黃河流域十大孔兌野生種子植物區(qū)系組成及特征研究

史世斌，李素文，李婉嬌，鐘鑫鑫，趙宏勝

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院，呼和浩特 010052；2.寧城縣水利局，內(nèi)蒙古 寧城 024299；3.國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司，呼和浩特 010010；4.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院，呼和浩特 010018)

1 概述

黃河流域安全發(fā)展作為21世紀(jì)重點(diǎn)生態(tài)治理工程，其關(guān)注度不斷提升。其中在內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)黃河沿岸分布著10條支流——十大孔兌(孔兌為蒙語，意為季節(jié)性河流)。十大孔兌所處地理位置特殊，生態(tài)類型復(fù)雜多樣，屬于中國(guó)典型生態(tài)脆弱區(qū)，針對(duì)生態(tài)脆弱區(qū)開展相關(guān)研究的根本目的是為保證黃河流域安全發(fā)展及滿足資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展[1-2]。

黃河流域的生態(tài)安全關(guān)乎沿岸民祉民生，近年來眾多學(xué)者從不同方面對(duì)十大孔兌開展研究，顧畛逵[3]等人基于遙感影像解譯對(duì)十大孔兌生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行了客觀評(píng)價(jià)，劉璐[4]等人利用RUSLE方程對(duì)十大孔兌上游水土流失量進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，王普慶[5]等人通過對(duì)入河段泥沙粒徑、土質(zhì)的分析，得到孔兌不同區(qū)域?qū)θ朦S泥沙的貢獻(xiàn)率，鄭艷爽[6]等人利用實(shí)測(cè)泥沙資料對(duì)近20 a孔兌輸沙量進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，輸沙量逐年呈減少趨勢(shì)。

綜合分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)十大孔兌的研究多集中在風(fēng)水復(fù)合侵蝕、水—沙調(diào)節(jié)關(guān)系、侵蝕特征等方面，關(guān)于十大孔兌野生植物資源進(jìn)行本底調(diào)查研究甚少?；诖?，本文以2021年7—9月和2022年7—9月數(shù)據(jù)為支撐，對(duì)十大孔兌區(qū)域野生植物資源進(jìn)行調(diào)查分析，為客觀評(píng)價(jià)十大孔兌區(qū)域植物資源現(xiàn)狀提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也可以為定期評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)狀況提供資料基礎(chǔ)。

2 研究區(qū)概況

十大孔兌從西向東依次為毛不拉孔兌、丁紅溝、 黑賴溝、西柳溝、罕臺(tái)川、壕慶河、哈什拉川、母花溝、東柳溝、呼斯太河，是黃河內(nèi)蒙古河段的主要產(chǎn)沙支流。坐標(biāo)為39°50′～40°30′N，108°06′～111°E，境內(nèi)有10條一級(jí)支流，是黃河內(nèi)蒙古段主要支流。十大孔兌所在行政區(qū)包括鄂爾多斯市達(dá)拉特旗全部，東勝區(qū)、杭錦旗和準(zhǔn)格爾旗的小部分地區(qū)，面積共1.08萬km2。研究區(qū)域?qū)儆诘湫痛箨懶詺夂颍骄鶜鉁?℃左右；年平均降雨量為200～400 mm，蒸發(fā)量約為2 200 mm。研究區(qū)根據(jù)地貌特點(diǎn)可劃分為3個(gè)區(qū)，分別為南部上游丘陵區(qū)、中部中游風(fēng)沙區(qū)、北部下游平原區(qū)。流域內(nèi)主要的土壤類型有風(fēng)成土、栗鈣土、鹽堿土等；十大孔兌主要植被以叢生禾本科和沙生植物為主，南部主要為丘陵溝壑區(qū)，植被類型主要為耐貧瘠的旱生植被；中游分布大面積的沙地，植被類型主要為旱生、超旱生的荒漠植被；北部為平原區(qū)，以農(nóng)田為主，植被類型主要為中生植被。因十大孔兌地區(qū)所處自然地理?xiàng)l件的特殊性，整個(gè)區(qū)內(nèi)植被主要以旱生與中生植被為主[7](見圖1)。

圖1 研究區(qū)概況示意

3 研究方法

筆者分別于2021年7—9月和2022年7—9月對(duì)研究區(qū)開展植物群落調(diào)查。選擇一個(gè)植物空間分布較均勻的調(diào)查點(diǎn)，使其具良好的代表性，在每個(gè)選定的調(diào)查點(diǎn)上，選定1個(gè)100 m×100 m的樣地，利用五點(diǎn)法及對(duì)角線法布設(shè)5個(gè)灌木樣方和9個(gè)草本樣方(見圖2)，清查樣地內(nèi)所有灌木、草本植物種類組成，并利用生態(tài)學(xué)“三度一量”法測(cè)定植株基本特征。

注：C1～C9：草本樣方；G1～G5：灌木樣方

水分生態(tài)及植物分布區(qū)類型劃分：按照吳征鎰等關(guān)于植物種的分布區(qū)劃分原則和方法，對(duì)研究區(qū)植物“種”的分布區(qū)類型進(jìn)行劃分，并依據(jù)《中國(guó)珍稀瀕危植物信息系統(tǒng)》和《內(nèi)蒙古珍稀瀕危保護(hù)植物名錄》確定研究區(qū)植物區(qū)系的珍稀瀕危物種。

4 結(jié)果與分析

4.1 種類組成

經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，十大孔兌共有野生種子植物278種(含種下分類單位，下同)，分別隸屬于55科，180屬；占內(nèi)蒙古自治區(qū)分布總科數(shù)的37.93%，總屬數(shù)的23.14%，總種數(shù)的10.89%。其中，裸子植物3科，3屬，4種；被子植物52科，177屬，274種，各類群與內(nèi)蒙古自治區(qū)種子植物區(qū)系數(shù)量比例見表1。

表1 十大孔兌不同種子植物各類群數(shù)量統(tǒng)計(jì)

由表2可知，按照不同科所含植物種數(shù)排序，植物種數(shù)大于20種的科有4個(gè)，分別為菊科(Asteraceae)、豆科(Leguminosae)、禾本科(Poaceae)和藜科(Chenopodiaceae)，這4科所含種數(shù)占總種數(shù)的46.04%，植物種數(shù)介于2～19種的科有28個(gè)，所含種數(shù)占總種數(shù)的45.69%，僅含1種植物的科有23個(gè)，所含種數(shù)占總種數(shù)的8.27%；按照不同科所含植物屬數(shù)排序，植物種數(shù)大于20種的科有2個(gè)，分別為菊科和禾本科，這2科所含種數(shù)占總種數(shù)的26.11%，植物屬數(shù)>20個(gè)的有2科，所含種數(shù)占總種數(shù)的26.11%，植物屬數(shù)介于2～19屬的科有22個(gè)，所含種數(shù)占總種數(shù)的56.67%，僅含1屬植物的科有31個(gè)，所含種數(shù)占總種數(shù)的17.22%。

表2 十大孔兌不同科植物所含種、屬數(shù)量特征

由圖3可知，按照所含種數(shù)的多少進(jìn)行排序，分析前n科所含種數(shù)的累積貢獻(xiàn)率，前8位的科分別是菊科、豆科、禾本科、藜科、薔薇科(Rosaceae)、百合科(Liliaceae)、唇形科(Labiatae)和紫草科(Boraginaceae)，這8個(gè)科所含種數(shù)占總數(shù)種的61.15%。排序前19科所含總種數(shù)達(dá)本區(qū)系總種數(shù)的80. 57%，說明這些科所包含的植物種在該種子植物區(qū)系的構(gòu)成中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。19科之后累計(jì)率曲線趨于平緩，說明這些科所含植物在研究區(qū)植物組成中處于從屬地位。

圖3 種子植物區(qū)系前n科所含種數(shù)累積貢獻(xiàn)率示意

4.2 水分生態(tài)類型

按照植物生態(tài)學(xué)將植物劃分為旱生植物、中生植物、濕生植物和水生植物等不同類群。根據(jù)植物對(duì)生境水分情況的適應(yīng)程度，旱生植物可以進(jìn)一步分為強(qiáng)旱生、典型旱生和中旱生幾種類型；中生植物又可以分為旱中生、典型中生和濕中生幾種類型[8]。

十大孔兌種子植物區(qū)系組成以中生植物為主，共150種(見圖4)，占該區(qū)系總種數(shù)的53.96%；其次是旱生植物，共114種，占該區(qū)系總種數(shù)的41.01%；這二者共同占該區(qū)系總種數(shù)的94.97%，在區(qū)系組成中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。濕生植物共7種，占該區(qū)系總種數(shù)的2.52%；水生植物共4種，占該區(qū)系總種數(shù)的1.44%；寄生植物共3種，占該區(qū)系總種數(shù)的1.08%。旱生植物中的強(qiáng)旱生植物主要分布于孔兌中游風(fēng)沙區(qū)，如梭梭(Haloxylon ammodendron)、帚狀鴉蔥(Scorzonera pseudodivaricata)、灌木亞菊(Ajania fruticulosa)等；典型旱生植物有華北白前(Cynanchum komarovii)、砂藍(lán)刺頭(Echinops gmelini)、地梢瓜(C. thesioide)、等；中旱生的植物有甘草(Glycyrrhiza uralensis)、牛枝子(Lespedeza davurica)、知母(Anemarrhena asphodeloides)等；中生植物中，常見的旱中生植物有并頭黃芩(S. scordifolia)、細(xì)葉益母草(Leonurus sibiricus)等；典型中生植物有大籽蒿(Artemisia sieversiana)、毛連菜(Picris davurica)等；濕中生植物有長(zhǎng)芒棒頭草(Polypogon monspeliensis)、水蓼(Polygonum hydropiper)和烏柳(Salix cheilophila)。濕生植物有蘆葦(Phragmites australis)、小香蒲(Typha minima)和河柏(Myricaria alopecuroides)等。水生植物有眼子菜(Potamogeton distinctus)、大茨藻(Najas marina)、水燭(Typha angustifolia)和金魚藻(Ceratophyllum demersum)。

圖4 十大孔兌種子植物水分生態(tài)類型示意

4.3 植物生活型分析

植物的生活型分為喬木、小喬木、灌木、半灌木、木質(zhì)藤本、多年生草本、一二年生草本和草質(zhì)藤本[9]。

研究區(qū)只有2種草質(zhì)藤本——黃花鐵線蓮和芹葉鐵線蓮(Clematis aethusifolia )，且2種皆為多年生植物，為便于統(tǒng)計(jì)，將草質(zhì)藤本歸為多年生草本。 在十大孔兌種子植物區(qū)系中，種子植物共278種，其中，草本植物234種，占區(qū)系總種數(shù)的84.17%，是該區(qū)系構(gòu)成的主要類型，對(duì)區(qū)系植被類型起決定性作用；木本植物44種，占區(qū)系總種數(shù)的15.83%(見表3)。木本植物中，喬木6種，占區(qū)系總種數(shù)的2.16%，分別為旱柳(S.matsudana)、加拿大楊(PopulusConadensis)等；小喬木2種，占區(qū)系總種數(shù)的0.72%，分別為山杏(Prunus ansu)和梭梭。灌木18種，占區(qū)系總種數(shù)的6.47%，常見的有北沙柳(S.psammophyla)、烏柳、中國(guó)沙棘(Hippophae rhamnoides)等；小/半灌木18種，占區(qū)系總種數(shù)的6.47%，常見的有黑沙蒿(A. ordosiea)、蒙古蕕、白沙蒿等。

4.4 區(qū)系特征分析

按照吳征鎰、王荷生、趙一之關(guān)于植物種的分布區(qū)類型劃分原則，將十大孔兌分布的278種種子植物劃分為11個(gè)分布區(qū)類型及若干亞型、變型(見表4)[10]。

表4 十大孔兌種子植物區(qū)系種的分布區(qū)類型

種分布型中，植物種數(shù)高于50種的區(qū)系類型有東古北極分布種(71種)，亞洲中部分布種(57種)，東亞分布種(57種)，合計(jì)185種，超過十大孔兌區(qū)域植物總種數(shù)的65%。植物種數(shù)介于20～50種的區(qū)系類型有泛北極分布種(23種)、古北極分布種(30種)，合計(jì)53種，占總種數(shù)的19.06%；植物種數(shù)小于20種的區(qū)系類型有世界分布種(16種)、泛溫帶分布種(3種)、青藏高原分布種(1種)、古地中海分布種(18種)、中亞—亞洲中部分布種(1種)、中國(guó)特有種(1種)，合計(jì)40種，占總種數(shù)的14.39%。

4.5 植物資源分析

由圖5可知，十大孔兌資源包括有：纖維植物資源、淀粉植物資源、植物蛋白和氨基酸植物資源、維生素類植物資源、油脂類植物資源、芳香油類植物資源、植物膠與果膠植物資源、鞣料植物資源、藥用植物資源、防風(fēng)固沙植物資源和園林觀賞植物資源。其中藥用植物資源較豐富，共有93種，其次是植物蛋白和氨基酸植物資源，共有84種，兩者合計(jì)占研究區(qū)野生植物總種數(shù)的63.66%。

圖5 十大孔兌不同種子植物資源占比統(tǒng)計(jì)示意

由表5可知，十大孔兌野生植物中分布的纖維植物共有9種，隸屬于4科7屬。主要包括芨芨草、蘆葦、宿根亞麻等，主要利用植物的莖、葉部位。

表5 十大孔兌不同種子植物資源價(jià)值分析

淀粉植物共有2種，分別為榆和沙蓬，主要利用植物的樹皮、種子部位。

植物蛋白和氨基酸資源植物共有84種，隸屬于19科56屬，主要包括蒙古韭(A. mongolicum)、反枝莧(Amaranthus retroflexus)、灰綠藜等，主要利用植物的樹莖、葉、種子部位。

維生素類植物共有4種，隸屬于3科4屬，主要包括黃花菜、沙棗、中國(guó)沙棘、酸棗(Ziziphus jujuba Mill. var. spinosa)，主要利用植物的果實(shí)、花部位。

油脂類植物共有8種，隸屬于6科7屬。主要包括黑沙蒿、華北白前、牻牛兒苗(Erodium stephanianum )等，主要利用植物的種子、種仁部位。

芳香油類植物共有11種，隸屬于5科8屬，主要包括香青蘭(D. moldavica)、香薷(Eisholtzia eiliata)、艾(A. argyi)等，主要利用植物的葉、花部位。

植物膠類植物共有1種，隸屬于1科1屬，為硬阿魏(Ferula bungeana)主要利用植物的種子部位；蹂料類植物共有14種，隸屬于3科8屬，主要包括加楊、委陵菜、紅柳等，主要利用植物的葉、根部位。

藥用類植物共有93種，隸屬于37科69屬，主要包括紅柴胡、石竹、沙芥(Pugionium cornutum)等，植物的葉、花、根、種子等所有部位均可入藥。

防風(fēng)固沙類植物共有27種，隸屬于9科13屬，主要包括梭梭、檸條錦雞兒、塔落巖黃芪等，選取抗旱、耐風(fēng)蝕等特性植物。

園林觀賞類植物共有6種，隸屬于5科5屬，主要包括旱柳、油松、灰栒子(Cotoneaster acutifolius)，通常觀賞植物的葉、花、果實(shí)等部位。

4.6 珍稀瀕危植物分析

由表6可知，根據(jù)《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄(第一批)》和《內(nèi)蒙古珍稀瀕危植物保護(hù)名錄(1989年)》整理出內(nèi)蒙古干早區(qū)的珍稀瀕危植物種。十大孔兌珍稀瀕危植物共有5種，內(nèi)蒙古Ⅰ級(jí)保護(hù)植物有2種，分別為梭梭和沙冬青；內(nèi)蒙古Ⅱ級(jí)保護(hù)植物有3種，分別為草麻黃、甘草和針枝蕓香；對(duì)于國(guó)家級(jí)保護(hù)植物，十大孔兌共有國(guó)家Ⅱ級(jí)保護(hù)植物3種，分別為草麻黃、沙冬青和甘草。

表6 十大孔兌珍稀瀕危種子植物統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)語

1)十大孔兌共有野生種子植物278種，分別隸屬于51科，180屬。其中，裸子植物3科，5屬，11種；被子植物52科，177屬，274種。所含種數(shù)排序前8位的科分別是菊科、豆科、禾本科、藜科、薔薇科、百合科、唇形科和紫草科，這8個(gè)科所含種數(shù)占總種數(shù)的61.15%。

2)從水分生態(tài)類型分析：中生植物150種，達(dá)區(qū)系總種數(shù)的53.96%，在該區(qū)系組成中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；旱生植物114種，占該區(qū)系總種數(shù)的41.09%。從生活型分析：草本植物是該區(qū)系主要構(gòu)成部分，共234種，占區(qū)系總種數(shù)的84.17%。

3)區(qū)系地理成分類型較復(fù)雜，植物種數(shù)高于50種植物的區(qū)系類型有東古北極分布種(71種)，亞洲中部分布種(57種)，東亞分布種(57種)，三者合計(jì)185種，超過十大孔兌區(qū)域植物總種數(shù)的65%。既反映出研究區(qū)植物地域性強(qiáng)的特征，也反映出該區(qū)域生境類型多樣，植物豐富度高的特征。

4)本區(qū)植物資源中，以藥用植物資源、植物蛋白和氨基酸植物資源植物為主，其中藥用植物資源93種，植物蛋白和氨基酸植物資源84種，兩者總數(shù)合計(jì)占本區(qū)植物資源總種數(shù)的63.67%；珍稀瀕危保護(hù)植物5種，分別為草麻黃、梭梭、甘草、沙冬青和針枝蕓香。