黃河流域十大孔兌野生種子植物區系組成及特征研究

史世斌，李素文，李婉嬌，鐘鑫鑫，趙宏勝

(1.內蒙古自治區水利科學研究院，呼和浩特 010052；2.寧城縣水利局，內蒙古 寧城 024299；3.國網內蒙古東部電力有限公司，呼和浩特 010010；4.內蒙古農業大學 沙漠治理學院，呼和浩特 010018)

1 概述

黃河流域安全發展作為21世紀重點生態治理工程，其關注度不斷提升。其中在內蒙古鄂爾多斯地區黃河沿岸分布著10條支流——十大孔兌(孔兌為蒙語，意為季節性河流)。十大孔兌所處地理位置特殊，生態類型復雜多樣，屬于中國典型生態脆弱區，針對生態脆弱區開展相關研究的根本目的是為保證黃河流域安全發展及滿足資源環境可持續發展[1-2]。

黃河流域的生態安全關乎沿岸民祉民生，近年來眾多學者從不同方面對十大孔兌開展研究，顧畛逵[3]等人基于遙感影像解譯對十大孔兌生態環境現狀進行了客觀評價，劉璐[4]等人利用RUSLE方程對十大孔兌上游水土流失量進行了定量評價，王普慶[5]等人通過對入河段泥沙粒徑、土質的分析，得到孔兌不同區域對入黃泥沙的貢獻率，鄭艷爽[6]等人利用實測泥沙資料對近20 a孔兌輸沙量進行對比分析發現，輸沙量逐年呈減少趨勢。

綜合分析發現，對十大孔兌的研究多集中在風水復合侵蝕、水—沙調節關系、侵蝕特征等方面，關于十大孔兌野生植物資源進行本底調查研究甚少?；诖?，本文以2021年7—9月和2022年7—9月數據為支撐，對十大孔兌區域野生植物資源進行調查分析，為客觀評價十大孔兌區域植物資源現狀提供數據支撐，同時也可以為定期評價區域生態狀況提供資料基礎。

2 研究區概況

十大孔兌從西向東依次為毛不拉孔兌、丁紅溝、 黑賴溝、西柳溝、罕臺川、壕慶河、哈什拉川、母花溝、東柳溝、呼斯太河，是黃河內蒙古河段的主要產沙支流。坐標為39°50′～40°30′N，108°06′～111°E，境內有10條一級支流，是黃河內蒙古段主要支流。十大孔兌所在行政區包括鄂爾多斯市達拉特旗全部，東勝區、杭錦旗和準格爾旗的小部分地區，面積共1.08萬km2。研究區域屬于典型大陸性氣候，平均氣溫7℃左右；年平均降雨量為200～400 mm，蒸發量約為2 200 mm。研究區根據地貌特點可劃分為3個區，分別為南部上游丘陵區、中部中游風沙區、北部下游平原區。流域內主要的土壤類型有風成土、栗鈣土、鹽堿土等；十大孔兌主要植被以叢生禾本科和沙生植物為主，南部主要為丘陵溝壑區，植被類型主要為耐貧瘠的旱生植被；中游分布大面積的沙地，植被類型主要為旱生、超旱生的荒漠植被；北部為平原區，以農田為主，植被類型主要為中生植被。因十大孔兌地區所處自然地理條件的特殊性，整個區內植被主要以旱生與中生植被為主[7](見圖1)。

圖1 研究區概況示意

3 研究方法

筆者分別于2021年7—9月和2022年7—9月對研究區開展植物群落調查。選擇一個植物空間分布較均勻的調查點，使其具良好的代表性，在每個選定的調查點上，選定1個100 m×100 m的樣地，利用五點法及對角線法布設5個灌木樣方和9個草本樣方(見圖2)，清查樣地內所有灌木、草本植物種類組成，并利用生態學“三度一量”法測定植株基本特征。

注：C1～C9：草本樣方；G1～G5：灌木樣方

水分生態及植物分布區類型劃分：按照吳征鎰等關于植物種的分布區劃分原則和方法，對研究區植物“種”的分布區類型進行劃分，并依據《中國珍稀瀕危植物信息系統》和《內蒙古珍稀瀕危保護植物名錄》確定研究區植物區系的珍稀瀕危物種。

4 結果與分析

4.1 種類組成

經調查統計，十大孔兌共有野生種子植物278種(含種下分類單位，下同)，分別隸屬于55科，180屬；占內蒙古自治區分布總科數的37.93%，總屬數的23.14%，總種數的10.89%。其中，裸子植物3科，3屬，4種；被子植物52科，177屬，274種，各類群與內蒙古自治區種子植物區系數量比例見表1。

表1 十大孔兌不同種子植物各類群數量統計

由表2可知，按照不同科所含植物種數排序，植物種數大于20種的科有4個，分別為菊科(Asteraceae)、豆科(Leguminosae)、禾本科(Poaceae)和藜科(Chenopodiaceae)，這4科所含種數占總種數的46.04%，植物種數介于2～19種的科有28個，所含種數占總種數的45.69%，僅含1種植物的科有23個，所含種數占總種數的8.27%；按照不同科所含植物屬數排序，植物種數大于20種的科有2個，分別為菊科和禾本科，這2科所含種數占總種數的26.11%，植物屬數>20個的有2科，所含種數占總種數的26.11%，植物屬數介于2～19屬的科有22個，所含種數占總種數的56.67%，僅含1屬植物的科有31個，所含種數占總種數的17.22%。

表2 十大孔兌不同科植物所含種、屬數量特征

由圖3可知，按照所含種數的多少進行排序，分析前n科所含種數的累積貢獻率，前8位的科分別是菊科、豆科、禾本科、藜科、薔薇科(Rosaceae)、百合科(Liliaceae)、唇形科(Labiatae)和紫草科(Boraginaceae)，這8個科所含種數占總數種的61.15%。排序前19科所含總種數達本區系總種數的80. 57%，說明這些科所包含的植物種在該種子植物區系的構成中占絕對優勢。19科之后累計率曲線趨于平緩，說明這些科所含植物在研究區植物組成中處于從屬地位。

圖3 種子植物區系前n科所含種數累積貢獻率示意

4.2 水分生態類型

按照植物生態學將植物劃分為旱生植物、中生植物、濕生植物和水生植物等不同類群。根據植物對生境水分情況的適應程度，旱生植物可以進一步分為強旱生、典型旱生和中旱生幾種類型；中生植物又可以分為旱中生、典型中生和濕中生幾種類型[8]。

十大孔兌種子植物區系組成以中生植物為主，共150種(見圖4)，占該區系總種數的53.96%；其次是旱生植物，共114種，占該區系總種數的41.01%；這二者共同占該區系總種數的94.97%，在區系組成中占絕對優勢。濕生植物共7種，占該區系總種數的2.52%；水生植物共4種，占該區系總種數的1.44%；寄生植物共3種，占該區系總種數的1.08%。旱生植物中的強旱生植物主要分布于孔兌中游風沙區，如梭梭(Haloxylon ammodendron)、帚狀鴉蔥(Scorzonera pseudodivaricata)、灌木亞菊(Ajania fruticulosa)等；典型旱生植物有華北白前(Cynanchum komarovii)、砂藍刺頭(Echinops gmelini)、地梢瓜(C. thesioide)、等；中旱生的植物有甘草(Glycyrrhiza uralensis)、牛枝子(Lespedeza davurica)、知母(Anemarrhena asphodeloides)等；中生植物中，常見的旱中生植物有并頭黃芩(S. scordifolia)、細葉益母草(Leonurus sibiricus)等；典型中生植物有大籽蒿(Artemisia sieversiana)、毛連菜(Picris davurica)等；濕中生植物有長芒棒頭草(Polypogon monspeliensis)、水蓼(Polygonum hydropiper)和烏柳(Salix cheilophila)。濕生植物有蘆葦(Phragmites australis)、小香蒲(Typha minima)和河柏(Myricaria alopecuroides)等。水生植物有眼子菜(Potamogeton distinctus)、大茨藻(Najas marina)、水燭(Typha angustifolia)和金魚藻(Ceratophyllum demersum)。

圖4 十大孔兌種子植物水分生態類型示意

4.3 植物生活型分析

植物的生活型分為喬木、小喬木、灌木、半灌木、木質藤本、多年生草本、一二年生草本和草質藤本[9]。

研究區只有2種草質藤本——黃花鐵線蓮和芹葉鐵線蓮(Clematis aethusifolia )，且2種皆為多年生植物，為便于統計，將草質藤本歸為多年生草本。 在十大孔兌種子植物區系中，種子植物共278種，其中，草本植物234種，占區系總種數的84.17%，是該區系構成的主要類型，對區系植被類型起決定性作用；木本植物44種，占區系總種數的15.83%(見表3)。木本植物中，喬木6種，占區系總種數的2.16%，分別為旱柳(S.matsudana)、加拿大楊(PopulusConadensis)等；小喬木2種，占區系總種數的0.72%，分別為山杏(Prunus ansu)和梭梭。灌木18種，占區系總種數的6.47%，常見的有北沙柳(S.psammophyla)、烏柳、中國沙棘(Hippophae rhamnoides)等；小/半灌木18種，占區系總種數的6.47%，常見的有黑沙蒿(A. ordosiea)、蒙古蕕、白沙蒿等。

4.4 區系特征分析

按照吳征鎰、王荷生、趙一之關于植物種的分布區類型劃分原則，將十大孔兌分布的278種種子植物劃分為11個分布區類型及若干亞型、變型(見表4)[10]。

表4 十大孔兌種子植物區系種的分布區類型

種分布型中，植物種數高于50種的區系類型有東古北極分布種(71種)，亞洲中部分布種(57種)，東亞分布種(57種)，合計185種，超過十大孔兌區域植物總種數的65%。植物種數介于20～50種的區系類型有泛北極分布種(23種)、古北極分布種(30種)，合計53種，占總種數的19.06%；植物種數小于20種的區系類型有世界分布種(16種)、泛溫帶分布種(3種)、青藏高原分布種(1種)、古地中海分布種(18種)、中亞—亞洲中部分布種(1種)、中國特有種(1種)，合計40種，占總種數的14.39%。

4.5 植物資源分析

由圖5可知，十大孔兌資源包括有：纖維植物資源、淀粉植物資源、植物蛋白和氨基酸植物資源、維生素類植物資源、油脂類植物資源、芳香油類植物資源、植物膠與果膠植物資源、鞣料植物資源、藥用植物資源、防風固沙植物資源和園林觀賞植物資源。其中藥用植物資源較豐富，共有93種，其次是植物蛋白和氨基酸植物資源，共有84種，兩者合計占研究區野生植物總種數的63.66%。

圖5 十大孔兌不同種子植物資源占比統計示意

由表5可知，十大孔兌野生植物中分布的纖維植物共有9種，隸屬于4科7屬。主要包括芨芨草、蘆葦、宿根亞麻等，主要利用植物的莖、葉部位。

表5 十大孔兌不同種子植物資源價值分析

淀粉植物共有2種，分別為榆和沙蓬，主要利用植物的樹皮、種子部位。

植物蛋白和氨基酸資源植物共有84種，隸屬于19科56屬，主要包括蒙古韭(A. mongolicum)、反枝莧(Amaranthus retroflexus)、灰綠藜等，主要利用植物的樹莖、葉、種子部位。

維生素類植物共有4種，隸屬于3科4屬，主要包括黃花菜、沙棗、中國沙棘、酸棗(Ziziphus jujuba Mill. var. spinosa)，主要利用植物的果實、花部位。

油脂類植物共有8種，隸屬于6科7屬。主要包括黑沙蒿、華北白前、牻牛兒苗(Erodium stephanianum )等，主要利用植物的種子、種仁部位。

芳香油類植物共有11種，隸屬于5科8屬，主要包括香青蘭(D. moldavica)、香薷(Eisholtzia eiliata)、艾(A. argyi)等，主要利用植物的葉、花部位。

植物膠類植物共有1種，隸屬于1科1屬，為硬阿魏(Ferula bungeana)主要利用植物的種子部位；蹂料類植物共有14種，隸屬于3科8屬，主要包括加楊、委陵菜、紅柳等，主要利用植物的葉、根部位。

藥用類植物共有93種，隸屬于37科69屬，主要包括紅柴胡、石竹、沙芥(Pugionium cornutum)等，植物的葉、花、根、種子等所有部位均可入藥。

防風固沙類植物共有27種，隸屬于9科13屬，主要包括梭梭、檸條錦雞兒、塔落巖黃芪等，選取抗旱、耐風蝕等特性植物。

園林觀賞類植物共有6種，隸屬于5科5屬，主要包括旱柳、油松、灰栒子(Cotoneaster acutifolius)，通常觀賞植物的葉、花、果實等部位。

4.6 珍稀瀕危植物分析

由表6可知，根據《國家重點保護野生植物名錄(第一批)》和《內蒙古珍稀瀕危植物保護名錄(1989年)》整理出內蒙古干早區的珍稀瀕危植物種。十大孔兌珍稀瀕危植物共有5種，內蒙古Ⅰ級保護植物有2種，分別為梭梭和沙冬青；內蒙古Ⅱ級保護植物有3種，分別為草麻黃、甘草和針枝蕓香；對于國家級保護植物，十大孔兌共有國家Ⅱ級保護植物3種，分別為草麻黃、沙冬青和甘草。

表6 十大孔兌珍稀瀕危種子植物統計

5 結語

1)十大孔兌共有野生種子植物278種，分別隸屬于51科，180屬。其中，裸子植物3科，5屬，11種；被子植物52科，177屬，274種。所含種數排序前8位的科分別是菊科、豆科、禾本科、藜科、薔薇科、百合科、唇形科和紫草科，這8個科所含種數占總種數的61.15%。

2)從水分生態類型分析：中生植物150種，達區系總種數的53.96%，在該區系組成中占絕對優勢；旱生植物114種，占該區系總種數的41.09%。從生活型分析：草本植物是該區系主要構成部分，共234種，占區系總種數的84.17%。

3)區系地理成分類型較復雜，植物種數高于50種植物的區系類型有東古北極分布種(71種)，亞洲中部分布種(57種)，東亞分布種(57種)，三者合計185種，超過十大孔兌區域植物總種數的65%。既反映出研究區植物地域性強的特征，也反映出該區域生境類型多樣，植物豐富度高的特征。

4)本區植物資源中，以藥用植物資源、植物蛋白和氨基酸植物資源植物為主，其中藥用植物資源93種，植物蛋白和氨基酸植物資源84種，兩者總數合計占本區植物資源總種數的63.67%；珍稀瀕危保護植物5種，分別為草麻黃、梭梭、甘草、沙冬青和針枝蕓香。