南京城市湿地维管植物资源调查分析

何春梅 , 童毅华 , 高常军,*



南京城市湿地维管植物资源调查分析

何春梅1, 童毅华2, 高常军1,*

1. 广东省森林培育与保护利用重点实验室, 广东省林业科学研究院, 广州 510520 2. 中国科学院植物资源保护与可持续利用重点实验室, 中国科学院华南植物园, 广州 510650

对南京9处典型城市湿地维管植物群落进行实地调查, 共记录南京湿地维管植物68科160属223种。结果表明: 南京城市湿地维管植物物种组成丰富, 优势科属为禾本科和菊科。区系成分可划分为14个分布区类型和5个变型。其中, 温带分布属95个, 占总属数(除世界分布属)的64.19%; 热带分布属有51个, 占34.46%, 中国特有分布属有2个, 占1.35%。该区湿地维管植物具有广布植物多、区系组成结构复杂、分布区类型丰富、温带热带过渡性质等特征。从生活型组成看, 该区湿地维管植物主要由草本植物组成, 占总种数的86.55%, 处于绝对优势。从生态型组成看, 该区水生植物有25种, 占总数的11.21%, 大多数为单子叶植物, 湿生植物有60种, 占总数的26.91%, 喜湿植物有138种, 占总数的61.88%。调查发现24种外来植物, 其中空心莲子草和凤眼莲等入侵危害严重。最后, 探讨南京城市湿地维管植物面临的问题, 并提出南京城市湿地维管植物保护对策。

城市湿地; 维管植物; 南京; 资源调查

1 前言

作为城市中一种特殊的生态系统, 城市湿地既是城市生态环境的重要组成部分, 又兼具诸多重要、独特的生态功能, 特别是在非物质供给方面, 如调控与优化城市环境、保障城市生态安全、宣传科普教育等[1]。同时, 城市湿地也是伴随城市化过程消失最快、受人为影响最大的生态系统类型之一[2–3]。湿地植被作为湿地生态系统食物链中的生产者, 在影响湿地动物、微生物的种类、数量和结构, 乃至维持城市湿地生态系统的稳定与发展方面起至关重要作用[4–5]。因此, 分析城市湿地植物的种属组成、区系结构等对湿地保护与科普宣教具有重要意义, 也可为城市湿地服务功能的正常发挥和受损城市湿地植被与功能修复提供可靠依据。

南京市地处长江下游的冲击平原区, 独特的地貌发育了丰富的湿地类型; 同时, 南京市作为长三角城市群的重要节点城市, 正处于经济快速发展的上升期。经济增长带动的快速城市化会挤占城市湿地生存空间, 也使得该区城市湿地保护面临严峻形势, 因此, 系统调查南京市典型城市湿地的植被资源显得尤为重要。目前, 对南京市湿地植物资源的调查已有诸多报道, 但以往研究仍存在调查样地有限、湿地类型不全、部分植被类型缺失等问题[6–9]。本文以距南京市中心(市区、近郊和远郊)不同距离的典型城市湿地为调查对象, 通过系统调查该区湿地维管植物组成与区系结构等, 以期为快速城市化地区城市湿地植被的保护、资源的合理利用和科学规划提供详实的基础数据和理论依据。

2 研究区概况

南京市地处江苏省西南部, 坐标范围N 31°14′—32°37′和E 118°22′—119°14′, 包含11个市辖区。属于北亚热带季风气候区, 四季分明, 雨水充沛, 年均降雨量1106.5 mm, 年均温度15.4 °C[7]。地处宁镇扬丘陵区, 长江下游中部地区, 境内沿江岸线总长近200 km, 自然湿地资源丰富, 除拥有长江、秦淮河等面积较大的重要湿地外, 还包括外护城河、江北七里河湿地和滁河入江口等河流湿地, 玄武湖、乌龙潭、前湖、紫霞湖和琵琶湖等人工湖泊湿地。目前, 南京市自然湿地保护率为46%, 已经建湿地公园16处, 湿地植物种类较为丰富。然而, 该区湿地植被数量、种类及其功能仍有下降趋势, 湿地受到人为活动干扰强烈[10]。

3 研究方法

3.1 样地设置与调查方法

以新街口为市中心, 选取距市中心不同距离(市区、近郊、远郊)的9个地点进行调查。各调查样点、区位类型、地理坐标及距市中心的距离等详见表1。其中, 乌龙潭和玄武湖为该区典型城市湖泊湿地, 八卦洲、江心洲与秦淮河为该区典型河流湿地, 浦口池塘和宁镇公路为该区典型远郊人工与自然湿地。

表 1 南京城市湿地维管植物调查样地信息

3.2 调查内容与方法

调查内容包括实地观察记录、标本采集和资料收集。每个地点主要调查维管束植物的种类、数量和生境, 同时还包括各类植物生长状况、形态特征, 优势种种类和生长状况, 以及入侵植物和污染指示植物的生长状况等, 采取野外记录、拍照、采集标本和室内鉴定等方法。植物分类、鉴定及生态类型划分以《中国植物志》、《江苏植物志》等[11–13]为标准。植物属分布区类型划分以《中国种子植物属的分布区类型》和《中国蕨类植物科属志》为依据[14-15]。依据《中国植被》[16]对茎的木质化程度和形态及植物的生活周期等为标准, 将该区植物生活型划分为乔木、灌木、草本、木质藤本和草质藤本。参照《中国植物志》和《中国湿地研究》对各植物的生态习性描述[11,17], 将该区植物生态型划为水生植物、湿生植物和喜湿植物。依据《中国入侵物种编目》[18]统计外来物种信息, 并根据外来物种在调查点生存状况及其对周边物种的影响以及相关研究成果[7, 19], 将其入侵危害程度由轻到重划分为五个等级, 即轻、较轻、一般、较重、严重。根据各调查点生境特征, 采取不同调查方法。乌龙潭公园和玄武湖公园面积较小, 采取绕湖行走一圈记录所见物种的调查方式, 包括玄武湖中心5个小洲。江心洲和八卦洲集中连片分布湿地采用划样带取样方调查, 分散分布湿地采用逐点调查法。秦淮河主要选择有桥的地方进行调查, 调查附近两岸的植被状况。

4 结果与分析

4.1 南京城市湿地维管植物物种组成

根据调查结果初步统计分析, 南京城市共有湿地维管植物223种, 分别隶属于68科160属, 其中蕨类植物3科3属3种, 裸子植物1科2属2种, 被子植物64科155属218种, 详见表2。

南京城市湿地维管植物优势科属为禾本科和菊科, 分别含23属和16属。其后依次为唇形科(7属)、十字花科(5属)、苋科(5属)和伞形科(5属)。含2—4属的科有毛茛科、石竹科、蓼科、大戟科等21科, 占总科数的30.9%。仅有1属的科有樟科、竹芋科、堇菜科等41科41属, 占总科数的60.3％。南京城市湿地植物科属组成以单属科和少属科为主。

含10种以上的科有3科, 为禾本科(32种)、菊科(23种)、蓼科(12种), 分别占科、种总数的4.41%和29.91%, 含5种以下的科有59科、115种, 分别占科、种总数的86.8％和51.6％。含种数最多的属为蓼属(7种), 其次为毛茛属(5种)和婆婆纳属(5种)。含3种的属有6属, 含1—2种的属有148属(176科), 分别占属、种总数的92.5％和78.9％。南京城市湿地维管植物种属组成以少种科、单种属和寡种属为主, 且存在优势科集中、种系贫乏、属的密集度较小等特点。

4.2 南京城市湿地维管植物属的区系组成

南京城市湿地维管植物共160属, 可划分为14个分布区类型和5个变型(见表3)。其中, 世界分布属75个, 占总属数的33.63%, 温带分布属95个, 占总属数(除世界分布属)的64.19%, 热带分布属有51个, 占34.46%, 中国特有分布属有2个, 占1.35%。世界分布属占比较大, 说明该区湿地维管植物具有非地带性和广布性的特点。温带分布属占比最高, 以北温带和旧世界温带分布属为主, 呈显著温带性质, 这与南京地处北亚热带季风气候区的特征相符。热带分布属也具有一定程度的占比, 表明该处湿地维管植物具有一定热带性质, 与南京处于温带和热带过渡区相符。

4.3 南京城市湿地维管植物生活型组成

南京城市湿地维管植物主要由草本植物组成, 包括草本和草质藤本植物共193种, 占总种数的比例高达86.55%, 处于绝对优势地位。木本植物30种, 包括乔木、灌木、木质藤本, 占植物总数的13.45%, 多数生长在湖滩和沼泽环境中。

表 2 南京城市湿地维管植物分类统计

表 3 南京城市湿地维管植物属的分布区类型

注: *百分率计算不包括世界分布的属。

表 4 南京城市湿地维管植物生活型统计

4.4 南京城市湿地维管植物生态型组成

南京城市湿地维管植物生态型组成共包括喜湿植物、湿生植物和水生植物三种。其中, 喜湿占比最大, 共有138种, 占总种数的61.88%。其次为湿生植物, 共有60种, 占总种数的26.91%。水生植物占比最小, 仅有25种, 占总种数的11.21%。

(1)喜湿植物以菊科和禾本科为主, 多为世界广布种, 如一年蓬((L.) Pers.)和早熟禾(L.)等, 主要分布于南京市湖泊湿地的湖滨带(如乌龙潭公园)。

(2)湿生植物以毛茛科、蓼科、玄参科和报春花科4科为主, 常见的有猫爪草(Thunb.)、杠板归(L.)、阿拉伯婆婆纳(Poir.)、泽珍珠菜(Lindl.)等, 主要分布于南京市湖泊湿地的湖岸带缓冲区(如乌龙潭公园和玄武湖)。

(3)水生植物包括挺水植物16种、浮叶植物3种、漂浮植物3种和沉水植物3种。其中, ①挺水植物以单子叶植物为主, 如莲(Gaertn.)、千屈菜(L.)、水芹((Bl.) DC.)、慈姑(subsp.(Miq.) Q.F. Wang)、大花美人蕉(Bailey)、美人蕉(L.)、水竹芋(Fraser)、香蒲(Presl)、黄菖蒲(L.)、鸢尾(Maxim.)、翅茎灯心草(Franch. Et Sav.)、水葱((Gmel.) Palla)、芦竹(L.)、虉草(L.)、芦苇((Cav.) Trin. Ex Steud.)等。②浮叶植物包括红睡莲(var.Lonnr.)、睡莲(Georgi)、野菱(var.Glück.)3种, 均具有较高的观赏价值, 野菱的水中叶和浮叶具有明显不同的形态。③漂浮植物包括凤眼莲((Mart.) Solms)、浮萍(L.)、槐叶苹((L.) All.)3种, 此类植物生长快速，可随水漂浮、吸收矿物质, 抑制水中藻类生长。④沉水类植物包括金鱼藻科的金鱼藻(L.)、眼子菜科的多年生沉水草本菹草(L.)和竹叶眼子菜(Morong), 为草食性鱼类的天然优质饵料。水生植物主要分布于南京市湖泊湿地与河流湿地中水位浅、流速慢的水域范围内(如玄武湖、秦淮河畔等)。

4.5 南京城市湿地维管植物外来物种组成

此次调查共发现外来物种24种, 隶属于13科19属(见表5)。空心莲子草、豚草、一年蓬、钻形紫菀和凤眼莲属于“严重”危害程度, 在南京市各类湿地中均有分布, 但在河流湿地、湖泊湿地与人工湿地(库塘边缘)分布最多, 表现出蔓延迅速、密度大、单一优势现象明显等特征。此次湿地调查中, 空心莲子草和凤眼莲在乌龙潭和江心洲水面泛滥、遮蔽部分水面。一些危害程度较小的物种如苋(L.)、紫茉莉(L.)、红花酢浆草(DC.)等7种, 已成为常见人工栽培植物。其他外来植物已经成为当地常见杂草, 与本地物种伴生共存, 常见于受人为干扰的生境, 如道路两旁、荒地和农田周边等地区。

表 5 南京城市湿地外来物种统计

5 结论与讨论

5.1 南京城市湿地维管植物面临问题

从生活型组成来看, 南京城市湿地维管植物以草本植物为主, 其种数为193种, 远大于木本植物的种数(30种)。该区草本植物多处于野生状态, 其所处的环境多为长期无人管理、易受人为活动影响的地区。此次调查中, 乌龙潭和玄武湖公园内多数野生草本植物经常被人为拔除, 改种人工栽培的木本植物。栽培植物可在一定程度上美化环境, 但单一的栽培植物导致湿地植物群落自然演替的稳定性和多样性变差。相反, 浦口池塘和宁镇公路等远郊人工湿地区以野生草本植物为主, 绝大多数调查的草本植物物种仅出现在该区。

从生态型组成来看, 南京城市湿地维管植物以喜湿和湿生植物为主, 多分布于河流与湖泊湿地岸带区, 其长势因位置不同而表现出巨大的差异。乌龙潭公园、玄武湖公园和秦淮河夫子庙段等著名旅游区, 其水边岸带的喜湿和湿生植物多为人工栽培, 呈规则状分布, 物种单一, 该区因定期进行人工管护, 反而对湿地植物起保护作用。秦淮河上元桥段河岸带、浦口池塘和宁镇公路等人工湿地区池塘岸带上的喜湿和湿生植物多为自然生长, 湿地植物群落结构稳定、多样性高, 但该区湿地植物极易受人为干扰而发生毁灭性灾难。如定河桥下游的秦淮河两岸修筑水泥堤坝, 致使该区湿地植物荡然无存。乌龙潭公园、玄武湖公园等定期进行人工管护, 水质较好的湖泊水体中以湿地挺水植物为主, 如莲、睡莲等。对于缺少人工管护、排放生活污水和农业污水、水质较差的河段水域多被漂浮植物覆盖, 如位于郊区的八卦洲和江心洲很多水体表面被槐叶萍覆盖, 覆盖率高达90%以上。

湿地生境是湿地植物赖以生存的环境, 有研究表明南京市仍面临湿地面积减少、水体污染与富营养化、水资源紧缺及外来物种入侵严重等突出问题[7, 20–21]。如, 1996年至今, 南京湿地面积大量减少, 累积减少约10个玄武湖面积, 河西区几十个小型湖泊全部消失[10]; 2006年玄武湖北湖区和东南湖区均出现严重富营养化状态[22]; 2011年石臼湖因水源补给减少呈现只剩“石臼”不见湖的现象[20]。空心莲子草与凤眼莲等危害程度严重的外来入侵植物在南京市内部分湿地地区疯狂扩张, 并制约其他物种的生长, 在道路两侧与农田周边泛滥成灾[7, 20]。湿地生态系统被破坏, 严重影响了湿地植物的生存环境, 导致其种群数量减少或灭绝, 如国家二级保护植物水蕨((L.) Brongn.)、野大豆(Sieb. et Zucc.)等种类据记载在南京近郊有分布[7], 但此次调查并未发现踪迹。

5.2 南京城市湿地维管植物保护对策

截止2016年, 南京市已建立16座湿地公园, 其中, 江宁新济州为国家级湿地公园。江苏省于2013年11月29日颁布《南京市湿地保护条例》, 2015年编制湿地保护规划(2015-2030)[10]。此外, 江苏省于2015年出台《江苏省湿地保护条例》, 于2017年编制出台《江苏省湿地保护修复指导实施方案》, 南京市自然湿地保护率已达49.1%。南京市湿地保护体系逐步完善, 既改善了南京湿地维管植物赖以生存的生境, 又对湿地植物群落及其多样性起到积极保护作用。尽管如此, 保护南京湿地及其植物资源的工作, 尚需在以下几个方面开展[23–25]: 加强湿地资源调查、防治湿地水污染、加强湿地生物多样性监测、加强公众宣传教育等。

[1] 王建华, 吕宪国. 城市湿地概念和功能及中国城市湿地保护[J]. 生态学杂志, 2007, 26(4): 555–560.

[2] KENTULA M E, GWIN S E, PIERSON S M. Tracking changes in wetlands with urbanization: sixteen years of experience in Portland, Oregon, USA[J]. Wetlands, 2004, 24(4): 734–743.

[3] 张庆辉, 赵捷, 朱晋, 等. 中国城市湿地公园研究现状[J]. 湿地科学, 2013, 11(1): 129–135.

[4] 梁士楚. 广西湿地植物[M]. 北京: 科学出版社, 2011.

[5] 杨文斌, 刘坤, 周守标. 安徽新安江干流滩涂湿地草本植物区系及物种多样性[J]. 生态学报, 2013, 33(5): 1433– 1442.

[6] 徐晓清, 施侠, 郝日明. 南京主要滨河绿地植物群落的调查[J]. 江苏林业科技, 2006, 33(1): 4–7.

[7] 张光富, 陈会艳, 陈瑞冰, 等. 南京近郊自然湿地维管植物群落特征[J]. 生态学杂志, 2007, 26(2): 145–150.

[8] 林娜. 南京城市湿地植物群落特征与优化配置的研究[D]. 南京: 南京农业大学, 2007.

[9] 童丽丽, 王俊, 李志文, 等. 南京秦淮河水系植物群落结构的分析及其优化方案[J]. 安徽农业科学, 2008, 36(15): 6309–6312.

[10] 汪广丰. 加强南京市湿地保护的对策思考[J]. 中国市政工程, 2016, 4 (186): 82–84.

[11] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志[M]. 北京: 科学出版社, 1959–2004.

[12] 江苏省植物研究所.江苏植物志(上册) [M]. 南京: 江苏人民出版社, 1977.

[13] 江苏省植物研究所.江苏植物志(下册) [M]. 南京: 江苏科学技术出版社, 1982.

[14] 吴征镒. 中国种子植物属的分布区类型[J]. 云南植物研究, 1991(增刊IV): 1–139.

[15] 吴兆洪, 秦仁昌. 中国蕨类植物科属志[M]. 北京: 科学出版社, 1991: 80–565.

[16] 吴征镒. 中国植被[M]. 北京: 科学出版社, 1980: 167.

[17] 陈宜瑜. 中国湿地研究[M]. 长春: 吉林科学技术出版社, 1995: 26.

[18] 徐海根, 强胜. 中国入侵物种编目[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2004: 49–256.

[19] 李江, 任熙, 李玉凤, 等. 绵阳市湿地植物资源调查研究[J]. 生态科学, 2016, 35(3): 165–171.

[20] 黄月, 鲁小珍, 吴颖莹, 等. 南京湿地动植物资源现状与保护[J]. 中南林业调查规划, 2014, 33(1): 28–31.

[21] 王良桂, 胥东, 徐辉筠. 南京市湿地现状调查与分析[J]. 林业科技开发, 2009, 23(6): 134–137.

[22] 冯冰冰, 王国祥, 杨文斌. 南京玄武湖污染源调查与分析[J]. 安徽农业科学, 2007, 35(28): 8963–8964.

[23] 雷昆, 张明祥. 中国的湿地资源及其保护建议[J]. 湿地科学, 2005, 3(2): 81–86.

[24] 严承高, 张明祥. 中国湿地植被及其保护对策[J]. 湿地科学, 2005, 3(3): 210–215.

[25] 李春晖, 郑小康, 牛少凤, 等. 城市湿地保护与修复研究进展[J]. 地理科学进展, 2009, 28(2): 271–279.

Investigation and analysis of urban wetland vascular plants in Nanjing

HE Chunmei1, TONG Yihua2, GAO Changjun1,*

1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Silviculture, Protection and Utilization, Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou, Guangdong 510520, China 2. Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Sustainable Utilization, South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou Guangdong 510650, China

Wetland vascular plants from nine urban wetlands in Nanjing were investigated. A total of 223 species of wetland vascular plants belonging to 160 genera and 68 families were recorded. The results showed that the species composition was relatively abundant in urban wetlands of Nanjing, with Gramineae and Compositae being dominant families. The flora elements of vascular plants in urban wetlands of Nanjing could be classified into 14 areal-types and 5 subtypes, including 95 temperate genera, 51 tropic genera and two Chinese endemic genera, occupying 33.63%, 64.19%, 34.46% and 1.35% of the total genus (except for worldwide genera) respectively. Areal-type components of vascular plants in urban wetlands of Nanjing were characterized by richness of widespread species, complexity of composition, and transition from temperate zone to tropical zone, etc. Among the life-form components of urban wetland vascular plants in Nanjing, herbaceous plants were dominant, accounting for up to 86.55%. Of all the recorded species, 25 species belonged to hydrophytes, accounting for 11.21%, most of which were monocots. There were 60 hygrophytes and 138 hygrophilous species, accounting for 26.91% and 62.50%, respectively. A total of 24 alien species were recorded in this survey, among which(Mart.) Griseb. and(Mart.) Solms. were severely invasive species. Finally, we discussed the problems confronted by the urban wetland vascular plants in Nanjing, and put forward some protection measures.

urban wetland; vascular plant; Nanjing; resource investigation

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.06.019

Q948

A

1008-8873(2018)06-148-07

2017-10-10;

2018-02-27

广东省林业科技创新项目(2016KJCX026); 国家重点研发计划(2017YFC0506200)

何春梅(1986—), 女, 广西南宁人, 工程师, 主要从事植物资源研究, E-mail: hcm_09@163.com

高常军, 男, 副研究员, 主要从事湿地生态研究, E-mail: gaochangjun015@163.com

何春梅, 童毅华, 高常军, 等. 南京城市湿地维管植物资源调查分析[J]. 生态科学, 2018, 37(6): 148-154.

HE Chunmei, TONG Yihua, GAO Changjun. Investigation and analysis of urban wetland vascular plants in Nanjing[J]. Ecological Science, 2018, 37(6): 148-154.