山东湿地禾本科植物资源及其应用现状研究

2019-11-29杨丽萍李美珑季晓彤刘晶晶类淑桐

绿色科技 2019年10期

杨丽萍，李美珑，季晓彤，刘晶晶，类淑桐

(临沂大学农林科学学院，山东临沂 276000)

1 引言

湿地被誉为“地球之肾”，在维护区域生态环境稳定中发挥重要作用。山东省地处黄河下流，地理位置优越，全省共有湖泊湿地、近海及海岸湿地、池沼湿地、库塘湿地等5大类23种湿地[1]。据统计，山东省湿地总面积173.75万hm2，占全省国土面积的11.09%，居全国第7位。其中，近海与海岸湿地72.85万hm2，居全国第一位。湿地具有多种生态功能，除维持生物多样性外，还在调节径流、改善水质、净化水体污染、提供食物及工业原料、供给旅游资源等方面发挥重要作用。

植物是湿地不可缺乏的组分，在发挥其调节气候和保持物种多样性等生态功能方面起着重要作用。而禾本科植物是湿地植物的重要类群，种类多，应用广泛[2]。然而，山东湿地中禾本科植物资源及应用现状研究尚不系统。本文拟通过对山东省不同湿地类型禾本科植物资源及应用现状研究，为山东湿地禾本科植物资源开发应用提供理论依据。

2 山东湿地禾本科植物资源

山东省内的河流湖泊数量相对较多，其中，黄河、京杭大运河是流程最长的河流，最大的湖泊为南四湖和北五湖。根据山东的主要水系类型，主要调查了黄河故道、南四湖、沂沭河流域及近海湿地四处禾本科植物属、种数量及在区域植物区系中的重要值排序等。

2.1 黄河故道植物区系及资源现状

黄河故道位于山东省东南部的菏泽市，地形为缓平坡地，中间有一处略低，低洼处主要为浅平洼地和决口扇形地[3]。黄河故道土壤质地大多为沙质土，透水性很好，但吸附性和保水保肥能力差。黄河故道湿地植物有20科40种，水域中多为眼子菜科(Potamogetonaceae)、金鱼藻科(CeratophyllaceaeGray)、睡莲科(Nymphaeaceae)和浮萍科(Lemnaceae)植物；沼泽中多为香蒲科(Typhaceae)、禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyoera)植物。其中，禾本科优势物种有白茅(Imperatacylindrica(L.) Beauv.)、獐茅(Aeluropuslittoralis)、芦苇(Phragmitescommunis)、狗牙根(Cynodondactylon(L.)Pers.)、牛筋草(Eleusineindica(L.) Gaertn.)。

2.2 南四湖植物区系

南四湖植物区系物种丰富，以广布种为主，占全部植物的26%，共有植物66科、147属、201种，优势植物主要为菊科(Composiae)、禾本科、蓼科(Polygonaceae)[4]。其中，禾本科植物有19属26种，优势物种为马唐(Digitariasanguinalis)、芦苇、虉草(PhalarisarundinaceaL.)狗牙根、牛筋草等。

2.3 沭河流域禾本科植物资源

沂沭河流域是指由沂河和沭河两条内流河自南至北纵贯沂蒙山的两处大型山洪河道所能影响的区域。沂沭河流域湿地植物资源丰富，初步统计，共有64科166种，其中优势科为禾本科、莎草科、菊科、蓼科等[5]。禾本科是沂沭河流域第一大科，共32属45种，优势物种主要有马唐、狗尾草(Setariaviridis)、金色狗尾草(Setariaglauca)、虉草、芦竹(Arundodonax)、狗牙根、芦苇、画眉草(Eragrostispilosa)、牛筋草、狼尾草(Pennisetumalopecuroides(L.) Spreng.)、长芒稗(Echinochloacaudata)等。

2.4 近海湿地植物区系

近海及海岸湿地是山东湿地中所占面积最大面积、最主要的一部分湿地，主要包括烟台的长岛湿地、威海的荣城湿地以及青岛的胶州湾湿地，近海水域总面积超过5000 km2，滩涂湿地总面积约为4500 km2。

山东近海湿地植物物种主要包括：东亚分布种及其变种最多、北温带分布种、中国特有分布种和世界广布种[6]。优势科有莎草科、禾本科、蓼科、唇形科(Labiatae)、眼子菜科等。其中，禾本科共33种，优势物种分别为：芦苇、狗牙根、马唐、白茅、獐茅、结缕草(ZoysiajaponicaSteud.)等。

3 山东湿地禾本科植物应用现状

山东省湿地禾本科植物资源丰富，按照其生态功能常分为净水植物、饲草植物、草坪草和能源植物等类群(表1)。

3.1 净水植物

净水植物通常具有生长快速，生物量大等特点，禾本科常用净水植物主要有：芦苇、芦竹和虉草等植物等。

芦苇为净水模式植物在不同湿地类型中均广泛应用，芦苇湿地为常用的人工湿地对各类污染水体均具有较强的处理作用。芦苇不仅可以直接吸收富集污染物(氮磷、重金属等)，还可以通过根际微生物提升其净水能力。另外，芦苇是密集型生长植物，具有保持水土、固着河床，并发挥湿地植物良好的过滤作用。

芦竹形态与芦苇相似，富含纤维，适应性强，耐盐碱，耐水淹。研究发现，芦竹具有较好的耐受重金属的能力，在100 mg/kg重金属浓度污染中具有良好的耐受性[7]。芦竹是目前生态潜力较大的湿地禾本科植物，同时也具有一定的经济价值。

虉草主要分布于北美洲、北欧以及亚洲等，在我国多分布于华东、华北、西北、东北等地区[8]。虉草多年生根茎型草本植物，常生长在河边、湖泊等湿地周围。生长快速，适用性强，能在低温、干旱及水淹等逆境条件下存活，并能迅速成为优势种群。虉草根系十分发达，多不定根，吸附能力非常强，具有涵养水源、净化水体、改良土壤理化性质等功能，能够保水保土，吸附富营养水体中的N、P等元素，有效防治水体污染。虉草繁殖方式多样，再生能力强，不仅可以用种子进行有性繁殖，还可以用根茎或分株等方式进行无性繁殖，放牧或收割后可迅速再生，生长季内可多次刈割利用，在很大程度上节约生产成本[9]。

3.2 饲草

扁穗牛鞭草是一种多年生优质牧草，营养含养分丰富，供青期长。在拔节期的营养成分为：粗蛋白含量1.68%，粗脂肪含量0.31%，粗纤维含量4.87%等[10]。虉草是北欧地区常用的饲草，其地上部分营养成份高，含粗蛋白含量5%～15%，粗脂肪含量1%～3%。狗牙根对肥料的反应良好，狗牙根草含粗蛋白质、粗纤维、粗灰分、粗脂肪。在早季有很高的营养价值，在株高10～15 cm时，适口性好。

3.3 草坪草

山东地区常用草坪草种类主要有狗牙根、结缕草、早熟禾、野牛草和黑麦草等。黑麦草、结缕草耐践踏能力强，多运用于体育场、公园绿化和公路绿化带等地方。野牛草为多年来普遍应用的草坪草种，但绿期较短。早熟禾，耐寒能力强，是北方地区广泛应用的草坪草。早熟禾青绿期长、质感优良，秋季保绿性和春季返青性能较好。早熟禾根茎生命力强，能从每一个茎节上再长出植株而进行种群扩展。其根系大多分布在土壤表层20±5 cm，最深处可达60 cm。

狗牙根为多年生低矮草本植物，喜光稍耐阴、耐旱，喜温暖湿润，具有一定的耐寒能力；耐践踏，自行修复能力强。它植株低矮，生长迅速，色泽好，密度大，具有匍富茎和根状茎，发达的匍匐茎在适宜的土壤条件下能急速生长，迅速扩展种群。由于狗牙根发达的横走根茎和大量的细根，增加了与土壤的结合程度，常用作水土保持植物。

3.4 能源植物

芒为多年生草本植物，生长迅速、生活周期短、生物量大，是欧美地区能源植物的模式植物之一。芒草可进行大面积种植，实现产业化。德国已将芒草作为燃料建成大规模的发电厂[11]。目前世界已有多个国家对芒草投入资产、大规模种植，以及进一步的研究和开发[12]。自1997年欧洲各国联合启动了FAIR等项目后，已经对多种草本植物进行了调查取样以及试验研究，虉草、芒草以及芦竹被评选为最具有开发潜力的草本植物。

4 山东湿地禾本科植物资源开发应用建议

禾本科植物是湿地生态系统的重要组分，它们不仅具有观赏价值，令人赏心悦目，还有重要的经济价值和生态价值。湿生禾草的生态价值主要体现在它能吸附污水中的有毒物质，重金属等而净化水体。在当今水资源短缺且污染严重的情况下，充分开发利用湿生禾草具有十分重要的意义。

(1)应该因地制宜开发湿生禾草资源。充分调研湿地现状，选用适宜的湿地植物。既要考虑湿地水体深度和水面大小，还要安排好合适的种植密度。比如，在阳光充足，水面较大的湿地，可选栽一些株型较大的禾本科植物，如芦竹、芦苇、芒属植物等。在污富营养化水体，则应选择净水能力强，观赏价值高的植物如虉草和芦苇等[15]。

(2)要注意优良植物品种的开发和引进。可以通过引种、驯化、繁殖等方式收集景观作用好，生态作用大，经济价值高的优良植物品种。比如，通过驯化遴选出既耐水湿又耐干旱的湿生禾草，以适应湿地水位环境季节性变化。引种具有较大景观效能和适应性强的湿生禾草，如芒属植物等[13]。在实际工作中，要以开发本地优势物种为主，通过生境驯化满足实际生产实践需要；配合引进兼顾生态功能和景观功能的广布种禾草，增强湿地生态效益。

(3)加强对湿地植物的管理。在开发利用湿地禾本科植物资源时，也要保护好湿地，协调好二者之间的关系。控制好开发的规模和强度。此外，要严格的防控生物入侵，尤其是一些繁殖能力特别强、繁衍速度特别快的水生植物，如水葫芦、凤眼莲、空心莲子草等。对于这些植物应严格控制其生长区域、定期打捞清除，以防其过度生长，破坏生态平衡。