南京城市濕地維管植物資源調查分析

何春梅 , 童毅華 , 高常軍,*

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南京城市濕地維管植物資源調查分析

何春梅1, 童毅華2, 高常軍1,*

1. 廣東省森林培育與保護利用重點實驗室, 廣東省林業科學研究院, 廣州 510520 2. 中國科學院植物資源保護與可持續利用重點實驗室, 中國科學院華南植物園, 廣州 510650

對南京9處典型城市濕地維管植物群落進行實地調查, 共記錄南京濕地維管植物68科160屬223種。結果表明: 南京城市濕地維管植物物種組成豐富, 優勢科屬為禾本科和菊科。區系成分可劃分為14個分布區類型和5個變型。其中, 溫帶分布屬95個, 占總屬數(除世界分布屬)的64.19%; 熱帶分布屬有51個, 占34.46%, 中國特有分布屬有2個, 占1.35%。該區濕地維管植物具有廣布植物多、區系組成結構復雜、分布區類型豐富、溫帶熱帶過渡性質等特征。從生活型組成看, 該區濕地維管植物主要由草本植物組成, 占總種數的86.55%, 處于絕對優勢。從生態型組成看, 該區水生植物有25種, 占總數的11.21%, 大多數為單子葉植物, 濕生植物有60種, 占總數的26.91%, 喜濕植物有138種, 占總數的61.88%。調查發現24種外來植物, 其中空心蓮子草和鳳眼蓮等入侵危害嚴重。最后, 探討南京城市濕地維管植物面臨的問題, 并提出南京城市濕地維管植物保護對策。

城市濕地; 維管植物; 南京; 資源調查

1 前言

作為城市中一種特殊的生態系統, 城市濕地既是城市生態環境的重要組成部分, 又兼具諸多重要、獨特的生態功能, 特別是在非物質供給方面, 如調控與優化城市環境、保障城市生態安全、宣傳科普教育等[1]。同時, 城市濕地也是伴隨城市化過程消失最快、受人為影響最大的生態系統類型之一[2–3]。濕地植被作為濕地生態系統食物鏈中的生產者, 在影響濕地動物、微生物的種類、數量和結構, 乃至維持城市濕地生態系統的穩定與發展方面起至關重要作用[4–5]。因此, 分析城市濕地植物的種屬組成、區系結構等對濕地保護與科普宣教具有重要意義, 也可為城市濕地服務功能的正常發揮和受損城市濕地植被與功能修復提供可靠依據。

南京市地處長江下游的沖擊平原區, 獨特的地貌發育了豐富的濕地類型; 同時, 南京市作為長三角城市群的重要節點城市, 正處于經濟快速發展的上升期。經濟增長帶動的快速城市化會擠占城市濕地生存空間, 也使得該區城市濕地保護面臨嚴峻形勢, 因此, 系統調查南京市典型城市濕地的植被資源顯得尤為重要。目前, 對南京市濕地植物資源的調查已有諸多報道, 但以往研究仍存在調查樣地有限、濕地類型不全、部分植被類型缺失等問題[6–9]。本文以距南京市中心(市區、近郊和遠郊)不同距離的典型城市濕地為調查對象, 通過系統調查該區濕地維管植物組成與區系結構等, 以期為快速城市化地區城市濕地植被的保護、資源的合理利用和科學規劃提供詳實的基礎數據和理論依據。

2 研究區概況

南京市地處江蘇省西南部, 坐標范圍N 31°14′—32°37′和E 118°22′—119°14′, 包含11個市轄區。屬于北亞熱帶季風氣候區, 四季分明, 雨水充沛, 年均降雨量1106.5 mm, 年均溫度15.4 °C[7]。地處寧鎮揚丘陵區, 長江下游中部地區, 境內沿江岸線總長近200 km, 自然濕地資源豐富, 除擁有長江、秦淮河等面積較大的重要濕地外, 還包括外護城河、江北七里河濕地和滁河入江口等河流濕地, 玄武湖、烏龍潭、前湖、紫霞湖和琵琶湖等人工湖泊濕地。目前, 南京市自然濕地保護率為46%, 已經建濕地公園16處, 濕地植物種類較為豐富。然而, 該區濕地植被數量、種類及其功能仍有下降趨勢, 濕地受到人為活動干擾強烈[10]。

3 研究方法

3.1 樣地設置與調查方法

以新街口為市中心, 選取距市中心不同距離(市區、近郊、遠郊)的9個地點進行調查。各調查樣點、區位類型、地理坐標及距市中心的距離等詳見表1。其中, 烏龍潭和玄武湖為該區典型城市湖泊濕地, 八卦洲、江心洲與秦淮河為該區典型河流濕地, 浦口池塘和寧鎮公路為該區典型遠郊人工與自然濕地。

表 1 南京城市濕地維管植物調查樣地信息

3.2 調查內容與方法

調查內容包括實地觀察記錄、標本采集和資料收集。每個地點主要調查維管束植物的種類、數量和生境, 同時還包括各類植物生長狀況、形態特征, 優勢種種類和生長狀況, 以及入侵植物和污染指示植物的生長狀況等, 采取野外記錄、拍照、采集標本和室內鑒定等方法。植物分類、鑒定及生態類型劃分以《中國植物志》、《江蘇植物志》等[11–13]為標準。植物屬分布區類型劃分以《中國種子植物屬的分布區類型》和《中國蕨類植物科屬志》為依據[14-15]。依據《中國植被》[16]對莖的木質化程度和形態及植物的生活周期等為標準, 將該區植物生活型劃分為喬木、灌木、草本、木質藤本和草質藤本。參照《中國植物志》和《中國濕地研究》對各植物的生態習性描述[11,17], 將該區植物生態型劃為水生植物、濕生植物和喜濕植物。依據《中國入侵物種編目》[18]統計外來物種信息, 并根據外來物種在調查點生存狀況及其對周邊物種的影響以及相關研究成果[7, 19], 將其入侵危害程度由輕到重劃分為五個等級, 即輕、較輕、一般、較重、嚴重。根據各調查點生境特征, 采取不同調查方法。烏龍潭公園和玄武湖公園面積較小, 采取繞湖行走一圈記錄所見物種的調查方式, 包括玄武湖中心5個小洲。江心洲和八卦洲集中連片分布濕地采用劃樣帶取樣方調查, 分散分布濕地采用逐點調查法。秦淮河主要選擇有橋的地方進行調查, 調查附近兩岸的植被狀況。

4 結果與分析

4.1 南京城市濕地維管植物物種組成

根據調查結果初步統計分析, 南京城市共有濕地維管植物223種, 分別隸屬于68科160屬, 其中蕨類植物3科3屬3種, 裸子植物1科2屬2種, 被子植物64科155屬218種, 詳見表2。

南京城市濕地維管植物優勢科屬為禾本科和菊科, 分別含23屬和16屬。其后依次為唇形科(7屬)、十字花科(5屬)、莧科(5屬)和傘形科(5屬)。含2—4屬的科有毛茛科、石竹科、蓼科、大戟科等21科, 占總科數的30.9%。僅有1屬的科有樟科、竹芋科、堇菜科等41科41屬, 占總科數的60.3％。南京城市濕地植物科屬組成以單屬科和少屬科為主。

含10種以上的科有3科, 為禾本科(32種)、菊科(23種)、蓼科(12種), 分別占科、種總數的4.41%和29.91%, 含5種以下的科有59科、115種, 分別占科、種總數的86.8％和51.6％。含種數最多的屬為蓼屬(7種), 其次為毛茛屬(5種)和婆婆納屬(5種)。含3種的屬有6屬, 含1—2種的屬有148屬(176科), 分別占屬、種總數的92.5％和78.9％。南京城市濕地維管植物種屬組成以少種科、單種屬和寡種屬為主, 且存在優勢科集中、種系貧乏、屬的密集度較小等特點。

4.2 南京城市濕地維管植物屬的區系組成

南京城市濕地維管植物共160屬, 可劃分為14個分布區類型和5個變型(見表3)。其中, 世界分布屬75個, 占總屬數的33.63%, 溫帶分布屬95個, 占總屬數(除世界分布屬)的64.19%, 熱帶分布屬有51個, 占34.46%, 中國特有分布屬有2個, 占1.35%。世界分布屬占比較大, 說明該區濕地維管植物具有非地帶性和廣布性的特點。溫帶分布屬占比最高, 以北溫帶和舊世界溫帶分布屬為主, 呈顯著溫帶性質, 這與南京地處北亞熱帶季風氣候區的特征相符。熱帶分布屬也具有一定程度的占比, 表明該處濕地維管植物具有一定熱帶性質, 與南京處于溫帶和熱帶過渡區相符。

4.3 南京城市濕地維管植物生活型組成

南京城市濕地維管植物主要由草本植物組成, 包括草本和草質藤本植物共193種, 占總種數的比例高達86.55%, 處于絕對優勢地位。木本植物30種, 包括喬木、灌木、木質藤本, 占植物總數的13.45%, 多數生長在湖灘和沼澤環境中。

表 2 南京城市濕地維管植物分類統計

表 3 南京城市濕地維管植物屬的分布區類型

注: *百分率計算不包括世界分布的屬。

表 4 南京城市濕地維管植物生活型統計

4.4 南京城市濕地維管植物生態型組成

南京城市濕地維管植物生態型組成共包括喜濕植物、濕生植物和水生植物三種。其中, 喜濕占比最大, 共有138種, 占總種數的61.88%。其次為濕生植物, 共有60種, 占總種數的26.91%。水生植物占比最小, 僅有25種, 占總種數的11.21%。

(1)喜濕植物以菊科和禾本科為主, 多為世界廣布種, 如一年蓬((L.) Pers.)和早熟禾(L.)等, 主要分布于南京市湖泊濕地的湖濱帶(如烏龍潭公園)。

(2)濕生植物以毛茛科、蓼科、玄參科和報春花科4科為主, 常見的有貓爪草(Thunb.)、杠板歸(L.)、阿拉伯婆婆納(Poir.)、澤珍珠菜(Lindl.)等, 主要分布于南京市湖泊濕地的湖岸帶緩沖區(如烏龍潭公園和玄武湖)。

(3)水生植物包括挺水植物16種、浮葉植物3種、漂浮植物3種和沉水植物3種。其中, ①挺水植物以單子葉植物為主, 如蓮(Gaertn.)、千屈菜(L.)、水芹((Bl.) DC.)、慈姑(subsp.(Miq.) Q.F. Wang)、大花美人蕉(Bailey)、美人蕉(L.)、水竹芋(Fraser)、香蒲(Presl)、黃菖蒲(L.)、鳶尾(Maxim.)、翅莖燈心草(Franch. Et Sav.)、水蔥((Gmel.) Palla)、蘆竹(L.)、虉草(L.)、蘆葦((Cav.) Trin. Ex Steud.)等。②浮葉植物包括紅睡蓮(var.Lonnr.)、睡蓮(Georgi)、野菱(var.Glück.)3種, 均具有較高的觀賞價值, 野菱的水中葉和浮葉具有明顯不同的形態。③漂浮植物包括鳳眼蓮((Mart.) Solms)、浮萍(L.)、槐葉蘋((L.) All.)3種, 此類植物生長快速，可隨水漂浮、吸收礦物質, 抑制水中藻類生長。④沉水類植物包括金魚藻科的金魚藻(L.)、眼子菜科的多年生沉水草本菹草(L.)和竹葉眼子菜(Morong), 為草食性魚類的天然優質餌料。水生植物主要分布于南京市湖泊濕地與河流濕地中水位淺、流速慢的水域范圍內(如玄武湖、秦淮河畔等)。

4.5 南京城市濕地維管植物外來物種組成

此次調查共發現外來物種24種, 隸屬于13科19屬(見表5)。空心蓮子草、豚草、一年蓬、鉆形紫菀和鳳眼蓮屬于“嚴重”危害程度, 在南京市各類濕地中均有分布, 但在河流濕地、湖泊濕地與人工濕地(庫塘邊緣)分布最多, 表現出蔓延迅速、密度大、單一優勢現象明顯等特征。此次濕地調查中, 空心蓮子草和鳳眼蓮在烏龍潭和江心洲水面泛濫、遮蔽部分水面。一些危害程度較小的物種如莧(L.)、紫茉莉(L.)、紅花酢漿草(DC.)等7種, 已成為常見人工栽培植物。其他外來植物已經成為當地常見雜草, 與本地物種伴生共存, 常見于受人為干擾的生境, 如道路兩旁、荒地和農田周邊等地區。

表 5 南京城市濕地外來物種統計

5 結論與討論

5.1 南京城市濕地維管植物面臨問題

從生活型組成來看, 南京城市濕地維管植物以草本植物為主, 其種數為193種, 遠大于木本植物的種數(30種)。該區草本植物多處于野生狀態, 其所處的環境多為長期無人管理、易受人為活動影響的地區。此次調查中, 烏龍潭和玄武湖公園內多數野生草本植物經常被人為拔除, 改種人工栽培的木本植物。栽培植物可在一定程度上美化環境, 但單一的栽培植物導致濕地植物群落自然演替的穩定性和多樣性變差。相反, 浦口池塘和寧鎮公路等遠郊人工濕地區以野生草本植物為主, 絕大多數調查的草本植物物種僅出現在該區。

從生態型組成來看, 南京城市濕地維管植物以喜濕和濕生植物為主, 多分布于河流與湖泊濕地岸帶區, 其長勢因位置不同而表現出巨大的差異。烏龍潭公園、玄武湖公園和秦淮河夫子廟段等著名旅游區, 其水邊岸帶的喜濕和濕生植物多為人工栽培, 呈規則狀分布, 物種單一, 該區因定期進行人工管護, 反而對濕地植物起保護作用。秦淮河上元橋段河岸帶、浦口池塘和寧鎮公路等人工濕地區池塘岸帶上的喜濕和濕生植物多為自然生長, 濕地植物群落結構穩定、多樣性高, 但該區濕地植物極易受人為干擾而發生毀滅性災難。如定河橋下游的秦淮河兩岸修筑水泥堤壩, 致使該區濕地植物蕩然無存。烏龍潭公園、玄武湖公園等定期進行人工管護, 水質較好的湖泊水體中以濕地挺水植物為主, 如蓮、睡蓮等。對于缺少人工管護、排放生活污水和農業污水、水質較差的河段水域多被漂浮植物覆蓋, 如位于郊區的八卦洲和江心洲很多水體表面被槐葉萍覆蓋, 覆蓋率高達90%以上。

濕地生境是濕地植物賴以生存的環境, 有研究表明南京市仍面臨濕地面積減少、水體污染與富營養化、水資源緊缺及外來物種入侵嚴重等突出問題[7, 20–21]。如, 1996年至今, 南京濕地面積大量減少, 累積減少約10個玄武湖面積, 河西區幾十個小型湖泊全部消失[10]; 2006年玄武湖北湖區和東南湖區均出現嚴重富營養化狀態[22]; 2011年石臼湖因水源補給減少呈現只剩“石臼”不見湖的現象[20]。空心蓮子草與鳳眼蓮等危害程度嚴重的外來入侵植物在南京市內部分濕地地區瘋狂擴張, 并制約其他物種的生長, 在道路兩側與農田周邊泛濫成災[7, 20]。濕地生態系統被破壞, 嚴重影響了濕地植物的生存環境, 導致其種群數量減少或滅絕, 如國家二級保護植物水蕨((L.) Brongn.)、野大豆(Sieb. et Zucc.)等種類據記載在南京近郊有分布[7], 但此次調查并未發現蹤跡。

5.2 南京城市濕地維管植物保護對策

截止2016年, 南京市已建立16座濕地公園, 其中, 江寧新濟州為國家級濕地公園。江蘇省于2013年11月29日頒布《南京市濕地保護條例》, 2015年編制濕地保護規劃(2015-2030)[10]。此外, 江蘇省于2015年出臺《江蘇省濕地保護條例》, 于2017年編制出臺《江蘇省濕地保護修復指導實施方案》, 南京市自然濕地保護率已達49.1%。南京市濕地保護體系逐步完善, 既改善了南京濕地維管植物賴以生存的生境, 又對濕地植物群落及其多樣性起到積極保護作用。盡管如此, 保護南京濕地及其植物資源的工作, 尚需在以下幾個方面開展[23–25]: 加強濕地資源調查、防治濕地水污染、加強濕地生物多樣性監測、加強公眾宣傳教育等。

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Investigation and analysis of urban wetland vascular plants in Nanjing

HE Chunmei1, TONG Yihua2, GAO Changjun1,*

1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Silviculture, Protection and Utilization, Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou, Guangdong 510520, China 2. Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Sustainable Utilization, South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou Guangdong 510650, China

Wetland vascular plants from nine urban wetlands in Nanjing were investigated. A total of 223 species of wetland vascular plants belonging to 160 genera and 68 families were recorded. The results showed that the species composition was relatively abundant in urban wetlands of Nanjing, with Gramineae and Compositae being dominant families. The flora elements of vascular plants in urban wetlands of Nanjing could be classified into 14 areal-types and 5 subtypes, including 95 temperate genera, 51 tropic genera and two Chinese endemic genera, occupying 33.63%, 64.19%, 34.46% and 1.35% of the total genus (except for worldwide genera) respectively. Areal-type components of vascular plants in urban wetlands of Nanjing were characterized by richness of widespread species, complexity of composition, and transition from temperate zone to tropical zone, etc. Among the life-form components of urban wetland vascular plants in Nanjing, herbaceous plants were dominant, accounting for up to 86.55%. Of all the recorded species, 25 species belonged to hydrophytes, accounting for 11.21%, most of which were monocots. There were 60 hygrophytes and 138 hygrophilous species, accounting for 26.91% and 62.50%, respectively. A total of 24 alien species were recorded in this survey, among which(Mart.) Griseb. and(Mart.) Solms. were severely invasive species. Finally, we discussed the problems confronted by the urban wetland vascular plants in Nanjing, and put forward some protection measures.

urban wetland; vascular plant; Nanjing; resource investigation

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.06.019

Q948

A

1008-8873(2018)06-148-07

2017-10-10;

2018-02-27

廣東省林業科技創新項目(2016KJCX026); 國家重點研發計劃(2017YFC0506200)

何春梅(1986—), 女, 廣西南寧人, 工程師, 主要從事植物資源研究, E-mail: hcm_09@163.com

高常軍, 男, 副研究員, 主要從事濕地生態研究, E-mail: gaochangjun015@163.com

何春梅, 童毅華, 高常軍, 等. 南京城市濕地維管植物資源調查分析[J]. 生態科學, 2018, 37(6): 148-154.

HE Chunmei, TONG Yihua, GAO Changjun. Investigation and analysis of urban wetland vascular plants in Nanjing[J]. Ecological Science, 2018, 37(6): 148-154.