霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草區(qū)系特征分析

董俊俊，孟巖，杜珍珠，黃剛，閻平*

(1 石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆石河子 832003；2 石河子大學(xué)分析測試中心，新疆石河子 832003)

雜草是指在人工環(huán)境下，受到人為栽培條件的影響，但本身并不是栽培的“目標(biāo)作物”，并且在該環(huán)境下能自然形成種群、繁殖后代的一類植物，可統(tǒng)稱為雜草[1-2]。簡單的來講，雜草是指人工環(huán)境下雜居的非栽培的天然植物區(qū)系，其形成相對比較復(fù)雜，對農(nóng)林牧和城鎮(zhèn)綠化的栽培植物、自然與人居生態(tài)環(huán)境等均有一定的不良影響，有的甚至是嚴(yán)重危害。另外，雜草作為生態(tài)系統(tǒng)中自然存在的部分，對維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡有著一定作用。通過對雜草的區(qū)系的認(rèn)識，可對該區(qū)域雜草的物種組成、發(fā)生特點(diǎn)及雜草可能造成的危害等級等有進(jìn)一步的了解，也為雜草資源的合理利用、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與建設(shè)、農(nóng)林牧業(yè)有害雜草的防控等提供理論依據(jù)[3]。

生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的快速發(fā)展，使雜草在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中越來越被重視。而隨著人類活動(dòng)對地球生態(tài)系統(tǒng)的影響日益加劇，不僅改變了經(jīng)濟(jì)格局，同時(shí)使植物區(qū)系的組成與分布格局受到外部環(huán)境的強(qiáng)烈干擾而發(fā)生改變。口岸貿(mào)易、經(jīng)濟(jì)、旅游業(yè)等快速發(fā)展，為外來雜草的傳入創(chuàng)造了條件，增加了外來入侵植物對生態(tài)安全的風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)環(huán)境的威脅，對于本土雜草的調(diào)查和對外來雜草的關(guān)注顯得尤為的必要和迫切，并且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[4]。當(dāng)前，人們往往比較重視雜草的防除，而此研究的前提是對雜草物種的調(diào)查。目前有對中國伊犁河谷種子植物區(qū)系分析的研究[5]和對霍爾果斯河流域植物區(qū)系的研究[6]，但缺乏對霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)植物的調(diào)查研究。本文是首次系統(tǒng)、全面地對該區(qū)進(jìn)行植物學(xué)方面的研究，并對雜草區(qū)系進(jìn)行分析，補(bǔ)充和豐富該地區(qū)雜草研究方面的新資料，同時(shí)為海關(guān)植物檢驗(yàn)檢疫部門、農(nóng)林牧等相關(guān)單位提供基礎(chǔ)性參考資料。

1 研究區(qū)概況

霍爾果斯口岸是新疆擁有的17個(gè)國家一類開放口岸中最大的陸路邊境口岸，位于中國新疆伊犁哈薩克自治州霍爾果斯市境內(nèi)，得名于與哈薩克斯坦的界河，霍爾果斯河。中心位于80°29'E，44°14'N。其自然條件得天獨(dú)厚，位于氣候溫和、林草茂盛、生物多樣，素有“塞外江南”之美譽(yù)的伊犁河谷谷口，平均海拔約600～750 m。以卡拉蘇河為界，河西為河漫灘地，河?xùn)|地勢較平坦，屬地勢平坦開闊的河谷平原，具有干旱區(qū)的大陸性氣候和半濕潤的小區(qū)域氣候特點(diǎn)。降水豐沛，年降水量可達(dá)到250～400 mm，溫暖濕潤，年平均氣溫8 ℃。該區(qū)地處伊犁河谷水系最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，具有豐富的水分條件，被霍爾果斯河、卡拉蘇河系及東風(fēng)干渠3條河流貫穿，是干旱區(qū)少有的水土光熱匹配良好的邊境口岸，為植物的生長提供了適宜的條件[7]。

2 研究方法

本研究借助國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“新疆北疆雜草植物區(qū)系與地理分布研究”，以及與新疆出入境檢驗(yàn)檢疫局合作項(xiàng)目“新疆口岸雜草鑒定與調(diào)查研究”，于2016—2018年3年間，在雜草集中發(fā)生的春夏秋季，對霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的考察和標(biāo)本采集工作，并拍攝植物照片、詳細(xì)記錄生境特點(diǎn)及雜草分布范圍等。調(diào)查范圍是以霍爾果斯口岸為核心，輻射到周邊，調(diào)查區(qū)包括口岸管理區(qū)、貿(mào)易區(qū)、貨場、鐵路換裝區(qū)、城鎮(zhèn)及農(nóng)區(qū)等。通過對3年所采集與石河子大學(xué)植物標(biāo)本室(SHI)積累標(biāo)本的整理，借助《新疆植物志》[8]、《中國植物志》[9]、《中國雜草志》[1]等，對所采集標(biāo)本進(jìn)行了準(zhǔn)確鑒定，結(jié)合文獻(xiàn)資料[10-11]對該區(qū)雜草進(jìn)行了系統(tǒng)的形態(tài)分類學(xué)研究，確定了雜草種類，整理出該區(qū)雜草名錄，并在全面系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)上對該區(qū)雜草區(qū)系特點(diǎn)進(jìn)行了分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草區(qū)系基本組成與分析

3.1.1 雜草的物種組成

通過對霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草的鑒定、整理、統(tǒng)計(jì)與分析，該區(qū)雜草共有160種，隸屬于33科113屬，其中：蕨類植物1科1屬1種，占該區(qū)雜草科、屬、種總數(shù)的3.03%、0.88%、0.62%；沒有裸子植物，被子植物32科112屬159種，占該區(qū)雜草科、屬、種總數(shù)的96.97%、99.11%、99.38%，其中雙子葉植物有30科95屬139種，占該區(qū)雜草科、屬、種總數(shù)的90.91%、84.07%、86.88%；單子葉植物2科17屬20種，占該區(qū)雜草科、屬、種總數(shù)的6.06%、15.04%、12.5%。表明，雙子葉植物雜草優(yōu)勢明顯，構(gòu)成了該區(qū)的主體(詳見表1)。

3.1.2 科的屬種組成

植物的科常被當(dāng)做是植物分類學(xué)中較自然的演化單元，揭示某一區(qū)域的區(qū)系特點(diǎn)的重要方法就是對該區(qū)域植物科的特點(diǎn)進(jìn)行分析[12]。通過對該區(qū)33科雜草植物進(jìn)行分析，其中含大于10種的科有菊科(26屬/38種)、禾本科(16/19)、豆科(11/16)、十字花科(11/14)、藜科(7/13)，共5科；含2～9種的科有13科，僅含1種的單種科有15科(詳見表2)。

表1 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草類型Tab.1 The type of weed in the Horgos Port and surrounding areas

表2 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草區(qū)系譜Tab.2 Spectrum of weed flora in the Horgos Port and surrounding areas

根據(jù)每科所含種數(shù)的多少，可將霍爾果斯口岸33科雜草劃分為4個(gè)類型(表3)，分別是僅含1種的單種科、含2～9種的寡種科、含10～19種的中等科和大于30種的多種科。其中單種科和寡種科共計(jì)28科，含42屬60種，分別占總科數(shù)的84.85%、占總屬數(shù)的37.17%、占總種數(shù)的37.5%，在科級水平上優(yōu)勢明顯。中等科和多種科合計(jì)5科，含71屬100種，雖然占總科數(shù)的15.15%，但占總屬數(shù)的62.83%，占總種數(shù)的62.5%，屬種比例較高，表明這5科在該區(qū)雜草區(qū)系中起重要的作用。

表3 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草科內(nèi)種的數(shù)量結(jié)構(gòu)組成Tab.3 The species in families of weed in Horgos Port and surrounding areas

3.1.3 屬的數(shù)量統(tǒng)計(jì)及分析

根據(jù)屬內(nèi)所含的種數(shù)，可將該區(qū)113屬雜草植物劃分為單種屬(僅含1種)和寡種屬(含2～6種)2個(gè)類型。其中單種屬有83屬83種，占總屬數(shù)的73.45%、總種數(shù)的51.88%，構(gòu)成了該區(qū)的主體；寡種屬有30屬77種，占總屬數(shù)和總種數(shù)的26.55%和48.12%。這體現(xiàn)出該區(qū)雜草屬的多樣性和豐富度比較高、種的多樣性和豐富度比較低(詳見表4)。

表4 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草屬的組成Tab.4 The species in genus of weed in the Horgos Port and surrounding areas

3.2 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草生活型特點(diǎn)

對植物而言，生活型是指對其賴以生存的環(huán)境條件的長時(shí)間的適應(yīng)所表現(xiàn)出的不同外貌特征的植物類型，是植物對于環(huán)境不斷適應(yīng)及植物個(gè)體不斷進(jìn)化的結(jié)果[13]。它明顯反映了植物與環(huán)境之間的關(guān)系，還能說明本區(qū)的植物區(qū)系的特性，通過分析某一地區(qū)植物的生活型，在一定程度上可以體現(xiàn)該地區(qū)綜合環(huán)境條件，有助于對該區(qū)的生態(tài)環(huán)境的特征和植物對環(huán)境的適應(yīng)策略的認(rèn)識[14]。依據(jù)本區(qū)雜草的生活周期特點(diǎn)并參照RaunKiaer的植物生活型分類法[15-16]，將該區(qū)雜草分為5個(gè)類型，相對比較豐富(圖1)。

圖1 新疆霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草生活型Fig.1 Life forms of weed in the Horgos Port and surrounding areas in Xinjiang

由圖1可知，該區(qū)雜草的生活型以草本為主，共154種(占總種數(shù)的96.25%)，其中又以一或二年生草本為主，共82種(占總種數(shù)的51.25%)；其次是多年生草本共69種(占43.13%)；寄生草本3種(占1.87%)；另外半灌木有5種(占3.13%)；灌木1種(占0.62%)。

3.3 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)植物水分生態(tài)類型分析

不同生態(tài)環(huán)境的植物對土壤條件、水分條件等重要生態(tài)環(huán)境具有不同的適應(yīng)能力[17]。植物對水分的適應(yīng)性不同，可將其分為為中生、濕生、旱生3個(gè)類型。由表5所示，該區(qū)雜草以中生為主，共122種(占總種數(shù)的76.25%)；其次濕生雜草植物25種(占15.63%)；旱生雜草植物最少，有13種(占8.12%)。

表5 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草植物水分生態(tài)型Tab.5 Water ecotype of weed in the Horgos Port and surrounding areas

將該區(qū)雜草的生態(tài)型與生境進(jìn)一步結(jié)合可以發(fā)現(xiàn)：

(1)中生雜草植物種類最多，它們多分布于林下、農(nóng)區(qū)、路邊、住宅區(qū)、換裝場等。

(2)濕生雜草植物的生境類型較單一，與中生植物生境存在一定的交叉，主要分布于河岸邊、沼澤濕地等水分條件充足的環(huán)境下。

(3)旱生雜草植物的生境主要分布在貨場、荒漠平原等。

3.4 新疆霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草屬的區(qū)系分析

植物區(qū)系是經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)生和演化而產(chǎn)生的結(jié)果，離不開研究區(qū)域的自然環(huán)境等方面的變化與發(fā)展，它能反映一個(gè)地區(qū)生物的多樣性，同時(shí)能為研究區(qū)植物資源的保護(hù)及利用提供理論支持。吳征鎰先生和王荷生先生[18-19]將植物區(qū)系定義為：某一地區(qū)，或者某一時(shí)期，某一分類群，某類植被等所有植物種類的總稱。

在進(jìn)行區(qū)系分析時(shí)，科的分布只能反映植物區(qū)系的大概組成，所以區(qū)系分析應(yīng)以屬的分布區(qū)類型來認(rèn)識類群之間的演化階段和共有屬性，也更能揭示整個(gè)植物區(qū)系的實(shí)質(zhì)，能具體反映植物的系統(tǒng)發(fā)育、演化擴(kuò)展過程、區(qū)域分布及地理特征[20]。

根據(jù)吳征鎰等[21]對種子植物屬的分布區(qū)類型劃分方法，可將本區(qū)雜草112屬劃分為8個(gè)分布區(qū)類型和8個(gè)變型(表6)。

表6可以看出，該區(qū)雜草的分布區(qū)類型中，去除世界分布的28屬49種外，其中舊世界溫帶分布及其變型的屬、種最多，有26屬35種；其次，是北溫帶分布及其變型分布，有21屬32種；地中海、西亞至中亞及其變型分布的有16屬19種，泛熱帶分布有15屬18種，中亞及其變型分布僅4屬4種，東亞-北美間斷和溫帶亞洲分布各含1屬1種。

表6 霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)植物屬的分布區(qū)類型Tab.6 The generic area-types of weed in the Horgos Port and surrounding areas

該區(qū)屬的地理成分中，溫帶及含溫帶分布區(qū)類型的屬共48屬，占非世界分布總屬數(shù)的57.14%，占總種數(shù)的61.82%，所占比例最高，構(gòu)成了本區(qū)系的主體，表明該區(qū)具有明顯的溫帶性質(zhì)，這與本地區(qū)所處的地理位置屬于北溫帶相一致，氣候條件與北溫帶分布屬相適應(yīng)。其次，地中海、西亞至中亞分布及其變型共16屬19種，占總屬數(shù)的19.05%和總種數(shù)的17.27%，這些屬絕大部分為典型的旱生植物，且多集中于蒺藜科、駱駝蓬科等，如霸王屬、駱駝蓬屬等；屬于熱帶成分的屬有15屬18種，都為泛熱帶分布，且基本上都為單種屬，占總屬數(shù)的17.86%和總種數(shù)的16.36%；有少量的中亞分布及其變型，共計(jì)4屬4種，占總屬、種數(shù)的4.76%和3.64%。綜觀以上地理成分，屬的溫帶成分占據(jù)了主體地位；其次是古地中海成分和熱帶成分較為顯著，缺乏中國特有成分?；魻柟箍诎兜靥幰晾绾庸裙瓤谂c中亞五國接壤，由于受到上述植物區(qū)系的相互交匯、融合的影響，使該地區(qū)的植物區(qū)系來源具有多域性。該區(qū)地處北溫帶，溫帶成分占主體的特點(diǎn)與其所處地理位置相一致，其次與地中海、西亞、中亞分布及泛熱帶分布聯(lián)系較密切，而其他的成分有少量的滲入。

4 結(jié)論與討論

(1)雜草植物種類比較豐富和多樣。

新疆霍爾果斯口岸及周邊地區(qū)雜草共有33科113屬160種，其中蕨類植物1科1屬1種，沒有裸子植物，被子植物32科112屬159種，被子植物占絕對優(yōu)勢。該區(qū)雜草種類相對比較豐富的。區(qū)系中大于10種的科較少，只有菊科(26屬/38種)、禾本科(16/19)、豆科(11/16)、十字花科(11/14)、藜科5科(7/13)，這與世界性大科的分布是吻合的，這5科也為該區(qū)的優(yōu)勢科。該區(qū)優(yōu)勢屬現(xiàn)象不明顯，沒有相對較大的屬，多數(shù)屬僅含有1種或2種植物，說明該區(qū)的自然環(huán)境較惡劣，或與該地區(qū)大多數(shù)為人工環(huán)境，人為干預(yù)比較大有關(guān)。

(2)雜草植物的生活型以草本為主，水分生態(tài)型以中生為主?；魻柟箍诎都爸苓叺貐^(qū)雜草區(qū)系以草本植物占絕對優(yōu)勢，占總種數(shù)的94.38%，其中又以一或二年生草本種類最多，占總種數(shù)的51.25%，說明一或二年生草本植物能更好地適應(yīng)該區(qū)的生態(tài)環(huán)境，也很符合雜草的生活型特點(diǎn)。從水分生態(tài)型來看，本區(qū)主要中生植物是該區(qū)的主要成分，占總種數(shù)的76.25%，很符合霍爾果斯口岸溫帶大陸性干旱、半干旱氣候特征。

(3)雜草區(qū)系地理成分較為復(fù)雜，具有明顯的溫帶性質(zhì)?；魻柟箍诎短幱跍貛詺夂騾^(qū)，該區(qū)雜草區(qū)系中有8個(gè)分布區(qū)類型和8個(gè)變型，其中，溫帶成分占非世界分布總屬數(shù)的57.14%，溫帶成分占絕對優(yōu)勢。通過分析雜草的區(qū)系地理成分，可以得出這些植物的原生境與本區(qū)的氣候環(huán)境具有較大相似性，因而其可以很好地適應(yīng)本區(qū)的氣候環(huán)境并迅速繁殖和生長，反映出雜草植物具有較強(qiáng)的生命力，同時(shí)又能反映出本區(qū)系植物分布與該區(qū)氣候條件相適應(yīng)的結(jié)果。