黃河蘭州段濕地物種多樣性及保護研究

張 瑜，吳永華，趙 峰

(蘭州市園林科學研究所，甘肅 蘭州 730070)

濕地是指天然或人工、長久或暫時性的沼澤地、泥炭地、水域地帶，靜止或流動的淡水、半咸水、咸水體，包括低潮時水深不超過6 m的水域[1]。濕地植被是濕地生態系統的主要成分，在美化環境、防風固堤、維持生物多樣性、涵養水源和水質凈化上有重要作用，被譽為“地球之腎”[2]。

目前，全國各地的濕地均遭到一定破壞,河道內濕地面積大幅萎縮，濕地生態功能幾乎喪失，濕地生物多樣性受到嚴重威脅。恢復濕地功能，阻止生物多樣性的降低的問題亟待解決。因此,有必要了解濕地植物種類和群落生物多樣性，近年有關黃河蘭州段植物群落生物多樣性的研究較少[3]。通過對黃河蘭州段濕地植被的物種多樣性進行研究，旨在為濕地植被資源合理利用、有效管理及生物多樣性的保護提供科學依據，以促進黃河濕地生態系統的可持續利用及和諧發展。

1 研究區域自然概況

甘肅省蘭州市是黃河全流域唯一穿城而過的省會城市。屬中溫帶大陸性干旱氣候,年均降水量360 mm，年均氣溫9.3 ℃，絕對最高溫度39.9 ℃，絕對最低溫度-23.1 ℃，年均降水量僅325 mm，年蒸發量卻達1 486 mm，為降水量的4.5倍，年均日照時數2 446 h，無霜期180 d以上，風大沙多，最大風速17.0 m/s。土壤以灰鈣土為主[4]。

據統計，蘭州市現有自然濕地面積為1.52×104hm2，僅占全市土地面積的1.16%，其中，以河流濕地面積最大，為1.31×104hm2。濕地植物主要以蘆葦、香蒲、灰綠藜、地膚、假葦拂子茅、曼陀羅等為主[6]。

黃河蘭州段新城大橋—桑園峽屬于河流濕地，主要分布于黃河沿岸，在黃河流經蘭州城區的河道內，以季節性河灘地、河心島以及沿岸河灘為主要類型，面積較大，總體資源非常豐富[5]。

2 材料和方法

2.1 群落樣地設置與調查

2013年5～6月，在蘭州市黃河兩岸從西向東選取西沙大橋、沙井驛、達川、寓言故事園、七里河橋、小西湖橋、龍源等7個具有代表性的樣地進行調查。采用典型取樣法，每個樣地設1～2個標準地，共調查樣地10個，其中，調查木本植物樣地2個，面積10 m×10 m ，調查草本植物樣地8個，面積5 m×5 m ，樣方重復3～5次。記錄樣地的基本狀況，如緯度、經度、海拔、濕地類型以及群落學特征，如物種種類、數量、株高、蓋度、密度、頻度以及植被類型，群落優勢種、群落結構、群落分層結構狀況等。

2.2 數據分析與處理

應用Excel軟件對數據進行處理，應用SPSS軟件對處理后的數據進行聚類分析[7]。

計算喬木、灌木和草本植物重要值Iv：

Iv=(相對蓋度+相對多度+相對頻度)/3

式中：相對蓋度=某個種的蓋度/所有種蓋度之和；相對多度=某個種的多度/所有種的多度之和；相對頻度=物種的頻度/物種的頻度之和；頻度=物種出現的樣方數/樣方總數[8]。

3 結果與分析

3.1 黃河蘭州段濕地植物區系成分統計

3.1.1 植物區系組成 調查顯示，黃河蘭州段濕地共有植物33科92屬132種(含變種，以下同)。其中，蕨類植物1科1屬2種、被子植物32科91屬130種，被子植物分別占全部科、屬、種的96.97%，98.91%和98.49%，其中，雙子葉植物24科63屬91種、單子葉植物8科28屬39種(表1)。說明被子植物在該濕地植物區系組成中占有重要地位，且以雙子葉植物居多。

表1 黃河蘭州段濕地植物分類

3.1.2 科的統計分析 黃河蘭州段濕地植物中，單屬科有20科，占科總數的60.60%，共20屬，占屬總數的21.74%；含屬數>5的科為藜科(Chenopodiaceae)、菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)和蝶形花科(Papilionaceae)，占科總數的12.12%，共計49屬，占屬總數的53.26%，菊科、禾本科、藜科、莎草科(Cyperaceae)和蝶形花科是物種數占前5位的科，是該植物區系的優勢科(表2)。

科內種的組成狀況：分布種數>6以上的科有藜科、蝶形花科、菊科、禾本科和莎草科。共計79種，占總種數的59.85%，其中，菊科含種數最多，約占18.94%；含2～6種科的有15科，共計25屬41種，分別占屬總數和種總數的27.17%和31.06%。濕地中單種科有12科12種，分別占全部科、種數的36.36%和9.09%，表明黃河蘭州段濕地區系優勢現象明顯，植物種類具有集中分布于少數大科的特點[9]。

3.1.3 屬的統計分析 調查結果顯示，黃河蘭州段濕地植物中含物種數占前4位的屬為：蒿屬(Artemisia)7種、藜屬(Chenopodium)4種、蓼屬(Polygonum)4種和藨草屬(Scirpus)4種，而黃河蘭州段濕地植物絕大多數屬只含有1～3個種，說明在屬的水平上較分散并且分布均勻。單種屬非常豐富，共計68屬68種，如堿蓬屬(Suaeda)、地膚屬(Kochia)、鵝絨藤屬(Cynanchum)、莎草屬(Cyperus)等。所占比例達到了屬總數的73.91%，種總數的51.52。其中，蒿屬(Artemisia)含種數最多(共7種)，占種總數的5.30%，在植物群落中常作為建群種出現。該濕地較大屬很少，基本沒有含8種以上的屬。

表2 黃河蘭州段濕地植物主要科內屬和種的統計(種數≧2以上的科)

表3 黃河蘭州段濕地植物屬內種的統計

3.2 濕地植物群落特征及物種多樣性

根據優勢種原則[10]，參考聚類分析的結果(圖1)，根據實地情況，將此次調查的黃河蘭州段的濕地植被分為9個群叢，其中，包括木本群叢2個，草本群叢7個(圖1)。

圖1 黃河蘭州段濕地植物聚類分析

3.2.1 木本濕地植被 (1)旱柳群叢 分布于黃河沿岸西沙大橋下的潛育化濕地，建群種旱柳有人工種植和自然形成的。樹高3～5 m，平均高度2.2 m，蓋度 80%～90%，群落下層以多年生根莖禾草為主。其中假葦拂子茅占絕對優勢，株高110～230 cm，蓋度40%～60%。伴生種有苦荬菜(Ixerispolycephala)、蒔蘿蒿(Artemisiaanethoides)、蒲公英(Taraxacummongolicum)、酸模葉蓼(Polygonumlapathifolium)、藜(Chenopodiumalbum)和刺兒菜(Cirsiumsetosum)等。該群落具有護堤保土作用。

(2)檉柳-枸杞群叢 位于河岸堤下水位較高的鹽漬化生境，與堿蓬群叢、蘆葦群叢呈復區或交錯分布。土壤類型主要為灰漠土、荒漠風沙土，水分中等偏旱。檉柳叢濕地群落總蓋度變化很大，低者僅5%，高者達95%，一般65%，群落中檉柳的高度200 cm以上，多數高度在210～300 cm，該群落沒有喬木層，灌木層優勢種為檉柳(Tamarixaustromongolica)，枸杞(Lyciumchinense)，草本層主要優勢種是鵝絨藤(Cynanchumchinense)，伴生種為黑沙蒿(Artemisiaordosica)，另外還有中亞紫菀木(Asterothamnuscentraliasiaticus)，少量獨荇菜(Lepidiumapetalum)。

3.2.2 草本植物群落 (1)蘆葦-萹蓄群叢 主要分布在河岸沼澤濕地，土壤為沙壤土，該群落沒有喬木層和灌木層，主要由草本植物組成，草本層優勢種為蘆葦，群叢蓋度80%～95%，建群種是萹蓄，頻度0.8，平均高度35 cm，優勢種是蘆葦，高約120～180 cm，其伴生種有香蒲(Typhaorientalis)、酸模葉蓼、藜等。

(2) 蒔蘿蒿群叢 廣泛分布在季節性支流的河漫灘和河岸。蒔蘿蒿為優勢種，生長茂密，群落的蓋度在40%以上，伴生種有問荊(Equisetumarvense)、賴草(Leymussecalinus)、菊葉香黎(Chenopodiumfoetidum)，平均蓋度20%；偶見蘆葦(Phragmitascommunis)、堿蓬(Suaedaglauca)、狗尾草(Setariaviridis)等。主要分布在寓言故事園一帶。

(3)酸模葉蓼-灰綠藜群叢 該群落分布在河岸邊濕地，地勢較低處。群落總蓋度為85%，建群種為灰綠藜，蓋度為50%，頻度為0.4，優勢種是酸模葉蓼，蓋度一般在35%～50%，頻度平均為0.5，伴生種有蘆葦、藜、稗草(Echinochloacrusgalli)，時有野艾蒿(Artemisiaargyi)、蒼耳(Xanthiumsibiricum)等。該群叢在安寧橋下廣有分布。

(4)假葦拂子茅-蘆葦群叢 分布于黃河40 km風情線兩岸的河漫灘地，群落外貌整齊，群落總蓋度90%。優勢種為假葦拂子茅，多生長于地下水位較高的地方，干旱的河床岸邊也有分布，株大繁茂，株高120～180 cm,蓋度70%～80%。建群種是蘆葦，株高50～80 cm,蓋度20%，頻度0.8，伴生種為紅豆草(Onobrychisviciaefolia)、牛筋草(Gramineae)、蒔蘿蒿、酸模葉蓼，偶見大車前(Plantagomajor)、萹蓄(Polygonumaviculare)、獨荇菜、地膚(Kochiascoparia)等。

(5)垂穗鵝觀草-寬葉獨荇菜群叢 分布于近河漫灘的砂土地帶，干旱的河床岸邊亦有分布，群落外貌整齊，群落總蓋度為90%，建群種是寬葉獨行菜，平均高度50 cm,蓋度40%～50%，優勢種主要為垂穗鵝觀草，蓋度60%，頻度0.9，分布較為廣泛。群落中伴生有酸模葉蓼、大車前，其中，混生有蒔蘿蒿、鵝絨委陵菜(Potentillaanserine)、藜等，蓋度<10%。

(6)堿蓬群叢 分布于黃河沿岸鹽漬化濕地灘地，全部生長在無積水的濕地環境中，堿蓬群落內生長的植物種類比較單調，總蓋度達50%～70%，堿蓬作為該群落的建群種，株高20～50 cm，蓋度30%～60%，頻度0.5，伴生種有鵝絨藤，蘆葦、灰綠藜(Chenopodiumglaucum)等，蓋度不超過10%。

(7)地膚-冰草(Agropyroncristatum)群叢 分布于近河漫灘地帶，土壤多為沙壤土。群落建群種是冰草，株高20～60 cm,蓋度60%以上，地膚是該群落的優勢種，株高40～60 cm,蓋度為40%～60%，伴生種鵝絨藤、刺兒菜、酸模葉蓼等，蓋度<15%～30%，少有藜和蘆葦。季節性泛洪不會淹沒此群落。

4 濕地植被的保護和利用建議

隨著蘭州市城市建設速度的加快，對城市濕地過度的開發及污染物的大量排放致使近裸露濕地面積擴大，水質惡化，植物消失，濕地資源的保護與開發利用的矛盾也進一步加劇[11]。因此，針對黃河蘭州段濕地資源現狀及存在的主要問題，要采取相應的措施和對策，正確協調與處理好保護與利用之間的關系，實現濕地的可持續發展。

濕地的保護和恢復主要包括非生物環境因素和生物因素。非生物環境包括水污染控制技術，疏浚技術，土壤恢復技術如施肥、土壤改良、自凈換土及分解污染物等。生物恢復技術包括物種的選育與繁殖，物種的引入與恢復、品種改良、群落結構的組建與搭配、植物的種植等[12]。

4.1 水文保護恢復技術

黃河蘭州段濕地，靠近化工區的部分，植被大面積的退化，死亡，退化因素是水資源的污染和匱乏，植物多樣性降低。因此，推進廢水處理標準，實施環境保護政策，是濕地保護首先面臨的問題。

(1)對于待修復水體首先進行沿岸帶片段化圍隔處理[13]，加大污水治理力度，控制工業廢水的排放，化肥、農藥的施入量，改進黃河河道內灌排方式，嚴格截水，取水、排水的各個途徑，控制各種污染物進入黃河水體。

(2)采用生物措施凈化水質，通過種植大面積、高密度的香蒲、茭白、蘆葦、黃花鶯尾、美人蕉、莎草、燈心草等水生植物，有效吸收水體中的氮、磷等元素，凈化水質，而且治污成本較低。

(3)通過修建一些濕地公園的水塘、人工湖和水渠、水庫以及黃河上游的水電站等水利工程，實現蓄洪、防旱相結合，通過季節性生態水位調控，在豐水期和枯水期實現水體交換，保證充足的水量與優良的水質維持濕地的存在和濕地的生態功能。

4.2 植被保護恢復技術

4.2.1 自然恢復 黃河蘭州段部分濕地植被蓋度在85%以上，人為干擾較少，可以以旱柳、檉柳、蘆葦等植物群落為典型代表進行自然恢復。

4.2.2 人工促進恢復 (1)濕地系統前端由于污染物濃度較高，應選擇耐污染能力強，宜于本土生長、根系發達、莖葉發達的植物；而考慮在系統末端污染降低區域，增加具有經濟效益和生態效益的植被。如蘆葦、香蒲、千屈菜、水蔥、眼子菜，荸薺，芡實、茭白、紫穗槐等。此外，還應該移植一些除污效果好的水生植物到蘆葦沼澤的群落中，如鳳眼蓮等，還應保留少量大豆等水禽喜食的作物，增加水禽食源。

(2)在地勢較高的河岸、階地邊坡因地制宜地栽植旱柳、垂柳、檉柳、紫穗槐等耐濕性喬灌木樹種，在喬灌木林間空地鑲嵌易恢復，質量優的小灌木，如紅瑞木(Cornusalba)或二月蘭(Fallopiaaubertii)、月季花(Rosachinensis)、火棘(Pyracanthafortuneana)等，豐富草甸的空間層次。在沼澤化草甸種植香蒲(Typhaorientalis)、菖蒲(Acoruscalamus)、鳶尾(Irisforrestii)、毛莨(Ranunculusiaponicus)、千屈菜(Lythrumsalicaria)等濕生植物，營造喬，灌、草結合的濕生植被，改變喬灌木區樹種單一的狀況，提高濕地植被蓋度。

(3)小型水面植被恢復，以自然恢復為主[14]。大型水面植被恢復，以適量撒播沉水、漂浮和浮葉植物的繁殖體為主，如鳳眼蓮、狐尾藻、眼子菜、荇菜等。濱水帶植被恢復，可以繁殖旱柳或垂柳，3～5 棵一叢， 種植密度為2～3 叢/m2， 選取120～150 cm 的灌木柳幼苗分散栽種在濱水帶遠離水面一側，種植坑徑深為60 cm×50 cm，種植密度為1 000～3 000株/hm2。

(4)優先保護已有物種及本地物種,以鄉土植物為主,外來植物為輔,在退化和受損嚴重的區域,采取重點修復策略，控制外來入侵物種蔓延。對于豚草、意大利蒼耳等有害植物要及時防除，控制數量，避免生態災難的發生。

4.3 基質保護恢復技術

基質是濕地植物發育和生存的載體，主要是從基質、基床和土壤方面進行恢復性設計。濕地基質多數選用土壤、砂、碎石、礫石、卵石等，通常要求基質有良好的吸附性能和交換性能。對有機質含量過高的基質，降低營養元素的含量，增加礦質土壤，采用基質清淤，客土覆蓋實現物理和生物技術相結合。在鹽沼濕地帶，首先采用土壤改良，根據土壤含鹽量施用硫磺粉，最后種植苜蓿、冰草、黑麥草等[15，16]。

4.4 生態河道保護恢復技術

針對黃河蘭州段的濕地以及濕地公園內的建設，采取生態浮床和生態護岸兩種構建技術[17]。對于黃河兩岸綠化工程的河段及在蘭州市植物園和銀灘濕地公園，采用生態浮島技術，如美人蕉、千屈菜、水生鳶尾、香蒲、菖蒲等，栽培時由于千屈菜、美人蕉等挺水植物的根系較為發達，要求栽植內徑在8 cm以上，共栽植5 000余株，景觀效果良好。對于自然狀態良好的河段采用生態浮床技術及岸邊植物整體修復的方法，如禾本科香蒲屬、菊科酸模屬、毛茛科毛茛屬等植物，除在河床中構建生態浮床外，在岸邊種植水生植物。灌木柳、檉柳、紫穗槐是主要的護坡植物，種植在岸坡，以達到吸收水體中污染物最大效果。

4.5 岸帶護坡保護恢復技術

岸帶護坡的恢復應以根系發達的灌草種植為主，如灌木柳、紫穗槐。株行間距各為50 cm，紫穗槐分成2～3 根一叢，同時配植灌木柳、枸杞、檉柳等濕地草本植物用于減輕徑流沖刷的侵蝕作用[18]。岸邊植物可以選擇鳶尾、千屈菜、香蒲、蘆葦、茭白、荸薺等水生植物。并沿黃河風情線增種旱柳、白楊等具有發達根系且具觀賞性的喜水植物，可保持水土，又能美化環境。

4.6 退耕還濕保護恢復技術

因為堆料場，采沙場，排渣池和違章建筑、焚燒等人為破壞比較嚴重的濕地，應該減少工程建設對灘涂地的占用，防止群眾開墾放牧，建設或撒播作物，實施農田退耕還澤，或者實施退耕還草，依靠自然演替恢復成典型沼澤或沼澤化草甸。在退耕還澤還草區域進行濕地植被的人工改造與恢復，采用人工播種鄉土植被種子，營養體扦插、移植植株等措施，使香蒲、蘆葦等植被自然生長，水蔥、菹草、眼子菜、早熟禾、黑三棱、柳葉菜、燈心草，苔草、水薄荷等水生植物擴散，縮短濕地恢復的時間[19]。目前，蘭州只有銀灘濕地公園和雁灘濕地公園，應有計劃、有步驟地將其中面積較大、地理位置較好的中心灘及河對岸濕地，以及西沙黃河大橋北岸濕地建設成為省級、國家級濕地公園，力爭把黃河蘭州段河道濕地建成集保護、旅游、開發利用于一體的綠色長廊。

4.7 濕地科研與監測保護恢復技術

與相應的科研單位、高校合作，制定濕地保護與恢復的科研計劃和方案，開展濕地恢復技術、物種保護技術等[20]，聘請國內外著名的濕地、生態、植物、水利等領域的專家組成“黃河蘭州段濕地恢復與重建專家組”提供專業技術指導。其次，項目實施過程中要不斷對水體和植被定期進行監測，收集數據，調研項目進展情況。按照監測成果調整技術方案，以達到最優的恢復效果。

參考文獻:

[1] 馬學慧.濕地的基本概念[J].濕地科學與管理，2005,1(1):56-57.

[2] 李自珍.高寒濕地植物群落的物種多樣性保護及生態恢復對策[J].植物學報，2004，24(3)：363．369.

[3] 周毛措,趙德,王曉明.青海湖流域降水量季節分配對高寒草旬草原地上植物量的影響[J].草原與草坪,2013,33(4):84-86.

[4] 楊民，王錫穩，李文莉,等．蘭州市氣象與污染環境背景綜述[J]．甘肅氣象， 2001,19 (4):11-15.

[5] 蘭州市園林綠化局.黃河蘭州段(新城大橋-桑園峽)河道濕地資源調查與評價報告[R].2010.

[6] 趙峰,張繼娜,巴永娣,等.蘭州地區濕地水生植物引種試驗研究[J].甘肅農業大學學報,2013(3):88-92.

[7] Rexford Daubenmire.植物群落-植物群落生態學教程[M].北京：人民教育出版社：24-36.

[8] 李博.生態學[M].北京：高等教育出版社，2000.

[9] 莫凡,濮陽雪華.水生植物在高爾夫球場中的應用研究進展[J].草原與草坪,2013,33(2):92-96.

[10] 王永新,趙祥,徐靜，等.晉北重度鹽堿化草地群落斑塊的類型劃分[J].草原與草坪,2012,32(2):1-5.

[11] 張起鵬，張麗，張旭，等.蘭州城市濕地植物多樣性[J].安徽農業科學，2011,39(34):21195-21269.

[12] 上官鐵梁，張峰，張金屯.滹沱河流域濕地植被類型及保護利用對策[J].農業環境保護，2001,20(1):59-61.

[13] 郭國杞，陰三軍，楊智勇，等.河南濕地植被類型及其利用與保護[J].河南科學，2000,12(4):415-417.

[14] 常華，喬建哲，馮海云,等.濱海新區北大港濕地生態恢復技術體系研究[J].綠色科技,2012(6)：146-150.

[15] 李偉,崔麗娟,趙欣勝,等.北京翠湖濕地生境恢復及效果評估[J].濕地科學與管理,2013,9(3)：17-21.

[16] 張宏斌,孟好軍,劉賢德,等.甘肅省張掖市黑河流域中游典型退化濕地植被特征及生態恢復技術[J].濕地科學,2012,10(2):194-198.

[17] 全桃，胡希軍.恢復性設計在濕地景觀恢復中的應用[J].中南林業科技大學學報,2012,6(2):135-138.

[18] 白峰青，李沖，楊萌萌,等.滏陽河污染控制及生態恢復技術集成體系研究[J].河北工程大學學報,2009,26(4):36-39.

[19] 方保華.黃河鼎湖灣水禽棲息地恢復技術與工程設計[J].河南林業科技,2006,26(3):1-4.

[20] 張明祥,劉國強,唐小平.濕地恢復的技術與方法研究[J].濕地科學與管理,2009,5(3):12-15.