泾河干流甘肃段种子植物多样性调查及生态保护对策

2022-03-03 09:10吕小旭关鉴茹袁菲菲易苏雯张文静赵小荣
广西林业科学 2022年1期
关键词:植物区系泾河种数

吕小旭,关鉴茹,袁菲菲,易苏雯,张文静,樊 敏,赵小荣

(甘肃医学院,甘肃平凉 744000)

黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略;黄河流域生态问题表象在黄河,根在流域,黄河支流众多,各支流的水土流失和生态环境状况对维护黄河流域的水资源和生态安全至关重要[1-2]。泾河是渭河最大的一级支流,也是黄河的二级支流,以洪水猛烈、输沙量大著称(居全国江、河支流之冠),是渭河和黄河洪水、泥沙的主要来源之一。泾河流域属大陆性气候,泾河及各级支流均深切于梁、塬、峁和黄土沟壑镶嵌的黄土地貌景观中;泾河干流甘肃段主要流经太统-崆峒山国家级自然保护区、平凉市区和泾川县城区,流经的城市生活区和河谷农田区受人为活动影响较大,生态保护难度大[3-4]。部分学者对泾河流域降水量变化、气候变化对径流量的影响及水系分维特征等进行研究[4-6],从水文环境等方面为生态保护提供参考。生态保护离不开对生态系统多样性的研究,泾河流域植物多样性方面的研究尚属空白,相关基础数据缺乏。植物区系是指某一地区或某一时期,某一分类群、某类植被等所有植物种类的总称[7]。植物区系的研究内容主要有区系统计和区系成分分析等,研究植物区系可为植物资源开发、物种引种与驯化、植物多样性保护及农、林和牧的远景规划提供科学依据。本研究根据实地调查资料和相关文献,采用植物区系成分、多样性指数和优势度指数分析等方法,对泾河干流甘肃段种子植物进行植物多样性及植物区系量化分析,以期为泾河流域保护及河流生态资源的可持续利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

泾河起源于宁夏回族自治区泾源县,甘肃段主要流经平凉市区、泾川县,从陕西省长武马寨乡汤渠进入陕西,经高陵陈家滩汇入渭河[8]。甘肃段除太统-崆峒山自然保护区为森林生态系统外,其他区域均为城市生态系统和农田生态系统。

1.2 基础资料获取

通过走访当地居民,查阅相关文献和《崆峒山植物志》[9],了解泾河干流甘肃段地形地貌和植物种类分布状况,掌握沿线人为活动情况,为样线、样方设置和野外调查做好前期准备工作。

1.3 实地调查

2019年7—8月,结合样线法和样方法,调查农田、城市和森林3 种不同生态系统中植物的整体情况。森林生态系统指泾河流入甘肃后经过的太统-崆峒山自然保护区段,城市生态系统指泾河流经的平凉市崆峒区城区和泾川县城区,农田生态系统指泾河流经的其他河谷农田区。野外调查时,重点调查种子植物种类和植物多样性等指标。

1.3.1 样线法[10]

根据泾河流域群落结构和地理环境,选取合适路线,通过样线法调查各生态系统种子植物种类。

1.3.2 样方法[10]

根据各生态系统在泾河干流甘肃段所占的比例及植物分布特点,设置样方,调查植物多样性。在森林生态系统河段设立10个样地,在城市生态系统河段设立16个样地,在农田生态系统河段设立27个样地;共53 个样地(表1)。每个样地包含1 个乔木样方(10 m×10 m)、1个灌木样方(5 m×5 m)和4个草本样方(1 m×1 m)。

表1 泾河干流甘肃段样地分布Tab.1 Distributions of sample plots in Gansu section in main stream of Jinghe river

1.4 数据处理

1.4.1 多样性分析法

采用Simpson 指数(K)、Pielou 均匀度指数(J)和优势度指数(D),通过相关性和相似性分析方法,研究不同环境因素与植物物种多样性和植被多样性的关系。各指数计算公式如下[11-15]:

式中,Pi=Ni/N,Ni为第i种物种的个体数,i=1,2,3,4…;N为个体总数;S为物种数。

式中,H为Shannon-Wiener多样性指数。

1.4.2 植物区系分析

按照吴征镒[16]的中国种子植物分布区类型划分,对泾河干流甘肃段植物区系科和属的分布区类型进行统计分析。

所有数据均采用Excel 2016软件处理。

2 结果与分析

2.1 泾河干流甘肃段种子植物组成

泾河干流甘肃段共有种子植物62 科165 属223种(表2)。农田生态系统中有种子植物43 科100 属130 种,城市生态系统中有种子植物29 科78 属92种,森林生态系统中有种子植物38 科83 属100 种。不同生态系统的科、属和种数差别不大,植物种类有一定重复。

表2 泾河干流甘肃段不同生态系统种子植物数量统计Tab.2 Quantity statistics of seed plants in different ecosystems in Gansu section in main stream of Jinghe river

2.2 泾河干流甘肃段种子植物科、属和种组成分析

2.2.1 泾河干流甘肃段种子植物科、属和种分析

按科所含种数统计,泾河干流甘肃段种子植物种数>10 的优势科有5 科,依次为菊科(Composi⁃tae)、豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)、唇形科(Labiatae)和蔷薇科(Rosaceae),包含97 种,占总种数的43.50%;含1 ~10 种的有29 科,包含98 种,占总种数的43.95%;含1 种的有28 科,占总种数的12.55%(表3)。按属所含种数统计,位于前5 的优势属为蒿属(Artemisia)、蓼属(Polygonum)、委陵菜属(Potentilla)、老鹳草属(Geranium)和藜属(Chenopodium),包含25 种,占总种数的11.21%;种数>5的有2 属,包含12 种,占总种数的5.38%;含1 ~5 种的有36 属,包含84 种,占总种数的37.67%;含1 种的有127属,占总种数的56.95%。

表3 泾河干流甘肃段种子植物优势科和属统计Tab.3 Statistics on dominant families and genera of seed plants in Gansu section in main stream of Jinghe river

2.2.2 不同生态系统种子植物优势科分析

按科所含种数统计,在农田生态系统中,菊科、禾本科、豆科和蓼科(Polygonaceae)所含种数较多,包含55 种,占农田生态系统总种数的42.31%;在城市生态系统中,菊科、豆科、禾本科和唇形科所含种数较多,包含49 种,占城市生态系统总种数的53.26%;在森林生态系统中,菊科、蔷薇科、唇形科和禾本科所含种数较多,包含46 种,占森林生态系统总种数的46.00%(表4)。

表4 泾河干流甘肃段不同生态系统种子植物优势科统计Tab.4 Statistics on dominant families of seed plants in different ecosystems in Gansu section in main stream of Jinghe river

2.3 植物区系分析

泾河干流甘肃段种子植物165 属可划分成15个分布区类型(表5)。

表5 泾河干流甘肃段种子植物属分布型Tab.5 Genus distribution patterns of seed plants in Gansu section in main stream of Jinghe river

北温带分布型占主要地位,有49 属,占总属数的29.70%。其中,乔木有杨属(Populus)、榆属(Ulmus)和栎属(Quercus)等;灌木有胡颓子属(Elaeagnus)和忍冬属(Lonicera)等;草本有蓟属(Cirsium)、蓼属(Polygonum)和葎草属(Humulus)等。

旧世界温带、世界广布和泛热带3 个分布型在植物区系中占比较大。旧世界温带分布型有33属,占总属数的20.00%,主要有鹅绒藤属(Cynanchum)、苜蓿属(Medicago)和旋覆花属(Inula);世界广布型有30 属,占总属数的18.18%,主要有香蒲属(Typha)、蒿属和苍耳属(Xanthium);泛热带分布型有18 属,占总属数的10.91%,主要有曼陀罗属(Datura)和木蓝属(Indigofera)。

中国特有分布型有3 属,分别为栾树属(Koelreuteria)、羌活属(Notopterygium)和翼蓼属(Pteroxygonum)。

2.4 种子植物多样性分析

多样性指数总体趋势因生态系统不同而不同(表6)。Simpson 指数表现为森林>城市>农田,值较接近;Pielou 均匀度指数表现为森林>城市>农田;优势度指数普遍较低,表现为农田>城市>森林。

表6 泾河干流甘肃段种子植物多样性指数Tab.6 Diversity indexes of seed plants in Gansu section in main stream of Jinghe river

3 讨论与结论

泾河干流甘肃段共有种子植物62 科165 属223种。黄河中游湿地植物有23 科61 属75 种[17],泾河干流甘肃段植物种类的丰富程度优于黄河中游湿地。泾河干流甘肃段种子植物中,优势科为菊科、豆科、禾本科、唇形科和蔷薇科,优势属为蒿属、蓼属、委陵菜属、老鹳草属和藜属;黄河中游湿地植物优势科为豆科、菊科和禾本科,优势属为藜属、胡枝子属(Lespedeza)、蒿属和香蒲属[17],两个研究结果相似。根据中国珍稀濒危植物信息,泾河干流甘肃段种子植物中,有1种国家二级珍稀濒危植物,为豆科野大豆(Glycine soja),珍稀濒危植物较少。

泾河干流甘肃段种子植物中,含1 种的科有28个,占总科数的45.16%,占总种数的12.56%,单种科数量较多,说明泾河干流甘肃段种子植物科的种类广泛,从科级水平上表明该区域植物多样性较高。对该区的3 个不同生态系统进行优势科分析,菊科在泾河干流甘肃段种子植物中占有绝对优势,在3个生态系统中,所含种数均最多;禾本科在农田生态系统中、豆科在城市生态系统中及蔷薇科在森林生态系统中也处于重要地位。

泾河干流甘肃段种子植物中,含10 种以上的优势科有5 科,占泾河干流甘肃段种子植物总科数的8.06%,包含97 种,占种子植物总种数的43.50%,是泾河干流甘肃段种子植物的主要组成部分。

依据植物区系学,在植物进化过程中,植物的属可以看作是分类学特征相对稳定、占有一定分布区的单位;植物的属在不同的地理环境下,呈现出显著的地区差异;相比于科,属能更好地反映植物系统发育过程中的进化分化情况和地区性特征[18]。泾河干流甘肃段种子植物属的分布型有15 个,表明植物区系地理成分复杂多样。该区的植物区系以温带分布型为主,北温带分布型占重要优势。泾河干流甘肃段植物区系属温带性质,并由多种地理区系组成,联系较广泛。泾河干流甘肃段植物区系特有性不高,中国特有分布型仅有3属,分别为栾树属、羌活属和翼蓼属,占总属数的1.82%。

泾河干流甘肃段种子植物Simpson 指数表现为森林生态系统>城市生态系统>农田生态系统,Pielou 均匀度指数表现为森林生态系统>城市生态系统>农田生态系统,优势度指数表现为农田生态系统>城市生态系统>森林生态系统。物种多样性与物种丰富度和均匀度指数呈密切正相关,与生态优势度呈负相关[19]。因此,泾河干流甘肃段种子植物多样性表现为森林生态系统>城市生态系统>农田生态系统。本研究调查的森林生态系统处于自然保护区内,对比农田和城市生态系统,该生态系统保护较好,少有人为干涉;城市生态系统中,人口多,人类活动量大,但当地政府对河道进行整治管理,人类在该区活动较少,对该区的植被破坏较少;农田生态系统中,人类活动频繁,种植成片农作物并使用除草剂,对该生态系统产生了一定的不良影响。

4 泾河干流甘肃段生态保护对策

4.1 因地制宜,充分发挥自然保护区作用

本次调查的泾河干流甘肃段森林生态系统主要位于太统-崆峒山自然保护区,该保护区成立于2005年。调查结果显示,该区植物多样性最高,水土流失较少,对生态系统的保护效果最好。因此,在河流生态保护中,可选择适宜区域建立保护区,如建立湿地保护区等,充分发挥自然保护区对生态系统的改善作用,服务黄河流域的高质量生态保护。

4.2 深入调查,掌握基础资料

近年来,部分地方绿化不注重本土树种的应用,大量引入外来树种,对本土树种生存造成很大的危害,生物多样性降低。因此,在制定相关保护对策时,需深入研究,科学论证。查阅相关资料发现,泾河干流甘肃段的相关研究较少,基础资料空白较多。本研究从植物多样性方面对泾河干流甘肃段进行研究。在进行泾河流域生态保护的高质量发展规划时,需掌握更多的基础资料,全面分析,科学谋划,保证保护措施的科学性。

4.3 科学谋划,建立高质量的城市生态系统

平凉市政府为贯彻落实《平凉市城市总体规划(2012—2030)》和《关于加快2015年中心城市建设前期工作的通知》(平凉市人民政府办公室),提出“中心城区景观系统规划和中心城区绿地水系规划”的总体要求。本次调查发现,经过对泾河流经平凉城区段的综合治理,泾河干流甘肃段城市生态系统的植物多样性较高,生态保护效果良好,高于农田生态系统。黄河主要干、支流流经城市较多,相关城市需科学谋划,制定相应的城市河流生态系统保护措施,加强黄河流域的城市生态系统保护和建设。

4.4 加大宣传,推进生态保护理念全民化

本次调查发现,泾河干流甘肃段农田生态系统多样性较低,除与生态系统本身属性有关外,还与普通民众不注重生态保护、随意使用农药和化肥等有关。因此,保护河流生态系统,需提高民众生态保护意识,在农业生产生活中注重生态保护,合理使用农药和化肥,不随意污染河流。生态保护理念全民化不仅是各级政府的工作,民间团体、社会组织、学校和媒体机构均需做好生态保护理念的宣传,共同促进民众生态保护意识。

猜你喜欢
植物区系泾河种数
宝应县泾河镇创成市级“侨之家”
黑湾河-太平河沿线药用植物资源多样性初步研究
幸福的泾河水
武威职业学院校园及周边药用植物资源调查研究
中国科学院昆明植物研究所揭示云南被子植物区系形成原因
我国儿童读物量化统计分析方法研究
老身聊发少年狂
绝句(二首)
高黎贡山南段与邻近地区种子植物区系的比较研究