昭通龙树河流域废弃稻田湿地植物多样性及群落特征研究

唐玉凤，李学艳，程金朋，鲁绍凤，蔡荣靖，张 华，全 勇，龚声信*

(1.昭通市农业环境保护监测站，云南 昭通 657000；2.昭通学院，云南 昭通 657000；3.昭通市农业科学院，云南 昭通 657000；4.昭通市苹果产业发展中心，云南 昭通 657000)

【研究意义】渔洞水库是昭通市集农业灌溉、城市供水、防洪和发电、旅游、水产养殖和气候调节等多种功能为一体的大型骨干水利工程。近年监测结果表明，由于入库河流水质下降的原因，渔洞水库的水质处于中营养化状态，偶尔会有轻度富营养化和中度富营养化的现象，水质不稳定[1-3]。龙树河属于昭通市渔洞水库重要的入库河流之一，流经的水磨、龙树、新街3个区域，由于村庄密集、人口众多，且常年大量施用化肥种植多种农作物[4]，导致入河支流水质较差。龙树河流域属于低位高海拔冷凉高原，平均海拔在2000 m以上，气温偏低，由于所在行政区昭通属于乌蒙山区经济欠发达地区，缺少水污染治理的必要资金和冷凉地区湿地建设经验，湿地建设及利用水平比较落后。为在不影响生产生活的前提下，缓解水污染状况，改善水质，当地政府通过在沿河区域的主要村镇通过退耕的方式，将原有的稻田进行闲置，以期构建缓冲湿地，达到净化自然净化水体的目的。【前人研究进展】近年来，任继周[5]，吴光明[6]，吴卫菊[7]等对渔洞水库库区的浮游植物群落结构进行了分析，提出了库区的水环境保护措施。【本研究切入点】径流区尤其是闲置稻田的植物多样性和群落特征研究尚属空白。【拟解决的关键问题】对龙树河流域的人为废弃稻田湿地的植物多样性和群落特征通过调查研究，了解现有湿地植物的构成种类及基本的群落现状，为下一步湿地建设、植物保护与利用以及湿地植物的选取提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

龙树河位于横江上游段，流经水磨、龙树、新街3镇，是渔洞库区重要的入库河流，该区域入河支流众多，村庄密集人口众多，当地农业生产及居民生活是对地表水质污染的主要因素。

1.2 样地调查方法

依据昭通市渔洞水库管护局的基础数据和建议，在沿龙树河流域的重要集镇入河口，选择有代表的区域设置调查样地，并采用GPS记录调查区域的海拔、经纬度等信息，调查区域如图1所示。

调查样地及样方点根据Walker & Coupland[8-9]的标准，沿公路及村庄一侧的湿地向入河口方向，选取有代表性的区域进行样地设置，并根据样地面积大小，随机选取样方点进行群落调查。在水磨(SMZ)、龙树(LSZ)、新街(XJZ)3个乡(镇)的湿地，根据湿地大小和每一块样地大小, 分别设置3～5个样方，每个样方再随机选择5个样点利用1 m×1 m的样框进行框选调查，记录每一物种的频度、盖度和多度等数据，群落盖度和多度的数量分级参照植物群落清查的主要内容、方法和技术规范[10]。多度是物种个体数量的目测估计指标，其指标SOC(Sociales)、COP3(Copiosae)、COP2、COP1、SP(Sparsal)、SOL(Solitariae)、Un分别代表植株数量极多、很多、多、尚多、不多、稀少和单株。群落的命名采用优势度原则，用各群丛优势种名称来命名该群丛[11]。相同层次的优势种之间用“ +” 连接，不同层次的优势种之间用“-”连接。 优势种的确定采用重要值方法，并按下式计算：

重要值( %)=(相对频度+相对盖度+相对多度)/3

相对盖度( %)=(某一种植物的盖度/全部植物的盖度之和)×100

相对频度( %)=(某一种植物的频度/全部植物的频度之和)×100

相对多度( %)=(某一种植物的个体数/全部种的个体数)×100

野外采样及调查从2018年8月开始，持续至2019年10月。野外采样首先进行目测调查，对目标湿地区域的所有植物进行标本采集和制作，采集到的水生植物标本在实验室进行鉴定和标本制作，对一些存疑物种请中国科学院昆明植物研究所的专家进行鉴定。样点调查在目标区域内随机选择有代表性的样点进行群落植物计数。

1.3 数据统计与分析

野外调查获取的数据，在Excel软件中按照1.2所述生物多样性有关分析方法及计算公式进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 水生植物物种组成

通过对3个乡(镇)4块有代表性的废弃稻田植物种类调查，甄别和鉴定，共获得植物49种，分属于18个科，37个属。其中禾本科(Gramineae)有8属9种，占全部调查植物种类的18.37 %；蓼科(Polygonaceae)有2属7种，占14.29 %；菊科(Compositae)有4属6种，占12.24 %；莎草科(Cyperaceae)有5属6种，占全部调查植物种类的12.24 %，这4个优势科的植物总计28种，占57.14 %(表1)。

表1 昭通龙树河流域稻田湿地植物物种构成

续表1 Continued table 1

从湿地植物的生长环境来看，由于废弃稻田湿地水深在10～45 cm，所获得的植物多以挺水型的1年生或多年生草本植物为主，其中浮叶植物有3种，导致群落内的水生植物主要以竞争关系的形式存在。

2.2 群落结构特征

2.2.1 群落优势种及伴生种特征 通过调查，水磨镇废弃稻田湿地群落，雀稗(PaspalumthunbergiiKunth ex steud.)和看麦娘(AlopecurusaequalisSobol.)是优势种群，并伴生有披散木贼(EquisetumdiffusumD. Don)、线叶水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)、柳叶菜(EpilobiumhirsutumL.)、细子灯心草(JuncusleptospermusBuchen.)等植物，水磨镇废弃稻田湿地群落3个样地植物种类最多的有18种，最少的有12种。

龙树镇废弃稻田湿地群落，以雀稗(PaspalumthunbergiiKunth ex steud.)、黑鳞扁莎(PycreusdelavayiC. B. Clarke)、看麦娘(AlopecurusaequalisSobol.)为优势种群，并伴生有线叶水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)、披散木贼(EquisetumdiffusumD. Don)、卵花甜茅(GlyceriatonglensisC. B. Clarke)等植物，龙树镇废弃稻田湿地群落内5个样地植物种类最多的有15种，最少的有9种。

新街镇废弃稻田湿地群落，以假马蹄(HeleocharisochrostachysSteud.)、线叶水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)、看麦娘(AlopecurusaequalisSobol.)为优势种群，并伴生有水蓼(PolygonumhydropiperL.)、柳叶菜(EpilobiumhirsutumL.)、黑鳞扁莎(PycreusdelavayiC. B. Clarke)等植物，新街镇废弃稻田湿地群落4个样地植物种类最多的有9种，最少的有8种(表2)。

表2 龙树河各主要采样点植物优势种及伴生种

从3个稻田湿地调查结果看，禾本科和莎草科植物在分布和数量上均占主导优势，廖科和伞形科植物也分布也较为广泛。各群落群丛内的植物种类沿龙树河流向依次呈减少趋势。

2.2.2 群落植物多样性特征 ①水磨镇废弃稻田湿地植物群落特征。在水磨镇稻田湿地内植物共有19种，其中禾本科植物属于建群的优势种，从群落的重要值来看，看麦娘(AlopecurusaequalisSobol.)、雀稗 (PaspalumthunbergiiKunth ex steud.)以及柳叶菜(EpilobiumhirsutumL.)在群落内占主导地位，分别占27.83 %、12.87 %、8.52 %。从多度来看，因群落内稀少、极少以及偶见的植物相对较多，说明水磨废弃稻田群落的物种丰富度较好，但由于优势种重要值不大，频度、优势度等指标均较低，且缺少浮叶及沉水植物的参与，导致群落不稳定因素较多，易受外界因素干扰(表3)。②龙树镇废弃稻田湿地植物群落特征。龙树镇废弃稻田湿地群落内共有水生植物22种，以禾本科植物为建群的优势种，从群落重要值来看，雀稗 (PaspalumthunbergiiKunth ex steud.)、黑鳞扁莎 (PycreusdelavayiC. B. Clarke)以及线叶水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)在群落内占主导地位，分别占37.36 %、8.74 %、8.72 %，其中雀稗是主要的优势植物，其频度为54.88 %，多度达到COP3即丰盛的程度，可见龙树稻田湿地群落虽然植物数量多于水磨湿地，其群落稳定程度以及群落的演化程度高于水磨湿地，但龙树湿地中多度为Un(数目极少)的植物较多且有浮叶植物参与建群，这增加了群落稳定性(表4)。③新街镇废弃稻田湿地植物群落特征。如表5所示，新街镇废弃稻田湿地群落内共有水生植物18种，是3地调查点植物种类最少的，禾本科植物是建群的优势种，从群落的重要值来看，看麦娘 (AlopecurusaequalisSobol.)、假马蹄 (HeleocharisochrostachysSteud.)及线叶水芹(OenanthelinearisWall. ex DC.)在群落内占主导地位，分别占30.91 %、17.18 %、16.40 %。该群落虽然存在一定数量多度较低的植物，但是由于优势种占比较高，从群落演化的角度看，新街湿地的演化程度和群落稳定性均介于水磨和龙树废弃稻田湿地之间。

表3 水磨镇废弃稻田湿地植物群落数量特征

表4 龙树镇废弃稻田湿地植物群落数量特征

表5 新街镇废弃稻田湿地植物群落数量特征

2.3 水生植物空间分布性分析

为了更加清晰直观的了解不同水生植物在龙树河流域上中下游的空间分布，将不同植物在几个湿地的出现情况进行统计发现(表6)，在3个群落的植物共有31种，其中在3个稻田湿地均出现的植物有10种，占总数的32.26 %，出现在2个湿地的植物有8种，占总数的25.81 %，出现在1个湿地的植物有13种，占总数的41.94 %，由此可见植物种类的分布呈现出较高的重叠性，说明这些植物在当地自然生态系统中是普遍存在的。

表6 龙树河不同群落内植物种类对比

3 讨 论

3.1 现有水生植物种类分布

龙树河流域废弃稻田湿地内现有植物 49种，其中的4个优势科占植物总数的一半以上，这些草本挺水植物广泛分布，是当地常见的本地物种，能适应当地高海拔冷凉的高原季风性气候。在湿地建设中可以重点筛选，选择经济价值和水污染治理效果较好的植物。

3.2 水生植物的资源利用

看麦娘、雀稗等禾本科植物属优质牧草，又是湿地优势物种，可以适度扩大其规模，可以为畜牧业提供优质的牧草。有些植物如柳叶菜其根或全草可以入药，具有消炎止痛、祛风除湿、跌打损伤，活血止血、生肌之功效，披散木贼则具有清热利尿，解表散寒，明目退翳，接骨的作用，这些植物可以充分发挥其药用价值加以开发利用。有些植物，如黑鳞扁莎则属于恶性田间杂草，要加以科学防控。

3.3 提升湿地水污染治理能力

废弃稻田湿地存在的初衷，是当地政府希望其作为缓冲地带，起到吸收水体内富含的总氮、总磷、钾等富营养物质，提高进入龙树河的水源水质。但从目前的情况来看，由于湿地整体水层较浅，植物多以1年生草本或多年生宿根草本植物为主，少有浮叶植物和漂浮植物，更没有沉水植物，因此其生态群落结构单一，水污染治理效果有限。要更好发挥湿地的功能，要引进鸢尾、茭白等去污能力和耐寒能力均较强的挺水植物，以及引进黑藻、粉叶狐尾藻等去污能力较强的沉水植物，以提高湿地的去污能力，提高其在生态修复以及绿化景观方面的作用。

要提升废弃稻田湿地的利用功能，应对入口和出口的水质进行动态监测，对其植物生长发育规律以及生物产量进行检测和研究。需要加大优秀耐寒型多年生水生植物的引进和利用，使引进和本地植物构成当地湿地的主要植物群落，为水污染治理发挥更大的效果和作用。

4 结 论

龙树河流域废弃稻田湿地内现有植物 49种，隶属于18个科，37个属，其中优势科有蓼科(Polygonaceae)、禾本科(Gramineae)、菊科 (Compositae)和莎草科( Cyperaceae)的植物分布于水磨、龙树、新街3个乡(镇)的湿地内。这些植物在空间分布上具有较大的区域重叠性，在群落调查中，共同出现在2个湿地内的植物达到18中，占群落总植物种类的58.6 %。从群落群从特征来看，禾本科(Gramineae)和莎草科( Cyperaceae)属于湿地群落的建群优势种群，各群落内的植物数量沿龙树河流域的流向，从上游的水磨向下游的新街呈依次下降的趋势。综合来看，废弃稻田湿地内植物种类较为丰富，由于其植物均以1年生或多年生草本挺水植物为主，种群结构单一，受植物自身特性限制，现有湿地系统在发挥水体净化方面的作用有限，为此，要进一步加强去湿地改造种管理，以提升湿地功能。