霍尔果斯口岸及周边地区杂草区系特征分析

董俊俊，孟岩，杜珍珠，黄刚，阎平*

(1 石河子大学生命科学学院，新疆石河子 832003；2 石河子大学分析测试中心，新疆石河子 832003)

杂草是指在人工环境下，受到人为栽培条件的影响，但本身并不是栽培的“目标作物”，并且在该环境下能自然形成种群、繁殖后代的一类植物，可统称为杂草[1-2]。简单的来讲，杂草是指人工环境下杂居的非栽培的天然植物区系，其形成相对比较复杂，对农林牧和城镇绿化的栽培植物、自然与人居生态环境等均有一定的不良影响，有的甚至是严重危害。另外，杂草作为生态系统中自然存在的部分，对维持生态系统的平衡有着一定作用。通过对杂草的区系的认识，可对该区域杂草的物种组成、发生特点及杂草可能造成的危害等级等有进一步的了解，也为杂草资源的合理利用、生态环境的保护与建设、农林牧业有害杂草的防控等提供理论依据[3]。

生态学和经济学的快速发展，使杂草在农业生态系统中越来越被重视。而随着人类活动对地球生态系统的影响日益加剧，不仅改变了经济格局，同时使植物区系的组成与分布格局受到外部环境的强烈干扰而发生改变。口岸贸易、经济、旅游业等快速发展，为外来杂草的传入创造了条件，增加了外来入侵植物对生态安全的风险和生态环境的威胁，对于本土杂草的调查和对外来杂草的关注显得尤为的必要和迫切，并且具有重要的现实意义[4]。当前，人们往往比较重视杂草的防除，而此研究的前提是对杂草物种的调查。目前有对中国伊犁河谷种子植物区系分析的研究[5]和对霍尔果斯河流域植物区系的研究[6]，但缺乏对霍尔果斯口岸及周边地区植物的调查研究。本文是首次系统、全面地对该区进行植物学方面的研究，并对杂草区系进行分析，补充和丰富该地区杂草研究方面的新资料，同时为海关植物检验检疫部门、农林牧等相关单位提供基础性参考资料。

1 研究区概况

霍尔果斯口岸是新疆拥有的17个国家一类开放口岸中最大的陆路边境口岸，位于中国新疆伊犁哈萨克自治州霍尔果斯市境内，得名于与哈萨克斯坦的界河，霍尔果斯河。中心位于80°29'E，44°14'N。其自然条件得天独厚，位于气候温和、林草茂盛、生物多样，素有“塞外江南”之美誉的伊犁河谷谷口，平均海拔约600～750 m。以卡拉苏河为界，河西为河漫滩地，河东地势较平坦，属地势平坦开阔的河谷平原，具有干旱区的大陆性气候和半湿润的小区域气候特点。降水丰沛，年降水量可达到250～400 mm，温暖湿润，年平均气温8 ℃。该区地处伊犁河谷水系最为发达的地区，具有丰富的水分条件，被霍尔果斯河、卡拉苏河系及东风干渠3条河流贯穿，是干旱区少有的水土光热匹配良好的边境口岸，为植物的生长提供了适宜的条件[7]。

2 研究方法

本研究借助国家自然科学基金项目“新疆北疆杂草植物区系与地理分布研究”，以及与新疆出入境检验检疫局合作项目“新疆口岸杂草鉴定与调查研究”，于2016—2018年3年间，在杂草集中发生的春夏秋季，对霍尔果斯口岸及周边地区进行全面、系统的考察和标本采集工作，并拍摄植物照片、详细记录生境特点及杂草分布范围等。调查范围是以霍尔果斯口岸为核心，辐射到周边，调查区包括口岸管理区、贸易区、货场、铁路换装区、城镇及农区等。通过对3年所采集与石河子大学植物标本室(SHI)积累标本的整理，借助《新疆植物志》[8]、《中国植物志》[9]、《中国杂草志》[1]等，对所采集标本进行了准确鉴定，结合文献资料[10-11]对该区杂草进行了系统的形态分类学研究，确定了杂草种类，整理出该区杂草名录，并在全面系统的形态学基础上对该区杂草区系特点进行了分析。

3 结果与分析

3.1 霍尔果斯口岸及周边地区杂草区系基本组成与分析

3.1.1 杂草的物种组成

通过对霍尔果斯口岸及周边地区杂草的鉴定、整理、统计与分析，该区杂草共有160种，隶属于33科113属，其中：蕨类植物1科1属1种，占该区杂草科、属、种总数的3.03%、0.88%、0.62%；没有裸子植物，被子植物32科112属159种，占该区杂草科、属、种总数的96.97%、99.11%、99.38%，其中双子叶植物有30科95属139种，占该区杂草科、属、种总数的90.91%、84.07%、86.88%；单子叶植物2科17属20种，占该区杂草科、属、种总数的6.06%、15.04%、12.5%。表明，双子叶植物杂草优势明显，构成了该区的主体(详见表1)。

3.1.2 科的属种组成

植物的科常被当做是植物分类学中较自然的演化单元，揭示某一区域的区系特点的重要方法就是对该区域植物科的特点进行分析[12]。通过对该区33科杂草植物进行分析，其中含大于10种的科有菊科(26属/38种)、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种的科有13科，仅含1种的单种科有15科(详见表2)。

表1 霍尔果斯口岸及周边地区杂草类型Tab.1 The type of weed in the Horgos Port and surrounding areas

表2 霍尔果斯口岸及周边地区杂草区系谱Tab.2 Spectrum of weed flora in the Horgos Port and surrounding areas

根据每科所含种数的多少，可将霍尔果斯口岸33科杂草划分为4个类型(表3)，分别是仅含1种的单种科、含2～9种的寡种科、含10～19种的中等科和大于30种的多种科。其中单种科和寡种科共计28科，含42属60种，分别占总科数的84.85%、占总属数的37.17%、占总种数的37.5%，在科级水平上优势明显。中等科和多种科合计5科，含71属100种，虽然占总科数的15.15%，但占总属数的62.83%，占总种数的62.5%，属种比例较高，表明这5科在该区杂草区系中起重要的作用。

表3 霍尔果斯口岸及周边地区杂草科内种的数量结构组成Tab.3 The species in families of weed in Horgos Port and surrounding areas

3.1.3 属的数量统计及分析

根据属内所含的种数，可将该区113属杂草植物划分为单种属(仅含1种)和寡种属(含2～6种)2个类型。其中单种属有83属83种，占总属数的73.45%、总种数的51.88%，构成了该区的主体；寡种属有30属77种，占总属数和总种数的26.55%和48.12%。这体现出该区杂草属的多样性和丰富度比较高、种的多样性和丰富度比较低(详见表4)。

表4 霍尔果斯口岸及周边地区杂草属的组成Tab.4 The species in genus of weed in the Horgos Port and surrounding areas

3.2 霍尔果斯口岸及周边地区杂草生活型特点

对植物而言，生活型是指对其赖以生存的环境条件的长时间的适应所表现出的不同外貌特征的植物类型，是植物对于环境不断适应及植物个体不断进化的结果[13]。它明显反映了植物与环境之间的关系，还能说明本区的植物区系的特性，通过分析某一地区植物的生活型，在一定程度上可以体现该地区综合环境条件，有助于对该区的生态环境的特征和植物对环境的适应策略的认识[14]。依据本区杂草的生活周期特点并参照RaunKiaer的植物生活型分类法[15-16]，将该区杂草分为5个类型，相对比较丰富(图1)。

图1 新疆霍尔果斯口岸及周边地区杂草生活型Fig.1 Life forms of weed in the Horgos Port and surrounding areas in Xinjiang

由图1可知，该区杂草的生活型以草本为主，共154种(占总种数的96.25%)，其中又以一或二年生草本为主，共82种(占总种数的51.25%)；其次是多年生草本共69种(占43.13%)；寄生草本3种(占1.87%)；另外半灌木有5种(占3.13%)；灌木1种(占0.62%)。

3.3 霍尔果斯口岸及周边地区植物水分生态类型分析

不同生态环境的植物对土壤条件、水分条件等重要生态环境具有不同的适应能力[17]。植物对水分的适应性不同，可将其分为为中生、湿生、旱生3个类型。由表5所示，该区杂草以中生为主，共122种(占总种数的76.25%)；其次湿生杂草植物25种(占15.63%)；旱生杂草植物最少，有13种(占8.12%)。

表5 霍尔果斯口岸及周边地区杂草植物水分生态型Tab.5 Water ecotype of weed in the Horgos Port and surrounding areas

将该区杂草的生态型与生境进一步结合可以发现：

(1)中生杂草植物种类最多，它们多分布于林下、农区、路边、住宅区、换装场等。

(2)湿生杂草植物的生境类型较单一，与中生植物生境存在一定的交叉，主要分布于河岸边、沼泽湿地等水分条件充足的环境下。

(3)旱生杂草植物的生境主要分布在货场、荒漠平原等。

3.4 新疆霍尔果斯口岸及周边地区杂草属的区系分析

植物区系是经过长时间的发生和演化而产生的结果，离不开研究区域的自然环境等方面的变化与发展，它能反映一个地区生物的多样性，同时能为研究区植物资源的保护及利用提供理论支持。吴征镒先生和王荷生先生[18-19]将植物区系定义为：某一地区，或者某一时期，某一分类群，某类植被等所有植物种类的总称。

在进行区系分析时，科的分布只能反映植物区系的大概组成，所以区系分析应以属的分布区类型来认识类群之间的演化阶段和共有属性，也更能揭示整个植物区系的实质，能具体反映植物的系统发育、演化扩展过程、区域分布及地理特征[20]。

根据吴征镒等[21]对种子植物属的分布区类型划分方法，可将本区杂草112属划分为8个分布区类型和8个变型(表6)。

表6可以看出，该区杂草的分布区类型中，去除世界分布的28属49种外，其中旧世界温带分布及其变型的属、种最多，有26属35种；其次，是北温带分布及其变型分布，有21属32种；地中海、西亚至中亚及其变型分布的有16属19种，泛热带分布有15属18种，中亚及其变型分布仅4属4种，东亚-北美间断和温带亚洲分布各含1属1种。

表6 霍尔果斯口岸及周边地区植物属的分布区类型Tab.6 The generic area-types of weed in the Horgos Port and surrounding areas

该区属的地理成分中，温带及含温带分布区类型的属共48属，占非世界分布总属数的57.14%，占总种数的61.82%，所占比例最高，构成了本区系的主体，表明该区具有明显的温带性质，这与本地区所处的地理位置属于北温带相一致，气候条件与北温带分布属相适应。其次，地中海、西亚至中亚分布及其变型共16属19种，占总属数的19.05%和总种数的17.27%，这些属绝大部分为典型的旱生植物，且多集中于蒺藜科、骆驼蓬科等，如霸王属、骆驼蓬属等；属于热带成分的属有15属18种，都为泛热带分布，且基本上都为单种属，占总属数的17.86%和总种数的16.36%；有少量的中亚分布及其变型，共计4属4种，占总属、种数的4.76%和3.64%。综观以上地理成分，属的温带成分占据了主体地位；其次是古地中海成分和热带成分较为显著，缺乏中国特有成分。霍尔果斯口岸地处伊犁河谷谷口与中亚五国接壤，由于受到上述植物区系的相互交汇、融合的影响，使该地区的植物区系来源具有多域性。该区地处北温带，温带成分占主体的特点与其所处地理位置相一致，其次与地中海、西亚、中亚分布及泛热带分布联系较密切，而其他的成分有少量的渗入。

4 结论与讨论

(1)杂草植物种类比较丰富和多样。

新疆霍尔果斯口岸及周边地区杂草共有33科113属160种，其中蕨类植物1科1属1种，没有裸子植物，被子植物32科112属159种，被子植物占绝对优势。该区杂草种类相对比较丰富的。区系中大于10种的科较少，只有菊科(26属/38种)、禾本科(16/19)、豆科(11/16)、十字花科(11/14)、藜科5科(7/13)，这与世界性大科的分布是吻合的，这5科也为该区的优势科。该区优势属现象不明显，没有相对较大的属，多数属仅含有1种或2种植物，说明该区的自然环境较恶劣，或与该地区大多数为人工环境，人为干预比较大有关。

(2)杂草植物的生活型以草本为主，水分生态型以中生为主。霍尔果斯口岸及周边地区杂草区系以草本植物占绝对优势，占总种数的94.38%，其中又以一或二年生草本种类最多，占总种数的51.25%，说明一或二年生草本植物能更好地适应该区的生态环境，也很符合杂草的生活型特点。从水分生态型来看，本区主要中生植物是该区的主要成分，占总种数的76.25%，很符合霍尔果斯口岸温带大陆性干旱、半干旱气候特征。

(3)杂草区系地理成分较为复杂，具有明显的温带性质。霍尔果斯口岸处于温带性气候区，该区杂草区系中有8个分布区类型和8个变型，其中，温带成分占非世界分布总属数的57.14%，温带成分占绝对优势。通过分析杂草的区系地理成分，可以得出这些植物的原生境与本区的气候环境具有较大相似性，因而其可以很好地适应本区的气候环境并迅速繁殖和生长，反映出杂草植物具有较强的生命力，同时又能反映出本区系植物分布与该区气候条件相适应的结果。