贵州碧江国家湿地公园维管植物区系特征分析*

莫忠妹,李木良,杨传东

(铜仁学院农林工程与规划学院,贵州 铜仁 554300)

0 引言

湿地公园是国家湿地保护体系的重要组成部分,在保护湿地生态系统完整性、维护湿地生态过程和生态服务功能基础上充分发挥湿地的生物多样性价值[1],湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,具有保持水源、调节气候和维护生物多样性等重要生态功能,是湿地生物生长的地区[2]。植物区系是一个地区的植物在特定条件下长期发展演化的结果,蕴含着大量历史、地理、生态和系统进化的信息[3-4],可以衡量区域生物多样性,因此对湿地植被和区系研究有助于合理利用和保护植物资源。贵州碧江国家湿地公园地处中亚热带湿润季风气候区内,以人工湖泊和具有丰富水量的自然河流为核心,由永久性河流、洪泛平坦湿地、库塘与森林组成的复合湿地生态系统为特色,具有较强的典型性和代表性。这为动植物生长提供了丰富多样的生境。目前贵州碧江国家湿地公园研究仅有兽类物种多样性与保护[5]和外来有害生物调查[6],本研究采取线路法、样地样方法进行较为全面的野外植物调查,对其植物区系组成、群落分类和组成、物种多样性特征进行了详细分析,以期为贵州碧江国家湿地公园湿地保护、植被恢复、生物多样性保护利用提供科学依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

贵州碧江国家湿地公园地处武陵山脉主峰梵净山的东南边缘地段,位于碧江区东北部的川硐镇,地理坐标109°9′14″～109°14′25″E、27°45′48″～28°51′47″N,公园涉及的面积为416.75 hm2,湿地占了整个公园面积的54.82%,是一个以保护饮用水源及生物多样性为主体的保护地。湿地公园所处贵州省高原东部,由高原向丘陵过渡的区域,境内山地、丘陵地形并存,地貌区域分异明显,地貌以低山峡谷为主,丘陵、河谷、山地分布于锦江干流沿岸。在气候上碧江湿地地处中亚热带湿润季风气候区内,一年四季气候分明,年均降水量为1265.4 mm,年平均气温为17.0 ℃,该地区土壤属中亚热带贵州高原东部、向丘陵过渡的区域。

1.2 研究方法

2019年10月到2021年10月开展植物多样性的调查,参照国家湿地公园监测评估技术规程,结合湿地公园的森林植被特征及地貌特征与社区人为活动的现状,多次进行野外植物调查,并同时采用样线法、样地样方法开展植物多样性的野外调查。现场记录植物的种类、名称、生活型等,对于不确定的植物采集标本、带回实验室,参照《中国植物志》《中国高等植物》《贵州植物志》《中国石松类和蕨类植物》等鉴定分类[7-11],确定植物的科、属、种名。参照臧得奎[12]和吴征镒[13]对维管束植物科的分布区的划分标准,采用统计排序以及比较分析等方法对湿地公园内的维管束植物区系特征进行分析研究。

2 结果与分析

2.1 植物物种组成

初步查明并确定贵州碧江国家湿地公园维管植物种类640种(含变种),隶属于152科435属(表1);包括野生维管植物120科397属598种和人工种植维管植物32科38属42种,其中蕨类42种、裸子植物类11种、双子叶植物499种、单子叶植物88种,其物种组成双子叶植物在该区域占绝对优势,占总种数的78.0%,单子叶植物占13.7%次之为蕨类植物,占6.6%,裸子植物类占1.7%。根据2021年9月公布的《国家重点野生保护名录》贵州碧江国家湿地公园植物中属国家保护的珍稀濒危植物有5科7属8种,其中属国家一级保护植物的有南方红豆杉Taxuswallichianavar.mairei(Lemée et H.Lévl.)L.K.Fu et Nan Li;属国家二级保护植物的有野大豆GlycinesojaSicb.et Zucc.、花榈木OrmosiahenryiPrain、香果树EmmenopteryshenryiOliv.、七叶一枝花ParispolyphyllaSmith、白及Bletillastriata(Thunb. Ex A. Murray)Rchb.f.、春兰Cymbidiumgoeringii(Rchb. f.)Rchb.f.、蕙兰CymbidiumfaberiRolfe。

表1 贵州碧江国家湿地公园植物科、属、种的组成

2.2 贵州碧江国家湿地公园维管植物生活型组成分析

植物生活型是植物对其生态环境长期适应而具有的相似的形态外貌、结构和习性。对其进行分析,可以揭示植物与环境间的关系。从植物生活型组成看(表2),贵州碧江国家湿地公园维管植物以草本为主,共有279种,占总数的43.6%,其中多年生草本207种,一年生或二年生草本有72种,草本主要代表种有珍珠菜LysimachiaclethroidesDuby、碎米荠CardaminehirsutaL.、杠板归PolygonumperfoliatumL.等,其次是乔木133种和灌木128种,分别占总数的20.8%和20.0%。乔木主要代表种有山合欢AlbiziakalkoraRoxb.、剌槐RobiniapsendoacaciaLinn.、灯台树Bothrocaryumcontroversa(Hemsl.)Pojark.等,灌木代表种有朱砂根ArdisiacrenataSims、光叶海桐PittosporumglabratumLindl. 、木帚栒子ColoneasledielsianusPritz.等,藤本植物58种,占总数的9.0%,主要代表种有紫藤Wisteriasinensis(Sims.)Sweet、老虎刺PterolobiumpunctatumHemsl.、云实Caesalpiniadecapetala(Roth)Alston等。

表2 植物生活型统计

2.3 贵州碧江国家湿地公园维管植物科属大小级别分析

2.3.1 科内种的组成

贵州碧江国家湿地公园维管植物152科640种中(表3),含有30种以上的科有菊科Compositae(39种)、豆科Leguminosae(36种)、蔷薇科Rosaceae(32种),含20～29科的有禾本科Gramineae(26种)、百合科Liliaceae(21种),以上5科组成了贵州碧江国家湿地公园高等植物的优势科,说明其在该区植物区系中起着明显的支撑作用。含有10～19种的科有12个科,共计142种,分别占比9.0%和25.6%,代表科有茜草科Rubiaceae(14种)、唇形科Labiatae(13种)、桑科Moraceae(13种)等,含有2～9科的有77科,共计286种,代表科报春花科Primulaceae(8种)、马鞭草科Verbenaceae(8种)、芸香科Rutaceae(8种)、玄参科Scrophulariaceae(8种)、凤尾蕨科Pteridaceae(7种)、苋科Amaranthaceae(7种)、葫芦科Cucurbitaceae(7种)、伞形科Umbelliferae(7种)等。

表3 贵州碧江国家湿地公园维管植物科内种、科内属、属内种的组成

2.3.2 科内属的组成

由表3可知,含20属及以上的科有3个,主要有菊科(28属)、豆科(25属)、禾本科(22属),含有10～19属的科有3个,有蔷薇科(15属)、百合科(14属)、茜草科(11属),含有2～9属的科有67个,主要有大戟科(9属)、唇形科(9属)、玄参科(8属)、荨麻科Urticaceae(8属)、马鞭草科(6属)、伞形科(6属)等,含有1属的科有79个,主要有马桑科Coriariaceae、清风藤科Sabiaceae、三白草科Saururaceae、五味子科Schisandraceae等。

2.3.3 属内种的组成

由表3可知,含有10种及以上的属的有悬钩子属Rubus(10种)、含有6～9种的属有珍珠菜属Lysimachia(8种)、榕属Ficus(8种)、凤尾蕨属Pteris(7种)、忍冬属Lonicera(6种)、蔷薇属Rosa(6种)、蓼属Polygonum(6种),含有2～5种属的有铁线莲属Clematis(4种)、山胡椒属Lindera(4种)、苎麻属Boehmeria(3种)等,含有1种属的有柘属Maclura、栗属Castanea、安息香属Styrax等。

2.4 贵州碧江国家湿地公园维管植物区系分析

2.4.1 种子植物科的地理区系

结果见表4,贵州碧江国家湿地公园高等植物科有132科,分布区类型有9个分布型和9个变型,世界分布有42科,占总科数比31.8%,种数占总数比47.6%。其中热带性质分布科有61科,占非世界分布68.5%,温带性质分布的有28科,占非世界分布31.5%,中国特有科1科,该区热带性质科占优势,说明该区在科级中呈现热带属性气候。

表4 贵州碧江国家湿地公园种子植物科的分布区类型

2.4.2 种子植物属的地理区系

结果见表5,贵州碧江国家湿地公园种子植物属有412属,分布类型有12个分布型和17个变型,其中世界分布的有45属,热带性质分布属有181属,占非世界分布的50.6%,温带性质分布177属,占非世界分布的49.4%,中国特有属9属,该区中热带属性略占优势,反映了该区系在属级中呈现热带性质向温带性质过渡的气候特征。

表5 贵州碧江国家湿地公园种子植物属的分布区类型

2.5 与邻近湿地公园植物区系的比较分析

在植物区系中,植物属的地理成分往往比植物科的地理成分更能反映出不同区域植物的亲缘关系[15],为了更好地了解贵州碧江湿地种子植物区系的特点,选择地理位置与之相邻的8个湿地种子植物区系进行比较分析,贵州汇川喇叭河(106°51′39″～106°54′15″E,27°43′14″～27°46′16″N),湖南衡山萱洲(112°43′28″′～112°51′49″′E,26°58′33″～27°09′39″′N),湖南溆浦思蒙(110°22′38″～110°34′23″E,27°49′17″～27°54′08″N),湖南永顺猛洞(109°40′8"～109°50′52″E、28°59′20″～29°15′3″N),湖南桂阳舂陵(112°36′40″～112°45′20″E,29°5′50″～29°49′59″N),广西荔浦荔江(110°13′23″～110°22′32″E,24°22′44″～24°29′06″N),四川白玉拉龙措(99°42′19.3″～99°56′55.8″E,31°0′4.5″～31°12′56.4″N),云南滇池湖滨(102°36′～102°47′N,24°40′～25°02′E)。结果如表6所示[16-23],运用SPSS软件以欧式距离对种子植物属分布区类型所占的百分比进行聚类分析。

表6 碧江国家湿地公园与邻近 8个湿地种子植物属的分布型比较

根据聚类(图1)所示,以阈值5为截取参考线时,可将9个湿地分为5组,湖南永顺猛洞和湖南桂阳舂陵聚为一组,贵州碧江、湖南溆浦思蒙、湖南衡山萱洲和贵州汇川喇叭河聚为一组,其中贵州碧江与湖南溆浦思蒙聚在一小支,表明其种子植物区系关系最接近,贵州碧江与湖南溆浦思蒙湿地热带分布占优势,R/T值分别为1.39、1.12,其余云南滇池湖滨、广西荔浦荔江、四川白玉拉龙措单独聚为一支。根据表6比较R/T值,湖南永顺猛洞(0.89)、湖南桂阳舂陵(0.91)、四川白玉拉龙措(0.02),呈现温带属性,这与它们所处的地理位置基本对应。广西荔浦荔江(2.33)数值较大,表现出强烈的热带属性。贵州碧江(1.39)、湖南溆浦思蒙(1.12)、湖南衡山萱洲(1.01)、贵州汇川喇叭河(1.1)以及云南滇池湖滨(1.37)表现出热带属性向温带属性过渡的特征。

图1 贵州碧江与邻近湿地种子植物区系分布类型成分聚类结果

3 讨论

3.1 植物物种丰富多样,地理成分复杂

贵州碧江国家湿地公园维管植物其种类具有多样性,共有152科435属640种(含变种),科级水平上以2～9种为主,占植物总数的44.7%,属级水平以2～5种为主,占植物总数的42.3%,除此之外,单种属含有318种,占比49.7%,体现了科级和属级水平上的多样性。种子植物132科412属,从科的分布型分析,世界分布与泛热带分布最多,分别占总科数的31.8%和27.3%,R/T值约为2.18。从属的分布类型分析,该区具有的种子植物属分布类型有12个分布型和17个变型,其中世界分布的有45属,热带性质分布属有181属,占非世界分布的50.6%,温带性质分布177属,占非世界分布的49.4%,中国特有属9属,该区中R/T值约为1.39,在科、属水平上均表明热带分布型占主导地位[14],体现了贵州碧江国家湿地公园温暖的中亚热带气候,同时温带成分也占较大比重,说明具有热带、亚热带向温带过渡的气候特点[23-24]。

3.2 与邻近湿地植物区系的亲缘关系

与邻近8个湿地进行比较,贵州碧江表现出热带属性,呈现出热带、亚热带向温带过渡的气候特点,贵州碧江与湖南溆浦思蒙种子植物区系关系最接近,热带分布占优势,与其余云南滇池湖滨、广西荔浦荔江、四川白玉拉龙措关系疏远。

3.3 野生种子植物资源保护和恢复措施

此次调查发现湿地公园地带性植被为中亚热常绿阔叶林,由于当地农业社会经济活动频繁,长期处于干扰环境,现存植被多为次生性常绿落叶阔叶混交林、针阔混交林、针叶林和灌丛林,维管束植物共有640种(含变种),隶属于152科435属,其中人工种植维管植物有32科38属42种,主要是当地居民从外地引入种植,丰富了湿地公园生物多样性,在调查中未发现外来植物对现生态环境造成危害,国家一级保护植物有南方红豆杉1种,国家二级保护植物有野大豆、花榈木、香果树、七叶一枝花、白及、春兰、蕙兰7种,保护植物的发现,也标志着湿地公园生态环境得到很好的保护。调查中发现周边社区群众家中有种植野生春兰的现象,在湿地植物恢复过程中,应该采取必要的措施,以加强对野生种子植物种质资源的保护[25],针对国家2021年新国务院颁布的国家重点保护植物种类在社区开展宣传普及教育。近年来,由于碧江国家湿地公园游客数量的不断增加,已对生态环境、水质等造成一定的影响,建议该湿地公园管理部门积极倡导生态旅游,严禁访客在生态保育区和恢复重建区中活动,进行湿地和生态知识宣传教育,采取标识标牌形式介绍湿地的作用和价值,提高居民和游客保护湿地的意识,防止已经恢复的区域被二次破坏[26-27]。