广西会仙喀斯特湿地植物群落的多样性和区系成分

胡 聪，韦 锋，徐超昊，张忠华，胡 刚*

(1.南宁师范大学环境与生命科学学院，广西南宁 530001；2.广西山地生态系统动植物进化与保护重点实验室，广西南宁 530001；3.广西壮族自治区生态环境监测中心，广西南宁 530001)

受喀斯特裂隙和地质构造的影响，喀斯特生态系统的水文过程具有补给和排泄迅速、水位和流量季节变化剧烈等特点。喀斯特湿地中的水体富钙、偏碱、易损性高，地表污染物极易通过落水洞快速污染地下水[1]。喀斯特湿地中的水量和水质的动态易变性以及快速的水文过程也极易引起生态过程的变化，导致喀斯特湿地生态系统极为敏感和脆弱[2-3]。

喀斯特湿地中的植物群落对环境变化具有敏感性。随着经济和社会的发展，人类活动对流域尺度上水循环和水资源量具有强烈的干扰，改变了流域的水文过程和水量平衡，导致部分喀斯特湿地大幅度萎缩、生态功能严重退化和生物多样性丧失[4]。已经开展了会仙喀斯特湿地的植物理化参数的反演[5]、地下水分水岭移动特征[6]、沉积物的沉积速率[7]和桂林市典型喀斯特区湿地生态网络[8]等方面的研究。近40 a来，广西会仙喀斯特湿地的面积持续缩小，水体富营养化严重，喀斯特湿地中的中华水韭(Isoetes sinensis)和普通野生稻(Oryza rufipogon)等重点保护野生植物已经消失或者正在减少[9]。湿地水文过程的变化直接影响湿地中植物的覆盖度、植物群落的物种组成、植物的初级生产力和生态系统的物质能量循环，进而导致植物群落演替[10]。

本研究对广西会仙喀斯特湿地中的植物进行了较全面调查和研究，以期为该湿地生态系统的生物多样性保护和管理提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区

会仙喀斯特湿地(25°1′30″N 至25°11′15″N，110°8′15″E 至110°18′E)位于广西壮族自治区北部，海拔为150～160 m，总面积为120 km2。

会仙喀斯特湿地所在区域的气候属亚热带季风气候，年平均气温为16.5～20.5 ℃，年降水量为1 890.4 mm。每年的4 月至9 月为丰水期，常有洪涝灾害出现；10月到翌年3月为枯水期。会仙喀斯特湿地中的植物以挺水植物和沉水植物为主，主要建群种包括华克拉莎(Cladium chinense)、芦苇(Phragmites australis)、长苞香蒲(Typha angustata)、柳叶箬(Isachne globosa)、田间鸭嘴草(Ischaemum rugosumvar.segetum)、密 齿 苦 草(Vallisneria denseserrulata)、黑藻(Hydrilla verticillata)、五刺金鱼藻(Ceratophyllum demersumvar.oryzelorum)和石龙尾(Limnphila sessiliflora)等。

1.2 方 法

在会仙喀斯特湿地的睦洞湖、督龙、黄插塘、灌塘、斗门、下庭渣塘和马面圩各布设了1处调查样地，其中心点的纬度和经度分别为25°5′46″N和110°12′44″E、25°6′35″N和110°12′56″E、25°6′37″N和110°13′57″E、25°7′30″N 和110°15′33″E、25°5′39″N 和110°13′49″E、25°5′06″N 和110°15′00″E、25°7′15″N和110°14′26″E。

于2022 年8 月1 日至15 日，采用样地和样方相结合的方法，开展了野外植物调查。

在睦洞湖、督龙、黄插塘、斗门、下庭渣塘和马面圩的调查样地中，都设置了规格为l m×l m的沉水植物调查样方10个和挺水植物调查样方20个；在灌塘的调查样地中，设置了规格为l m×l m的沉水植物调查样方5 个和挺水植物调查样方15 个。在7处调查样地，共设置了200个调查样方。

在调查沉水植物时，将每个样方内的沉水植物连根拔起，按种类统计植株数量，并记录每种沉水植物的盖度、植株高度、沉水植物群落的总盖度等。在调查挺水植物时，统计每个样方中每种挺水植物的植株数量、盖度、植株高度、季相、挺水植物群落的总盖度和生物量等。

根据野外调查结果，得到会仙喀斯特湿地中植物物种名录，研究植物群落和生存环境特征，根据《中国种子植物属的分布区类型》[11]，分析物种的区系成分。

选择Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数[12]，研究会仙喀斯特湿地中主要植物群落的物种多样性。

2 结果与分析

2.1 植物群落的物种组成

调查期间，在会仙喀斯特湿地中，记录了39科79属133种植物(表1)，包括1科1属1种苔藓植物(浮苔)、4 科4 属4 种蕨类植物(节节草、水蕨、苹和满江红)和34 科74 属128 种被子植物(21 科33 属49 种双子叶植物和13 科41 属79 种单子叶植物)，被子植物占绝对优势。

表1 2022年8月会仙喀斯特湿地中的植物物种名录Table 1 Species list of plants in karst wetlands in Huixian in August 2022

在39 科中，禾本科、莎草科、蓼科和玄参科的物种数量位居前4位，其分别为31种、24种、8种和6种；有17科为单种科。

在74 属中，莎草属、蓼属、荸荠属和稗属的物种数量位居前4位，其分别为6种、6种、6种和5种。

2.2 被子植物属的区系地理成分

在被子植物属中，酸模属、蓼属、毛茛属、金鱼藻属、金丝桃属、水苋菜属、半边莲属、香蒲属、狸藻属、灯芯草属、黍属、浮萍属、紫萍属、水龙属、茨藻属、眼子菜属、狐尾藻属、莎草属、芦苇属、藨草属、豆瓣菜属、荸荠属和慈姑属共23属为世界分布属；节节菜属、丁香蓼属、积雪草属、天胡荽属、水蓑衣属、田繁缕属、芦竹属、柳叶箬属、克拉莎属、砖子苗属、雀稗属、鸭嘴草属、番薯属、牛鞭草属、水蜡烛属、通泉草属、黑藻属、水竹叶属、蜈蚣草属、石龙尾属、苦草属、飘拂草属、水蜈蚣属、凤眼莲属、谷精草属、鸭跖草属、莲子草属、蓝耳草属、水团花属、薏苡属、刺蕊草属、芋属、海芋属、莲属、母草属和稻属共37属为热带分布属，其中，属于泛热带分布、热带亚洲和热带美州间断分布、热带亚洲至热带大洋州分布、热带亚洲至热带非州分布、热带亚洲分布的属数分别为20属、1属、7属、3属、6属，这表明会仙喀斯特湿地中植物属区系具有热带特性；萍蓬草属、鸭儿芹属、薄荷属、婆婆纳属、菵草属、看麦娘属、水芹属、稗属、柳属、三白草属、菰属、菖蒲属、蕺菜属和假稻属共14属为温带分布属，其中，属于北温带分布、东亚和北美州间断分布、旧世界温带分布、东亚分布的属数分别为9属、3属、1属、1属。

2.3 植物的生活型和生长型

根据植物的生活型和生态特点，可以将会仙喀斯特湿地中的植物划分为湿生植物、挺水植物、浮水植物和沉水植物。

在133种植物中，有34种湿生植物，占物种总数量的25.56%；有77种挺水植物，占57.90%；有13种沉水植物，占9.77%；有9种浮水植物，占6.77%。这表明会仙喀斯特湿地中的植物以挺水植物为主。

会仙喀斯特湿地中植物的生长型可以划分为草本植物和木本植物。其中，一年生草本植物和多年生草本植物的物种数量分别为46种和84种；落叶灌木、小乔木和乔木的物种数量都为1种。

2.4 植物群落多样性

由表2可知，在12种植物群落中，马来眼子菜群落的Simpson 优势度指数和Shannon-Weiner 多样性指数值都最大，长苞香蒲群落和菰群落的都较小；五刺金鱼藻群落的Pielou 均匀度指数值最大，长苞香蒲群落和菰群落的都较小。

表2 2022年8月会仙喀斯特湿地中植物群落的多样性指数值Table 2 The values of diversity indexes in karst wetlands in Huixian in August 2022

3 讨 论

植物多样性在衡量湿地功能和生态系统稳定性方面具有重要指示作用[13-14]。在会仙喀斯特湿地中，多样性水平很高的马来眼子菜群落主要分布在水深为0.8～1.8 m 的静止或者流速很慢的水域中，五刺金鱼藻群落主要分布在水深0.6～1.0 m的流速缓慢的河流或者有活水的水塘中，人类活动对马来眼子菜群落和五刺金鱼藻群落分布区的干扰较小；多样性水平很低的长苞香蒲群落和菰群落主要分布在浅水湖泊或者河流的浅水区，人类活动对其干扰频繁。

沉水植物属于大型草本植物，作为水生生态系统中的主要初级生产者，沉水植物通过增加空间生态位、抑制生物性和非生物性悬浮物、改善水下光照条件和增加溶解氧含量，为形成复杂的食物链提供了食物、场所和其他必要条件，也间接支持了肉食和碎食食物链，是水生生态系统生物多样性赖以维持的基础[14]。挺水植物处于水生生态系统与陆地生态系统的过渡地带中，其能抑制水体中藻类的生长，有效截留陆地径流携带的营养物质，防止沿岸水体中沉积物的再悬浮，为鱼类提供产卵和繁殖场所等[15-16]。近几十年来，会仙喀斯特湿地的部分天然沼泽和湖泊被开垦为农田、果园和养殖场等，天然湿地面积逐渐减少。近年来会仙喀斯湿地的水位下降，出现了较严重的旱情，表明湿地生态系统的调节功能明显降低。大量生活污水、含有残留农药和化肥的农业废水、含有养殖场粪便的污水被排入湖泊和河流水体中，导致水体富营养化加剧，破坏了会仙喀斯特湿地的生态平衡。在会仙喀斯特湿地的湖泊中，凤眼莲和空心莲子草等外来入侵物种大量繁殖，阻塞了河道，使水体中的溶解氧含量减小，影响了水生动植物的正常生长和繁殖。

4 结 论

2022 年8 月，在会仙喀斯特湿地中分布着39科79属133种植物，被子植物占绝对优势，而且以挺水植物为主。马来眼子菜群落和五刺金鱼藻群落的多样性水平较高，长苞香蒲群落和菰群落的多样性水平较低。会仙喀斯特湿地中的植物属区系具有热带特性。