林广旋 朱耀军 郭 嘉 徐卫刚 陈粤超 何 韬 许方宏
(1 广东湛江红树林国家级自然保护区管理局,广东 湛江 524000;2 中国林业科学研究院生态保护与修复研究所(湿地研究所),北京 100091;3 广东湛江红树林湿地生态系统国家定位观测研究站,广东 湛江 524448)
红树林湿地生态系统是我国华南沿海重要的滨海湿地生态系统,红树植物是红树林生态系统的基础和最重要组分,为生态系统提供了初级生产力,维系着生态系统的稳定性、功能和服务价值,红树林物种多样性具有重要作用。人类干扰、气候变化、外来种入侵等导致红树植物多样性下降(翟冠群,2019; 徐慧鹏等, 2020; Jagtap et al., 2007; 周青青等, 2010)。我国共有真红树植物12 科16 属28 种(廖宝文等, 2014; 罗柳青等, 2017),主要分布在海南、广东、广西、福建、香港、台湾和浙江南部(王文卿等, 2007; 杨盛昌等, 2017)。至今,我国已有近1/3 的红树植物近濒危状态,其中,小花老鼠簕(Acanthus ebracteatus)已被《中国生物多样性红色名录-高等植物卷》列入IUCN 近危(NT)级别。
小花老鼠簕是我国真红树植物之一,属于爵床科(Acanthaceae)老鼠簕属(Acanthus),别名海簕根、黄鱼簕等,天然分布于印度尼西亚、中南半岛、印度等地区。我国的海南文昌、琼海、万宁、儋州、海口以及广西北仑河口有明确分布记录(王文卿等,2013)。小花老鼠簕常绿小灌木,根系发达并具有海绵状通气组织、茎杆直立,分枝下垂会逐渐形成支柱根,从而蔓延扩展形成新的植株,两面叶,穗状花序顶生,花果期为6 月至翌年3 月(盛花期11 月至翌年2 月)。此外,小花老鼠簕味微甘、性凉,体内含有多种黄酮类物质,具有很大的药用价值(陈玫伶等, 2019)。
雷州半岛曾有小花老鼠簕分布的历史记录,但无详实资料可考。本研究对雷州半岛的小花老鼠簕种群分布进行全面调查,并分析其生长区域的沉积物特征,为雷州半岛红树植物多样性保护和我国珍稀濒危红树植物保育提供参考。
雷州半岛位于中国大陆最南端,属北热带和南亚热带季风气候区,半岛三面环海,南与海南岛隔琼州海峡相望,北与广西接壤。年均气温22.5℃,年降雨量1 100 ~1 800 mm,集中于7—9 月。雷州半岛岸线漫长、曲折,入海河流、港湾众多,有着多样的海岸生境,海岸带植物资源丰富,并形成独特的以红树林为代表的滨海植物群落。雷州半岛红树植物26 种,其中真红树14 种,半红树12 种,是我国大陆红树植物分布较为丰富的地区(广东湛江红树林国家级自然保护区管理局, 2019)。
1.2.1 群落调查 2019 年6月—2021 年11 月,采用无人机航拍、野外踏查与样方调查结合的方法,全面调查雷州半岛小花老鼠簕状况,包括树种、地径、树高、冠幅和盖度等群落特征,对成片分布区域采用1 m×1 m 样方调查。
1.2.2 沉积物分析 对小花老鼠簕成片分布区域,随机设置A、B、C、D 4 个样方(图1),采集沉积物,并分为0 ~10 cm、10 ~20 cm、20 ~30 cm 3 个层次,分别采用电极法、容量法、凯氏定氮法、钼锑抗比色法、原子吸收法、碱解扩散法、乙酸铵浸提-钼锑抗比色法、乙酸铵浸提-原子吸收法分析沉积物pH 值、有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷、有效钾含量,
在九洲江入海的安铺河、营仔河河口滩涂新发现小花老鼠簕种群,其中,安铺河口种群面积较大(图1)。新发现种群由10 个纯林斑块和1 个混生斑块组成,各斑块面积大小不等,最小斑块不到100 m2,最大斑块3 260 m2,所有斑块面积总计9 083 m2,是我国大陆最大面积的小花老鼠簕种群。
图1 雷州半岛小花老鼠 种群分布示意图Fig.1 Schematic diagram of the distribution of Acanthus ebracteatus in Leizhou peninsula
新发现的小花老鼠簕种群以单优种群落类型为主,小面积与桐花树(Aegiceras corniculatum)、芦苇(Phragmites australis)和老鼠簕(Acanthus ilicifolius)混生。群落周边分布有无瓣海桑(Sonneratia apetala)、 假 茉 莉(Clerodendrum fragrans)、鱼藤(Derris trifoliata)、阔苞菊(Pluchea indica)和水蓑衣(Hygrophila ringens)等植物。
新发现的小花老鼠簕生境限于在受潮汐影响的九洲江入海河口的河岸冲积滩,淤泥较为深厚。种群为野生状态,呈斑块状连片分布。以纯林为主,种群密度大,盖度大于90%。种群平均高度100.7 cm,植株最低83.0 cm,植株最高123.0 cm,群落内植株高度整齐一致,外貌平整。植株具有多个分枝,支柱根多条,在群落内枝条交错。大部分植株生长旺盛,小部分受无瓣海桑遮蔽,植株较柔弱。由于密度高、盖度大,林下没有光照,未发现有林下天然更新。植株器官形态测量数据也与《中国植物志》等文献记载略有差异。与该地区同属植物老鼠簕相比,新发现的小花老鼠簕种群与其主要区别为花偏小且没有小苞片,花蕾锐尖,花色纯白或略带浅蓝。
新发现的小花老鼠簕以纯林为主,小面积与其他植物混生或长于高大的无瓣海桑林下。安铺河口的植物种群多呈小片状纯林分布于河流两岸,典型的单优势种群落,植株密度大且覆盖度高,群落内很难找到其他植物。群落周边分布有高大的无瓣海桑,低矮的老鼠簕、卤蕨(Acrostichum aureum)、水蓑衣、短叶茳芏(Cyperus malaccensissubsp.monophyllus)等,也有攀援的鱼藤。营仔河口植物数量较少,分布较分散,与老鼠簕、鱼藤等混生。
沉积物理化特性见表1,沉积物pH 值为6.30,为微酸性环境。从全量养分来看,有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为31.97、1.59、0.78、14.50 g/kg。从有效态养分来看,有效氮、有效磷、有效钾含量分别为49.77、25.64、435.13 mg/kg。从沉积物理化特性的变化规律来看,随着采样深度的增加,有机质、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾呈逐渐降低的趋势。
表1 沉积物理化特性Table 1 Physicochemical characteristics of sediment
本次调查发现雷州半岛小花老鼠簕种群分布在九洲江的两条分汊入海河流——安铺河和营仔河入海口附近区域,是目前我国发现天然分布的最大种群,填补了雷州半岛小花老鼠簕分布无资料可考的空白。
雷州半岛分布有小花老鼠簕与老鼠簕两种老鼠簕属植物,两者生态位接近,生境类似,多生长于河流出海口盐度较低区域,喜欢淤泥深厚的河流两岸淤积区。老鼠簕在雷州半岛分布范围较广,在有潮汐影响的河流入海区均有发现。本调查发现的小花老鼠簕种群主要分布于高潮时海水可到达的河段中部,地形平坦,淤泥较深厚。在其分布的上游(向上溯流2 ~3 km 的海水可达点)和下游(向下顺流3 ~4 km 的出海口)区域,均有同属植物老鼠簕的分布。从沉积物分析结果看,小花老鼠簕种群偏向分布在微酸性环境中,且其分布区沉积物养分含量均较高,与老鼠簕相比,雷州半岛的小花老鼠簕种群分布更为狭窄或对生境质量要求更高。据张童童等(2021)叶形态解剖学研究,两种老鼠簕属植物在气孔器的大小、数量、蜡被、栅栏组织层数方面存在一定的差异,因此,可能这也是导致分布具有一定差异的原因。此外,本次调查发现,雷州半岛的小花老鼠簕种群花期较长,自6 月至次年3 月均见开花,其中以12 月前后开花量较多。与老鼠簕比较,其花期长而分散,其花朵较稀疏、花果较弱小,结实量极少,很难以有性繁殖的方式形成种群优势,这也可能是小花老鼠簕种群分布狭窄、扩散速度缓慢,在空间分布上不及同属植物老鼠簕的重要原因。
据报道,小花老鼠簕分布在树冠间隙有阳光渗入的红树林下层,有时也组成小面积的纯林(王文卿等, 2013)。黄丽艳等(2020)在广西发现小花老鼠簕为生长在海漆(Excoecaria agallocha)、桐花树、榄李(Lumnitzera racemosa)等垂直结构明显的红树林林下层,未见纯林,并据此推测小花老鼠簕耐淹水能力和对高强光的耐受能力较差,生长状态与其共生的乔灌木有一定的关联性。然而,本次调查发现的小花老鼠簕大面积以纯林为主,为典型的单优势种群落,密度大且盖度高,群落内很难找到其他植物,小面积与其他植物混生或长于高大的无瓣海桑林下。这与先前的报道和广西发现的小花老鼠簕种群特点不同,说明小花老鼠簕具有一定的耐淹能力和耐强光能力。
为探明小花老鼠簕纯林分布的生态位特征,本调查进一步研究了其分布区域的沉积物特性,其分布区域的总养分含量较高,有效氮和有效磷属于中低水平,有效钾则属于较高水平,说明小花老鼠簕对养分需求较高,对有效态氮、磷的吸收需求可能较高。
综上所述,目前虽已发现几处小花老鼠簕的分布,但对其生态位、生活习性、生态特征等仍不清晰,亟待进一步开展相关深入研究。
3.2.1 生境保护 雷州半岛小花老鼠簕分布在河口高潮位带,一方面,易受到水流冲刷、暴雨径流等自然灾害影响,会造成植株被泥沙覆盖、附着而影响生理生态,有时甚至被冲走或河岸带塌方,导致生境减少;另一方面,周边人口密集,社区生产生活频繁,容易被开发建设等挤占生态空间,从而导致生境被限制、切割、阻断、破碎化。因此,亟待对其生境进行有效保护,建议在该区域建立特别保护小区或将其划入保护区核心区以进行重点管理。
3.2.2 防护有害及入侵物种 小花老鼠簕种群周边发现鱼藤,因此,受鱼藤种群爆发性增长的风险加大,此外,种群周边的无瓣海桑大量繁殖也侵占了小花老鼠簕的生长空间。经观察发现,在高大的无瓣海桑林下虽然有小花老鼠簕分布,但植株稀疏,生长势明显偏弱,开花量、结实率更低。因此,对于有害及入侵物种应及时给予清除,保证小花老鼠簕的正常生长。
3.2.3 杜绝人类活动干扰 小花老鼠簕生长区域易受到上游河流及海漂带来垃圾的覆盖污染,由于其具有一定的药用价值,常被当地居民采挖,造成不可恢复的损害。《中华人民共和国湿地保护法》于2022 年6 月1 日起施行,其中明确规定当地政府应采取有效措施保护红树林湿地,杜绝人类活动干扰,因此,应加大法治宣传,强化人们的保护意识,结合生态教育和宣传,弘扬周边社区保护红树林的优良传统,以及乡规民约在生态文化传承中的作用,探索社区共管的方式,引导社区居民走既保护生态环境,又可持续发展的生态文明建设道路。
3.2.4 开展迁地保护与合理利用 迁地保护是解除威胁的重要方式(周桔等, 2021)。一方面,建立小花老鼠簕等珍稀濒危红树植物种质资源圃,加快科技研发,攻关种苗繁育、生境修复、野外回归等技术难题,保育并扩繁种群。另一方面对其药用价值进行科学开发,利用小花老鼠簕在宜林滩涂地进行生态修复,发掘植物资源多种功能,开展特色生物资源的合理利用。
雷州半岛小花老鼠簕种群分布在九洲江的两条分汊入海河流—安铺河和营仔河入海口附近区域,由10 个纯林斑块和1 个混生斑块组成,各斑块面积大小不等,最小斑块不到100 m2,最大斑块3 260 m2,面积合计9 083 m2,是我国发现的天然分布面积最大的种群。群落周边分布有无瓣海桑,老鼠簕、卤蕨、水蓑衣、短叶茳芏等。群落分布的沉积物为微酸环境,沉积物养分含量较高。由于易受入侵生物、自然灾害、人类干扰等影响,亟待保护与修复。