宁夏太阳山国家湿地公园植物群落结构及多样性

段杰仁，石 伟，邱小琮，王晓奕

（1.宁夏固原市第七中学，宁夏 固原 756002；2.银川市水产技术推广服务中心，银川 750001；3.宁夏大学生命科学学院，银川 750021）

湿地是一种生态水文过程特殊、环境高度异质的独特生态系统，水陆交界的特殊环境特征是决定湿地生态系统的演替阶段、结构稳定性、健康状况和生态服务功能的主要因素。湿地植物泛指生长在过渡潮湿环境中的植物，湿地植物在湿地生境的进化过程中，经历了由沉水植物-浮叶植物-浮水植物-湿生植物-陆生植物的进化演变过程，而其演变过程与湖泊水体沼泽化进程相吻合。这些湿地植物在生态环境中相互竞争、相互依存，构成了多姿多彩、类型丰富的湿地王国。湿地植被在水生生态系统中起着关键的基础作用，是构成湿地的基本要素。因此，深入了解和认识湿地植物群落对指导湿地规划和建设具有重要意义［1-3］。

湿地植物作为湿地系统的主要组分之一，具有强大的净化作用，可以直接吸收利用污水中的营养物质，富集污水中的重金属等有毒、有害物质，输送氧气到根区，提供根区微生物生长、繁殖和降解反应对氧的需求，增强和维持介质的水力传输能力。湿地植物的净化作用会受到各种因素的影响，如水力负荷、湿地水体的pH、植物种类等，因此研究植物的重要值可以对不同植物类型的物种多样性进行分析和比较，从而达到治理湿地生态环境、恢复湿地植物的目的［4-6］。

太阳山国家湿地公园位于宁夏中部干旱带的太阳山开发区，地理坐标为东经106°32‘01″—106°40’58″，北纬37°23‘59 ″—37°29’17″，总面积2 447.50 km2，湿地面积1 492.7 km2，水域面积654.8 km2，永久性淡水湖面积306.5 km2，平均水深2～3 m，现蓄积水量为724 万m3。太阳山国家湿地公园是宁夏中部干旱带稀有和独特的湿地类型，温泉湖是因地下温泉自然涌水而形成的湖泊，历史悠久，知名度高，其资源十分稀有和珍贵，生态区位十分重要，对汇集地下水、蓄洪抗旱、调节小气候、促进植被生长和恢复、保护中部干旱带生物多样性、改善生态环境等极其重要。太阳山湿地由于气候变迁、干旱、土地盐碱化、沙化等的影响，以及不合理的开发利用，致使温泉湖的温泉数量及涌水量减少，湖面水域减小，生物多样性减少，湿地环境日趋恶化，湿地植被保护恢复刻不容缓。

对太阳山温泉国家湿地公园生态系统的研究较少，因此，亟需研究并揭示太阳山湿地植物的群落结构，以满足未来湖泊生态恢复及可持续发展的需求。本研究目的在于通过调查及分析，探明太阳山湿地植物的群落结构及多样性，为太阳山湿地生态保护、环境治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样点设置与采样时间

根据太阳山国家湿地公园植被分布情况，在湿地公园植被范围内，根据宁夏植被的分类原则和系统，按形成群落的优势种确定群落类型，作为取样对象。每一类型在不同地点随机选取3～5 个样地，共设置44 个调查样方，其中草本调查样方36 个，样方大小为2 m×2 m，灌木调查样方8 个，样方大小为5 m×5 m，，记录样方内所有植物种类，并测定高度、盖度、多度和频度。除作样方记录外，并采集记录样方内未出现过的植物物种。

1.2 样本采集与鉴定

对于每个采样点，采用样方法对植被进行采样监测，按照条样平行带设置样方，每条样带上设置3个样方，每个样方大小设置为3 m×3 m［7］，鉴定样方内全部植物种类。采用GPS 定位仪进行经、纬度定位，并记录海拔高度。调查数据主要包括统计样方内的植物种类、盖度、频度等，同时记录群落所处的经纬度、海拔高度、河宽等地形地貌及水文因子。记录分析各样方中植被的种类及数量、高度、盖度、频度等。确定群落中植物学优势种、常见种［8］。采集部分植物标本并进行编号，记录生境、习性及伴生植物等信息，记录不同样方内的植物种类和数量，确定群落中植物学优势种、常见种。

1.3 重要值和多样性指数计算

选取物种重要值、丰富度指数、多样性指数为物种多样性指标，对研究区不同植物类型的物种多样性进行分析和比较。重要值、丰富度指数和多样性指数计算公式如下［9］。

重要值=（相对密度+相对频度+相对盖度）/3

Margalef指数D=（S-1）/lnN

式中，N为总个体数量，S为总物种数量。

Shannon-Wiener 多样性指数H=-∑PilnPi

式中，Pi=样品中属于第i种的个体比例，如样品总个体数为N，第i种个体数为ni，则Pi=ni/N。

2 结果与分析

2.1 太阳山湿地主要植物种类及重要值

根据太阳山国家湿地公园植物群落样方调查和沿线线路调查记录，太阳山国家湿地公园分布有24科58 属74 种维管植物，其中双子叶植物19 科46 属59 种，单子叶植物5 科12 属15 种。

表1 列出了重要值大于0.02 的17 种主要种类。太阳山国家湿地公园植物物种以盐爪爪、柽柳、芦苇、盐角草为主，木本以盐爪爪、柽柳为主，草本尤其以芦苇、盐角草、碱蓬、细叶眼子菜最为明显，这些植物物种构成了太阳山国家湿地公园主要植被和群落。

表1 太阳山国家湿地公园主要植物种重要值

2.2 太阳山国家湿地公园植物群落类型及分布面积

依据《中国植被》的植被分类原则与系统，并参照《中国湿地植被》确定的湿地植被分类原则和依据，结合太阳山国家湿地公园植被分布特点、野外调查的生态分析和群丛生境特征，太阳山国家湿地公园的植被类型主要有柽柳群丛、芨芨草群丛、碱蓬群丛、芦苇群丛、平卧碱蓬群丛、水葱群丛、细叶眼子菜群丛、香蒲群丛、盐角草群丛、盐爪爪群丛、中亚滨藜群丛共11 种类型。

同时对各群落的分布面积进行了统计，统计方法采用遥感影像图分析和实地群落面积、特征调查统计相结合的方法。结果表明，太阳山国家湿地公园水域中分布的细叶眼子菜群丛面积最大，达到1 057 275.00 m2，其次为库岸区分布的芦苇群落和柽柳群落，面积分别为721 880.20、339 901.60 m2，形成了太阳山国家湿地公园主要的植被景观。盐爪爪群丛分布面积为78 923.88 m2，形成了太阳山湿地公园典型的盐生植被类型；碱蓬群丛、香蒲群丛相对较多，分布面积在10 000～61 000 m2。此外在以上主要群落中，相对散布有芨芨草群丛、水葱群丛、盐角草群丛、平卧碱蓬群丛、中亚滨藜群丛，分布面积在10 000 m2以下（表2）。

表2 太阳山国家湿地公园植物群落类型及分布面积

2.3 太阳山国家湿地公园植物多样性

2.3.1 各群落物种组成多样性比较 群落的物种数是最直观、最有效地反映群落多样性的指标，它是指样地群落中所出现的物种数量，是与物种多样性指数和均匀度呈紧密正相关的一个指标［10］。通过对11 个群落样地内植物科、属、种分布进行统计（表3）。整体而言，太阳山国家湿地公园各群落物种组成非常单一，每个群落仅包含2～3 个科，2～4 个属的物种，物种种类最多不超过5 种，而且均是以盐碱植被为主。这与太阳山湿地公园所处环境有密切关系，太阳山国家湿地公园地处宁夏中部干旱带区，干旱少雨，蒸发量大，土壤不同程度盐碱化，造成当地植被种类稀少，优势群落以单一物种为主，而且植被受水分限制，季节特性表现明显。

表3 太阳山国家湿地公园各群落物种组成

2.3.2 植物多样性分析 物种多样性是衡量物种结构与功能复杂性的一个重要指标。植物的物种多样性指数值大，说明植物群落类型由多物种组成，物种丰富，组成复杂。太阳山国家湿地公园Shannon-Wiener 多样性指数在0.16～1.19，Margalef 丰富度指数在0.17～0.84（表4）。

Shannon-wiener 指数是基于物种数量反映群落种类多样性，群落中生物种类增多代表了群落的复杂程度增高，即H值愈大，群落所含的信息量愈大。Margalef 指数反映群落物种丰富度，指一个群落或环境中物种数目的多寡，亦表示生物群聚（或样品）中种类丰富度程度的指数。从表4 可知，各群落的Margalef 指数与Shannon-Wiener 指数既有一定的相似性，又存在一定差异性。芨芨草群丛、中亚滨藜群丛、平卧碱蓬群丛、盐爪爪群丛、碱蓬群丛、细叶眼子菜群丛、芦苇群丛、盐角群丛各物种的Margalef 指数与Shannon-Wiener 指数趋势基本一致，其中芨芨草群丛Shannon-Wiener 指数为1.19，Margalef 指数为0.84，均为最大，说明该群落的物种组成和各物种的数量相对稳定，达到了较好的稳定性。中亚滨藜群落Shannon-Wiener 指 数 为0.78，Margalef 指 数 为0.57，其群落稳定性次之，平卧碱蓬群丛、盐爪爪群丛、碱蓬群丛、细叶眼子菜群丛、芦苇群丛、盐角群丛的Margalef 指数与Shannon-Wiener 依次降低，群落的稳定性也依次减弱。

表4 太阳山国家湿地公园各群落物种多样性

柽柳-盐爪爪群丛、香蒲群丛、水葱群丛的Shannon-Wiener 指数相对较高，在0.6 左右，但是这3 个群落的Margalef 指数在0.17～0.19，与Shannon-Wiener 指数趋势背离，造成这种原因主要是这3 个群落组成均以单一优势种为主。由此可见，太阳山国家湿地公园植物物种的多样性非常低，群落物种组成单一，群落确定性较差。

3 小结与讨论

太阳山温泉湿地公园是宁夏中部干旱带上惟一的大型湿地，地区历史文化资源丰富。它建立在经过上千年的人类农渔耕活动影响下形成的城市边缘次生湿地基础上。公园内河网密布，池塘、河港、沟汊、溪流共同构成水环境，水面率超过50%，在中国的城市湿地中具有很好的代表性和典型性。

太阳山国家湿地公园分布有24 科58 属74 种维管植物，其中双子叶植物和单子叶植物为建群种，由此可知，被子植物中广布较多，湿地植物灌木和乔木相对贫乏。在44 个样方中通过植物重要值和Shannon-Wiener 指数计算，可以看出太阳山湿地公园植被中植物类群单一，草本植物类群较多，以芦苇、碱蓬为主，灌木植物类群较少，以怪柳为主。整体而言，太阳山湿地公园各群落物种非常单一，且均以盐碱植被为主，这是由于太阳山湿地公园所处位置所造成的。太阳山国家湿地公园地处宁夏中部干旱带区，干旱少雨，蒸发量大，土壤不同程度盐碱化，从而导致优势群落以单一物种为主，而且植被受水分限制，季节特性表现明显。

物种多样性是量度物种结构与功能复杂性的一个首要标准。太阳山国家湿地公园Shannon-Wiener 多样性指数在0.16～1.19，Margalef 丰富度指数在0.17～0.84。植物的物种多样性指数较小，表明该地区植物群落类型由较少物种组成，物种单一，组成简单。由此可以看出，太阳山湿地植物的生态功能相对较弱，主要由于物种分布的均匀度不够，随机性较强，而且由较少的物种组成，影响其生态功能。

太阳山国家湿地公园植被单一，区域气候干旱，植被稀疏，盐碱化土地广布，生态十分脆弱。由于水资源匮乏，再加上过去的滥垦、滥牧，造成地表植被退化，土壤表面裸露，水土流失严重，土地沙化加速，原有的生态系统遭到破坏，脆弱的生态环境不堪重负。太阳山国家湿地公园植物单一的直接原因是生境变化，而人类活动是导致植物单一的根本原因。土壤盐渍化程度的加剧和湿地入水量的减少是太阳山湿地面临的重大问题，直接影响湿地植被空间分布格局。随着湿生带土壤盐渍化程度的加剧，生态幅度较窄的植物逐渐消失使湿地植物物种多样性下降。随着干旱程度的加剧，湿地水源补给问题日益突出，土壤含水量减少，分布在湿地—干旱草原交错带的草甸植被带趋于退缩，干旱草原带扩展，土地荒漠化程度加剧，物种多样性降低。

太阳山湿地在宁夏发挥着重要的生态作用，恢复和保护太阳山已迫在眉睫，太阳山湿地的恢复与保护必须遵循自然规律，实施生态调度，优化管理模式，在保证合理开发利用的同时，减少土地开垦，防止污染，改善流域的生态状况，还需要建立健全法律制度，鼓励和调动民众参与。