桑干河自然保护区种子植物区系调查分析

王振军

(山西省桑干河杨树丰产林实验局，山西 大同 037000)

植物科、属、种的分布区类型及组成反映了不同地区间区系的亲缘性，且其中属的分类特征相对稳定，可以更全面地反映物种分化特征与区系发生的过程。笔者通过调查桑干河自然保护区的种子植物，并对其区系组成、性质和地理分布特征等进行了分析，以期为桑干河的生物多样性保护、植物资源开发利用与植物保护管理提供科学依据。

1 调查区概况

山西桑干河省级自然保护区地处大同盆地，北与内蒙古相邻，南以恒山为界，地理坐标为112°16′33″～13°58′27″E，39°14′29″～40°08′06″N，总面积69 583.41 hm2. 桑干河保护区从北到南地貌为低山丘陵、山间小盆地和大同盆地，整体地形较为平坦开阔，地势西南高、东北低，最高处为大洼分区丰稔山，海拔1 403 m；最低处为阳高县尉家小堡，海拔890 m.保护区属寒温带大陆性气候，昼夜温差大，气温低，干旱少雨，冬春两季多风沙，降雨集中在夏季。年均气温6.5 ℃，极端最高气温38.3 ℃，极端最低气温-33.0 ℃；年降雨量400 mm左右，年蒸发量2 200 mm～2 400 mm，无霜期120 d～130 d，年均6级～8级大风日数65 d以上。保护区土壤主要为栗钙土性土、栗钙土、栗钙土性沙土、盐化碱化栗钙土、草甸土、盐化草甸土等。

2 调查方法

2017年至2018年，根据桑干河省级自然保护区的地形、地貌特点，选择具有代表性的生境类型，布设植物调查样方284个。其中，大洼分区95个、长胜庄分区113个、栗家坊分区45个、薛家庄分区31个。调查中，乔木样方面积为10 m×10 m，记录乔木树种构成、株数、胸径、高度、盖度；灌木样方面积为4 m×4 m，记录灌木的种名、平均高度、盖度；草本样方面积1 m×1 m，记录样方内草本植物的种名、多度、盖度、高度等。同时记录各样方的海拔、经纬度、坡向、坡度、土壤类型、枯枝落叶层、腐殖质层、人为活动及其影响等环境因子。对于难以辨认的种类则记录主要特征、数量和环境特点，拍摄数码照片或制作标本，带回实验室进行分类鉴定。

3 结果与分析

3.1 种子植物种类组成

桑干河保护区植物类群统计见表1.

表1 桑干河保护区植物类群统计

由表1可以看出，桑干河省级自然保护区共有种子植物63科251属457种。其中，裸子植物2科3属4种，被子植物61科248属453种。桑干河保护区的种子植物区系较为贫乏，从科数上看占全省科数的44.06%，相对丰富；但属数只占30.76%，所含种数仅为全省种数的17.74%，占中国种子植物种数(26 276种～27 268种，李锡文《中国种子植物区系统计分析》)的0.017%.且植物以草本居多，占种子植物的89%.野生乔木树种在本区发育不好，仅山杨(Populusdavidaiana)、白桦(Betulaplatyphylla)、小叶杨(Populussimonii)、青杨(Populuscathayana)、中国黄花柳(Salixsinica)、旱柳(Salixmatsudana)、旱榆(Ulmusglaucescens)为野生物种，其种群多分布在沟谷、河边、农田地畔等湿热条件较好的地域。其余裸子植物和阔叶乔木均为人工引种，这与桑干河保护区所处地区气候、土壤结构有关。保护区大多数土壤心土层附近有1层泥河湾期湖相沉积物，碱性大、粘粒含量高，形成“白干土”层。因表层疏松，下层坚实，土壤通透性不良，土体内部干旱、缺水、少养分，植物根系向深层伸展较为困难。

桑干河保护区野生种子植物科内属、种的组成见表2.

表2 桑干河自然保护区野生种子植物科内属和种的组成

由表2可以看出，野生种子植物科内属、种的组成差异较大。本地区只含1属的科较多，为26科，占总科数的41.27%.其中，1属1种的科有15科，占总科数的23.81%，如，马齿苋科、桑科。含6属以上的科共有12科，占总科数的19.05%；但属数高达159属，占总属数的63.35%；种数高达290种，占总种数的63.60%，在该区系中占有主导地位。其中，菊科(40属：83种，下同)和禾本科(24:43)在该区系组成中占有绝对优势，两科的属、种数占总属数的25.10%，总种数的27.63%.此外，还有豆科(16∶42)、蔷薇科(13∶30)、十字花科(12∶14)、唇形科(10∶17)、毛莨科(9∶16)、伞形科(9∶10)、石竹科(8∶11)、藜科(7∶14)、玄参科(6∶9)、紫草科(6∶8)等。含6属以下的科共有51科，占总科数的80.95%；属数有90属，占总属数的35.86%；种数有120种，占总种数的26.32%，在该区系中占有从属地位。

3.2 属的组成分析

山西桑干河自然保护区野生种子植物属内种的组成见表3.

表3 桑干河自然保护区野生种子植物属内种的组成

由表3可知，本区无较大型(20种～29种)以上的属，多为单种属和小型属(2种～9种)。只有1个种的属达到152属，占总属数的60.56%，种数占该区总种数的33.26%.中型属(10种～19种)只有蒿属(Artemisia)19种、委陵菜属(Potentilla)10种，占总属数的0.80%，总种数的6.36%.小型属97属共276种，占总属数的38.65%，总种数的60.38%.小型属中，含6种～9种的属共有5属34种，占总属数的1.99%，总种数的7.46%；2种～5种的属有92属241种，占总属数的36.65%，总种数的52.85%.常见属有胡枝子属(Lespedeza)、堇菜属(Viola)、苦荬菜属(Lxeris)等。含1种～5种的属在本区系中占有绝对优势。初步分析保护区野生植物的单种属仅有翼蓼属(Pteroxygonum)1种。

3.3 属的地理区系分析

参考《中国种子植物区系地理》对中国种子植物分布区类型的划分，将桑干河自然保护区野生种子植物划分为14个分布区类型，见表4.

表4 桑干河自然保护区野生种子植物科和属的分布区类型

1) 世界分布。本区共有50属，占总属的19.92%.该类型植物以喜湿或中性草本植物为主，如，蓼属(Polygonum)、藜属(Chenopodium)、铁线莲属(Clematis)、鼠李属(Rhamnus)、旋花属(Convolvulus)、拉拉藤属(Galium)、堇菜属(Viola)等。在河滩地畔生长有酸模属(Rumex)、远志属(Polygala)、毛莨属(Ranunculus)、千里光属(Senecio)、老鹳草属(Geranium)和苔草属(Career)等；在沿河岸低洼浅水中分布有莎草属(Cyperus)、灯心草属(Juncus)、薦草属(Scirpus)、香蒲属(Typha)、浮萍属(Lernwa)等；在干旱或盐碱地生长有旋花属(Convolvulus)、蒿属(Artemisia)、碱蓬属(Suaeda)、黄芪属(Astragalus)等，尤其是蒿属、沙蓬属，为盐碱地的主要植被。

2) 泛热带分布。泛热带分布的属为19属，是热带分布属中最丰富的一类，主要有大戟属(Euphorbia)、鹅绒藤属(Cynanchum)、牵牛属(Pharbitis)、菟丝子属(Cuscuta)、狗尾草属(Setaria)，该类植物大多分布于土壤条件较好的农田及地埂。泛热带属种系在本地生长发育较差，对土壤、水湿条件有一定的要求。

3) 热带亚洲和热带美洲间断分布在桑干河保护区，仅地榆属(Sanguisorba)1属，主要生长在河漫滩草甸、山坡草地及灌丛中。

4) 旧世界热带分布。旧世界热带分布有2属，为香茶菜属(Rabdosia)、天门冬属(Asparagus)，各类生境均可见。

5) 热带亚洲至热带大洋洲分布。本类型有2属，为大豆属(Glycine)、砂引草属(Messerschmidia)，常生长在河滩、山地、灌丛或农田。

6)热带亚洲至热带非洲分布。保护区分布有2属，为蝎子草属(Girardinia)、丁草属(Gerbera)。

7) 热带亚洲(印度-马来西亚分布)分布。本区分布有2属，即蛇莓属(Duchesnea)、苦荬菜属(Ixeris)。

8) 北温带分布。该类型分布数量最大，共94属，占总属数的 37.45%，高于山西省同类型植物属所占的比例(30.51%)，是本区植被的主要成分，在保护区植物区系组成上发挥着重要的作用。这些植物的水分生态型多表现为中生性，常见木本植物有松属(Pinus)、杨属(Populus)、柳属(Salix)、榆属(Ulmus)等，为本区乔木群落的优势种；灌木有蔷薇属(Rosa)、绣线菊属(Spiraea)、忍冬属(Lonicera)、荚蒾属(Viburnum)等，为山地、河滩地区灌丛的主要成分；草本植物主要有蝇子草属(Silene)、唐松草属(Thalictrum)、景天属(Sedum)、委陵菜属(Potentilla)、野豌豆属(Vicia)、棘豆属(Oxytropis)、地梅属(Androsace)、蓟属(Cirsium)、风毛菊属(Saussurea)、葱属(Allium)。其中，远志属(Polygala)、棘豆属(Oxytropis)、针茅属(Stipa)、碱茅属(Puccinllia)、披碱草属(Elymus)、赖草属(Leymus)和拂子茅属(Calamagrostis)等旱生植被，是保护区干旱地区和山坡草地的优势成分。

9) 东亚和北美洲间断分布。本类型在保护区分布有3属，为胡枝子属(Lespedeza)、蛇葡萄属(Ampelopsis)、黄华属(Thermopsis)，占总属数的1.19%.

10) 旧世界温带分布。本区分布有38属，占总属数的15.14%，仅次于北温带分布类型。从生活型上看，木本植物主要有沙棘属(Hippophae)、柽柳属(Tamarix)、栒子属(Cotoneas)、丁香属(Syringa)；沙棘属多为林下木灌丛，柽柳属多分布在盐碱地和河滩地。草本植物主要有菊属(Dendranthema)、沙参属(Adenophora)、败酱属(Patrinia)、苜蓿属(Medicago)、荆芥属(Nepeta)、青兰属(Dracocephalum)、益母草属(Leonurus)、香薷属(Elsholzia)、沙参属(Adenophora)、鸦葱属(Scorzonera)、橐吾属(Ligularia)、鹅观草属(Roegneria)、隐子草属(Cleistogenes)、蓝盆花属等，为林下草本层、草地、灌丛、河漫滩草甸的重要组成成分。

11) 温带亚洲分布。温带亚洲分布有17属，占总属数的6.77%.常见的包括杏属(Armeniaca)、锦鸡儿属(Caragana)、大油芒属(Spodiopogon)、米口袋属(Gueldenstaedtia)、附地属(Trigonotis)、狼毒属(Stellera)、防风属(Sapoghnikovia)等。本类型野生木本植物多生于山地。

12) 地中海海区、西亚至中亚分布。本区分布有5属，主要有甘草属(Glycyrrhiza)、补血草属(Limonium)等。

13) 中亚分布。该类型分布有4属，皆为草本植物，有角蒿属(Incarvillea)、沙蓬属(Agriophyllum)、牻牛儿苗属(Erodium)、芨芨草属(Achnatherumsplendens)。

14) 东亚分布。本区分布有10属，占3.98%.包括有侧柏属(Platycladus)、唐松草属(Thalictrum)、狗娃花属(Heteropappus)、泥胡菜属(Hemistepta)等。

15) 中国特有分布。本区分布有2属，即虎榛子属(Ostryopsis)和翼蓼属(Pteroxygonum)。翼蓼属为单种属。

4 结论与讨论

桑干河自然保护区植物区系属泛北极植物区系欧亚草原植物区系，且与世界、中国部分地区有一定的联系，尤其与温带区系植物关系最为密切。其植物区系中以各种温带成分占绝对优势，共有149属，占总属数的59.36%.大多数温带成分的乔木和灌木，不论是野生的还是人工培育的，都能形成森林植被和灌丛植被，并成为某一个种群的优势种或建群种，表明桑干河保护区植物区系与温带植物区系有着密切的历史渊源。其次是与热带植物区系有较大的联系，共有28属，占总属数的11.16%. 说明保护区的植物区系中含有热带亲缘关系的植物，如，地榆属(Sanguisorba)、天门冬属(Asparagus)、大豆属(Glycine)、蝎子草属(Girardinia)、苦荬菜属(Ixeris)等，提供了保护区植物区系在演化史上与热带区系相联系的遗迹和证据。再次是东亚成分共10属，占总属数的3.98%，主要表现为中国—喜马拉雅分布，如，部分蒿类植物；还有中国—日本(或朝鲜)分布，如，胡枝子(Lespedezabicolor)、金银忍冬(Loniceramaackii)等，为山地灌丛的优势种或森林群落的伴生成分。

单种属是研究植物区系特征和起源的关键。保护区植物中单种属虽仅有1种，但也表现出保护区植物中尚有原始和古老残遗的种属，其古来性及新生性，在系统演化和分类学上同其它物种的关系、生态幅度大小及分布区宽窄，也为保护区植物区系结构和演化史提供了重要资料。

保护区植物区系成分受蒙古草原地区东蒙古亚区的影响比较明显。保护区与东蒙古亚区的植物区系有较多的共有种，主要是因为森林破坏后有草原入侵的成分。保护区植物区系成分与我国其它植物区系都有联系，地理成分复杂多样,且具有明显的过渡性。从植物区系发生角度分析，桑干河保护区植物区系的起源可归结为热带成分、温带成分。