北京汉石桥湿地自然保护区植被现状调查与分析

张 勇,颜 泓,苗雪鹏,张丽云,李万成

(1.汉石桥湿地自然保护区,北京 101309；2.国家林业和草原调查规划设计院,北京 100714；3.北京市顺义牛栏山第一中学,北京 101300)

汉石桥湿地位于北京市顺义区蔡家河下游的杨镇地区,其拥有较为丰富的生物多样性资源和良好的景观资源。2005年4月汉石桥湿地正式被北京市政府批准为市级自然保护区,成为北京平原地区唯一的市级湿地自然保护区。蒋政权等[1]在2002—2003年对汉石桥湿地进行植物种类、湿地植被类型、生物多样性和优势种重要值进行调查,刘树等[2]分析了2003—2006年保护区内植被格局变化。北京汉石桥湿地自然保护区科考组于2006年系统全面的分析了保护区的植物组成、植物区系、植物多样性与植被类型。在近15年间,汉石桥湿地保护区陆续进行了恢复与改造工程,水文条件和地形环境变化较大。本文通过实地调查获得最新植被数据,旨在为该湿地的保护和建设提供参考。

1 自然概况

北京汉石桥湿地保护区位于北京市顺义区杨镇镇域西南(40°07′N,116°48′E),范围以杨镇苇塘湿地为核心,总面积为1 900hm2。湿地及周边大部分地区位于潮白河冲积扇中部平原区,处于燕山沉降带,北京西山凹陷顺义—松各庄沉陷带。属于温带半湿润大陆性季风气候,年平均气温11.9℃,全年日照时数2 745.1h,平均无霜期195d。年降水量603.1mm,降水时段主要集中在夏秋两季,易形成地表径流,这为湿地的形成创造了适宜的气候条件。保护区内的土壤以沼泽土、潮土湿地 土壤类型为主,土质粘重,使水分不易下泄,易形成地表水。

2 调查方法

在汉石桥保护区核心区与周边地区共设置121个调查点,于2020年4月至2021年4月进行实地调查采样。依据各调查点的生境和地形共随机设立乔木样方85个,面积为10m×10m,草本样方115个,面积为1m×1m。调查记录植物群落分布、植物种类和数量、植被盖度等信息。对重复样方的数据取其平均值进行计算。按恩格勒植物自然分类系统对记录到的植物分类编目,并根据吴征镒[3]对中国种子植物属的分布区划分标准,分析汉石桥地区植物属的地理分布。根据《中国湿地植被》[4]的分类标准,将湿地植被类型分析归类,利用Simpson多样性指数(D)和Shannon-Wiener多样性指数(H)测定主要湿地植物群落多样性,计算公式如下:

Pi=Ni/N

式中:S为物种数目,Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例,Ni为种i的个体数,N为群落中全部物种的个体数。

3 结果与分析

3.1 植物科属与种类变化

如表1所示,本次调查在核心区与周边区域共发现维管束植物(包含栽培与归化植物)75科184属280种(未包括变种、变型)。

表1 汉石桥湿地维管束植物科属组成Tab.1 Composition of wetland vascular plants at Health Bridge Wetland in family and genus

(续表)

与2006年汉石桥湿地自然保护区总体规划调查的69科、191属、292种数据相比较,本次调查新发现的野生植物属包括:糖芥属(Erysimum)、鹅肠菜属(Myosoton)、唐松草属(Thalictrum)、米口袋属(Gueldenstaedtia)、车轴草属(Trifolium)、酢浆草属(Oxalis)、牻牛儿苗属(Erodium)、老鹳草属(Geranium)、叶下珠属(Phyllanthus)、柽柳属(Tamarix)、杠柳属(Periploca)、鸡矢藤属(Paederia)、半夏属(Pinellia)等。新发现的野生植物种包括:小花糖芥(Erysimumcheiranthoides)、习见蓼(Polyganumplebeium)阿穆尔酸模(Rumexamurensis)、齿果酸模(R.dentatus)、羊蹄(R.japonicus)、长芒苋(Amaranthuspalmeri)、皱果苋(Am.viridis)、箭头唐松草(Thalictrumsimplexvar.brevipes)、匍匐委陵菜(Potentillareptans)、狭叶米口袋(Gueldenstaedtiastenophylla)、白车轴草(Trifoliumrepens)、鼠掌老鹳草(Geraniumsibiricum)叶下珠(Phyllanthusurinaria)、柽柳(Tamarixchinensis)、杠柳(Periplocasepium)、鸡矢藤(Paederiafoetida)、北山莴苣(Lagediumsibiricum)、蒌蒿(Artemisiaselengensis)、尖嘴薹草(Carexleiorhyncha)、掌叶半夏(Pinelliapedatisecta)等。栽培种类新增楸树(Catalpabungei)、禾叶山麦冬(Liriopegraminifolia)、紫玉簪(Hostaalbo-marginata)等。其中匍匐委陵菜(P.reptans)是北京市新纪录种[5],长芒苋(Am.palmeri)是恶性入侵杂草[6-7]。长芒苋于2016年12月12日被中华人民共和国生态环境部列为第四批外来入侵物种,严重危害我国的生态坏境,需检测其种群扩散并应即时清除。

相较2006年规划调查减少种包括:卷心菜(Brassicaoleracea)、白菜(B.pekinensis)、萝卜(Raphanussativus)、大豆(Glycinesoja)、落花生(Arachishypogaea)、蚕豆(Viciafaba)、西葫芦(Cucurbitapepo)、苦瓜(Momordicacharantia)、西瓜(Citrulluslanatus)、高梁(Sorghumvulgare)、小麦(Triticumaestivum)等栽培作物,主要与保护区周边退耕还林或栽培作物未在调查点内有关。此外,部分野生植物属未调查到:繁缕属(Stellaria)、荨麻属(Urtica)、柳叶菜属(Epilobium)、丁香蓼属(Ludwigia)、地笋属(Lycopus)、雨久花属(Minichiria)。

整体而言,汉石桥湿地保护区及其周边植物种类出现中生植物显著增多,湿生植物略有减少的变化。

3.2 维管束植物生活型分析

维管束植物按生活型划分,有挺水植物19种,包括:莲(Nelumbonucifera)、香蒲(Typhaorientalis)、达香蒲(T.davidiana)、短序香蒲(T.lugdunensis)、小香蒲(T.minima)、球序香蒲(T.pallida)、黑三棱(Sparganiumstoloniferum)、泽泻(Alismaplantago-aquatica)、野慈菇(Sagittariatrifolia)、慈菇(S.trifoliavar.sinensis)、芦苇(Phragmitesaustralis)、茭白(Zizanialatifolia)、扁秆藨草(Scirpusplaniculmis)、藨草(S.triqueter)、水葱(S.validus)、水毛花(S.triangulatus)、萤蔺(S.juncoides)、菖蒲(Acoruscalamus)、黄花鸢尾(Iriswilsonii)。浮水植物11种,包括:满江红(Azollaimbricata)、槐叶萍(Salvinianatans)、两栖蓼(Olygonumamphibium)、芡实(Euryaleferox)、睡莲(Nymphaeatetragona)、红睡莲(N.albavar.rubra)、细果野菱(Trapamaximowiczii)、荇菜(Nymphoidespeltata)、水鳖(Hydrocharisdubia)、浮萍(Marsileaquadrifolia)、紫萍(Spirodelapolyrhiza)。沉水植物9种,包括:金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)、穗状狐尾藻(Myriophyllumspicatum)、狐尾藻(M.verticillatum)、菹草(Potamogetoncrispus)、眼子菜(P.distinctus)、马来眼子菜(P.malaianus)、篦齿眼子菜(P.pectinatus)、穿叶眼子菜(P.perfoliatus)、黑藻(Hydrillaverticillata)。湿生植物51种,包括:犬问荆(Equisetumpalustre)、水蓼(Polygonumhydropiper)、酸模叶蓼(Polygonumlapathifolium)、茴茴蒜(Ranunculuschinensis)、石龙芮(R.sceleratus)、球果蔊菜(Rorippaglobosa)、沼生蔊菜(R.palustris)、水芹(Oenanthejavanica)、猪殃殃(Galiumaparine)、狼杷草(Bidenstripartita)、鳢肠(Ecliptaprostrata)、牛鞭草(Hemarthriasibirica)、尖嘴薹草(Carexleiorhyncha)、褐穗莎草(Cyperusfuscus)、球穗莎草(C.glomeratus)、旋鳞莎草(C.michelianus)、白鳞莎草(C.nipponicus)、针蔺(Heleocharisvalleculosaf.setosa)、卵穗针蔺(E.ovata)、复序飘拂草(Fimbristylisbisumbellata)、灯心草(Juncuseffusus)等,共计90种湿地植物,占此次调查维管束植物总数的32.14%。

3.3 种子植物属的分布区类型

采用吴征镒对中国种子植物属的分布区划分标准,将调查到的种子植物归入15个类型,6个变型。在181个属中,世界分布类型有39属、北温带分布类型有36属、泛热带分布类型有28种,分别占总数的 21.55%,19.89%和15.47%(表2)。世界分布和北温带分布型包括较多的草本植物,也是汉石桥地区乃至北京地区湿地植物群落类型的主要建群种(眼子菜群落、狐尾藻群落、金鱼藻群落、荇菜群落、芦苇群落、香蒲群落、莎草群落和苔草群落等群落类型)或优势种(如蓼属、藜属、蒿属、稗属等)。

表2 汉石桥湿地种子植物的分布区类型Tab.2 Distribution types of seed plants in the Health Bridge Wetland

3.4 湿地植被类型及分布

根据《中国湿地植被 》的划分标准。调查中的植物湿地类型主要为草丛沼泽植物型组和浅水湿地植物型组,下分4个植被型和29个群系类型(表3)。

表3 汉石桥主要湿地植被类型Tab.3 Types of vegtation in the Health Bridge Wetland

3.5 主要湿地植物群系多样性分析

如表4所示,芦苇群系中所包含的物种数最多,为11种。究其原因主要为:1)芦苇在汉石桥湿地分布广泛,生境较为多样；2)由于群系高度优势、结构复杂,导致多种层间植物攀附,例如:圆叶牵牛、野大豆、葎草、萝藦等。芡实群系物种数最低,其主要分布在核心区水塘,该区域芡实优势明显、盖度大,水较深、沉水植物不能存活。偶有细果野菱、浮萍、紫萍伴生。

菰-芦苇群系和黑三棱群系的Simpson多样性指数与Shannon-Wiener多样性指数明显高于其他群系,菰-芦苇群系为菰和芦苇的混生群落,并伴生有香蒲,故优势种优势并不明显,物种间个体分布较为均匀,多样性指数高。黑三棱群系由于群系盖度较低,较低矮的湿生草本和浮水植物可以接受到良好的光照条件,植物种类较为丰富,故多样性指数高。犬问荆群系和扁杆藨草群系的Simpson指数和Shannon-Wiener指数均明显低于其它群系,其分布在沟渠、水塘等浅水区域,土壤水分条件好,具有匍匐根状茎,其营养生长快,故常形成单优势种群落导致多样性指数低。除此之外芦苇群系、球穗莎草群系、褐鳞莎草群系、稗-假稻群系、细果野菱群系均有较高的多样性指数,说明汉石桥湿地丰富的植物种类,湿地植被类型多样、复杂,各个植被群系均具有较高的物种多样性,使得汉石桥湿地生态系统具有较高的生态系统稳定性。但应注意核心区蓄水量和水质的检测,水深且透明度低不利于沉水植物生存,故导致核心区沉水植物种类和生物量较少。

4 讨论与建议

1)调查发现汉石桥保护区内栽培植物65种,占调查总数的23.2%。栽培引种等园艺生产活动往往会将土壤中植物种子、繁殖体带入保护区。调查新发现的匍匐委陵菜(P.reptans),其种群主要分布在栽培树种周边的草地,推测可能随栽培引入。此外,长芒苋(Am.palmeri)为恶性入侵杂草,主要分布在保护区周边农田和荒地,推测可能随农业活动,通过混入作物种子引入。外来植物在本地区能够生存并繁衍种群的称为规划植物,这些植物可能对本地生态系统没有明显的影响,也可能会对生态环境、经济和人类健康造成危害并被称为入侵植物。故需建立外来植物的风险评估体系,加强对外来物种的野外检测。每年定期普查,建立种群分布,种群密度等动态数据,随时更新以便开展研究与治理。入侵植物往往适应能力强,一旦发现应该及时采取人工拔除等措施清理,对于已在保护区内建立种群的,应进行科学的管控和清除,防止扩散[8]。

2)汉石桥湿地周边为居民居住区、农田区和人工林,在这些区域分布着藜(Chenopodiumalbum)、反枝苋(Am.retroflexus)、诸葛菜(Orychophragmusviolaceus)、打碗花(Calystegiahederacea)、圆叶牵牛(Ipomoeapurpurea)、小蓬草(Erigeroncanadensis)等众多中生植物,中生植物适应力强,生态幅广,往往会向湿地侵入。因此,要保持并进一步恢复湿地周边的水文环境,减少人类活动的干扰,使周围环境与湿地生态系统相协调。维持湿地植物的生存空间和物种多样性,才能更好的发挥湿地生态系统的经济与生态价值。