草湖湿地自然保护区种子植物区系研究

张辛阳，谈思仪，庞宏东

(1.武汉设计工程学院 环境设计学院，湖北 武汉 430205；2.湖北省林业科学研究院 生态环境研究所，湖北 武汉 430075)

湿地是人类赖以生存的重要资源之一，它对地球的气候环境、生态系统、物种多样性起着重要影响，为了保护和恢复湿地生态环境，我国中大型湖泊和重要河流集中建立了大量的湿地自然保护区[1].植物作为湿地自然保护区的构成本底，植物物种的多样性程度、植被群落结构以及植物的区系特征，均对保护区生态系统稳定性产生影响，因此有着重要的研究价值和意义.植物区系是一定区域的所有植物种类，在一定自然地理条件综合作用下发展演化的结果，对区域植物组成和植物多样性保护有着重要意义，越来越多的学者专家对植物区系进行了研究[2-5].

草湖湿地自然保护区位于湖北省武汉市黄陂区，重点保护对象为鸟类资源、生态系统及生物多样性，对长江中游淡水湿地资源保护有着现实意义.近年来，对草湖湿地自然保护区的研究较少，肖莉等[6]2013年对保护区内的湿地维管植物组成和植被类型进行过研究，但未涵盖所有的种子植物种类；刘惠东等[7]2014年对保护区内生物资源进行了研究，更侧重于野生动物资源的调查，对植物资源的报道不够详细.2017年7—8月，笔者所在的考察团队多次前往草湖湿地自然保护区，进行植物资源调查和植物区系研究，弥补了保护区植物区系研究的空白，旨在为保护区建设和管理、保护区内生物资源多样性保护及生态系统稳定维持提供科学的本底资料.

1 研究区域与方法

1.1 研究区域概况

草湖湿地自然保护区地处湖北省武汉市中心城区北部，位于黄陂区南部平原湖区三里镇，地理位置为30°44′01.5″—30°46′29.2″N,114°26′53.07″—114°29′13.3″E之间.保护区总面积为11.482 km2其中核心区面积为3.878 km2，缓冲区面积为0.039 km2，实验区面积为7.565 km2.保护区内地势平坦，平均海拔25 m，为湖积平原地貌类型，以黄棕壤和潮土为主，以草本植物为主，气候四季分明，年均日照时数1 540～2 180 h，年均降水量1 104.6 mm，平均气温16.4 ℃，属亚热带季风气候.保护区由草湖渔场、滩地、精养鱼池等共同组成，重点保护对象为白鹤、东方白鹳、小天鹅等珍稀水鸟及湿地生态系统、生物多样性，是天然和人工湿地的共同集合体.

1.2 研究方法

1.2.1 野外调查方法

考察团队运用线路调查法与典型样方法，对草湖湿地自然保护区进行了植物资源的调查.调查线路根据湿地自然保护区的现状制定，经过的地区植被多样性尽可能丰富，多条线路尽可能覆盖整个保护区，并设置与湖中心相垂直的调查样线，以便在保护区内找出具有特色差异的生态环境.同时，根据保护区植被分布情况及水文地质情况，设置不同生境及植被类型的样地共10个(详见图1).调查样地涵盖整个保护区植被.在每个样地中，随机布设3～5个样方，共设置45个样方.草本群落样方面积为1 m×1 m，记录草本层盖度；灌木群落样方面积为5 m×5 m，记录灌木层的高度和盖度；乔木群落样方取样面积为10 m×10 m，记录郁闭度、胸径和演替情况.调查全程使用GPS进行定位，记录调查线路的沿途植物种类，对不确定的植物种通过采集植物标本编号进行记录，并拍照存档，便于后期鉴定.

图1 研究样地分布图

1.2.2 数据分析方法

根据野外调查数据和图片资料，对不确定的物种标本进行鉴定，鉴定依据主要为《中国植物志》《湖北植物志》和《高等植物图鉴》[8-10].将鉴定结果汇总，统计调查物种名录，并参考前人调查研究报告等相关资料，确定最终草湖湿地保护区种子植物名录.对草湖湿地自然保护区种子植物名录(含种下分类群)进行系统编排，采用郑万钧系统编排裸子植物，采用恩格勒系统编排被子植物，运用数理统计的方法在科属水平上对植物区系组成和区系地理成分进行分析.其中，湖北地区植物科、属、种数参考郑重的数据资料[11]，中国植物科、属、种数参考吴征镒的数据资料，植物区系科、属区系地理成分分类标准及编号依据吴征镒等的相关文献[12-14].

2 结果与分析

2.1 区系组成

2.1.1 基本组成

草湖湿地自然保护区共有种子植物62科143属179种，其中裸子植物1科1属1种，被子植物61科142属178种.被子植物中双子叶植物55科110属137种，单子叶植物6科32属41种.该保护区种子植物分别占湖北种子植物总科数的31%，总属数的10.55%，总种数的3.16%；占中国种子植物总科数的17.36%，总属数的4.44%和总种数的0.62%，植物种类并不丰富.但从植物生活型来看，该区种子植物多为草本，含165种，占该区种子植物种数的92.18%.上述植物组成特征与该保护区为湿地型自然保护区且保护对象为珍稀水禽有关，总的植物种数虽然不多，但是草本占比丰富，这是由湿地型自然保护区的土壤及水文等环境因素共同决定的.

2.1.2 科的组成

草湖湿地自然保护区62科种子植物中，科内含种数5种以下的科为53科，占总科数的85.48%，包含77属84种；含种数5种及以上的科为9科，占总科数的14.52%，包含66属95种.可见，虽然后者占总科数比例小，但其所含种数高达95种，占总种数的53.07%，具有明显优势.因此含种数5种及以上的科为该区系的优势科，分别为：禾本科Gramineae、菊科 Compositae、蓼科Polygonaceae、毛茛科Ranunculaceae、莎草科Cyperaceae、苋科Amaranthaceae、豆科Leguminosae、大戟科Euphorbiaceae、蔷薇科Rosaceae.

2.1.3 属的组成

草湖湿地自然保护区种子植物共有143属，属内含种数5种及以上的属为2属，即蓼属Polygonum和莎草属Cyperus，占总属数的1.69%，共含12种，占总种数的10.94%.属内含种数1种的属为120属，占总属数的83.92%，含种数占总种数的67.04%，是导致区内属的多样化程度大的主要因素，包含慈姑属Sagittaria、水莎草属Juncellus、香蒲属Typha、棒头草属Polypogon、灯芯草属Juncus、苍耳属Xanthium、鹅肠菜属Myosoton、独行菜属Lepidium、斑种草属Bothriospermum、扁担杆属Grewia等.

2.2 区系地理成分

草湖湿地自然保护区种子植物的62科共包含10个分布区类型及其2个变型，143属共包含12个分布区类型及其3个变型，详见表1.

2.2.1 科的分布区类型

保护区内世界分布科共有20科，占总科数的32.26%.其中含种数较多的科有：含28种的禾本科Gramineae、含17种的菊科Compositae、含10种的蓼科Polygonaceae、含7种的莎草科Cyperaceae、均含6种的苋科Amaranthaceae和大戟科Euphorbiaceae等.在世界分布科中，菊科和蓼科主产于北温带，禾本科和莎草科主产温带和寒带，苋科则主产于北温带和寒温带，而豆科主产于北温带和暖温带.可见，保护区内含种数较多的世界分布科大多主产于温带地区，体现出保护区世界分布科的温带性质.

保护区内热带分布科(2～7型)共有31科，占总科数的50.00%，占非世界分布总科数的73.81%，在该区系科中占主导地位.其中泛热带分布科及其变型有16科，达到总科数的25.81%，构成热带分布科的主体，如：大戟科Euphorbiaceae、爵床科Acanthaceae、雨久花科Pontederiaceae等.热带分布科的第二大分布类型是旧世界热带分布科，共有9科，占总科数的14.52%，如：桑科Moraceae、防己科Menispermaceae、锦葵科Malvaceae等.

保护区内温带分布科(8～10型)一共有11科，占总科数的17.74%，占非世界分布总科数的26.19%.其中北温带广布科有8科，占总科数的12.90%，构成温带分布科的主体，包含有杨柳科Salicaceae、泽泻科Alismataceae、木樨科Oleaceae、藜科Chenopodiaceae、忍冬科Caprifoliaceae等，此外还有1变型，即北温带和南温带间断分布科，为龙胆科Gentianaceae.另有东亚-北美间断分布科1科，为三白草科Saururaceae.旧世界温带分布科1科，为菱科Trapaceae.

2.2.2 属的分布区类型

保护区内世界分布属共计25属，如：莎草属Cyperus、茄属Solanum、苋属Amaranthus、酢浆草属Oxalis、香蒲属Typha、藜属Chenopodium、车前属Plantago、早熟禾属Poa、鬼针草属Bidens、婆婆纳属Veronica、老鹳草属Geranium等，大部分属只含1种植物，且多为低矮灌木和草本植物，充分反映了这些属对该地区生境的适应性.

保护区内热带分布属(2～7型)共计69属，占总属数的48.25%，占非世界分布属的58.47%，为该区系属的主要分布类型.其中泛热带分布属36属，占热带分布属的52.17%，为热带分布属的主体，包括白酒草属Conyza、大戟属Euphorbia、狗尾草属Setaria、野黍属Eriochloa、商陆属Phytolacca、千金子属Leptochloa、莲属Nelumbo、马蹄金属Dichondra等，这些植物数量多，植物多样性丰富.热带分布属的第二大分布类型为热带亚洲分布及其变型，含7属正型，有野芝麻属Lamium、爵床属Rostellularia、黄麻属Corchorus、斑种草属Bothriospermum、黄花稔属Sida等.另含8属变型，即热带亚洲(印度-马来西亚)分布，有石荠苎属Mosla、苦荬菜属Ixeris、鸡矢藤属Paederia、叶下珠属Phyllanthus、蔊菜属Rorippa等.

保护区内温带分布属(8～14型)共计49属，占总属数的34.27%，占非世界分布属的41.53%，略低于热带分布属成分.其中北温带分布及其变型为温带分布属的主体，共计26属正型，有蓼属Polygonum、毛茛属Ranunculus、稗属Echinochloa、野豌豆属Vicia、委陵菜属Potentilla、画眉草属Eragrostis、蒿属Artemisia、紫菀属Aster、酸模属Rumex等.另有2属变型，即北温带和南温带间断分布，为荇菜属Nymphoides和活血丹属Glechoma.并列第二的分布类型为旧世界温带分布和温带亚洲分布，均含8属.其中旧世界温带分布有荞麦属Fagopyrum、楝属Melia、菊属Dendranthema、海桐花属Pittosporum、菰属Zizania等.温带亚洲分布有马兰属Kalimeris、牵牛属Pharbitis、茜草属Rubia、结缕草属Zoysia等.

3 结束语

草湖湿地自然保护区属于东亚植物区(Ⅲ)，中国—日本森林植物亚区(ⅢD)，华东地区(ⅢD9)，汉平原亚地区(ⅢD9b)，为长江中下游著名的江河湖泊区[15].该区域内地势低平，江湖河汊极多，草湖湿地自然保护区由于这种独特的地形地貌及水文土壤情况，植被种类并不十分丰富.

保护区共有种子植物62科143属179种，分别占湖北种子植物的31.00%，10.55%，3.16%.含5种及以上的科为该区植物的优势科，属的分化较大，以含1种的单种属为主.保护区内92.18%的植物生活型为草本，多见狗尾草群丛(Ass.Setariaviridis)、鬼针草群丛(Ass.Bidenspilosa)、知风草群丛(Ass.Eragrostisferruginea)、水莎草群丛(Ass.Juncellusserotinus)、红蓼+萹蓄群丛(Ass.Polygonumorientale+Polygonumaviculare)等，局部区域存在上层乔灌的群落，如：构树-野蔷薇-酸模+狗牙根群丛(Ass.Broussonetiapapyrifera-Rosamultiflora-Rumexacetosa+Cynodondactylon)、野蔷薇-白茅+野老鹳草群丛(Ass.Rosamultiflora-Imperatacylindrical+Geraniumcarolinianum).

保护区种子植物62个科可以划分为10个分布区类型和2个变型，以热带分布科为主，占非世界分布总科数的73.81%，温带分布科占比较小.此外，热带分布科以泛热带分布科为主，世界分布科含有一定的温带性.该区种子植物地理成分具有显著的热带特征，同时具有少部分的温带特征，这与保护区所处亚热带季风气候区，且临近温带季风气候区有关，符合其地域生态环境.

保护区种子植物143个属可以划分为12个分布区类型和3个变型，以热带分布属略占优势，热带分布属和温带分布属分别占非世界分布总属数的58.47%和41.53%.可见，本区种子植物地理成分热带和温带特征相差不甚明显，且热带成分中以泛热带分布为主，植物区系可能在起源上温带过程较为繁盛，后来由于所处地理环境气候逐渐转为亚热带气候，导致植物区系地理成分随之发生变化，具有明显的过渡性和交汇性.

通过对草湖湿地自然保护区种子植物区系的分析，可以查清保护区植物区系性质、归属和起源，能为保护湿地珍稀濒危物种、合理开发利用各种动植物资源提供可靠的理论依据，为湿地保护区的科学建设提供有力基础.该次研究结果，将为以后研究类似湿地植被情况，分析评价湿地环境发展状况起到一定作用，也能为区域性湿地资源的合理开发、保护、管理和有效利用提供基础资料和科学依据.针对目前草湖湿地自然保护区存在的状况，建议在现有保护鸟类生境的基础上，对湿地自然保护区的植物生境加以重视和保护.可以通过对当地居民定期组织湿地保护的科普工作，利用媒体、社会的自发宣传和影响，大力宣传湿地在生态上不可取代的重要地位.此外，调查发现植物群落由于水质环境的影响而逐渐退化，有的物种也渐渐消失，建议对草湖湿地自然保护区过度养殖的情况进行监督，严格控制养殖面积和污水的排放，使草湖湿地自然保护区的水质恢复成适合植物稳定生长的生境.建议成立专项组定期跟踪调查更新草湖湿地自然保护区植物资源情况，加强对植物物种的就地保护，可建立湿地植物监测站，通过运用遥感技术、全球定位系统或者地理信息系统对湿地的物种进行跟踪，减少人工调查的漏洞.