黃河下游防洪工程區(qū)種子植物區(qū)系研究

李家東，張自浩，張效艷

（黃河水資源保護(hù)科學(xué)研究院，河南鄭州450003）

植物是重要的在自然資源之一，植被的性質(zhì)和特點(diǎn)反映了該地區(qū)的自然狀況，是改造植被生態(tài)環(huán)境，利用植被資源促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)的天然材料［1-3］。河岸帶被認(rèn)為是河流影響最為明顯地段，對(duì)于河岸植被的研究是綜合治理河流兩岸灘地的一個(gè)重要依據(jù)，也反映出河流治理對(duì)生態(tài)的影響［4-5］。河流兩岸的植被是河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)的活動(dòng)邊界，是環(huán)境的過渡帶。河岸帶植被在形成河流物理和生物特性的過程中起著重要的作用。對(duì)維持河岸帶的穩(wěn)定及保持整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能的連續(xù)性和穩(wěn)定性具有重要的意義［6］。河流灘地的過度開發(fā)和不合理管理極大地改變了灘地植被原有的成分和結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地植被功能的發(fā)揮也受到了影響［7-10］。當(dāng)認(rèn)為干擾超過環(huán)境負(fù)載能力時(shí)，會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)和環(huán)境問題，同時(shí)，植被的消減，水土的流失，對(duì)河流的防洪安全也帶來了極大的挑戰(zhàn)［11-12］。

植物區(qū)系分布的調(diào)查是了解植物資源的基礎(chǔ)，有利于掌握區(qū)域植物資源利用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)新的種質(zhì)資源、新的分布，同時(shí)為植物資源的發(fā)掘和利用、生態(tài)保護(hù)和發(fā)展提供依據(jù)［13-14］。植物區(qū)系是指某一地區(qū)或分類單元、植物群落所有植物的總和，是植物界在一定自然地理?xiàng)l件下，是在自然歷史條件下綜合作用、發(fā)展、演化的結(jié)果［15-17］。植被的區(qū)系組成是最重要的群落學(xué)特征，它決定著群落的外貌和結(jié)構(gòu)，而群落的區(qū)系組成是該地區(qū)植被區(qū)系成分的一個(gè)縮影。對(duì)某一地區(qū)植物區(qū)系的調(diào)查研究是研究該地區(qū)不同時(shí)空尺度上植物多樣性的重要基礎(chǔ)［18-19］。植物區(qū)系研究對(duì)于了解和掌握區(qū)域生物物種多樣性具有重要的基礎(chǔ)性研究意義［20］。植物區(qū)系地理學(xué)研究常常與植物群落學(xué)、植被生態(tài)學(xué)研究相結(jié)合，有助于充分理解植物群落的組成、結(jié)構(gòu)、演替等特征，對(duì)于生物多樣性保護(hù)景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)揮和可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的參考意義［21-22］。

黃河是中華民族的母親河，黃河干流自河南桃花峪以下為黃河的下游，長期的排洪輸沙過程導(dǎo)致下游河道較寬。防洪任務(wù)一直是黃河治理離不開的工作重心。黃河下游防洪工程的建設(shè)，對(duì)于增強(qiáng)黃河下游提防抗御洪水的能力，進(jìn)一步保障黃河下游防洪安全，保障黃河下游防洪保護(hù)區(qū)的社會(huì)穩(wěn)定和促進(jìn)該區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義［23-24］。淤積的黃河下游平原是我國重要的糧食生產(chǎn)區(qū)和核心產(chǎn)區(qū)之一，人類活動(dòng)對(duì)區(qū)內(nèi)景觀結(jié)構(gòu)影響深刻，并進(jìn)一步影響著生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。通過對(duì)黃河下游工程建設(shè)區(qū)植被區(qū)系考察、采集和研究，以期了解黃河河岸帶植物資源分布，掌握防洪區(qū)植被區(qū)系組成，為黃河下游生物多樣性保護(hù)、水土流失防治、植物資源可持續(xù)開發(fā)利用與植物保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

黃河下游十四五防洪工程自河南省孟津白鶴鎮(zhèn)至入?？冢婕昂佣?78 km，距離較長。黃河下游流經(jīng)河南省的東部、北部和山東省的西南、西北部，為華北平原的一部分。除南岸鄭州以上及泰安至濟(jì)南為低山丘陵外，其余區(qū)段全靠堤防擋水。黃河下游水少沙多，河床不斷淤積抬高，主流擺動(dòng)頻繁。黃河水系的特點(diǎn)是干流彎曲多變、支流分布不均、河床縱比降較大。黃河下游地跨河南、山東兩省，除河口地區(qū)外，均屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候溫和、日照充足、四季分明。項(xiàng)目區(qū)年平均氣溫12.8～15.5℃，且處于暖溫帶和亞熱帶的過渡地帶。黃河下游河段以灘地為主，土壤質(zhì)地主要為輕壤、中壤、重壤及粘土，土壤深厚肥沃［25-26］。

2 材料與方法

在收集河南省、山東省林木種質(zhì)資源普查的基礎(chǔ)上，調(diào)查人員于2019 年6 月對(duì)評(píng)價(jià)范圍進(jìn)行了踏勘和野外調(diào)查，其中重點(diǎn)關(guān)注以下區(qū)域：

（1）擬建的堤防工程、控導(dǎo)工程、險(xiǎn)工工程中的典型工程區(qū)。

（2）已建的堤防工程、控導(dǎo)工程、險(xiǎn)工工程中的典型類比工程區(qū)。

（3）擬建工程涉及的三個(gè)自然保護(hù)區(qū)。

（4）典型的黃河灘地、典型植被分布區(qū)及可能受到影響的重要生境。

現(xiàn)場調(diào)查期間，評(píng)價(jià)人員共設(shè)置了90 個(gè)樣方（附圖1），1~50 號(hào)位于河南省，51~90 位于山東省，布設(shè)地點(diǎn)包括工程永久占地區(qū)、臨時(shí)占地區(qū)（施工營地、取土場等）、典型植被區(qū)。選定典型植被類型、具有代表性的植物群落進(jìn)行樣方調(diào)查，喬木樣方大小為20 m×20 m，記錄樣地海拔、坡度、坡向等生境信息，同時(shí)對(duì)喬木種名、樹高、胸徑、冠幅等進(jìn)行調(diào)查。在喬木樣方內(nèi)設(shè)置兩個(gè)5 m × 5 m 灌木樣方調(diào)查記錄灌木種名、高度、蓋度等。在喬木的樣方內(nèi)設(shè)置2 個(gè)1 m × 1 m 的草本樣方調(diào)查記錄草本樣方內(nèi)草本植物的種名、高度、叢數(shù)等。調(diào)查過程中對(duì)物種進(jìn)行采集和拍照，參考《中國植物志》、《河南植物志》、《山東植物志》等進(jìn)行鑒定，編制黃河下游“十四五”防洪工程區(qū)植物名錄（附表1），進(jìn)行植物區(qū)系分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物區(qū)系組成

植物科、屬、種的分布區(qū)類型及組成反映了不同地區(qū)之間區(qū)系的親緣性，科屬的分類特征的相對(duì)穩(wěn)定性，可以更加全面的反應(yīng)物種分化特征與區(qū)系發(fā)生的過程。本研究調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1 所示，黃河下游十四五防洪工程評(píng)價(jià)范圍內(nèi)植物共有47 科119 屬156 種，詳細(xì)植物名錄見附表1。其中裸子植物1 科1 屬1 種，是雪松，其余的155 種植物分布在被子植物的46 科118 屬中。調(diào)查的結(jié)果顯示木本植物一共15科19屬24種，草本植物40科100屬132種，草本植物比較豐富，在種屬的數(shù)量上有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

表1 植物區(qū)系組成Tab.1 Floristic composition

續(xù)表

3.2 植物分類學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析

本次調(diào)查研究一共采集到植物隸屬于47 科。含有10 種以上的有三科，分別是禾本科22 種、菊科21種和廖科11種，共38屬54種，占據(jù)調(diào)查總植物屬的31.93%，占調(diào)查總植物種的34.62%；含6 到10 種植物的科有3 個(gè)，分別是豆科、沙草科和莧科，共17屬24 科，在本研究調(diào)查屬和科的總量上分別占14.29%和15.38%。含有2 到5 種的有19 科，如大戟科、夾竹桃科、薔薇科包含42 屬56 種；僅含一種的有松科、懸鈴木科、榆科等，一共22 種，分布在22 科22屬中。植物科的統(tǒng)計(jì)分布見表2。

表2 黃河下游防洪工程區(qū)植物分類的組成Tab.2 Composition of plant taxonomy in flood control engineering area of lower yellow river

優(yōu)勢(shì)科是指種數(shù)多，在植被或群落中最常見的科，由統(tǒng)計(jì)及群落調(diào)查發(fā)現(xiàn)禾本科22 種、菊科21 種和廖科11 種是黃河下游防洪工程區(qū)的優(yōu)勢(shì)科。優(yōu)勢(shì)科含有的分布種數(shù)在一定程度上反映了工程區(qū)植物的多樣性特征。

3.3 植物的地理區(qū)系組成分析

3.3.1 植物科的分布區(qū)

參考吳征鎰［27］的劃分，對(duì)黃河下游十四五防洪區(qū)植物科的分布區(qū)類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，47 科分布在5 個(gè)分布區(qū)類型的7個(gè)變形內(nèi)，詳見表3。世界廣布科一共29 科，占總分布區(qū)類型的61.71%，是研究區(qū)最多的分布區(qū)類型。有廖科、車前科、茄科、菊科、禾本科等，主要以草本植物為主，多分布于林下草本層。泛熱帶分布科共11 科，占總分布區(qū)類型的23.41%，有大戟科、錦葵科、夾竹桃科、天南星科、葫蘆科等，同時(shí)包括一個(gè)以南半球分布為主的泛熱帶分布型是商陸科，泛熱帶分布型是非世界廣布種的主要分布類型。東亞（熱帶、亞熱帶）及熱帶南美間斷類型、北溫帶廣布類型、北溫帶和南溫帶間斷分布類型、歐亞溫帶分布類型分布的科數(shù)較少，是黃河下游防洪工程區(qū)重要的植被組成類型。

表3 黃河下游防洪工程區(qū)種子植物科的分布區(qū)類型Tab.3 Distribution area types of seed plant families in flood control engineering area of lower yellow river

3.3.2 植物屬的分布區(qū)

全區(qū)共有種子植物119 屬，含有6~10 種以上的僅有1 屬，為萹蓄屬，包含6 物種分別是萹蓄、酸模葉蓼、紅蓼、兩棲蓼、水蓼和叢枝蓼，占總屬的0.84%，是該區(qū)種子植物的重要組成部分。含有2~5種的有21 個(gè)屬，占總屬的17.64%；單種屬一共97種，占總屬的81.52%，詳見表4。采用吳征鎰等［28］的劃分，世界分布共有35 屬，占據(jù)所以分布類型的29.41%。在非世界分布類型中，數(shù)量最多的是泛熱帶分布的30屬，占據(jù)總分布類型的25.21%。黃河下游十四五防洪工程區(qū)種子植物119 屬科劃分為12個(gè)分布區(qū)類型21 個(gè)變型，詳見表5。熱帶分布有57屬，溫帶分布12 屬，R/T 值（熱帶性屬數(shù)與溫帶性屬數(shù)的比值）為4.75，這表明黃河下游防洪工程區(qū)植物區(qū)系成分較為復(fù)雜，具有一定的熱帶和溫帶親緣性。

表4 種的數(shù)量分布Tab.4 Population distribution of species

4 結(jié)論與討論

本研究調(diào)查結(jié)果表明黃河下游十四五防洪區(qū)共有種子植物47科119屬156種。該區(qū)域草本占據(jù)相對(duì)明顯優(yōu)勢(shì)，木本植物多為人工種植的楊樹防護(hù)林或生產(chǎn)林，數(shù)量少且人為干擾嚴(yán)重?？傮w來看，植被中單種科、寡種科、單種屬、寡種屬所占比例較高，所以總體呈現(xiàn)出少數(shù)科屬多樣性突出，但整體寡種性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)也反映了河岸帶植物的豐富性和過渡性特點(diǎn)。研究區(qū)植物119 屬包含了12 個(gè)分布區(qū)的21 個(gè)分布類型，R/T 值為4.75。在屬水平上，熱帶成分占比略高于溫帶成分，但并未出現(xiàn)熱帶性較強(qiáng)的屬，如白酒草屬、牛膝屬、決明屬。這種熱帶屬的出現(xiàn)是植物地帶性擴(kuò)散的結(jié)果，在中國同一緯度有類似特征。泛熱帶分布、熱帶間斷分布，均說明這種地帶性擴(kuò)散的性質(zhì)。

黃河下游十四五防洪區(qū)植物區(qū)系的重要性在于是黃河河岸帶植物區(qū)系縱向連續(xù)體的一部分，對(duì)上下游河段植物區(qū)系有著緊密的聯(lián)系，是保護(hù)整合黃河生態(tài)系統(tǒng)完整性，維持其生態(tài)系統(tǒng)健康的重要內(nèi)容。保護(hù)和改善該地區(qū)植物區(qū)系對(duì)于豐富黃河河岸帶生物多樣性，改善沿黃景觀生態(tài)，維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，促進(jìn)下游生態(tài)文明健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

附圖：黃河下游防洪區(qū)樣方位置示意圖 Schematic diagram of quadrat location of lower Yellow River

附表：黃河下游防洪區(qū)植物名錄 List of plants in flood control area of lower Yellow River

41 苦荬菜 Ixeris denticulata 42 馬蘭 Kalimeris indica 43 蒼耳 Xanthium sibiricum 44 蓼科Polygonaceae 灰綠藜 Chenopodium glaucum 45 小藜 Chenopodium serotinum 46 蕎麥 Fagopyrum esculentum 47 地膚 Kocha scoparia 48 兩棲蓼 Polygonum amphibium 49 萹蓄 Polygonum aviculare 50 水蓼 Polygonum hydropiper 51 酸模葉蓼 Polygonum lapathifolium 52 叢枝蓼 Polygonum muricatum 53 紅蓼 Polygonum orientale 54 皺葉酸模 R.crispus 55 齒果酸模 Rumex dentatus 56 羊蹄 Rumex japonicus 57 豬毛菜 Salsola collina 58 堿蓬 Suaeda glauca 59 莎草科 Cyperaceae 水莎草 Cyperus glomeratus 60 金門莎草 Cyperus rotundus 61 香附子 Cyperus rotundus.62 黑果飄拂草 Fimbristylis cymosa 63 裂葉秋海棠 Kyllinga brevifolia 64 海三棱藨草 scirpus mariqueter 65 水毛花 Scirpus triangulatus 66 水蔥 Scirpus validus 67 豆科Leguminosae 紫穗槐 Amorpha fruticosa 68 豆茶決明 Cassia nomame 69 決明 Cassia tora 70 野大豆 Glycine soja 71 草木樨黃耆 Melilotus suaveolens Ledeb 72 刺槐 Robinia pseucdoacacia 73 田菁 Sesbania cannabina Pers 74 莧科Amaranthaceae 牛膝 Achyranthes bidentata 75 喜旱蓮子草 Alternanthera philoxeroides 76 蓮子草 Alternanthera sessilis 77 莧 Amaranthus tricolor 78 皺果莧 Amaranthus viridis 79 藜 Chenopodium album 80 薔薇科 Rosaceae 蛇莓 Duchesnea indica 81 蘋果 Malus pumila 82 委陵菜 Potentilla chinensis 83 朝天委陵菜 Potentilla supina 84 紫葉李 Prunuscerasifera

85 鐵莧 Acalypha australis 86 葉下珠 Phyllanthus urinaria 87 蜜甘草 Phyllanthus ussuriensis 88 烏桕 Sapium sebiferum 89 旋花科Convolvulaceae 大戟科Euphorbiaceae 打碗花 Calystegia hederacea 90 圓葉牽牛 lpomoea purpurea 91 裂葉牽牛 Pharbitis hederaea 92 牽牛 Pharbitis nil 93 十字花科Cruciferae 獨(dú)行菜 Lepidium apetalum 94 北美獨(dú)行菜 Lepidium virginicum 95 風(fēng)花菜 Rorippa globosa 96 沼生蔊菜 Rorippa islandica 97 楊柳科 Salicaceae 楊樹 Populus sp.98 杞柳 S.integra 99 旱柳 S.matsudana 100 垂柳 Salix babylonica 101 夾竹桃科Apocynacea 羅布麻 Apocynum venetum 102 鵝絨藤 Cynanchum chinense 103 絡(luò)石 Trachelospermum jasminoides 104 眼子菜科Potamogetonaceae 篦齒眼子菜 P.pectinatus 105 菹草 Potamogeton crispus 106 竹葉眼子菜 Potamogeton malaianus 107 茜草科 Rubiaceae 白花蛇舌草 Hedyotis diffusa 108 六月雪 Serissa foetida 109 雞失藤 Paederia scandens 110 玄參科Scrophulariaceae 水茫草 Limosella aquatica 111 泡桐 Paulownia tomentosa 112 水苦買 Veroinca undulate 113 茄科 Solanaceae 曼陀羅 Datura stramonium 114 酸漿 Physalis alkekengi 115 龍葵 Solanum nigrum 116 傘形科 Umbelliferae 野胡蘿卜 Daucus carota 117 天胡荽 Hydrocotyle sibthorpioides 118 水芹 Oenanthe javanica 119 馬鞭草科Verbenaceas 馬鞭草 Herba Verbenae 120 黃荊 Vitex negundo 121 牡荊 Vitex negundo 122 蘿藦科Asclepiadaceae 地梢瓜 Cynanchum thesioides 123 蘿藦 Metaplexis japonica 124 水鱉科Hydrocbadtaceae 黑藻 Hydrilla verticillata 125 苦草 Vallisineria natans 126 唇形科 Labiatae 益母草 Leonurus artemisia 127 荔枝草 Salvia plebeian 128 浮萍科 Lemnaeeae 浮萍 Lemna minor

129 紫萍 Spirodela polyrrhiza 130 錦葵科 Malvaceae 苘麻 Abutilon theophrasti 131 野西瓜苗 Hibiscus trionum 132 ?？?Moraceae 構(gòu)樹 Broussonetia papyrifera 133 葎草 Humulus scandes 134 木犀科Syringa josikaea 長葉女貞 Ligustrun lucidum 135 小葉女貞 Ligustrum quihou 136 菖蒲 Acorus calamus 137 臭椿 Ailanthus altissima 138 烏蘞莓 Cayratia japonic 139 雪松 Cedrus deodara 140 金魚藻 Ceratophyllum demersum 141 鴨跖草 Commelina communis 142 芡實(shí) Euryale ferox 143 細(xì)莖燈心草 Juncus gracillimus 144 補(bǔ)血草 Limonium bicolor 145 半邊蓮 Lobelia chinensis 146 狐尾藻 Myriophyllum verticillatum 147 商陸 Phytolacca acinosa 148 車前 Plantago asiatica 149 法桐 Platanus orientalis 150 馬齒莧 Portulaca oleracea 151 毛茛 Ranunculus japonicus 152 檉柳 Tamarix chinensis 153 菱 Trapa bispinosa 154 栝樓 Trichosanthes kirilowii 155 香蒲 Typha orientalis 156 天南星科Araceae 苦木科 Simaroubaceae 葡萄科 Vitaceae 松科Pinus 金魚藻科Eratophyllaceae 鴨跖草科Commelinaceae 睡蓮科Nymphaeaceae 燈心草科 Juncaceae 藍(lán)雪科 Ceratostigma Bunge 桔梗科Campanulaceae 小二仙草科 Aloragidaceae 商陸科Phytolaccaceae 車前科Plantaginaceae 懸鈴木科Platanaceae 馬齒莧科Portulacaceae 毛茛科Ranunculaceae 檉柳科 Tamaricaceae 菱科 Trapaceae 葫蘆科 Cucurbitaceae 香蒲科 Typhaceae 榆科Ulmaceae 榆樹 Ulmus pumila