天津大黄堡湿地省级自然保护区维管植物区系研究
时间：2023-06-08 20:25:11 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李中林，孟炜淇，楚克林，韩向楠，刘 坤，秦卫华*
（1.生态环境部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042；
2.安徽师范大学生命科学学院，安徽 芜湖 241000）
湿地是水体与陆地相互作用形成的特殊生态系统，是典型的生态交错带，是世界范围内具有较高生物生产力和生物多样性的自然景观［1］。湿地也是珍贵的自然资源之一，具有涵养水源、净化水质、调蓄洪水、控制土壤侵蚀、补充地下水、美化环境、调节气候等重要的生态功能，对维护生态平衡、保护生物多样性具有特殊的意义［2］。为了保护湿地生态系统，我国建立了数量众多的湿地自然保护区［3］。植物作为湿地自然保护区的重要组成部分，植物的丰富程度、植被群落结构和植物区系特征均对保护区生态系统稳定性产生重要影响，有着重要的研究价值［4］。植物区系是指某区域全部植物种类组成同一植被类型的总称，是植物科属种的自然综合体，也是植物界在一定自然地理与历史条件下长期共同作用的结果［5］。植物区系的调查是了解植物资源的基础，有利于掌握区域植物资源利用现状，为植物资源的发掘、生态保护和发展提供依据［6］。对某特定区域植物区系的分析，是植物多样性保护不可或缺的环节，对于了解和掌握区域生物多样性具有重要的基础性研究意义［7］。
天津大黄堡湿地省级自然保护区总面积104.65 km2，位于天津市武清区，主要保护对象为天然湿地生态系统，以及黑鹳（Ciconia nigra）、丹顶鹤（Grus japonensis）等为代表的珍稀鸟类及丰富的生物多样性。天津大黄堡保护区是天津市为数不多的天然湿地生态系统，是候鸟迁徙路上的停歇站。大黄堡保护区为珍稀濒危动植物的生存提供了重要栖息地，对天津市的生态环境具有重要意义。近年来，江文渊［8］对大黄堡保护区生物多样性进行了分析，覃雪波等人［9-14］分别对大黄堡保护区兽类、鸟类、昆虫、底栖动物、浮游动物等进行了研究，但对大黄堡保护区植物区系研究较少。通过对大黄堡保护区进行植物多样性调查和植物区系研究，弥补大黄堡保护区植物区系的研究空白，为大黄堡保护区科学管理、生物多样性保护提供资料、数据支撑和科学依据。
1.1 研究区域概况
天津大黄堡自然保护区位于天津市武清区，包括大黄堡镇大部、崔黄口镇南部地区和上马台镇北部地区，地处东经117°10"33″～117°19"58″和北纬39°21"4″～39°30"27″。保护区总面积104.65 km2，其中核心区40.15 km2，缓冲区30.32 km2，实验区34.18 km2。保护区地处华北平原东北部，大部分地貌为海积冲积平原，地面倾斜平缓。保护区属于暖温带半湿润大陆性季风气候，全年日照时数平均为2 752.2 h，平均气温11.6℃，年平均降水量为578.3 mm。保护区的地表水系属于海河水系，流经保护区的河流主要有龙凤河、柳河干渠等。
1.2 研究方法
1.2.1 调查方法
2019年9 月至2020年10月，采用样线法与样方法，对大黄堡保护区进行维管植物多样性调查。调查线路经过的区域植被尽可能丰富，尽可能覆盖整个大黄堡保护区，记录调查线路沿途的维管植物种类，对不确定的植物采集植物标本，便于后期鉴定。同时，根据保护区植被分布的特点，设置不同植被类型的样方共98 个，其中，草本样方面积为1 m×1 m，灌木样方面积为5 m×5 m，乔木样方面积为10 m×10 m，记录样方内植物种类、株数、高度等信息，大黄堡保护区主要以草本群落样方为主。
图1 大黄堡保护区植物调查样方、样线示意图Fig.1 Sketch map of plots and lines for plant survey in Dahuangpu Nature Reserve
1.2.2 数据分析方法
根据野外调查数据和拍摄的植物图片，参考《中国植物志》、《河北植物志》、《天津植物志》和《中国湿地植物图鉴》［15-18］对采集的植物标本进行鉴定，将鉴定结果汇总后统计维管植物名录，并参考前人调查报告等资料，最终确定大黄堡保护区维管植物名录。采用秦仁昌系统和恩格勒系统分别对名录中蕨类植物和种子植物进行排序。蕨类植物科级分布区类型参考臧得奎等人［19-20］进行分析，属级分布区类型参考《中国植物志》蕨类植物区系进行分析。种子植物区系参考吴征镒等相关文献［21-23］进行分析。
2.1 区系组成
2.1.1 基本组成
大黄堡保护区共有维管植物69 科190 属284种，其中，蕨类植物3 科3 属3 种，被子植物66 科187属281 种（表1），约占天津市植物总科数的43.67%、总属数的25.61%、总种数的20.90%。被子植物中双子叶植物52科140属208种，单子叶植物14科47属73种。
表1 大黄堡保护区维管植物科属种统计表Tab.1 Statistical table of families，genera and species of vascular plants in Dahuangpu Nature Reserve
从生活型来看，大黄堡保护区维管植物大部分为草本，为252 种，占该区维管植物总数的88.73%，占绝对优势；
乔木有14 种，占该区维管植物总数的4.93%，如垂柳（Salix babylonica）、旱柳（S.matsudana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）等；
灌木有11 种，占该区维管植物总数的3.87%，主要有火炬树（Rhus typhina）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）等，藤本有7 种，占该区维管植物总数的2.46%，主要包括鹅绒藤（Cynanchum chinense）、萝藦（Cynanchum rostellatum）、栝楼（Trichosanthes kirilowii）等。
2.1.2 科的组成
在大黄堡保护区69 科维管植物中，含5 属以上的科有8 个，占总科数的11.6%，属数有93 个，占总属数的48.95%（表2），在植物组成中占主要位置，如禾本科（Poaceae）24 属、菊科（Asteraceae）20 属、豆科（Fabaceae）16属、藜科（Chenopodiaceae）8属、十字花科（Brassicaceae）8 属、唇形科（Lamiaceae）7 属、玄参科（Scrophulariaceae）5 属、紫草科（Boraginaceae）5 属等。5 属以下的科有61 个，占总科数的88.40%，属数有97 个，占总属数的51.05%，其中含2-4 属的科有23 个，如莎草科（Cyperaceae）、旋花科（Convolvulaceae）、桑科（Moraceae）、毛茛科（Ranunculaceae）、葫芦科（Cucurbitaceae）、石竹科（Caryophyllaceae）等，属数有59 个，分别占总科数、总属数的33.33%、31.05%；
含1 个属的科有38 个，如香蒲科（Typhaceae）、报春花科（Primulaceae）、柽柳科（Tamaricaceae）、龙胆科（Gentianaceae）、马齿苋科（Portulacaceae）等，属数有38 个，分别占总科数、总属数的55.07%和20.00%。
表2 大黄堡保护区维管植物科内属的组成Tab.2 Composition of genera of vascular plant family in Dahuangpu Nature Reserve
在大黄堡保护区69 科维管植物中，含30 种以上的大科有2 个（表3），即菊科20 属32 种，禾本科24 属36 种，这2 个大科共有68 种，占总种数的23.94%；
含10～29种的较大科有5个，即豆科22种，藜科16 种，十字花科12 种，蓼科（Polygonaceae）13种，莎草科（Cyperaceae）11 种，以上5 科仅占总科数的7.25%，但含种数达74 种，占总种数的26.06%。含2～9 种的小型科共有31 科，占总科数的44.93%；
单种科共有31 科，占总科数的44.93%；
小型科和单种科共有62 科，占总科数的89.86%，但含种数为142种，只占总种数的50%。
表3 大黄堡保护区维管植物科内种的组成Tab.2 Composition of species of vascular plant family in Dahuangpu Nature Reserve
2.1.3 属的组成
在大黄堡保护区190 属维管植物中，含10 种以上的属有1 个，为蓼属（Persicaria），占总属数的0.53%，共有11种，占总种数的3.87%（表4）。含6～9 种的属有2 属，即蒿属（Artemisia）8 种，苋属（Amaranthus）6种；
含2～5种的属有46属，如藜属（Chenopodium）、杨属（Populus）、柳属（Salix）、蔊菜属（Rorippa）、大戟属（Euphorbia）等；
单种属141 属，如马兜铃属（Aristolochia）、紫茉莉属（Mirabilis）、商陆属（Phytolacca）、马齿苋属（Portulaca）、牻牛儿苗属（Erodium）等。寡种属（2～5 种）和单种属共187 个，含259种，占总属数的98.42%和总种数的91.2%。
表4 大黄堡保护区维管植物属内种的组成Tab.4 Composition of species of vascular plant genera in Dahuangpu Nature Reserve
2.1.4 优势种的组成
对某一个调查样方中重要值位于第一位的物种即为该调查样方的优势种。通过对98 个调查样方的维管植物多样性分析表明，共有46个样方的植物优势种为芦苇（Phragmites australis），占总样方数的46.94%；
其次是扁杆藨草（Scirpus planiculmis），共有7 个样方的优势种为该物种，占样方总数的7.14%；
其他优势物种包括狭叶香蒲（Typha angustifolia）、菹草（Potamogeton crispus）、红蓼（Polygonum orientale）、绵毛酸模叶蓼（Polygonum lapathifoliumvar.salicifolium）、碱蓬（Suaeda glauca）等。由此可以看出，大黄堡保护区植物优势种主要是芦苇、扁杆藨草、菹草、红蓼等。植物中约70%的种类为非优势种，有的甚至是偶见种。大黄堡保护区双子叶植物丰富度较高，单子叶植物在多度上占优势。水生植被中，优势种或建群种多为单子叶植物。调查发现，大黄堡保护区有国家二级重点保护野生植物野大豆（Glycine soja）的分布，在大黄堡湿地分布较广，呈斑块状成片分布或零星分布。
表5 大黄堡保护区维管植物优势种Tab.5 Dominant species of vascular plants in Dahuangpu Nature Reserve
2.2 植物区系地理成分
2.2.1 科的分布区类型
大黄堡保护区69 科维管植物划分为5 种分布区类型（表6），可归并为世界分布科、热带分布科和温带分布科。
大黄堡保护区世界分布科共计33科，占总科数的47.83%，在该区系科中占主导地位，如禾本科、菊科均是含10 种以上的植物大科，此外，还有眼子菜科（Potamogetonaceae）、泽泻科（Alismataceae）和金鱼藻科（Ceratophyllaceae）等均是典型的水生植物科。热带分布科（2～7 型）有24 科，占总科数的34.78%，常见的有鸭跖草科（Commelinaceae）、鸢尾科（Iridaceae）等。其中，泛热带分布科有23科，占总科数的33.33%。保护区温带成分科（8～14 型）共有12 科，占总科数的17.39%，其中主要是北温带分布科，共有10科，占该区系总科数的14.49%，构成温带分布科的主体，在大黄堡保护区植物区系中占有比较重要的地位。
2.2.2 属的分布区类型
大黄堡保护区190 属维管植物划分为14 种分布区类型（表6）。
大黄堡保护区世界分布属共有52属，占总属数的27.37%，湿生的有酸模属（Rumex）、繁缕属（Stellaria）等，水生或沼生的有满江红属（Azolla）、眼子菜属（Potamogeton）、茨藻属（Najas）、灯心草属（Juncus）、藨草属（Scirpus）等。
保护区热带分布属（2～7 型）有47 属，占总属数的24.74%。其中泛热带分布类型有35属，占总属数的18.42%，占热带分布属的74.47%，包括飘拂草属（Fimbristylis）、假稻属（Leersia）等；
热带亚洲和热带美洲间断分布有紫茉莉属（Mirabilis）和砂引草属（Messerschmidia）2 属；
旧世界热带分布类型有4 属，如水鳖属（Hydrocharis）等；
热带亚洲至热带大洋洲分布类型有3 属，分别是大豆属（Glycine）、栝楼属（Trichosanthes）和臭椿属（Ailanthus）；
热带亚洲至热带非洲分布类型有1 属，为芒属（Miscanthus）；
热带亚洲分布类型有2 属，分别为构属（Broussonetia）和小苦荬属（Ixeridium）。
保护区温带分布属（8～14型）有91属，占总属数的47.89%，是该区系属的主要分布类型。其中北温带分布类型45 属，占总属数的23.68%，占温带分布属的49.45%，为温带分布属的主体，有杨属（Populus）、柳属（Salix）、榆属（Ulmus）、婆婆纳属（Veronica）等；
温带分布属的第二大分布类型为旧世界温带分布，共17 属，主要有菱属（Trapa）、旋覆花属（Inula）、草木樨属（Melilotus）和益母草属（Leonurus）等；
东亚和北美间断分布类型有莲属（Nelumbo）、紫穗槐属（Amorpha）和刺槐属（Robinia）等9属；
温带亚洲分布类型6属，如大麻属（Cannabis）等；
地中海区、西亚至中亚分布有6 属，如甘草属（Glycyrrhiza）等；
东亚分布类型有6 属，如萝藦属（Metaplexis）、斑种草属（Bothriospermum）和泡桐属（Paulownia）等；
中亚分布类型有沙蓬属（Agriophyllum）和角蒿属（Incarvillea）2属。
2.2.3 与临近湿地自然保护区植物区系比较
天津北大港湿地省级自然保护区位于天津市大港区，总面积34 887 hm2，距离大黄堡湿地自然保护区直线距离约65 km，同属华北平原，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。北大港保护区共有维管植物51 科131 属174 种［24］，划分为14 个分布区类型（表6）。北大港保护区植物世界分布型有31 属，占总属数的23.67%。热带分布属（2～7 型）有34 属，占总属数的25.95%，其中泛热带分布类型有22 属，占总属数的16.79%，占热带分布属的64.71%。温带分布属（8～15 型）有66 属，占总属数的50.38%，其中北温带分布类型25 属，占总属数的19.08%，占温带分布属的37.88%，为温带分布属的主体。
表6 大黄堡保护区与北大港保护区维管植物科、属的分布区类型Tab.6 Distribution area types of vascular plant families and genera in Dahuangpu Nature Reserve and Beidagang Nature Reserve
北大港保护区14 个分布类型中属数排前三的分别是世界分布类型（31 属）、北温带分布类型（25属）和泛热带分布类型（22 属）。大黄堡保护区植物属的14个分布类型中属数最多的为世界分布型，共52 属（占总属数的27.37%），北温带分布类型45 属（占总属数23.68%）次之，泛热带分布35 属（占总属数18.42%）位居第三，这三个广域性分布型所占属数共132 属，占总属数的69.47%，所占比重非常大，这充分说明了大黄堡保护区植物的隐域性特征。
由此可知，大黄堡保护区与北大港保护区均以温带分布属为主要类型，分布类型中属数排前三的均为世界分布类型、北温带分布类型和泛热带分布类型，两者的研究结论基本一致。
3.1 结论
大黄堡保护区共有维管植物69 科190 属284种，其中，蕨类植物3 科3 属3 种，被子植物66 科187属281 种。生活型上，以草本植物占绝对优势，有252种，占保护区植物总数的88.73%，其次依次为乔木14 种（4.93%）、灌木11 种（3.87%）、藤本7 种（2.46%）。优势科中，含30 种以上的大科有2 个，即菊科和禾本科，这2 个大科共有68 种，占总种数的23.94%；
含10～29 种的较大科有5 个，含种数74 种，占总种数的26.06%。优势属中，含10种以上的属有1 个，为蓼属，含6～9 种的属有2 属，含2～5 种的属有46 属，单种属141 属，寡种属（2～5 种）和单种属共187 个，含259 种，占总属数的98.42%和总种数的91.2%。
大黄堡保护区69 科维管植物划分为5 种分布区类型，可归并为世界分布科、热带分布科和温带分布科，世界分布科共计33科，占总科数的47.83%，在该区系科中占主导地位，热带分布科有24 科，占总科数的34.78%，温带成分科共有12 科，占总科数的17.39%，温带分布科相对热带分布科占比较小。
大黄堡保护区190 属维管植物可划分为14 个分布区类型，说明该区系分布类型多样。其中温带分布属占总属数的47.89%，为该区系属的主要分布类型，温带分布属中以北温带分布类型为主。热带分布属占总属数的24.74%，热带分布属中以泛热带分布类型为主。温带类型明显多于热带类型，说明了大黄堡保护区植物具有较明显的暖温带性质。
通过与北大港保护区植物区系对比发现，大黄堡保护区与北大港保护区均以温带分布属为主要类型，属数排前三的均为世界分布类型、北温带分布类型和泛热带分布类型，两者的研究结论基本一致。
3.2 建议
大黄堡保护区由于地处人口密集的天津市平原区域，开发历史悠久，保护区内人类活动较频繁，对保护区的生物多样性容易造成影响。大黄堡保护区已有27种外来入侵植物分布［25］，如长芒苋（Amaranthus palmeri）、喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）、大薸（Pistia stratiotes）和垂序商陆（Phytolacca americana）等，其中长芒苋、喜旱莲子草、鬼针草等已具有一定分布规模，这些植物通常形成单优群落，且种群数量和分布面积不断扩大，严重占据了本土植物的生长空间，对保护区自然生态系统和生物多样性的影响也日益严重。
为了保护大黄堡湿地生态环境，减少人为活动对保护区的影响，保护区管理等部门可以从以下几个方面开展相关工作，一是加强生物多样性保护宣传力度，增强人民群众保护湿地和生物多样性的意识，禁止破坏自然保护区的开发建设活动；
二是减少人为对自然保护区的干扰，持续开展退耕还湿、退渔还湿工作，将保护区核心区、缓冲区和一些湿地植被资源丰富的区域列为重点保护区域，采取设置标识牌、围栏等措施，恢复和保护湿地环境，为湿地动植物提供一个良好的生长空间；
三是加强外来物种的防治工作，避免引入外来入侵植物，在退耕还湿、退渔还湿过程中种植乡土植物，在引进外来湿地植物时，要严格检疫，评估其入侵风险，对已经入侵的外来植物进行清除，防止其进一步蔓延；
四是加强对自然保护区的保护管理，进一步加大对大黄堡湿地的保护力度，不断完善大黄堡自然保护区管理、巡护等制度，提升保护区工作人员技术水平，加强执法监督，加强破坏湿地行为的执法力度；
五是积极与科研院所、高校联合开展科学研究工作，对保护区内湿地生态系统及动植物开展长期科研监测，不断提升保护区科研监测能力和生物多样性保护水平。
