桑干河自然保護(hù)區(qū)種子植物區(qū)系調(diào)查分析

王振軍

(山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局，山西 大同 037000)

植物科、屬、種的分布區(qū)類型及組成反映了不同地區(qū)間區(qū)系的親緣性，且其中屬的分類特征相對穩(wěn)定，可以更全面地反映物種分化特征與區(qū)系發(fā)生的過程。筆者通過調(diào)查桑干河自然保護(hù)區(qū)的種子植物，并對其區(qū)系組成、性質(zhì)和地理分布特征等進(jìn)行了分析，以期為桑干河的生物多樣性保護(hù)、植物資源開發(fā)利用與植物保護(hù)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查區(qū)概況

山西桑干河省級自然保護(hù)區(qū)地處大同盆地，北與內(nèi)蒙古相鄰，南以恒山為界，地理坐標(biāo)為112°16′33″～13°58′27″E，39°14′29″～40°08′06″N，總面積69 583.41 hm2. 桑干河保護(hù)區(qū)從北到南地貌為低山丘陵、山間小盆地和大同盆地，整體地形較為平坦開闊，地勢西南高、東北低，最高處為大洼分區(qū)豐稔山，海拔1 403 m；最低處為陽高縣尉家小堡，海拔890 m.保護(hù)區(qū)屬寒溫帶大陸性氣候，晝夜溫差大，氣溫低，干旱少雨，冬春兩季多風(fēng)沙，降雨集中在夏季。年均氣溫6.5 ℃，極端最高氣溫38.3 ℃，極端最低氣溫-33.0 ℃；年降雨量400 mm左右，年蒸發(fā)量2 200 mm～2 400 mm，無霜期120 d～130 d，年均6級～8級大風(fēng)日數(shù)65 d以上。保護(hù)區(qū)土壤主要為栗鈣土性土、栗鈣土、栗鈣土性沙土、鹽化堿化栗鈣土、草甸土、鹽化草甸土等。

2 調(diào)查方法

2017年至2018年，根據(jù)桑干河省級自然保護(hù)區(qū)的地形、地貌特點，選擇具有代表性的生境類型，布設(shè)植物調(diào)查樣方284個。其中，大洼分區(qū)95個、長勝莊分區(qū)113個、栗家坊分區(qū)45個、薛家莊分區(qū)31個。調(diào)查中，喬木樣方面積為10 m×10 m，記錄喬木樹種構(gòu)成、株數(shù)、胸徑、高度、蓋度；灌木樣方面積為4 m×4 m，記錄灌木的種名、平均高度、蓋度；草本樣方面積1 m×1 m，記錄樣方內(nèi)草本植物的種名、多度、蓋度、高度等。同時記錄各樣方的海拔、經(jīng)緯度、坡向、坡度、土壤類型、枯枝落葉層、腐殖質(zhì)層、人為活動及其影響等環(huán)境因子。對于難以辨認(rèn)的種類則記錄主要特征、數(shù)量和環(huán)境特點，拍攝數(shù)碼照片或制作標(biāo)本，帶回實驗室進(jìn)行分類鑒定。

3 結(jié)果與分析

3.1 種子植物種類組成

桑干河保護(hù)區(qū)植物類群統(tǒng)計見表1.

表1 桑干河保護(hù)區(qū)植物類群統(tǒng)計

由表1可以看出，桑干河省級自然保護(hù)區(qū)共有種子植物63科251屬457種。其中，裸子植物2科3屬4種，被子植物61科248屬453種。桑干河保護(hù)區(qū)的種子植物區(qū)系較為貧乏，從科數(shù)上看占全省科數(shù)的44.06%，相對豐富；但屬數(shù)只占30.76%，所含種數(shù)僅為全省種數(shù)的17.74%，占中國種子植物種數(shù)(26 276種～27 268種，李錫文《中國種子植物區(qū)系統(tǒng)計分析》)的0.017%.且植物以草本居多，占種子植物的89%.野生喬木樹種在本區(qū)發(fā)育不好，僅山楊(Populusdavidaiana)、白樺(Betulaplatyphylla)、小葉楊(Populussimonii)、青楊(Populuscathayana)、中國黃花柳(Salixsinica)、旱柳(Salixmatsudana)、旱榆(Ulmusglaucescens)為野生物種，其種群多分布在溝谷、河邊、農(nóng)田地畔等濕熱條件較好的地域。其余裸子植物和闊葉喬木均為人工引種，這與桑干河保護(hù)區(qū)所處地區(qū)氣候、土壤結(jié)構(gòu)有關(guān)。保護(hù)區(qū)大多數(shù)土壤心土層附近有1層泥河灣期湖相沉積物，堿性大、粘粒含量高，形成“白干土”層。因表層疏松，下層堅實，土壤通透性不良，土體內(nèi)部干旱、缺水、少養(yǎng)分，植物根系向深層伸展較為困難。

桑干河保護(hù)區(qū)野生種子植物科內(nèi)屬、種的組成見表2.

表2 桑干河自然保護(hù)區(qū)野生種子植物科內(nèi)屬和種的組成

由表2可以看出，野生種子植物科內(nèi)屬、種的組成差異較大。本地區(qū)只含1屬的科較多，為26科，占總科數(shù)的41.27%.其中，1屬1種的科有15科，占總科數(shù)的23.81%，如，馬齒莧科、?？啤：?屬以上的科共有12科，占總科數(shù)的19.05%；但屬數(shù)高達(dá)159屬，占總屬數(shù)的63.35%；種數(shù)高達(dá)290種，占總種數(shù)的63.60%，在該區(qū)系中占有主導(dǎo)地位。其中，菊科(40屬：83種，下同)和禾本科(24:43)在該區(qū)系組成中占有絕對優(yōu)勢，兩科的屬、種數(shù)占總屬數(shù)的25.10%，總種數(shù)的27.63%.此外，還有豆科(16∶42)、薔薇科(13∶30)、十字花科(12∶14)、唇形科(10∶17)、毛莨科(9∶16)、傘形科(9∶10)、石竹科(8∶11)、藜科(7∶14)、玄參科(6∶9)、紫草科(6∶8)等。含6屬以下的科共有51科，占總科數(shù)的80.95%；屬數(shù)有90屬，占總屬數(shù)的35.86%；種數(shù)有120種，占總種數(shù)的26.32%，在該區(qū)系中占有從屬地位。

3.2 屬的組成分析

山西桑干河自然保護(hù)區(qū)野生種子植物屬內(nèi)種的組成見表3.

表3 桑干河自然保護(hù)區(qū)野生種子植物屬內(nèi)種的組成

由表3可知，本區(qū)無較大型(20種～29種)以上的屬，多為單種屬和小型屬(2種～9種)。只有1個種的屬達(dá)到152屬，占總屬數(shù)的60.56%，種數(shù)占該區(qū)總種數(shù)的33.26%.中型屬(10種～19種)只有蒿屬(Artemisia)19種、委陵菜屬(Potentilla)10種，占總屬數(shù)的0.80%，總種數(shù)的6.36%.小型屬97屬共276種，占總屬數(shù)的38.65%，總種數(shù)的60.38%.小型屬中，含6種～9種的屬共有5屬34種，占總屬數(shù)的1.99%，總種數(shù)的7.46%；2種～5種的屬有92屬241種，占總屬數(shù)的36.65%，總種數(shù)的52.85%.常見屬有胡枝子屬(Lespedeza)、堇菜屬(Viola)、苦荬菜屬(Lxeris)等。含1種～5種的屬在本區(qū)系中占有絕對優(yōu)勢。初步分析保護(hù)區(qū)野生植物的單種屬僅有翼蓼屬(Pteroxygonum)1種。

3.3 屬的地理區(qū)系分析

參考《中國種子植物區(qū)系地理》對中國種子植物分布區(qū)類型的劃分，將桑干河自然保護(hù)區(qū)野生種子植物劃分為14個分布區(qū)類型，見表4.

表4 桑干河自然保護(hù)區(qū)野生種子植物科和屬的分布區(qū)類型

1) 世界分布。本區(qū)共有50屬，占總屬的19.92%.該類型植物以喜濕或中性草本植物為主，如，蓼屬(Polygonum)、藜屬(Chenopodium)、鐵線蓮屬(Clematis)、鼠李屬(Rhamnus)、旋花屬(Convolvulus)、拉拉藤屬(Galium)、堇菜屬(Viola)等。在河灘地畔生長有酸模屬(Rumex)、遠(yuǎn)志屬(Polygala)、毛莨屬(Ranunculus)、千里光屬(Senecio)、老鸛草屬(Geranium)和苔草屬(Career)等；在沿河岸低洼淺水中分布有莎草屬(Cyperus)、燈心草屬(Juncus)、薦草屬(Scirpus)、香蒲屬(Typha)、浮萍屬(Lernwa)等；在干旱或鹽堿地生長有旋花屬(Convolvulus)、蒿屬(Artemisia)、堿蓬屬(Suaeda)、黃芪屬(Astragalus)等，尤其是蒿屬、沙蓬屬，為鹽堿地的主要植被。

2) 泛熱帶分布。泛熱帶分布的屬為19屬，是熱帶分布屬中最豐富的一類，主要有大戟屬(Euphorbia)、鵝絨藤屬(Cynanchum)、牽牛屬(Pharbitis)、菟絲子屬(Cuscuta)、狗尾草屬(Setaria)，該類植物大多分布于土壤條件較好的農(nóng)田及地埂。泛熱帶屬種系在本地生長發(fā)育較差，對土壤、水濕條件有一定的要求。

3) 熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布在桑干河保護(hù)區(qū)，僅地榆屬(Sanguisorba)1屬，主要生長在河漫灘草甸、山坡草地及灌叢中。

4) 舊世界熱帶分布。舊世界熱帶分布有2屬，為香茶菜屬(Rabdosia)、天門冬屬(Asparagus)，各類生境均可見。

5) 熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布。本類型有2屬，為大豆屬(Glycine)、砂引草屬(Messerschmidia)，常生長在河灘、山地、灌叢或農(nóng)田。

6)熱帶亞洲至熱帶非洲分布。保護(hù)區(qū)分布有2屬，為蝎子草屬(Girardinia)、丁草屬(Gerbera)。

7) 熱帶亞洲(印度-馬來西亞分布)分布。本區(qū)分布有2屬，即蛇莓屬(Duchesnea)、苦荬菜屬(Ixeris)。

8) 北溫帶分布。該類型分布數(shù)量最大，共94屬，占總屬數(shù)的 37.45%，高于山西省同類型植物屬所占的比例(30.51%)，是本區(qū)植被的主要成分，在保護(hù)區(qū)植物區(qū)系組成上發(fā)揮著重要的作用。這些植物的水分生態(tài)型多表現(xiàn)為中生性，常見木本植物有松屬(Pinus)、楊屬(Populus)、柳屬(Salix)、榆屬(Ulmus)等，為本區(qū)喬木群落的優(yōu)勢種；灌木有薔薇屬(Rosa)、繡線菊屬(Spiraea)、忍冬屬(Lonicera)、莢蒾屬(Viburnum)等，為山地、河灘地區(qū)灌叢的主要成分；草本植物主要有蠅子草屬(Silene)、唐松草屬(Thalictrum)、景天屬(Sedum)、委陵菜屬(Potentilla)、野豌豆屬(Vicia)、棘豆屬(Oxytropis)、地梅屬(Androsace)、薊屬(Cirsium)、風(fēng)毛菊屬(Saussurea)、蔥屬(Allium)。其中，遠(yuǎn)志屬(Polygala)、棘豆屬(Oxytropis)、針茅屬(Stipa)、堿茅屬(Puccinllia)、披堿草屬(Elymus)、賴草屬(Leymus)和拂子茅屬(Calamagrostis)等旱生植被，是保護(hù)區(qū)干旱地區(qū)和山坡草地的優(yōu)勢成分。

9) 東亞和北美洲間斷分布。本類型在保護(hù)區(qū)分布有3屬，為胡枝子屬(Lespedeza)、蛇葡萄屬(Ampelopsis)、黃華屬(Thermopsis)，占總屬數(shù)的1.19%.

10) 舊世界溫帶分布。本區(qū)分布有38屬，占總屬數(shù)的15.14%，僅次于北溫帶分布類型。從生活型上看，木本植物主要有沙棘屬(Hippophae)、檉柳屬(Tamarix)、栒子屬(Cotoneas)、丁香屬(Syringa)；沙棘屬多為林下木灌叢，檉柳屬多分布在鹽堿地和河灘地。草本植物主要有菊屬(Dendranthema)、沙參屬(Adenophora)、敗醬屬(Patrinia)、苜蓿屬(Medicago)、荊芥屬(Nepeta)、青蘭屬(Dracocephalum)、益母草屬(Leonurus)、香薷屬(Elsholzia)、沙參屬(Adenophora)、鴉蔥屬(Scorzonera)、橐吾屬(Ligularia)、鵝觀草屬(Roegneria)、隱子草屬(Cleistogenes)、藍(lán)盆花屬等，為林下草本層、草地、灌叢、河漫灘草甸的重要組成成分。

11) 溫帶亞洲分布。溫帶亞洲分布有17屬，占總屬數(shù)的6.77%.常見的包括杏屬(Armeniaca)、錦雞兒屬(Caragana)、大油芒屬(Spodiopogon)、米口袋屬(Gueldenstaedtia)、附地屬(Trigonotis)、狼毒屬(Stellera)、防風(fēng)屬(Sapoghnikovia)等。本類型野生木本植物多生于山地。

12) 地中海海區(qū)、西亞至中亞分布。本區(qū)分布有5屬，主要有甘草屬(Glycyrrhiza)、補血草屬(Limonium)等。

13) 中亞分布。該類型分布有4屬，皆為草本植物，有角蒿屬(Incarvillea)、沙蓬屬(Agriophyllum)、牻牛兒苗屬(Erodium)、芨芨草屬(Achnatherumsplendens)。

14) 東亞分布。本區(qū)分布有10屬，占3.98%.包括有側(cè)柏屬(Platycladus)、唐松草屬(Thalictrum)、狗娃花屬(Heteropappus)、泥胡菜屬(Hemistepta)等。

15) 中國特有分布。本區(qū)分布有2屬，即虎榛子屬(Ostryopsis)和翼蓼屬(Pteroxygonum)。翼蓼屬為單種屬。

4 結(jié)論與討論

桑干河自然保護(hù)區(qū)植物區(qū)系屬泛北極植物區(qū)系歐亞草原植物區(qū)系，且與世界、中國部分地區(qū)有一定的聯(lián)系，尤其與溫帶區(qū)系植物關(guān)系最為密切。其植物區(qū)系中以各種溫帶成分占絕對優(yōu)勢，共有149屬，占總屬數(shù)的59.36%.大多數(shù)溫帶成分的喬木和灌木，不論是野生的還是人工培育的，都能形成森林植被和灌叢植被，并成為某一個種群的優(yōu)勢種或建群種，表明桑干河保護(hù)區(qū)植物區(qū)系與溫帶植物區(qū)系有著密切的歷史淵源。其次是與熱帶植物區(qū)系有較大的聯(lián)系，共有28屬，占總屬數(shù)的11.16%. 說明保護(hù)區(qū)的植物區(qū)系中含有熱帶親緣關(guān)系的植物，如，地榆屬(Sanguisorba)、天門冬屬(Asparagus)、大豆屬(Glycine)、蝎子草屬(Girardinia)、苦荬菜屬(Ixeris)等，提供了保護(hù)區(qū)植物區(qū)系在演化史上與熱帶區(qū)系相聯(lián)系的遺跡和證據(jù)。再次是東亞成分共10屬，占總屬數(shù)的3.98%，主要表現(xiàn)為中國—喜馬拉雅分布，如，部分蒿類植物；還有中國—日本(或朝鮮)分布，如，胡枝子(Lespedezabicolor)、金銀忍冬(Loniceramaackii)等，為山地灌叢的優(yōu)勢種或森林群落的伴生成分。

單種屬是研究植物區(qū)系特征和起源的關(guān)鍵。保護(hù)區(qū)植物中單種屬雖僅有1種，但也表現(xiàn)出保護(hù)區(qū)植物中尚有原始和古老殘遺的種屬，其古來性及新生性，在系統(tǒng)演化和分類學(xué)上同其它物種的關(guān)系、生態(tài)幅度大小及分布區(qū)寬窄，也為保護(hù)區(qū)植物區(qū)系結(jié)構(gòu)和演化史提供了重要資料。

保護(hù)區(qū)植物區(qū)系成分受蒙古草原地區(qū)東蒙古亞區(qū)的影響比較明顯。保護(hù)區(qū)與東蒙古亞區(qū)的植物區(qū)系有較多的共有種，主要是因為森林破壞后有草原入侵的成分。保護(hù)區(qū)植物區(qū)系成分與我國其它植物區(qū)系都有聯(lián)系，地理成分復(fù)雜多樣,且具有明顯的過渡性。從植物區(qū)系發(fā)生角度分析，桑干河保護(hù)區(qū)植物區(qū)系的起源可歸結(jié)為熱帶成分、溫帶成分。