准噶尔盆地南北缘荒漠种子植物区系特征

孔晓晶，安沙舟，刘慧敏

(新疆农业大学草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】植物区系是植物界在一定的自然地理条件下演化的结果。它以种群的方式存在，组成各地植被的实体，是自然地理环境的反映和环境变迁的鉴证或依据[1，2]。准噶尔盆地[3-5](近230 000 km2)位于新疆北部，地处于亚洲内陆干燥中心，沙漠和干燥剥蚀平原分布很广，冲积平原主要分布在盆地的南部，南部平原南起天山北麓，北至沙漠北缘，可分两带，北带为沙漠，南带为天山北麓山前平原，是主要农业区。而准噶尔盆地典型的荒漠植物类型在一定程度上能代表新疆荒漠植物的特点。近年来，随着自然因素和人为的开荒，平原荒漠遭受到破坏，使得资源问题越来越受到重视，各地进行很多关于植物区系及资源的调查。【前人研究进展】李红颖等[6]为配合京津风沙源治理工程对二连浩特地区进行了植被调查，建立了二连浩特地区种子植物的名录。刘佳等[7]通过对玛纳斯河中上游低山荒漠进行野外考察、标本采集和鉴定，确定该区的植物种类，在此基础上对该地区植物区系特征进行分析，揭示该地区植物区系的科属组成、地理成分和植物生活型及生态型等特征。徐文轩等[8]通过在新疆北部荒漠草地上进行植物群落调查取样，分析了其植物群落的组成、物种重要值、丰富度以及群落的盖度、高度和地上生物量的变化特征。关于准噶尔区系方面，潘晓玲等[9]研究分析了准噶尔盆地荒漠植物区系的特点，探讨了其发生途径和形成年代。程芸等[10]以新疆植物特有种为研究对象，对新疆82个区划单位的植物特有种分布现状进行了统计，分析了特有种在植物区系以及地理特征上的分布规律及其成因，探究了准噶尔盆地具有的特殊的气候条件和植物区系起源的过程，特有种植物分布相对较多的特点。楚光明等[11]运用形态解剖学方法对准噶尔盆地的3种典型荒漠植物木质部导管的解剖特征进行了观察和分析，探讨了荒漠植物木质部导管对干旱环境的生态适应性。优势科对于一个地区的植物区系起着重要作用，是指种数多并在植被或植物群落中最常见的科，它直接决定了特定地区植物区系的特征及性质[12]。生活型是植物在其发展历史过程中，对于一定生长环境长期趋同适应的结果[13]。植物的科是长期适应地理环境变迁的产物，因此，科的分布区具有一定的稳定性[14]。依据吴征镒[15]先生对世界种子植物科的分布型系统的研究分类，可将准噶尔南缘北缘地区荒漠种子植物的46科分为不同的分布区类型，并可归纳为世界分布型、热带分布和温带分布型。属是划分植物区系的标准和依据[16]，比科更能反映出该地区植物区系的地理成分特征。【本研究切入点】目前，关于准噶尔盆地植物学方面的基础研究不是很多，而准噶尔地区植物区系系统的研究更鲜有报道。准噶尔盆地南北缘荒漠种子植物区系特征。【拟解决的关键问题】通过野外实地考察和形态分类学的方法，对准噶尔盆地南北缘地区的植物进行了系统的调查，为该地区植物资源利用和保护植物多样性的研究提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

研究区位于新疆北部，该地区属温带气候，盆地北部、西部年均温3～5℃，南部5～7.5℃。无霜期除东北部为100～135 d外，大多达150～170 d。年均温日较差12～14℃。盆地水汽主要来自西风气流。降水较少且西部多于东部，边缘多于中心，迎风坡多于背风坡。盆地边缘处降水约200 mm，中部100～150 mm。盆地冬季有稳定积雪，冬春降水量占年总量30%～45%。年蒸发量近2 000 mm，平均气温4～6℃，最冷月温度-20℃以下，最热月22～26℃，年温差42～44℃，日温差平均16℃以上，因该区的荒漠植被基本上依存于自然降水，故与依存于地表径流的紧缩型植被不同。主体植被的覆盖度平均可达30%左右[17，18]。

1.2 方 法

采用野外调查与室内查阅文献相结合的方法，分别于2017和2018年的5～9月在准噶尔盆地南缘地区(博州、昌吉州、乌鲁木齐市)和北缘地区(阿勒泰地区、塔城地区)进行全面详细的野外样地调查工作，共完成调查样地261个。每个样地中分别设置了9个1 m×1 m的草本样方，5个10 m×10 m灌木样方，采集植物标本并拍照片，记录其高度、盖度、密度、生物量。期间共采集495份植物标本，带回室内进行鉴定。同时借助《中国高等植物科属检索表》[16]、《新疆植物志》[19]、《中国植物志》[20，21]等植物分类书籍和现存标本统计植物名称及种类，建立研究区植物名录；并结合李锡文[22]和吴征镒[23]对中国种子植物划分的分布区类型，通过统计、排序以及比较分析等研究方法分析研究植物区系特征。

1.3 数据处理

所有数据运用Microsoft Excel 2007进行数据的录入、计算与分析。

2 结果与分析

2.1 准噶尔盆地南北缘荒漠植物组成

准噶尔盆地南北缘地区荒漠种子植物共计46科，238属，679种，分别占新疆种子植物科、属、种总数的46.00%、33.29%和19.75%，研究区的植物种类相对丰富。根据各科含属数的多少，将准噶尔盆地荒漠种子植物分为四个等级。可以看出，准噶尔盆地荒漠种子植物各科所含属数差异比较明显。单属科和寡属科(2～4种)构成准噶尔盆地荒漠种子植物科的主体，共有33科，占总科数的71.74%；但其所含的属为51属，占总属数的21.43%。含5属及以上的科共有13科，仅占总科数的28.26%，但所含属数达到187属，占总属数的78.57%，这些科在准噶尔盆地荒漠种子植物区系组成中起着重要的作用。表1

表1 准噶尔盆地种子植物科内属组成

Table 1 Seed plants of the genera in families composition in Junggar Basin

科内含属数Families contains genera科数Families No.占总科数比例Percentage in total families(%)科内总属数Total genera of the family占总属数比例Percentage in total families(%)12043.48208.402^41328.263113.035^9817.394719.75≥10510.8714058.82总计46100238100

虽然准噶尔盆地荒漠种子植物含5～9种及含10种以上的科有25个科，但这几科所含种数却占总种数的95.14%。单种科和寡种两者合计占该区总科数的45.46%，而科内所含种数却只占4.86%，表明该地区的区系优势现象不太明显。按科内含种数多少排序，依次为：菊科(Compositae)139种、藜科(Chenopodiaceae)119种、豆科(Leguminosae)60种、十字花科(Cruciferae)54种、禾本科(Gramineae)38种。这5科为该地区的优势科。表2

表2 准噶尔盆地种子植物科内种组成

Table 2 Seed plants of the species in families composition in Junggar Basin

科内含种数Families contains genera科数Families No.占总科数比例Percentage in total families(%)科内总种数Total genera of the family占总种数比例Percentage in total genera(%)11021.74101.472^41123.91233.395^91123.917511.05≥101430.4457184.09总计46100679100

研究表明，该区种子植物以仅含有1种和寡种(2～4种)的属为主，前者有111属，后者有88属，二者合计占总属数的83.61%，属内总种数占该区植物种数的48.75%。含5种以上的属有38属，虽然其只占总属数的15.96%，但其所包含的种却占了总种属的51.26%，前五属分别为：猪毛菜属(Salsola)21种、黄芪属(Astragalus)21种、霸王属(Zygophyllum)19种、蒿属(Artemisia)17种、葱属(Allium)13种，是该地植物群落的典型组成成分。表4

表3 准噶尔盆地种子植物科内种组成

Table 3 Seed plants of the species in genera composition in Junggar Basin

属内含种数Genera contains species属数Genera No.占总属数比例Percentage in total genera(%)属内总种数Total species of the genera占总种数比例Percentage in total species(%)111146.6411116.352^48836.9822032.405^92711.3418927.83≥10125.0415923.42总计238100679100

2.2 植物生活型

该地区679种种子植物分别分为乔木、灌木、半灌木、草质藤本和草本这五类。其中，乔木占1.18%，灌木占11.19%，半灌木占7.95%，草质藤本占0.15%，一二年生草本占34.61%，多年生草本占44.29%。可见，该地区生活型以草本植物为主，其中多年生草本占一定优势，木本植物只占一小部分，草本植物在准噶尔南北缘地区占绝对优势。表4

表4 准噶尔盆地种子植物生活型

Table 4 The seed plant life form in Junggar Basin

生活型Life form植物种数Species No.占总种数的比例Percentage in total species(%)乔木81.18灌木7611.19半灌木547.95草质藤本10.15一二年生草本23534.61多年生草本30544.92合计679100

2.3 植物区系地理成分及其分布区类型

2.3.1 科的地理成分

研究表明，世界分布型主要包括温带热带分布、温带分布为主和热带分布为主，共有27科，在区系总科数中占58.70%，世界分布型是该区植物区系科水平上主要的分布区类型，热带分布型中只有泛热带分布，共有6科，在区系总科数中占13.04%；温带分布型包括北温带分布、北温带-南温带分布、旧大陆温带分布和温带亚洲分布共有13科，在总科数中占28.26%，在准噶尔南北缘地区占有一定的主导地位。表5

表5 准噶尔盆地种子植物科的分布区类型

Table 5 The distribution type tables of seed plants in families in Junggar Basin

分布区类型Areal type科名Families世界分布温带热带广布唇形科、玄参科、车前科、白花丹科、柳叶菜科、豆科、檀香科、瑞香科温带分布为主蓼科、藜科、十字花科、蔷薇科、亚麻科、伞形科、报春花科、菊科、禾本科、莎草科、裸果木科热带分布热带分布为主苋科、景天科、大戟科、旋花科、紫草科、茄科、鸢尾科、粟米草科泛热带分布牻牛儿苗科、芸香科、茜草科、骆驼蓬科、白刺科、山柑科温带分布北温带分布石竹科、小檗科、罂粟科、百合科、藤黄科北温带-南温带间断分布蒺藜科、胡颓子科、麻黄科旧大陆温带分布杨柳科、列当科、川断续科、柽柳科温带亚洲分布锁阳科

2.3.2 属的地理成分

参照吴征镒先生对中国种子植物属的分布区类型分类系统并结合《新疆植物志》，将准噶尔南北缘种子植物属划分为13个类型，占中国15个分布区类型的76.85%，反映了准噶尔南北缘地区植物属的多样性和其区系组成的复杂性。该地区植物区系中世界广布类型共有22个属，以黄芪属、碱蓬属和猪毛菜属等物种数最多。由于这些广布型属很难反映该地区植物区系的特征，故在各分布区类型的统计中扣除不计。温带成分共有201属，在该区系非世界分布总属中占91.67%，包括北温带分布，东亚和北美洲间断分布，旧大陆温带分布，温带亚洲分布，地中海区、西亚至中亚分布，中国特有，中亚分布和东亚分布。热带分布共有14属，在非世界分布总属中占6.48%。由此可知，在属级水平上，准噶尔盆地南北缘地区种子植物区系以温带成分为主，该植物区系具有明显的温带性质，其成分多于地中海区、西亚至中亚分布类型。表6

表6 准噶尔盆地种子植物属分布区类型

Table 6 The distribution type of seed plants in genera in Junggar Basin

分布区类型Areal type属数Generas quantity占非世界分布总属数的比例Proportion of non-world distributed genera(%)1.世界分布22-2.泛热带分布104.633.热带亚洲和热带美洲间断分布10.464.旧大陆热带分布20.937.热带亚洲(印度-马来西亚)分布10.468.北温带分布4721.769.东亚和北美洲间断分布20.9310.旧大陆温带分布4822.2211.温带亚洲分布62.7812.地中海区、西亚至中亚分布5826.8513.中亚分布3616.6714.东亚分布10.4615.中国特有41.85总计238100.0

2.4 植物分布特征

准噶尔盆地南缘地区与北缘地区基本处于同一经度，虽然被盆地中部的古尔班通古特沙漠隔开，但自然环境较为相似，因此，在区系成分上有一定程度的联系，这种现象主要反映在共有属、共有种及其相似性[24]上。表7

表7 准噶尔南北缘地区种子植物的比较

Table 7 The comparison of seed plants between southern and northern in Junggar Basin

邻区Adjacent area总属数Total genera共有属Common genera属相似系数Similarity coefficient of genera(%)准噶尔盆地南缘207准噶尔盆地北缘18214358.13

准噶尔盆地南缘地区有植物43科207属515种，准噶尔盆地北缘地区有植物41科182属409种；两地区共有植物36科143属262种。经计算，准格尔盆地两地区的荒漠植物科的相似值为75%、属的相似性系数为58.13%、种的相似性系数为39.58%，结果表明，这两个地区的植物具有较高的相似性，科的相似性表现较为明显，但由于地理位置、降水量多少等因素的影响，形成了南北缘不同的种子植物区系分布特征，准噶尔北缘地区主要以盐柴类半灌木为主，而准噶尔南缘地区主要以蒿类半灌木为主。准噶尔南缘地区的荒漠种子植物在科、属、种的数量上均高于北缘地区。在属、种两地区存在一定的差异，表现为属间与种间在两地区有一定的替代性分布现象。

3 讨 论

准噶尔盆地处于新疆北部，与整个新疆地区相比，植物种数占新疆种子植物种总数的19.75%，植物种质资源相对丰富。该区共有种子植物46科238属679种，以单属科和寡数科为主，两者共有33科，占总科数的71.74%，而属数仅占了21.43%。该区系中以单种属和寡种属为主，分别是111属和88属，两者共占总属数的83.61%，植物种数占总种数的48.75%。说明该区自然环境恶劣，多数属仅有极少种分布于此。虽然单种科和寡种科的植物种数占总种数的95.14%，但科数共占总科数的45.65%，说明该区植物区系的小科比例较高，较多大科或较大科不多，优势现象不是很明显。研究区中乔木和灌木所占比例为12.37%，而草本所占比例为87.63%，其中多年生草本所占比例为44.29%，占有绝对优势。从该区植物科、属、种的分布类型来看，世界分布科有27科，占总科数的58.70%；温带分布属有201属，占总属数的84.45%。准噶尔盆地南北缘种子植物区系在科的水平上以世界分布型为主，而在属的水平上则是温带成分占有决定优势，具有明显的温带属性，虽然属于世界分布的科相对较多，但这些科所包含的属较少。因此，可以认为温带成分对准噶尔南北缘地区植物群落有明显贡献，也反映出该地区植物分布与气候条件相适应。

4 结 论

通过野外调查和翻阅资料，对准噶尔盆地南北缘地区荒漠种子植物区系的统计分析，从科、属、种三级分类水平研究了该地区植物区系的组成特点、地理分布特征等。其植物区系的基本特征概括为以下几点：准噶尔盆地南北缘植物区系中物种多样性较高，种类较丰富，区系中共有种子植物46科238属679种，分别占新疆全部种子植物科、属、种总数的46.00%、33.29%和19.75%；该区种子植物的单种科和寡种科共有21科，占总科数的45.65%，区系的优势现象不明显；植物生活型以草本植物为主，占总种数的79.53%；温带分布的科、属分别占其总数的58.70%、84.45%，说明该地区温带特征明显，具有典型的温带属性；通过准噶尔盆地南缘和北缘的植物分布特征比较，两地区的荒漠植物科、属、种的相似值分别为75%、58.13%、39.58%，这两个地区的植物具有较高的相似性，科的相似性表现最为明显，但由于一些因素的影响，在植物分布特征上，准噶尔南缘地区的荒漠种子植物在科、属、种的数量上均高于北缘地区，故也存在一定的差异性。