哈爾濱文化中心濕地公園植物多樣性與區(qū)系特征分析

李青楠，梁英輝，穆 丹，周 楠

（佳木斯大學(xué) 生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007）

濕地位于水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡地帶，其中濕地植物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力，在全球生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用，是促進(jìn)濕地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的重要特征［1］。植物生活型是植物長期對生長環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果，并反映在外貌、習(xí)性和結(jié)構(gòu)上的類型［2］。植物區(qū)系研究能揭示植物物種的分布格局、物種形成過程的反應(yīng)空間［3-5］，也指某一特定地區(qū)生長的全部植物種類的綜合，是植物科、屬、種在歷史演化和發(fā)展過程中形成的自然綜合體［6-8］。通過對文化中心濕地公園的種子植物資源進(jìn)行實地調(diào)查和區(qū)系分析，以期為文化中心濕地公園進(jìn)行植物資源保護(hù)、管理以及為公園合理地引種栽培植物提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

哈爾濱文化中心濕地公園（126°45′28″E～126°47′22″E，45°45′09″N～45°46′29″N）位于哈爾濱市道外區(qū)，東臨道外區(qū)團結(jié)鎮(zhèn)百菜村，南接長江路，西連申通物流園區(qū)，北靠先鋒路，距城市中心僅10 km，為當(dāng)?shù)刂匾Ｗo(hù)濕地之一［9］。文化中心濕地公園的設(shè)計秉承了“海綿城市”的生態(tài)理念，通過景觀手法修復(fù)和重建被江堤隔離的濕地生態(tài)，為動植物的繁衍提供可靠的保障；另一方面構(gòu)建具有彈性的水系統(tǒng)，完善和發(fā)揮濕地的調(diào)整功能，利用濕地對城市雨水進(jìn)行滯留和凈化，緩解城市雨水壓力。濕地公園總規(guī)劃面積229.90 hm2，其中濕地面積152.20 hm2，濕地率66.20%。濕地類型包括河流和沼澤濕地，屬珍稀的城市荒野濕地生態(tài)系統(tǒng)，也是阿什河流域濕地的典型代表。

1.2 研究方法

2020年7～8月，針對文化中心濕地公園采取定點輻射狀普查與樣線調(diào)查相結(jié)合的方法，全面記錄和采集植物標(biāo)本。利用《東北植物檢索表》、《中國植物志》等工具書對標(biāo)本進(jìn)行鑒定，整理出該區(qū)的種子植物名錄，研究其科屬組成、生活型以及藥用部位統(tǒng)計。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)吳征鎰等［10-11］的標(biāo)準(zhǔn)劃分科、屬的地理成分，根據(jù)《東北地區(qū)濕地野生種子植物區(qū)系》［12］的標(biāo)準(zhǔn)劃分種的地理成分。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物區(qū)系成分統(tǒng)計分析

2.1.1 植物區(qū)系基本組成

通過對文化中心濕地公園植物種類的初步調(diào)查，共記錄濕地植物135種，隸屬于49科114屬。根據(jù)表1可知，被子植物為文化中心濕地植物的主要組成成分，更能反映該區(qū)系的特點。與黑龍江省種子植物（111科565屬1 663種）［13］對比可知，文化中心濕地公園植物數(shù)量分別占黑龍江省植物科、屬、種總數(shù)的44.14%、20.18%、8.12%，物種較為豐富。

表1 文化中心濕地公園植物數(shù)量統(tǒng)計Tab. 1 Quantity Statistics of plants in Cultural Center Wetland Park

2.1.2 科、屬的區(qū)系特征

文化中心濕地公園植物科的總數(shù)為49科，含10種以下的科為46個，含10種及以上的科為3個，分別占總科數(shù)的93.88%和6.12%。含10種及以上的科占比不足10%，但其屬數(shù)和種數(shù)占整個區(qū)系的35.09%、34.81%，在區(qū)系中優(yōu)勢明顯，為優(yōu)勢科。這3科分別為菊科（Compositae）、禾本科（Gramineae）和豆科（Leguminosae），大多為世界性分布的大科，且所含的植物大多都是草本植物，是本地區(qū)最適合生長的類群，在數(shù)量上具有明顯的優(yōu)勢。含5～9種的科僅有2科，為薔薇科（Rosaceae）和百合科（Liliaceae），共2科8屬11種，占整個植物區(qū)系科、屬和種的4.08%、7.02%、8.15%。含2～4種的科有旋花科（Convolvulaceae）、唇形科（Lamiaceae）、雨久花科（Pontederiaceae）等，共21科43屬54種，其科、屬、種占整個區(qū)系植物的42.86%、37.72%、40.00%。僅含1種的科有十字花科（Brassicaceae）、傘形科（Umbelliferae）、罌粟科（Papaveraceae）等23科23屬23種，科、屬、種占整個植物區(qū)系的46.94%、20.17%、17.04%。數(shù)據(jù)表明，該濕地中的單種科含量較多，優(yōu)勢現(xiàn)象較為明顯，具有集中分布于少數(shù)大科的特點。具體科的物種數(shù)排序見表2。

文化中心濕地公園植物共計114屬（表2）。研究區(qū)植物統(tǒng)計結(jié)果顯示，將數(shù)量劃分為2個等級：即小型屬（2～10屬）和單種屬（1種）。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析，小型屬含37種，占27.41%，分別為蒿屬（Artemisia）5種、委陵菜屬（Potentilla）3種、莧屬（Amaranthus）2種及葎草屬（Humulopsis）2種等；單種屬的數(shù)量極多，為98屬98種，如白屈菜屬（Chelidonium）、馬唐屬（Digitaria）、雨久花屬（Monochoria）、以及月見草屬（Oenothera）等，為本區(qū)種子植物屬的主要組成部分，導(dǎo)致區(qū)系的多樣化程度大。由以上分析可知，文化中心濕地公園屬內(nèi)種的數(shù)量大多較少，植物屬的組成中單種屬占據(jù)優(yōu)勢，小型屬內(nèi)物種數(shù)量較多。

表2 文化中心濕地公園植物科、屬的統(tǒng)計Tab. 2 Statistics of seed plant families， genus in Cultural Center Wetland Park

2.2 植物生活型統(tǒng)計分析

文化中心濕地公園植物生活型按照草本、灌木、喬木和藤本進(jìn)行分類，其中，草本植物最為豐富，所占比例最大，為總種數(shù)的81.48%；其余生活型中，喬木占總種數(shù)的11.11%；灌木占總種數(shù)的4.45%，藤本種類最為稀少，僅占比2.96%。該調(diào)查區(qū)域常見的植物以草本植物為主。

2.3 植物藥用部位統(tǒng)計分析

哈爾濱市中心濕地公園藥用植物根據(jù)藥用部位的不同（對于有多個藥用部位的同一植物，以常用部位計）可分為全草（株）、根類、根莖類、鱗莖等8類，見表3。由表3可知，濕地公園藥用植物的入藥部位較為豐富，其中全草（株）入藥的種類有42種，占總種數(shù)的31.11%；其次是以根類、葉類入藥的種類，分別占總種數(shù)的4.44%；往后依次是種子類（2.96%）、根狀莖類（1.48%）、鱗莖類（1.48%）、果類（1.48%）和花類（0.74%）。全草（株）類、根類、根狀莖和鱗莖類四者共計52種，占總種數(shù)的38.51%；不同于每年可以新生出花、果的花類和果實類等藥材，這四類藥用植物的采收利用常會導(dǎo)致整個植株消亡，對群落物種多樣性造成的損害比較大?；诖?，在后續(xù)對保護(hù)區(qū)藥用植物的開發(fā)利用過程中，必須考慮其自然更新規(guī)律，以保持資源的永續(xù)利用。

表3 文化中心濕地公園植物不同藥用部位統(tǒng)計Tab. 3 Plants based on different medicinal parts from wetland in Cultural Center Wetland Park

2.4 植物區(qū)系地理成分統(tǒng)計分析

2.4.1 科、屬的區(qū)系特征

科的地理成分反映出物種間的親緣關(guān)系是與其他區(qū)系的聯(lián)系和區(qū)系起源的線索譜［14］。根據(jù)《世界種子植物科的分布區(qū)類型系統(tǒng)》將濕地公園種子植物劃為6個分布區(qū)類型（表4）?？梢姡频膮^(qū)系地理成分組成既具有熱帶性質(zhì)，又具有溫帶性質(zhì)，反映植物區(qū)系與溫帶和熱帶具有重要關(guān)聯(lián)。

屬的地理分布較科能更好的反映出物種分化與區(qū)系發(fā)生的過程，也更能具體地反映區(qū)域的區(qū)系特征［15-16］。根據(jù)中國種子植物屬的分布區(qū)類型將濕地公園種子植物劃分為13分布型（表4）。結(jié)果可知，該公園以溫帶分布型為主，北溫帶分布尤為豐富，占溫帶分布的53.33%，表明種子植物屬的組成與各溫帶分布類型有密切聯(lián)系，具有很大的溫帶親緣特性。依據(jù)《中國蕨類植物科屬志》［17］，節(jié)節(jié)草（Equisetum ramosissimumDesf.）所在的木賊科（Equisetaceae）為世界廣布分布，所屬的木賊屬（Equisetum）為溫帶地區(qū)及北半球寒帶的分布屬。

表4 文化中心濕地公園植物科、屬的分布區(qū)類型Tab. 4 Distribution types of botanical families and genera in Cultural Center Wetland Park

2.4.2 種的區(qū)系特征

植物種的地理成分能反映出植物區(qū)系的特點和性質(zhì)，蕨類植物節(jié)節(jié)草廣泛分布于世界熱帶以及亞熱帶地區(qū)，根據(jù)《中國東北部種子植物種的分布區(qū)類型》［18］將種子植物分為17個分布型（表5）。結(jié)果表明植物區(qū)系涵蓋較為全面，包含世界性、亞寒帶-寒帶、溫帶和熱帶成分，但未發(fā)現(xiàn)地方特有種或狹域特有種。

表5 文化中心濕地公園種子植物種的分布區(qū)類型Tab. 5 Distribution of seed plant species in Cultural Center Wetland Park

2.4.2.1 世界分布

世界分布種有26個，占濕地公園總種數(shù)19.40%。。種的類型雖少，但數(shù)量上有絕對優(yōu)勢，體現(xiàn)出該區(qū)植物區(qū)系的組成具有普遍性。且多為水生植物或雜草，如虎尾草（Chloris virgataSw.）、蘆葦［Phragmites australis（Cav.） Trin. ex Steud.］、燈心草（Juncus effususL.）、馬 唐［Digitaria sanguinalis（L.）Scop.］等。

2.4.2.2 亞寒帶-寒帶性質(zhì)分布型

亞寒帶-寒帶性質(zhì)分布型5種（分布區(qū)類型2～3），占濕地公園總種數(shù)3.73%。其中，北溫帶-北極分布型共1種，如知風(fēng)草［Eragrostis ferruginea（Thunb.） P. Beauv.］；西伯利亞分布型共4種，如瞿麥（Dianthus superbusL.）、石竹（Dianthus chinensisL.）和珍珠梅［Sorbaria sorbifolia（L.） A. Braun］等。

2.4.2.3 溫帶性質(zhì)分布型

溫帶性質(zhì)分布型共有88種（分布區(qū)類型4～19），占濕地公園總種數(shù)的65.68%，為種子植物區(qū)系的主體。其中主要的為：中國-日本分布27種，分布型中的多種木本植物是建設(shè)溫帶地被性植被的優(yōu)勢種，如雪松［Cedrus deodara（Roxb.） G. Don］和樸樹（Celtis sinensisPers.）等；胡枝子（Lespedeza bicolorTurcz.）等為林下、林緣或灌叢優(yōu)勢成分；常見的草本植物有白屈菜（Chelidonium majusL.）、水蘇（Stachys japonicaMiq.）和結(jié)縷草（Zoysia japonicaSteud.）等；溫帶亞洲分布有12種，木本植物的優(yōu)勢種有榆樹（Ulmus pumilaL.）等。常見草本植物如雞冠花（Celosia cristataL.）、費菜［Phedimus aizoon（L.）′t Hart］和 打 碗 花（Calystegia hederaceaWall. in Roxb.）等；中國東亞分布共9種，林下或林緣常見灌木如榆葉梅（Prunus trilobaLindl.）、紫丁香（Syringa oblataLindl.）和 蛇 葡 萄［Ampelopsis glandulosa（Wall.） Momiy.］等，常見的草本如蓮子草［Alternanthera sessilis（L.） R. Br. ex DC.］和旋覆花（Inula japonicaThunb.）等；舊世界溫帶分布8種，木本植物較常見的如稠李（Prunus padusL.）等，常見的草本如藎草［Arthraxon hispidus（Thunb.） Makino］、頭狀穗莎草（Cyperus glomeratusL.）和地錦草（Euphorbia humifusaWilld. ex Schltdl.）等；北溫帶分布共8種，水生及濕生植物占比重大，如荇菜 ［Nymphoides peltata（S. G. Gmel.） Kuntze］等，林下常見種類如薺菜［Capsella bursa-pastoris（L.） Medik.］、田 旋 花（Convolvulus arvensisL.）和早熟禾（Poa annuaL.）等。Ⅳ）熱帶性質(zhì)分布型

熱帶性質(zhì)分布型為15種（分布區(qū)類型22～23），占濕地公園總種數(shù)的11.19%。北溫帶-熱帶分布12種，均為草本植物。水生植物常見種如睡蓮（Nymphaea tetragonaGeorgi）、香蒲（Typha orientalisC.Presl）和蓮（Nelumbo nuciferaGaertn.）等，常見雜草如鐵莧菜（Acalypha australisL.）、附地菜［Trigonotis peduncularis（Trevis.） Benth. ex Baker & S. Moore］、芒（Miscanthus sinensisAndersson）和月見草（Oenothera biennisL.） 等；泛熱帶分布3種，為鱧腸［Eclipta prostrata（L.） L.］、黃 花 草［Arivela viscosa（L.）Raf.］和馬齒莧（Portulaca oleraceaL.）。

3 討論與結(jié)論

文化中心濕地公園濕地物種多樣性豐富，區(qū)系組成成分復(fù)雜，聯(lián)系較為廣泛。濕地公園植物種類共135種，隸屬49科114屬?？傮w上研究區(qū)域植物物種較為豐富，對維持濕地植物的多樣性方面有著重要的生態(tài)學(xué)地位。但是屬種比例較低，單種科和單種屬為研究區(qū)域濕地植物組成的主體。可能與研究地生境的獨特性存在一定的關(guān)系，且濕地常年積水對大多數(shù)陸地植物的生長有一定的限制。

文化中心濕地公園植物生活型以草本植物（81.48%）占優(yōu)勢。該濕地中藥用植物用藥部位以全草（株）類為主，其次為根、根狀莖及鱗莖類，這與其生活型以草本類占優(yōu)勢一致。但以這四種部位入藥的植物在采集時會對自身有較大的破壞性，要秉持可持續(xù)化發(fā)展的原則進(jìn)行資源的開發(fā)與利用。

植物的科、屬分布區(qū)類型組成反映了不同地區(qū)間區(qū)系發(fā)生的親緣性。文化中心濕地公園中的49科植物科的分布區(qū)類型較為簡單，劃分為6類型；113屬的分布區(qū)類型比較復(fù)雜，劃分為13類型，科和屬的區(qū)系劃分同哈爾濱的群力國家濕地公園［19］和阿勒錦島國家濕地公園大致相同［20］。除世界分布外、泛熱帶分布、熱帶亞洲、舊世界熱帶、北溫帶和舊世界溫帶分布外，其他分布區(qū)類型都包括在濕地公園植物屬的分布區(qū)類型中，屬于北溫帶分布的屬所占比例（40.71%）最大，其次為泛熱帶分布（14.16%）和東亞及北美間斷分布（11.50%）。整體看來，該濕地公園植物屬的區(qū)系以溫帶分布（68.14%）為主，意味著該濕地公園的植物起源于溫帶地區(qū)。與科、屬的區(qū)系特征相比，種的地理成分和區(qū)系特征更能表現(xiàn)出植物進(jìn)化和變異的情況，同時更能說明一個地區(qū)植物區(qū)系的特征［21］。種的區(qū)系分析直接反映出該濕地公園植物區(qū)系的地理成分聯(lián)系廣泛，具有明顯的溫帶屬性，所屬北溫帶氣候，與所在地理位置的溫帶季風(fēng)氣候相統(tǒng)一，且融入亞寒帶-寒帶及熱帶性質(zhì)的植物，特有程度低，與中國東北植物區(qū)系［18］、黑龍江省濕地植物區(qū)系［14］特征一致。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，文化中心濕地公園植物資源豐富，植被保存較為完好，后續(xù)可對濕地公園植物多樣性的變化深入研究，為植物資源的多樣性保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。