黄河兰州段湿地物种多样性及保护研究

张 瑜，吴永华，赵 峰

(兰州市园林科学研究所，甘肃 兰州 730070)

湿地是指天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6 m的水域[1]。湿地植被是湿地生态系统的主要成分，在美化环境、防风固堤、维持生物多样性、涵养水源和水质净化上有重要作用，被誉为“地球之肾”[2]。

目前，全国各地的湿地均遭到一定破坏,河道内湿地面积大幅萎缩，湿地生态功能几乎丧失，湿地生物多样性受到严重威胁。恢复湿地功能，阻止生物多样性的降低的问题亟待解决。因此,有必要了解湿地植物种类和群落生物多样性，近年有关黄河兰州段植物群落生物多样性的研究较少[3]。通过对黄河兰州段湿地植被的物种多样性进行研究，旨在为湿地植被资源合理利用、有效管理及生物多样性的保护提供科学依据，以促进黄河湿地生态系统的可持续利用及和谐发展。

1 研究区域自然概况

甘肃省兰州市是黄河全流域唯一穿城而过的省会城市。属中温带大陆性干旱气候,年均降水量360 mm，年均气温9.3 ℃，绝对最高温度39.9 ℃，绝对最低温度-23.1 ℃，年均降水量仅325 mm，年蒸发量却达1 486 mm，为降水量的4.5倍，年均日照时数2 446 h，无霜期180 d以上，风大沙多，最大风速17.0 m/s。土壤以灰钙土为主[4]。

据统计，兰州市现有自然湿地面积为1.52×104hm2，仅占全市土地面积的1.16%，其中，以河流湿地面积最大，为1.31×104hm2。湿地植物主要以芦苇、香蒲、灰绿藜、地肤、假苇拂子茅、曼陀罗等为主[6]。

黄河兰州段新城大桥—桑园峡属于河流湿地，主要分布于黄河沿岸，在黄河流经兰州城区的河道内，以季节性河滩地、河心岛以及沿岸河滩为主要类型，面积较大，总体资源非常丰富[5]。

2 材料和方法

2.1 群落样地设置与调查

2013年5～6月，在兰州市黄河两岸从西向东选取西沙大桥、沙井驿、达川、寓言故事园、七里河桥、小西湖桥、龙源等7个具有代表性的样地进行调查。采用典型取样法，每个样地设1～2个标准地，共调查样地10个，其中，调查木本植物样地2个，面积10 m×10 m ，调查草本植物样地8个，面积5 m×5 m ，样方重复3～5次。记录样地的基本状况，如纬度、经度、海拔、湿地类型以及群落学特征，如物种种类、数量、株高、盖度、密度、频度以及植被类型，群落优势种、群落结构、群落分层结构状况等。

2.2 数据分析与处理

应用Excel软件对数据进行处理，应用SPSS软件对处理后的数据进行聚类分析[7]。

计算乔木、灌木和草本植物重要值Iv：

Iv=(相对盖度+相对多度+相对频度)/3

式中：相对盖度=某个种的盖度/所有种盖度之和；相对多度=某个种的多度/所有种的多度之和；相对频度=物种的频度/物种的频度之和；频度=物种出现的样方数/样方总数[8]。

3 结果与分析

3.1 黄河兰州段湿地植物区系成分统计

3.1.1 植物区系组成 调查显示，黄河兰州段湿地共有植物33科92属132种(含变种，以下同)。其中，蕨类植物1科1属2种、被子植物32科91属130种，被子植物分别占全部科、属、种的96.97%，98.91%和98.49%，其中，双子叶植物24科63属91种、单子叶植物8科28属39种(表1)。说明被子植物在该湿地植物区系组成中占有重要地位，且以双子叶植物居多。

表1 黄河兰州段湿地植物分类

3.1.2 科的统计分析 黄河兰州段湿地植物中，单属科有20科，占科总数的60.60%，共20属，占属总数的21.74%；含属数>5的科为藜科(Chenopodiaceae)、菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)和蝶形花科(Papilionaceae)，占科总数的12.12%，共计49属，占属总数的53.26%，菊科、禾本科、藜科、莎草科(Cyperaceae)和蝶形花科是物种数占前5位的科，是该植物区系的优势科(表2)。

科内种的组成状况：分布种数>6以上的科有藜科、蝶形花科、菊科、禾本科和莎草科。共计79种，占总种数的59.85%，其中，菊科含种数最多，约占18.94%；含2～6种科的有15科，共计25属41种，分别占属总数和种总数的27.17%和31.06%。湿地中单种科有12科12种，分别占全部科、种数的36.36%和9.09%，表明黄河兰州段湿地区系优势现象明显，植物种类具有集中分布于少数大科的特点[9]。

3.1.3 属的统计分析 调查结果显示，黄河兰州段湿地植物中含物种数占前4位的属为：蒿属(Artemisia)7种、藜属(Chenopodium)4种、蓼属(Polygonum)4种和藨草属(Scirpus)4种，而黄河兰州段湿地植物绝大多数属只含有1～3个种，说明在属的水平上较分散并且分布均匀。单种属非常丰富，共计68属68种，如碱蓬属(Suaeda)、地肤属(Kochia)、鹅绒藤属(Cynanchum)、莎草属(Cyperus)等。所占比例达到了属总数的73.91%，种总数的51.52。其中，蒿属(Artemisia)含种数最多(共7种)，占种总数的5.30%，在植物群落中常作为建群种出现。该湿地较大属很少，基本没有含8种以上的属。

表2 黄河兰州段湿地植物主要科内属和种的统计(种数≧2以上的科)

表3 黄河兰州段湿地植物属内种的统计

3.2 湿地植物群落特征及物种多样性

根据优势种原则[10]，参考聚类分析的结果(图1)，根据实地情况，将此次调查的黄河兰州段的湿地植被分为9个群丛，其中，包括木本群丛2个，草本群丛7个(图1)。

图1 黄河兰州段湿地植物聚类分析

3.2.1 木本湿地植被 (1)旱柳群丛 分布于黄河沿岸西沙大桥下的潜育化湿地，建群种旱柳有人工种植和自然形成的。树高3～5 m，平均高度2.2 m，盖度 80%～90%，群落下层以多年生根茎禾草为主。其中假苇拂子茅占绝对优势，株高110～230 cm，盖度40%～60%。伴生种有苦荬菜(Ixerispolycephala)、莳萝蒿(Artemisiaanethoides)、蒲公英(Taraxacummongolicum)、酸模叶蓼(Polygonumlapathifolium)、藜(Chenopodiumalbum)和刺儿菜(Cirsiumsetosum)等。该群落具有护堤保土作用。

(2)柽柳-枸杞群丛 位于河岸堤下水位较高的盐渍化生境，与碱蓬群丛、芦苇群丛呈复区或交错分布。土壤类型主要为灰漠土、荒漠风沙土，水分中等偏旱。柽柳丛湿地群落总盖度变化很大，低者仅5%，高者达95%，一般65%，群落中柽柳的高度200 cm以上，多数高度在210～300 cm，该群落没有乔木层，灌木层优势种为柽柳(Tamarixaustromongolica)，枸杞(Lyciumchinense)，草本层主要优势种是鹅绒藤(Cynanchumchinense)，伴生种为黑沙蒿(Artemisiaordosica)，另外还有中亚紫菀木(Asterothamnuscentraliasiaticus)，少量独荇菜(Lepidiumapetalum)。

3.2.2 草本植物群落 (1)芦苇-萹蓄群丛 主要分布在河岸沼泽湿地，土壤为沙壤土，该群落没有乔木层和灌木层，主要由草本植物组成，草本层优势种为芦苇，群丛盖度80%～95%，建群种是萹蓄，频度0.8，平均高度35 cm，优势种是芦苇，高约120～180 cm，其伴生种有香蒲(Typhaorientalis)、酸模叶蓼、藜等。

(2) 莳萝蒿群丛 广泛分布在季节性支流的河漫滩和河岸。莳萝蒿为优势种，生长茂密，群落的盖度在40%以上，伴生种有问荆(Equisetumarvense)、赖草(Leymussecalinus)、菊叶香黎(Chenopodiumfoetidum)，平均盖度20%；偶见芦苇(Phragmitascommunis)、碱蓬(Suaedaglauca)、狗尾草(Setariaviridis)等。主要分布在寓言故事园一带。

(3)酸模叶蓼-灰绿藜群丛 该群落分布在河岸边湿地，地势较低处。群落总盖度为85%，建群种为灰绿藜，盖度为50%，频度为0.4，优势种是酸模叶蓼，盖度一般在35%～50%，频度平均为0.5，伴生种有芦苇、藜、稗草(Echinochloacrusgalli)，时有野艾蒿(Artemisiaargyi)、苍耳(Xanthiumsibiricum)等。该群丛在安宁桥下广有分布。

(4)假苇拂子茅-芦苇群丛 分布于黄河40 km风情线两岸的河漫滩地，群落外貌整齐，群落总盖度90%。优势种为假苇拂子茅，多生长于地下水位较高的地方，干旱的河床岸边也有分布，株大繁茂，株高120～180 cm,盖度70%～80%。建群种是芦苇，株高50～80 cm,盖度20%，频度0.8，伴生种为红豆草(Onobrychisviciaefolia)、牛筋草(Gramineae)、莳萝蒿、酸模叶蓼，偶见大车前(Plantagomajor)、萹蓄(Polygonumaviculare)、独荇菜、地肤(Kochiascoparia)等。

(5)垂穗鹅观草-宽叶独荇菜群丛 分布于近河漫滩的砂土地带，干旱的河床岸边亦有分布，群落外貌整齐，群落总盖度为90%，建群种是宽叶独行菜，平均高度50 cm,盖度40%～50%，优势种主要为垂穗鹅观草，盖度60%，频度0.9，分布较为广泛。群落中伴生有酸模叶蓼、大车前，其中，混生有莳萝蒿、鹅绒委陵菜(Potentillaanserine)、藜等，盖度<10%。

(6)碱蓬群丛 分布于黄河沿岸盐渍化湿地滩地，全部生长在无积水的湿地环境中，碱蓬群落内生长的植物种类比较单调，总盖度达50%～70%，碱蓬作为该群落的建群种，株高20～50 cm，盖度30%～60%，频度0.5，伴生种有鹅绒藤，芦苇、灰绿藜(Chenopodiumglaucum)等，盖度不超过10%。

(7)地肤-冰草(Agropyroncristatum)群丛 分布于近河漫滩地带，土壤多为沙壤土。群落建群种是冰草，株高20～60 cm,盖度60%以上，地肤是该群落的优势种，株高40～60 cm,盖度为40%～60%，伴生种鹅绒藤、刺儿菜、酸模叶蓼等，盖度<15%～30%，少有藜和芦苇。季节性泛洪不会淹没此群落。

4 湿地植被的保护和利用建议

随着兰州市城市建设速度的加快，对城市湿地过度的开发及污染物的大量排放致使近裸露湿地面积扩大，水质恶化，植物消失，湿地资源的保护与开发利用的矛盾也进一步加剧[11]。因此，针对黄河兰州段湿地资源现状及存在的主要问题，要采取相应的措施和对策，正确协调与处理好保护与利用之间的关系，实现湿地的可持续发展。

湿地的保护和恢复主要包括非生物环境因素和生物因素。非生物环境包括水污染控制技术，疏浚技术，土壤恢复技术如施肥、土壤改良、自净换土及分解污染物等。生物恢复技术包括物种的选育与繁殖，物种的引入与恢复、品种改良、群落结构的组建与搭配、植物的种植等[12]。

4.1 水文保护恢复技术

黄河兰州段湿地，靠近化工区的部分，植被大面积的退化，死亡，退化因素是水资源的污染和匮乏，植物多样性降低。因此，推进废水处理标准，实施环境保护政策，是湿地保护首先面临的问题。

(1)对于待修复水体首先进行沿岸带片段化围隔处理[13]，加大污水治理力度，控制工业废水的排放，化肥、农药的施入量，改进黄河河道内灌排方式，严格截水，取水、排水的各个途径，控制各种污染物进入黄河水体。

(2)采用生物措施净化水质，通过种植大面积、高密度的香蒲、茭白、芦苇、黄花莺尾、美人蕉、莎草、灯心草等水生植物，有效吸收水体中的氮、磷等元素，净化水质，而且治污成本较低。

(3)通过修建一些湿地公园的水塘、人工湖和水渠、水库以及黄河上游的水电站等水利工程，实现蓄洪、防旱相结合，通过季节性生态水位调控，在丰水期和枯水期实现水体交换，保证充足的水量与优良的水质维持湿地的存在和湿地的生态功能。

4.2 植被保护恢复技术

4.2.1 自然恢复 黄河兰州段部分湿地植被盖度在85%以上，人为干扰较少，可以以旱柳、柽柳、芦苇等植物群落为典型代表进行自然恢复。

4.2.2 人工促进恢复 (1)湿地系统前端由于污染物浓度较高，应选择耐污染能力强，宜于本土生长、根系发达、茎叶发达的植物；而考虑在系统末端污染降低区域，增加具有经济效益和生态效益的植被。如芦苇、香蒲、千屈菜、水葱、眼子菜，荸荠，芡实、茭白、紫穗槐等。此外，还应该移植一些除污效果好的水生植物到芦苇沼泽的群落中，如凤眼莲等，还应保留少量大豆等水禽喜食的作物，增加水禽食源。

(2)在地势较高的河岸、阶地边坡因地制宜地栽植旱柳、垂柳、柽柳、紫穗槐等耐湿性乔灌木树种，在乔灌木林间空地镶嵌易恢复，质量优的小灌木，如红瑞木(Cornusalba)或二月兰(Fallopiaaubertii)、月季花(Rosachinensis)、火棘(Pyracanthafortuneana)等，丰富草甸的空间层次。在沼泽化草甸种植香蒲(Typhaorientalis)、菖蒲(Acoruscalamus)、鸢尾(Irisforrestii)、毛莨(Ranunculusiaponicus)、千屈菜(Lythrumsalicaria)等湿生植物，营造乔，灌、草结合的湿生植被，改变乔灌木区树种单一的状况，提高湿地植被盖度。

(3)小型水面植被恢复，以自然恢复为主[14]。大型水面植被恢复，以适量撒播沉水、漂浮和浮叶植物的繁殖体为主，如凤眼莲、狐尾藻、眼子菜、荇菜等。滨水带植被恢复，可以繁殖旱柳或垂柳，3～5 棵一丛， 种植密度为2～3 丛/m2， 选取120～150 cm 的灌木柳幼苗分散栽种在滨水带远离水面一侧，种植坑径深为60 cm×50 cm，种植密度为1 000～3 000株/hm2。

(4)优先保护已有物种及本地物种,以乡土植物为主,外来植物为辅,在退化和受损严重的区域,采取重点修复策略，控制外来入侵物种蔓延。对于豚草、意大利苍耳等有害植物要及时防除，控制数量，避免生态灾难的发生。

4.3 基质保护恢复技术

基质是湿地植物发育和生存的载体，主要是从基质、基床和土壤方面进行恢复性设计。湿地基质多数选用土壤、砂、碎石、砾石、卵石等，通常要求基质有良好的吸附性能和交换性能。对有机质含量过高的基质，降低营养元素的含量，增加矿质土壤，采用基质清淤，客土覆盖实现物理和生物技术相结合。在盐沼湿地带，首先采用土壤改良，根据土壤含盐量施用硫磺粉，最后种植苜蓿、冰草、黑麦草等[15，16]。

4.4 生态河道保护恢复技术

针对黄河兰州段的湿地以及湿地公园内的建设，采取生态浮床和生态护岸两种构建技术[17]。对于黄河两岸绿化工程的河段及在兰州市植物园和银滩湿地公园，采用生态浮岛技术，如美人蕉、千屈菜、水生鸢尾、香蒲、菖蒲等，栽培时由于千屈菜、美人蕉等挺水植物的根系较为发达，要求栽植内径在8 cm以上，共栽植5 000余株，景观效果良好。对于自然状态良好的河段采用生态浮床技术及岸边植物整体修复的方法，如禾本科香蒲属、菊科酸模属、毛茛科毛茛属等植物，除在河床中构建生态浮床外，在岸边种植水生植物。灌木柳、柽柳、紫穗槐是主要的护坡植物，种植在岸坡，以达到吸收水体中污染物最大效果。

4.5 岸带护坡保护恢复技术

岸带护坡的恢复应以根系发达的灌草种植为主，如灌木柳、紫穗槐。株行间距各为50 cm，紫穗槐分成2～3 根一丛，同时配植灌木柳、枸杞、柽柳等湿地草本植物用于减轻径流冲刷的侵蚀作用[18]。岸边植物可以选择鸢尾、千屈菜、香蒲、芦苇、茭白、荸荠等水生植物。并沿黄河风情线增种旱柳、白杨等具有发达根系且具观赏性的喜水植物，可保持水土，又能美化环境。

4.6 退耕还湿保护恢复技术

因为堆料场，采沙场，排渣池和违章建筑、焚烧等人为破坏比较严重的湿地，应该减少工程建设对滩涂地的占用，防止群众开垦放牧，建设或撒播作物，实施农田退耕还泽，或者实施退耕还草，依靠自然演替恢复成典型沼泽或沼泽化草甸。在退耕还泽还草区域进行湿地植被的人工改造与恢复，采用人工播种乡土植被种子，营养体扦插、移植植株等措施，使香蒲、芦苇等植被自然生长，水葱、菹草、眼子菜、早熟禾、黑三棱、柳叶菜、灯心草，苔草、水薄荷等水生植物扩散，缩短湿地恢复的时间[19]。目前，兰州只有银滩湿地公园和雁滩湿地公园，应有计划、有步骤地将其中面积较大、地理位置较好的中心滩及河对岸湿地，以及西沙黄河大桥北岸湿地建设成为省级、国家级湿地公园，力争把黄河兰州段河道湿地建成集保护、旅游、开发利用于一体的绿色长廊。

4.7 湿地科研与监测保护恢复技术

与相应的科研单位、高校合作，制定湿地保护与恢复的科研计划和方案，开展湿地恢复技术、物种保护技术等[20]，聘请国内外著名的湿地、生态、植物、水利等领域的专家组成“黄河兰州段湿地恢复与重建专家组”提供专业技术指导。其次，项目实施过程中要不断对水体和植被定期进行监测，收集数据，调研项目进展情况。按照监测成果调整技术方案，以达到最优的恢复效果。

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