江西共青城南湖濕地自然保護(hù)區(qū)維管植物區(qū)系分析

胡根秀，張偉清，葛剛，劉以珍，李恩香,2*

(1.南昌大學(xué)命科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330031；2.江西省流域生態(tài)演變與生物多樣性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌大學(xué)生命科學(xué)研究院，江西 南昌 330031)

鄱陽(yáng)湖是我國(guó)第一大淡水湖，是長(zhǎng)江重要的生態(tài)屏障和世界著名的天然濕地，具有調(diào)節(jié)長(zhǎng)江徑流、維持區(qū)域生態(tài)平衡、支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等作用，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)生態(tài)保護(hù)中處于非常重要的地位，被譽(yù)為“長(zhǎng)江之腎”和“鳥類天堂”[1-2]。

共青城南湖濕地自然保護(hù)區(qū)是鄱陽(yáng)湖濕地的重要組成部分，位于江西省北部，廬山南麓，共青城東南部，總面積為3 333.0 hm2，主要保護(hù)對(duì)象為濕地資源和越冬候鳥，是白鶴、白頭鶴、東方白鸛等多種國(guó)家級(jí)重點(diǎn)保護(hù)鳥類的越冬棲息地。該保護(hù)區(qū)毗鄰鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，地理坐標(biāo)為北緯29°10′21″～29°13′10″、東經(jīng)115°47′47″～115°51′27″之間，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，雨量豐沛，光照充裕，四季分明，冬季寒冷，雨水較少，春季進(jìn)入春雨期，夏秋酷熱少雨，無(wú)霜期較長(zhǎng)，年平均氣溫16.5 ℃～17.8 ℃。共青南湖屬吞吐型、季節(jié)性淺水湖泊。一般情況下，2～3月水位開始升高，4～9月為豐水期,9月之后水位回落，1月達(dá)最低值。區(qū)內(nèi)濕地植被的分布高程一般為12～17 m(吳淞高程)，濕地植被及植物物種多樣性與鄰近濕地一致性很高[3-4]，但由于保護(hù)區(qū)與共青城市區(qū)距離近，受到人類活動(dòng)的影響較大，與鄰近的鄱陽(yáng)湖主湖區(qū)濕地又有一定的差異，呈現(xiàn)一些獨(dú)特性。本研究通過對(duì)共青城南湖濕地自然保護(hù)區(qū)的濕地維管植物進(jìn)行較全面的調(diào)查，了解其植物類群和入侵植物的組成，分析植物區(qū)系的特征和性質(zhì)，為生態(tài)環(huán)境和生物資源的保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 野外調(diào)查

2010～2018年期間，多次對(duì)共青城南湖濕地自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行維管植物調(diào)查統(tǒng)計(jì)，調(diào)查采用樣帶法，記錄沿途濕地植物的基本信息，采集標(biāo)本、拍照并記錄其經(jīng)緯度等分布信息。

1.2 數(shù)據(jù)處理

通過查閱《Flora of China》[5]、《中國(guó)植物志》[6]等相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)采集的濕地維管植物標(biāo)本進(jìn)行鑒定和分類。采用Flora of China使用的系統(tǒng)分類方法，統(tǒng)計(jì)南湖濕地保護(hù)區(qū)植物科屬組成和物種數(shù)目。參考吳征鎰等對(duì)種子植物區(qū)系地理劃分的原則[7-10]和李錫文的中國(guó)種子植物區(qū)系統(tǒng)計(jì)分析[11]，對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)植物區(qū)系進(jìn)行分析。根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局公布的中國(guó)第一批，第二批外來入侵植物物種名錄[12]和李振宇、解焱提供的中國(guó)外來物種名單[13]來統(tǒng)計(jì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的外來入侵物種。

2 結(jié)果與分析

2.1 維管植物多樣性組成

調(diào)查顯示，共青城南湖濕地自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的濕地維管植物共87科247屬418種。其中蕨類植物(秦仁昌系統(tǒng))相對(duì)較少，9科10屬10種，被子植物78科237屬408種(包括雙子葉植物61科173屬287種，單子葉植物17科64屬121種)(見表1)。在科、屬、種水平的組成比例上，均是雙子葉植物(70.12%，70.04%，68.66%)>單子葉植物(19.54%，25.91%，28.95%)>蕨類植物(10.34%，4.05%，2.39%)。

表1 保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地維管植物類群統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.1.1 科的組成分析

根據(jù)各科所包含的物種數(shù)將南湖維管植物的科分為5個(gè)等級(jí)，分別是單種科(1種)、寡種科(2～4種)、小科(5～9種)、中科(10～19種)和大科(≥20種)。從表2可知，寡種科所占科比例最大為37.93%，隨后是單種科為33.33%、然后是小科和中科，分別為18.39%，5.75%，最后是大科為4.60%。大科有4科140種，雖然其科數(shù)所占的比例不大，但其所含物種比較多，占總數(shù)的33.49%。4個(gè)大科分別是菊科(Compositae，44種)、禾本科(Gramineae，43種)、莎草科(Cyperaceae，28種)和蓼科(Polygonaceae，25種)，它們對(duì)于南湖濕地植物區(qū)系的建成有著重要的作用，如灰化薹草(CarexcinerascensKukenth.)、蘆葦(Phragmitesaustralis(Cav.) Trin.ex Steud.)、南荻(MiscanthuslutarioripariusL.Liu ex Renvoize & S.L.Chen)、虉草(PhalarisarundinaceaL.)、蔞蒿(ArtemisiaselengensisTurcz.ex Bess.)、蠶繭草(PolygonumjaponicumMeisn.)等為保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地植被的主要優(yōu)勢(shì)種。這些大科在我國(guó)的植物區(qū)系中也同樣是占據(jù)重要地位的[14]。

表2 保護(hù)區(qū)濕地維管植物科內(nèi)種的數(shù)量分析

2.1.2 屬的組成分析

根據(jù)各屬包含種數(shù)的數(shù)量，將南湖濕地維管植物劃分為4個(gè)等級(jí)，包括單種屬(1種)、寡種屬(2～4種)、中屬(5～9種)與大屬(≥10種)。由表3可知，大屬有1屬，蓼屬(Polygonum)共計(jì)18種，占總種數(shù)的比例是4.31%；中屬有11屬，包括薹草屬(Carex)、酸模屬(Rumex)、毛茛屬(Ranunculus)、委陵菜屬(Potentilla)、大戟屬(Euphorbia)、菱屬(Trapa)、蒿屬(Artemisia)、慈姑屬(Sagittaria)、眼子菜屬(Potamogeton)等共含60種，占總種數(shù)的比例是14.35%；寡種屬有67屬，包括柳屬(Salix)、構(gòu)屬(Broussonetia)、桑屬(Morus)、藜屬(Chenopodium)、蔊菜屬(Rorippa)、莧屬(Amaranthus)、卷耳屬(Cerastium)、繁縷屬(Stellaria)、金魚藻屬(Ceratophyllum)等共含172種，占總種數(shù)的比例為41.15%；單種屬有168屬，包括蕺菜屬(Houttuynia)、楊屬(Populus)、楓楊屬(Pterocarya)、榆屬(Ulmus)、榕屬(Ficus)、葎草屬(Humulus)、苧麻屬(Boehmeria)等，占總種數(shù)的40.19%。這表明在南湖區(qū)維管植物屬的組成中以單種屬為主，而種數(shù)則集中在寡種屬和單種屬。

表3 南湖濕地維管植物屬內(nèi)種的數(shù)量分析

2.3 維管植物區(qū)系分析

2.3.1 科的分布區(qū)類型

根據(jù)吳征鎰先生對(duì)種子植物地理成分的劃分標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)種子植物區(qū)系統(tǒng)計(jì)分析方法[7-11]，對(duì)南湖濕地維管植物區(qū)系科的地理成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果(表4)表明：區(qū)內(nèi)濕地維管植物共有11種分布區(qū)類型，以世界廣布和泛熱帶分布為主，其中世界廣布型43科，占總科數(shù)的49.43%；熱帶廣布型32科(2～7型)，占72.73%；溫帶屬性12科(8～10)，占27.27%。熱帶性科與溫帶性科之比(R/T)約為2.67，可見，該區(qū)系在科的分布型上熱帶性質(zhì)占優(yōu)勢(shì)。

表4 南湖濕地維管植物科的分布區(qū)類型

2.3.2 屬的分布區(qū)類型

一個(gè)地區(qū)的植物區(qū)系特征習(xí)慣上常用屬的地理成分來分析，是因?yàn)樵谥参锵到y(tǒng)分類學(xué)上，屬內(nèi)的種具有平行的進(jìn)化趨勢(shì)，所以屬的分布區(qū)類型能夠比較具體地反映植物界在進(jìn)化過程中的分異情況和地理特征，從而比科更能反映植物區(qū)系的特征[7]。根據(jù)吳征鎰等對(duì)中國(guó)種子植物屬的分布區(qū)類型的劃分方法和中國(guó)種子植物屬的地理分布類型，將區(qū)內(nèi)247屬維管植物共劃分為22個(gè)類型，共有13個(gè)正型9個(gè)變型(表5)，其中泛熱帶分布所占的比重最大(23.89%，占比中不包括世界廣布屬，下同)，其次是世界廣布成分，北溫帶成分，舊世界熱帶分布，東亞及北美間斷分布。其中熱帶分布屬(2-7型)107屬，占總屬比的55.73%；溫帶分布屬(8～15型)85屬，占總屬比的44.27%；熱帶屬與溫帶屬之比約為1.26，而我國(guó)特有屬占總屬比的0.4%。可見，熱帶分布型稍占優(yōu)勢(shì)，總體呈現(xiàn)由熱帶區(qū)系向溫帶區(qū)系過渡的特點(diǎn)。

表5 南湖濕地種子植物屬的分布區(qū)類型

2.4 入侵植物分析

由于濕地生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和復(fù)雜性，植物外來種的入侵，會(huì)對(duì)濕地植被和水域造成危害，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，生態(tài)、物種和遺傳多樣性的破壞和喪失，甚至使生態(tài)系統(tǒng)退化，降低自身的生態(tài)功能[15]。在南湖濕地自然保護(hù)區(qū)內(nèi)有入侵植物26種，分屬14科23屬(見表6)，其中野胡蘿卜、野老鸛草、喜旱蓮子草、裸柱菊的危害最為嚴(yán)重。在這些入侵植物中，鳳眼蓮為水生，其主要分布于湖區(qū)湖叉等邊緣或附近的池塘。喜旱蓮子草水邊和陸地上均分布較廣。除鳳眼蓮和喜旱蓮子草外，其他入侵植物主要分布于地勢(shì)相對(duì)較高，水分相對(duì)較少的區(qū)域。一年生植物北美車前的季節(jié)性特別明顯。近年來，呈現(xiàn)明顯擴(kuò)張趨勢(shì)的植物有假高粱、加拿大一枝黃花等。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

共青城南湖為季節(jié)性、吞吐型湖泊，保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地維管植物主要受水分、高程、季節(jié)等因素的調(diào)控，季節(jié)性變化明顯。南湖屬于鄱陽(yáng)湖的一部分，南湖濕地維管植物主要物種組成與鄱陽(yáng)湖一致。在物種數(shù)上，整個(gè)鄱陽(yáng)湖濕地維管植物共有520余種，而共青城南湖濕地維管植物稍少于鄱陽(yáng)湖。該保護(hù)區(qū)因接近人類密集活動(dòng)區(qū)，也受到較大的人類活動(dòng)影響，與鄰近的鄱陽(yáng)湖主湖區(qū)濕地又有一定的差異。與其他臨近緯度地區(qū)濕地相比，濕地維管植物也具有較高的相似性[17-18]，如，浙江長(zhǎng)興濕地維管植物共95科277屬464種，其中蕨類植物7科7屬7種、裸子植物2科3屬4種、被子植物86科267屬453種[17]。兩地都位于亞熱帶，物種組成有較高的相似度，主要分布植物為草本，禾本科、菊科、莎草科和蓼科均為兩地的優(yōu)勢(shì)科。在科的組成上，區(qū)內(nèi)寡種科和單種科占比高(71.26%)；在屬水平上也是以寡種屬和單種屬占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(95.15%)，結(jié)果與其他濕地維管植物組成一致[17-19]。究其原因之一，可能是由于濕地生態(tài)系統(tǒng)中維管植物的種類相對(duì)較少，從而使得寡種科(屬)和單種科(屬)所占比例高。

外來入侵物種對(duì)入侵地的生物多樣性易造成嚴(yán)重的影響[20]。葛剛等于2010年調(diào)查鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)有外來入侵植物19種，隸屬12科，其中菊科最多，有4種[21]；張杰等調(diào)查顯示，鄱陽(yáng)湖南礬山濕地自然保護(hù)區(qū)，有外來入侵植物32種，隸屬于18科28屬，其中菊科最多，有8種6屬[22]。在南湖濕地自然保護(hù)區(qū)內(nèi)有外來入侵植物26種，分屬14科23屬，其中野胡蘿卜、喜旱蓮子草、野老鸛草、裸柱菊的危害最為嚴(yán)重，這一現(xiàn)象與葛剛等人的研究一致。共青城南湖與鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和鄱陽(yáng)湖南礬山濕地自然保護(hù)區(qū)，外來入侵植物種類和類型相近，這可能是由于生境類似或這些地理位置毗鄰，有利于物種的傳播造成。外來入侵植物會(huì)引起植物群落和多樣性的波動(dòng)，如加拿大一枝黃花成片生長(zhǎng)后其他草本植物難以共存，大大降低了群落的物種多樣性。外來入侵植物加拿大一枝黃花和假高粱近年來擴(kuò)張迅速，大有后來居上的態(tài)勢(shì)。入侵植物對(duì)保護(hù)區(qū)的影響日益增強(qiáng)，應(yīng)加強(qiáng)區(qū)內(nèi)外來植物的監(jiān)測(cè)和管理。

3.2 結(jié)論

(1) 調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地維管植物有418種，隸屬87科、247屬，其中蕨類植物9科10屬10種，被子植物78科237屬408種(包括雙子葉植物61科173屬287種，單子葉植物17科64屬121種)。濕地植被的優(yōu)勢(shì)種植物主要來源于禾本科(蘆葦、南荻、虉草等)，莎草科(灰化薹草等)，菊科(蔞蒿等)，蓼科(蠶繭草等)。

表6 南湖區(qū)域范圍內(nèi)外來入侵植物種類統(tǒng)計(jì)

(2) 區(qū)系分析顯示，科水平上有11種分布區(qū)類型，以世界分布和泛熱帶分布為主，熱帶分布型科(72.73%)高于溫帶分布型科(27.27%)；屬的分布型有22個(gè)種，包括13個(gè)正型9個(gè)變型，以泛熱帶分布型和世界廣布型占優(yōu)勢(shì)。除世界廣布型外，熱帶分布屬占55.73%，溫帶分布屬占44.27%，熱帶屬與溫帶屬之比約為1.26，表明該區(qū)系熱帶分布型占優(yōu)勢(shì)，呈現(xiàn)由熱帶向溫帶過渡的特點(diǎn)。

(3) 保護(hù)區(qū)內(nèi)入侵植物較多，有26種，其中野胡蘿卜、野老鸛草、喜旱蓮子草、裸柱菊的危害最為嚴(yán)重，一定程度上影響了濕地植物的多樣性。近年來，加拿大一枝黃花、假高粱等外來植物呈現(xiàn)明顯擴(kuò)張趨勢(shì)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和管理。