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湖北英山张家咀国家湿地公园植物多样性及植物群落研究

2021-09-07孙哲明周英豪韩建萍曾亚鹏

湖北林业科技 2021年4期
关键词:英山张家群落

孙哲明 周英豪 李 鹏 韩建萍 曾亚鹏

(1.湖北大学资源环境学院 武汉 430062;2.湖北省野生动植物保护总站 武汉 430079;3.武汉市湿地保护中心 武汉 430000;4.荆门市林业科学技术研究推广中心 荆门 448000;5.湖北英山张家咀国家湿地公园管理局 黄冈 438636)

湿地是一种介于陆地和水域之间的重要生态系统类型,具有丰富的动植物资源和水资源[1]。湿地还具有维持物种多样性、平衡径流、调节气候、涵养水源、降解污染物等重要功能[2]。湿地在自然界的重要性得到了广泛的关注和认同[3-5]。然而,随着人类社会的发展,很多湿地资源被人类过度开发和利用。产生了围垦、酸雨、水体富营养化、外来物种入侵等问题,使得众多湿地资源受到污染,湿地面积和数量锐减,动植物资源丧失[6]。所以,及时对湿地进行保护和修复显得尤为重要。

湖北英山张家咀国家湿地公园位于我国长江中游、东亚-澳大利西亚水鸟迁飞区、湖北省所划定的“四屏三江一区”中的大别山生态屏障区和浠水干流的重要水域及岸线生态补偿区范围内,其生态地位极其重要[7]。张家咀国家湿地公园是大别山南麓典型的低山丘陵库塘湿地,是英山县重要水源地,为英山县城城区及其周边6个乡镇,共17万人提供生活用水,并为下游约3 466 hm2良田提供灌溉用水。因此,张家咀国家湿地公园具有重要的经济价值和生态价值。本研究通过对英山张家咀国家湿地公园进行系统的植物群落调查,对植物区系的基本组成、群落类型和群落多样性进行研究,以期为英山国家湿地公园的建设管理和保护规划提出科学性的建议[8-9]。

1 研究方法

1.1 研究区概况

湖北英山张家咀国家湿地公园位于湖北省英山县城北部,浠水上游,大别山南麓。地理坐标为北纬31°03′,东经115°49′,属于大别山系丘陵地带,植被状况好。湿地公园内的张家咀水库是一座以灌溉为主,结合防洪、发电、养殖和旅游等综合利用的大(二)型水库,水库控制流域面积115 km2,总库容1.088×108 m3。

湿地公园属长江中下游北亚热带湿润季风性气候,气候温暖湿润,雨量充沛,四季分明,多有灾害;年平均气温16.4 ℃,1月平均气温3.6 ℃,7月平均气温28.5 ℃,极端最低气温-13.5 ℃,极端最高温度42.0 ℃;年均无霜期241 d,年均降水量达到1 403 mm;年平均日照时数为1 966.1 h,其中四季辐射量分别为:春季26.2%,夏季35.2%,秋季22.8%,冬季15.8%。

1.2 调查方法

根据张家咀国家湿地公园特点,将整个调查区域分为水体区域(水库为主)、湿生区域(湿地植物为主)以及旱生区域(陆生植物为主)[10]。在每个取样区域内设置数个取样点,在每个取样点内按照植物群落调查方法随机调查样方。实际取样时根据情况对样方位置和数量进行调整。按照《中国生态系统研究网络观测与分析标准方法》、《陆地生物群落调查观测与分析》和《湖泊生态调查观测与分析》进行采样和检测。样方调查采用法瑞学派样地记录法,乔木群落样方面积为20 m×20 m,灌木样方为5 m×5 m,草本样方为1 m×1 m,记录样地内的所有植物种类,并利用GPS确定样方位置[11]。鉴定并记录样方中的植物种类、密度、盖度、高度,对于在现场不能确定到种的植物,须单独标记并采集标本带回后进行鉴定。

1.3 数据处理

根据野外植物调查的记录,以及对采集植物的标本鉴定,记录了湿地植物的科、属、种。依据《中国湿地高等植物图志》《中国植物志》等,对研究区的植物的种属情况进行统计分析。植物群落的组成通常以群落中的优势种来划分,本研究通过计算群落中植物的重要值,选取群落中的优势种,从而划分主要的植物群落[12]。

重要值可以相对客观的体现群落中各个物种的相对重要性,其计算公式可以根据具体情况进行调整,本研究的重要值计算公式为:

重要值=(相对盖度+相对多度+相对频度)/3;相对盖度=(某物种的盖度/群落各物种盖度总和)×100%;相对多度=(某物种的多度/群落各物种多度总和)×100%;相对频度=(某物种的频度/群落各物种频度总和)×100%[11]。

2 结果分析

2.1 湖北英山张家咀国家湿地公园植物的多样性

野外调查结果表明,本研究共调查到维管植物138科409属656种。其中蕨类植物16科20属25种;裸子植物3科7属9种;被子植物119科379属622种。湿地公园内有国家级保护植物2种,即国家Ⅱ级保护植物金荞麦Fagopyrumdibotrys和野大豆Glycinesoja,主要分布在在湿地公园内水边、堤岸等地,资源量较丰富。

2.1.1 科的组成分析

从表1分析结果看,其中包含10个属以上的科有13个,占总科数的3.62%,包含了共136个属,占总属数的33.25%;包含了219个种,占总种数的33.38%。数量较多的前5个科分别为禾本科Poaceae 39属60种;菊科Asteraceae 35属54种;豆科Fabaceae 24属41种;蔷薇科Rosaceae 17属36种;唇形科Lamiaceae 21属28种,它们是英山张家咀国家湿地公园植物区系的主要组成。仅有单属的科有74个,占总科数的53.26%。

表1 英山张家咀国家湿地公园维管束植物科的组成

图1 湖北英山张家咀国家湿地公园优势科物种数

2.1.2 属的组成分析

从表2分析结果看,仅有萹蓄属Polygonum包含的物种大于10种,占总种数的1.83%。含有5~9个种的有10个属,占总种数的8.84%。包含2~4种的属,占总种数的48.17%,是英山张家咀国家湿地公园的重要组成,常见的属有:蒿属Artemisia、委陵菜属Potentilla、大戟属Euphorbia、胡枝子属Lespedeza、栎属Quercus、毛茛属Ranunculus。仅含一个种的属有270个,占总属数的66.01%,占总种数的41.16%。因此,在英山张家咀国家湿地公园内,中、小属在植物组成上具有主要优势。

表2 英山张家咀国家湿地公园维管束植物属的组成

2.1.3 种的组成分析

野外调查发现湿地公园内陆生植物主要有马尾松Pinusmassoniana、枫香Liquidambarformosana、短柄枹栎Q.serratavar.brevipetiolata、牡荆Vitexnegundovar.cannabifolia、五节芒Miscanthusfloridulus等,由于湿地公园内陆域面积较小,海拔跨度较小,环境异质性程度不高,植被在垂直和水平分布上差异性较小。根据湿地植物生活型差异,可将湿地公园内湿地植被划分为以下4种生活型。①湿生植物:湿地公园内湿生植物带分布于岸边、滩涂及水深不超过0.5 m处,主要的湿生植物有水烛Typhaangustifolia、狗牙根Cynodondactylon等;②挺水植物:湿地公园内挺水植物分布于刘家咀村附近滩涂浅水区及牌楼湾、祝家边附近滩涂浅水区水深不超过1 m处,主要的湿地植物有水蓼Polygonumhydropiper,灯心草Juncuseffusus、石菖蒲Acorustatarinowii等;③浮叶植物:通过现场调查发现,湿地公园内浮叶植物带分布于下汪家湾、赵家河、牌楼湾附近滩涂浅水区水深不超过1 m处,主要的湿地植被有浮萍Lemnaminor,常见的浮叶植物还有紫萍Spirodelapolyrrhiza、满江红Azollaimbricata等;④沉水植物:湿地公园内水域水体透明度较高、污染较小,沉水植物分布广泛,但多零星分布,通过现场调查发现,湿地公园内主要的沉水植物有穗状狐尾藻Myriophyllumspicatum、苦草Vallisnerianatans、竹叶眼子菜Potamogetonmalaianus等。

2.2 湖北英山张家咀国家湿地公园主要植物群落类型

根据野外调查统计,英山张家咀国家湿地公园主要的植物群落有以下15个:

(1) 马尾松群落Form.P.massoniana,该群落主要为人工种植,广泛分布在湿地公园山坡的中下部,该群落是以马尾松为建群种的单优势群落。马尾松的株高在11 m左右,盖度约67%,重要值为17.74%。主要的伴生种为五节芒、牡荆、杠板归Polygonumperfoliatum等,重要值分别为14.29%、11.69%、10.39%。

(2) 枫香群落Form.L.formosana,群落主要主要分布于张家咀村和龙潭溪附近两岸低山上,该群落是以枫香为建群种的单优势群落。枫香株高9~11 m,群落中枫香盖度约为65%,重要值约为16.05%。主要伴生种为五节芒、牡荆、乌桕Triadicasebifera等,其重要值分别为:11.45%、10.67%、7.63%。

(3) 短柄枹栎群落Form.Q.serratavar.brevipetiolata,主要分布在湿地公园的坡地,该群落是以短柄枹栎为建群种的单优势群落。短柄枹栎高6~9m,盖度62%,重要值约为20.47%。主要伴生种为麻栎Q.acutissima、栓皮栎Q.variabilis等,其重要值分别为:9.40%和7.29%。

(4) 乌桕群落Form.T.sebifera,主要分布于库尾区域,该群落是以乌桕为建群种的单优势群落。乌桕株高7~10 m,在群落中的盖度为40%,重要值为22.75%。群落中主要的伴生种是葎草Humulusscandens、青蒿A.caruifolia、狗尾草Setariaviridis等,其重要值分别为15.47%、7.15%和7.14%。

(5) 牡荆群落Form.V.negundovar.cannabifolia,是湿地公园内常见的灌丛之一,沿河岸、林缘、路边、荒地均有大片分布,该群落是以牡荆为建群种的单优势群落。牡荆株高约1.5 m,盖度63%,重要值约为21.64%。主要伴生种为野蔷薇Rosamultiflora、枸杞Lyciumchinense、乌桕等,其重要值分别为16.36%和15.83%。

(6) 毛竹群落Form.Phyllostachysedulis,在湿地公园内的各个村庄均广泛分布,该群落是以毛竹为建群种的单优势群落。毛竹高约8~11 m,盖度78%,在群落内的重要值较高,约为30.50%。主要伴生种为狗尾草、鸭跖草Commelinacommunis、毛蕨Cyclosorusinterruptus等,其重要值分别为9.32%、7.33%和7.20%。

(7) 五节芒群落Form.M.floridulus,多分布于河岸两旁、林缘、路边和山坡下部土壤湿润的地方,常有连片的大面积分布,该群落是以五节芒为建群种的单优势群落。五节芒高约1.5 m,盖度约为30%,重要值约为29.53%。群落中其它重要值较高的物种有乌桕、葎草、鸡矢藤Paederiafoetida等,其重要值分别为15.66%、12.31%和10.55%。

(8) 白花泡桐群落Form.Paulowniafortunei,主要分布于湿地公园的山坡下部,在自然群落也有分布,面积较小,该群落是以白花泡桐为建群种的单优势群落,群落组成相对简单,高约10~13 m,盖度在30%左右,群落中的伴生种主要是五节芒、乌桕,重要值分别为14.93%和11.94%。

(9) 加杨群落Form.Populus×canadensis,主要为人工种植,在湿地公园分布广泛,该群落是以加杨为建群种的单优势群落。株高约15~20 m,盖度40%左右,重要值约为47.06%,群落中的伴生种主要有千金子Leptochloachinensis、杉木Cunninghamialanceolata、络石Trachelospermumjasminoides等,其重要值分别为:12.50%、11.87%和5.69%。

(10) 枫杨群落Form.Pterocaryastenoptera,主要分布在湿地公园朝北塆河岸附近附近,该群落是以枫杨为建群种的单优势群落。枫杨株高9~13 m,盖度约30.00%,重要值为31.25%,群落中主要的伴生种为栗Castaneamollissima、银杏Ginkgobiloba、筒轴茅Rottboelliacochinchinensis等,重要值别为8.61%、3.96%和3.69%。

(11) 水烛群落Form.T.angustifolia,主要分布于库区浅水处,该群落是以水烛为建群种的单优势群落。水烛株高1 m左右,盖度约为25%,重要值为20.31%,群落中伴生种主要为苍耳Xanthiumstrumarium、狗尾草、五节芒和猪毛蒿A.scoparia等,重要值分别为9.92%、9.57%、9.38%和7.73%。

(12) 杠板归群落Form.P.perfoliatum,在湿地公园湿润的区域分布较多,该群落是以杠板归为建群种的单优势群落。杠板归高约0.8 m左右,盖度40%,重要值约为28.08%,群落中主要的伴生种为益母草Leonurusjaponicus、牡荆、葎草等,重要值分别为12.45%、10.30%和7.27%。

(13) 双穗雀稗群落Form.Paspalumdistichum,在湿地公园内的岸边分布较多,该群落是以双穗雀稗为建群种的单优势群落。高约0.1 m,盖度约75%,重要值约为42.51%,群落中伴生种主要为喜旱莲子草Alternantheraphiloxeroides、狗牙根、稗Echinochloacrus-galli等,重要值分别为15.19%、9.67%和8.90%。

(14) 莲群落Form.Nelumbonucifera,主要分布在湿地公园内的池塘边,主要为人工种植,该群落是以莲为建群种的单优势群落。莲高约1.5 m左右,盖度在80%左右,重要值约68.61%。群落内其他伴生种主要为浮萍L.minor、水蓼P.hydropiper、鸢尾Iristectorum、喜旱莲子草等,重要值分别为7.21%、6.98%、4.11%和4.03%。

3 分析与结论

湿地植物作为湿地生态系统的生产者,维持着湿地生态系统的物质循环与能量流动,关系着湿地生态系统的稳定运转[13]。英山张家咀国家湿地公园内植物类型丰富,湿地公园共调查到维管植物138科409属656种,其中蕨类植物16科20属25种;裸子植物3科7属9种;被子植物119科379属622种。从科来看,禾本科、菊科、豆科、唇形科、蔷薇科具有明显优势;从属来看,萹蓄属、蒿属、委陵菜属、大戟属、胡枝子属、栎属、毛茛属包含的种的数量较多。英山张家咀国家湿地公园的物种较为丰富,一定程度上说明具有较好的生态环境。

本研究表明,研究区的陆生植物群落主要是针叶林和阔叶林。湿地公园内大面积种植马尾松和杉木,为所在群落的建群种。构成常绿阔叶林的物种主要为麻栎、短柄枹栎、枫香、枫杨等。湿地公园内大多数灌丛是当地森林砍伐后形成的次生植被,也有一些是相对稳定的群落,主要的群落是牡荆群落、杠板归群落、水蓼群落、五节芒群落等。它们分布面积大,对资源开发与环境改善有着重要作用。由于湿地内水环境情况良好,湿生植物较为丰富,湿地公园的沼泽型植物主要是生长繁殖较快的禾本科、菊科物种,如双穗雀稗等。同时由于库区水深较深,沉水植物相对较少。水生植物群落主要是莲群落、水烛群落等。

英山张家咀国家湿地公园在涵养水源、调蓄水资源、净化水质、维护湿地生物多样性和改善区域气候、维持区域生态安全和生态旅游等方面具有重要意义,必须持续开展系统的科学研究,从而针对湿地公园的现状提出具有科学理论支撑的建设管理和保护规划建议[6]。

4 保护与管理建议

(1)防治外来入侵物种。强化乡土植物的培育和保护,生态修复坚持选用本地物种,避免过度园林化[14]。针对张家咀国家湿地公园局部区域及周边山林存在喜旱莲子草、松材线虫等外来物种入侵情况,应重视外来种入侵对湿地生态系统带来的负面影响,积极开展外来物种清除工作,保证湿地生态系统的健康[15]。

(2)加强湿地公园水体治理。英山张家咀国家湿地公园库区居民较多,分散居住于库区周边。为了避免直接排放的农村生活污水对湿地公园水质的影响,应修建农村生活污水治理设施,生活污水经无公害化处理后再排放,维持湿地公园水质稳定和水生态安全[16]。对库区水面的漂浮垃圾与枯枝落叶进行定期打捞,确保湿地公园水体的健康。

(3)减少人为活动干扰。如果人为干扰程度超过湿地生态系统的承载量或容纳量,其生态系统结构就会受到严重破坏,功能丧失,这些都影响到了生态系统的完整性和稳定性。应狠抓保护与修复,不断开展退耕还林(草)、退渔还湿、禁渔等项目,为水生植物和湿生植物创造生境。

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