羅布泊及周邊地區植物區系和植被特征兼論植被的恢復與保護

王立輝，于順利，周晉峰，盧善龍

(1.西藏自治區高原生物研究所，西藏 拉薩 85000；2.中國科學院植物研究所植被與環境變化國家重點實驗室，北京 100093；3.中國生物多樣性保護和綠色發展基金會，北京 100035；4.中國科學院空天信息創新研究院，北京 100101)

1 引言

植物是地球生態系統的第一生產力的生產者，是維系整個生態系統生態平衡、正常運轉的基礎。一般說來，對區域自然資源的綜合考察，植物的本底調查是最根本的和最基礎的工作。對羅布泊地區的資源考察，當然也不例外，植物資源和植被資源的調查是不可缺少的內容。對區域植物區系、植被類型的物種組成和結構研究是區域植被恢復和保護的前提[1]。

群落多樣性是指群落在外貌、組成、結構、功能和動態方面所表現出的豐富多彩與千差萬別，對群落多樣性的研究是生態學研究中不可缺少的基礎工作，近幾十年來從未間斷。對群落組成、結構的研究及多樣性的測定可以反映群落及其環境的保護現狀，可以預知其演替趨勢，從而為控制和減少瀕危物種的喪失、保護生態系統關鍵種等等具有重要意義[2]。

羅布泊及其周邊區域位于中國新疆塔里木盆地東部，中國最大沙漠塔克拉瑪干沙漠的最東緣，是世界上著名的干旱中心，公元330年以前該處湖水尚較多，其西北側的繁華的樓蘭城為著名的“絲綢之路”之咽喉，之后由于氣候變遷及人類水利工程影響，導致上游來水減少，直至干涸，現僅為大片鹽殼。近幾十年來，包括興修水利、引水放水、農業灌溉等人類活動，曾一度導致塔里木河的斷流[3]，這些嚴重影響了羅布泊及其周邊地區的植物和植被資源分布。到底羅布泊及其周邊地區植物資源現狀如何，迄今為止，尚未見報道。

全球氣候有轉暖趨勢已經是個不爭的事實[4]，尤其近年來，我國的西部地區包括甘肅、內蒙、新疆、西藏等地區降雨都有增多、綠化面積有增大趨勢[5]。正當此時，對羅布泊及其周邊地區進行科學考察，研究羅布泊及其周邊地區植物和植被資源的現狀、演替規律，預測其發展趨勢，并對植物資源進行長期的定點觀測，可為西北地區的綠色發展和重大工程決策提供科學支撐。

2 研究方法

2.1 地點描述

該文所提及的羅布泊及其周邊區域，主要在新疆的焉耆縣、博湖縣、庫爾勒市、尉犁縣以及若羌縣境內，地理坐標大約在東經86°45′04.92～92°01′19.56，北緯39°35′20.48～41°49′05.27，屬于塔里木河流域(圖1)。塔里木河位于新疆南疆塔里木盆地，由和田河、葉爾羌河、喀什噶爾河和阿克蘇河于阿瓦提縣肖加克附近匯流而成，是我國最大的內陸河。塔里木河流域屬溫帶荒漠氣候，氣候干燥、降雨稀少、蒸發強烈、光熱資源豐富，平原區年均降水僅20～80 mm，蒸發量高達2500～3000 mm，最大風速40 m/s，年均溫度10 ℃以上，無霜期160～240 d[6]，海拔780 m左右。

圖1 羅布泊及其周邊考查范圍

2.2 調查和研究方法

植物分布的種類調查采用樣線法和樣地法相結合的方法，植被資源的調查采用樣地、樣方法進行。自然樣地的選擇一般選擇人類活動輕微的典型地區，森林生態系統樣方調查面積一般為10 m×10 m或20 m×20 m，灌木生態系統一般設置5 m×5 m，草本生態系統樣方調查面積一般為1 m×1 m，每個地點一般設置至少3個樣方作為重復。記錄每個樣方出現的物種、統計物種個體數量，測定物種的高度、蓋度。喬木層的更新采用每木檢尺、測量胸徑。用GPS(HOLUX Technology Inc., Taiwan)測定每個樣地的地理位置。共設置樣方121個，其中森林生態系統樣方23個，灌木生態系統樣方24個，草本生態系統樣方74個。

物種豐富度選用Gleason指數D(D=S/lnA，式中A為單位面積，S為群落中的物種數目，草本群落計算時按照面積2 m2統計物種數)。

物種多樣性指數選用Shannon—Wiener指數H(H=-∑PilnPi，Pi為此物種個體占總個體數的比例)[7]。

方差分析比較了喬木群落、灌木群落和草本群落多樣性指數的差異顯著性。依照吳征鎰(1991)《中國種子植物屬的分布區類型》對植物區系進行統計和分析。

3 結果

3.1 羅布泊及其周邊地區植被物種組成及區系基本特征

在羅布泊及其周邊地區共發現有種子植物 27科53屬74種，其中裸子植物1科1屬1種，被子植物 26科52屬73種，其中包括栽培植物2種，即：陸地棉和南瓜。列入新疆保護植物名錄1級保護的有藍枝麻黃(Ephedraglauca)、灰胡楊(Populuspruinosa)、脹果甘草(Glycyrrhizainflata)、羅布麻(Apocynumvenetum)、大葉白麻(Poacynumhendersonii)、白麻(Poacynumpictum)，2級保護的有塔里木沙拐棗(Calligonumroborovski)[8]。被子植物占區域種子植物總數的98.6%，在數量上占絕對優勢。羅布泊及其周邊地區植物種類組成如表1所示。

表1 羅布泊及其周邊地區植物科、屬和種的數量

由表 1 可知，羅布泊及其周邊地區種子植物各科具有屬的數量大都比較少，含6屬以上的科僅有2個，如藜科9屬、禾本科6屬，共含15屬，分別占總科數的7.4%，占屬數量的28.3%。而含 1～5 屬的有25科、38屬，分別占總科數的 92.6%和屬數量的71.7%，這些單屬科和少屬科在區系組成中占有重要地位。科內種的組成與科內屬的組成相似，含種數較多的科少，含種數較少的科多，含10 種以上的科有1個、共16種，占總科數的3.7%和總種數的21.6%;含2～9種的科有14個、共 46種，占總科數的51.9%和總種數的86.8%；此外，含 1 種的科高達12個科、12種，占總科數的 44.4%和總種數的16.2%，由此也反映了當地自然條件的惡劣、生境的單一性。另外，在自然分布的種類中，喬木生活型只占7.35%，灌木占19.12%，草本(包括兩種草質藤本)占73.53%。

3.2 羅布泊及其周邊地區植物區系地理成分的分布類型

根據野外調查資料，依照吳征鎰(1991)《中國種子植物屬的分布區類型》[9]，將羅布泊及其周邊地區種子植物的 51個自然屬歸入11個分布類型(表2)。吳征鎰認為在植物區系的統計和分析中，“屬”這一分類等級具有最高的利用價值，一個屬所包含的種常具有同一起源和相似的進化趨勢，所以從植物地理學的觀點來看，屬能較準確地反映植物系統發育過程中的進化分化情況和地區性特性[10]。

表2 羅布泊及其周邊地區種子植物屬的分布區類型數量及百分比

羅布泊及其周邊地區共有51個自然分布屬植物(表2)，其中最多的為世界分布類型15屬，占屬總數量29.4%，即藜屬(Chenopodium)、堿蓬屬(Suaeda)、豬毛菜屬(Salsola)、莧屬(Amaranthus)、鐵線蓮屬(Clematis)、獨行菜屬(Lepidium)、狐尾藻屬(Myriophyllum)、車前屬(Plantago)、茨藻屬(Najas)、香蒲屬(Typha)、甜茅屬(Glyceria)、蘆葦屬(Phragmites)、薹草屬(Carex)、藨草屬(Scirpus)、莎草屬(Cyperus)等；其次為北溫帶分布類型，共11 屬，占總屬數的21.5%，有楊屬(Populus)、柳屬(Salix)、榆屬(Ulmus)、鹽角草屬(Salicornia)、米努草屬(Minuartia)、堿毛茛屬(Halerpestes)、胡頹子屬(Elaeagnus)、枸杞屬(Lycium)、蒲公英屬(Taraxacum)、還陽參屬(Crepis)、拂子茅屬(Calamagrostis)等；地中海區、西亞至中亞地區分布類型也有11屬，占總屬數的21.5%，有沙拐棗屬(Calligonum)、鹽爪爪屬(Kalidium)、鹽穗木屬(Halostachys)、鹽生草屬(Halogeton)、鹽節木屬(Halocnemum)、假木賊屬(Anabasis)、鈴鐺刺屬(Halimodendron)、甘草屬(Glycyrrhiza)、駱駝刺屬(Alhagi)、霸王屬(Zygophyllum)、花花柴屬(Karelinia); 泛熱帶分布類型5屬，占總屬數的9.8%，有麻黃屬(Ephedra)、苦馬豆屬(Sphaerophysa)、鵝絨藤屬(Cynanchum)、狗尾草屬(Setaria)、虎尾草屬(Chloris)；舊世界溫帶分布類型3屬，占總屬數的5.8%，有檉柳屬(Tamarix)、水柏枝屬(Myricaria)、芨芨草屬(Achnatherum)；東亞和北美洲間斷分布類型有羅布麻屬(Apocynum)1屬，占總屬數的2.0%；中國特有分布類型僅有河西菊屬(Hexinia)1屬，占總屬數的2.0%；東亞分布類型占總屬數的2.0%，有狗娃花屬(Heteropappus)1屬；中亞分布類型占總屬數的2.0%，有白麻屬(Poacynum)1屬；舊世界熱帶分布類型占總屬數的2.0%，有天門冬屬(Asparagus)1屬；溫帶亞洲分布類型占總屬數的2.0%，有地薔薇屬(Chamaerhodos)1屬。

3.3 羅布泊及其周邊區域的主要群落類型及物種多樣性特征

羅布泊及其周邊區域的群落類型較為豐富，群落類型按照優勢種確定，優勢群落主要有胡楊林群落、蘆葦群落、多枝檉柳群落等，還有大面積的棉花農田；但群落內的物種豐富度較低，多樣性指數偏低(表3)，胡楊林群落100 m2的樣方內有植物種類1～5個，蘆葦群落1 m2的樣方內有植物種類1～3種，多枝檉柳群落25 m2的樣方內有1～5個種類。經方差分析，結果表明胡楊林群落的多樣性指數顯著高于蘆葦等草本群落，顯著低于多枝檉柳等灌木群落。

表3 羅布泊及其周邊區域樣地物種豐富度及多樣性

3.4 胡楊林更新和演替

羅布泊及其周邊區域的胡楊林主要分布于塔里木河流域，從調查的樣方資料來看，胡楊林群落有兩種類型，即更新不良好的群落(表4)和更新正常的群落(表5)。更新不好的群落只有成年樹，沒有幼苗和幼樹；而更新正常的群落既有成年樹，又有幼苗和幼樹。

表4 羅布泊及其周邊地區胡楊林更新數據表—退化群落

表5 羅布泊及其周邊地區胡楊林更新數據表—正常群落

4 討論

在所考察的羅布泊及其周邊地區，植物種類較為貧乏，缺乏植物生存的良好生境，其植物區系以藜科、禾本科植物種類占優勢。羅布泊地區土壤鹽堿化、沙化嚴重，藜科植物多生活在干旱、半干旱及鹽堿土地區，往往對干旱氣候、鹽堿化土壤具有較高的適應能力。禾本科對環境的適應性也很強，作為草本植物，其比喬木、灌木分布更廣，草本個體數量之多，居高等植物之冠，不少為荒漠草原優勢種或建群種，兩者與羅布泊及周邊地區惡劣的自然條件相適應，故而藜科和禾本科物種分布最多。

該區有一些藥用植物有，如羅布麻(Apocynumvenetum)、白麻(Poacynumpictum)、藍枝麻黃(Ephedraglauca)、多枝檉柳(Tamarixramosissima)、脹果甘草(Glycyrrhizainflata)、沙拐棗(Calligonummongolicum)、黑果枸杞(Lyciumruthenicum)、沙棗(Elaeagnusangustifolia)等。飼用植物有鹽生草(Halogetonarachnoideus)、鹽節木(Halocnemumstrobilaceum)、駱駝刺(Alhagisparsifolia)、鈴鐺刺(Halimodendronhalodendron)、蘆葦(Phragmitesaustralis)、胡楊(Populuseuphratica)葉、榆樹(Ulmuspumila)葉等。綠化植物有胡楊、幾種檉柳等，另有幾種荒漠植物極具研究價值如河西菊(Hexiniapolydichotoma)等。

按照照吳征鎰(1991)“中國種子植物屬的分布區類型”劃分理論，發現世界分布類型的屬分布最多，因為其生態幅度較寬，適應能力強，能在羅布泊及周邊地區嚴酷環境中更好的生存[11]；北溫帶分布類型和地中海區、西亞至中亞地區分布類型為該區的次優勢屬，因為羅布泊及周邊地區的位置雖然位于南疆，緯度偏低，但該處海拔在800 m左右，尚屬于溫帶地區，因此北溫帶分布類型成為了羅布泊及周邊地區植物區系的重要組成部分；因為新疆處于歐亞大陸腹地，靠近西亞、地中海地區，因此該區的植物區系來源有較多的地中海區、西亞至中亞地區分布類型。北溫帶成分都很高，與野駱駝自然保護區相似，因為地理位置二者相近，甚至小部分重合，但與野駱駝自然保護區的區系成分略有差異，主要是因為該區包括較多的水生環境如湖泊、河流、水庫等。

胡楊原始林僅分布于我國新疆的塔里木河流域及內蒙古的額濟納旗，其生境要求為沙質土壤且土壤含水量適度，土壤水分過多會導致死亡，而土壤水分太缺乏，胡楊也不能生存；個別地段胡楊林群落結構明顯，除了喬木層外，尚有灌木層和草本層。蘆葦群落主要分布在有水的地方，即河的兩岸、湖的岸邊，在該區分布較為廣泛，往往組成單優群落。多枝檉柳灌叢是該區分布最廣的一種檉柳群落，分為灌木層和草本層，它對土壤的濕度要求也較高，僅次于蘆葦，多分布于沖積河道低地。其他群落如香蒲、花花柴群落、黑果枸杞群落、鈴鐺刺群落、駱駝刺群落等在該區零星分布，分布面積較小，有些是人為活動或人為干擾造成的，如花花柴群落、駱駝刺群落等。

由于該區的群落種類稀少，群落類型的命名按照優勢種確定，群落的蓋度、密度、頻度、重要值的指標數據，都極為簡單，故群落特征數據沒有單獨呈現。所調查的胡楊林群落每10 m×10 m面積內有1～5個維管植物種類、每1 m×1 m面積內有1～3個物種，其物種豐富度和多樣性指數都低于暖溫帶山地，主要原因在于：一是該區降雨量少，氣候干旱，土壤條件在大部分時段處于干旱狀態，二是土壤沙化、鹽堿化嚴重，很多植物在此不能生存，土壤貧瘠導致大部分區域植物的密度不高，由此導致該區的植物多樣性不高。該區群落的多樣性指數最高值為0.70(表3)，橫向比較算是較低的。

近年來，隨著塔里木河下游的輸水，羅布泊及其周邊地區的植被面積有所擴大，特別是灌叢的面積[12，13], 大面積的胡楊林恢復了生機，遏制住了胡楊大樹死亡、胡楊林大面積退化的趨勢。經過調查，那些輸水沒有影響到離河岸較遠的胡楊林，其仍在退化、甚至有消失的趨勢，因此需要進一步規劃、合理分配當地的水資源。