternanthera philoxeroides）、大薸（Pistia stratiotes）和垂序商陸（Phytolacca americana）等，其中長芒莧、喜旱蓮子草、鬼針草等已具有一定分布規(guī)模，這些植物通常形成單優(yōu)群落，且種群數(shù)量和分布面積不斷擴大，嚴重占據(jù)了本土植物的生長空間，對保護區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的影響也日益嚴重。

為了保護大黃堡濕地生態(tài)環(huán)境，減少人為活動對保護區(qū)的影響，保護區(qū)管理等部門可以從以下幾個方面開展相關工作，一是加強生物多樣性保護宣傳力度，增強人民群眾保護濕地和生物多樣性的意識，禁止破壞自然保護區(qū)的開發(fā)建設活動；二是減少人為對自然保護區(qū)的干擾，持續(xù)開展退耕還濕、退漁還濕工作，將保護區(qū)核心區(qū)、緩沖區(qū)和一些濕地植被資源豐富的區(qū)域列為重點保護區(qū)域，采取設置標識牌、圍欄等措施，恢復和保護濕地環(huán)境，為濕地動植物提供一個良好的生長空間；三是加強外來物種的防治工作，避免引入外來入侵植物，在退耕還濕、退漁還濕過程中種植鄉(xiāng)土植物，在引進外來濕地植物時，要嚴格檢疫，評估其入侵風險，對已經(jīng)入侵的外來植物進行清除，防止其進一步蔓延；四是加強對自然保護區(qū)的保護管理，進一步加大對大黃堡濕地的保護力度，不斷完善大黃堡自然保護區(qū)管理、巡護等制度，提升保護區(qū)工作人員技術水平，加強執(zhí)法監(jiān)督，加強破壞濕地行為的執(zhí)法力度；五是積極與科研院所、高校聯(lián)合開展科學研究工作，對保護區(qū)內(nèi)濕地生態(tài)系統(tǒng)及動植物開展長期科研監(jiān)測，不斷提升保護區(qū)科研監(jiān)測能力和生物多樣性保護水平。