寧夏太陽山國家濕地公園植物群落結(jié)構(gòu)及多樣性

段杰仁，石 偉，邱小琮，王曉奕

（1.寧夏固原市第七中學，寧夏 固原 756002；2.銀川市水產(chǎn)技術(shù)推廣服務中心，銀川 750001；3.寧夏大學生命科學學院，銀川 750021）

濕地是一種生態(tài)水文過程特殊、環(huán)境高度異質(zhì)的獨特生態(tài)系統(tǒng)，水陸交界的特殊環(huán)境特征是決定濕地生態(tài)系統(tǒng)的演替階段、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、健康狀況和生態(tài)服務功能的主要因素。濕地植物泛指生長在過渡潮濕環(huán)境中的植物，濕地植物在濕地生境的進化過程中，經(jīng)歷了由沉水植物-浮葉植物-浮水植物-濕生植物-陸生植物的進化演變過程，而其演變過程與湖泊水體沼澤化進程相吻合。這些濕地植物在生態(tài)環(huán)境中相互競爭、相互依存，構(gòu)成了多姿多彩、類型豐富的濕地王國。濕地植被在水生生態(tài)系統(tǒng)中起著關鍵的基礎作用，是構(gòu)成濕地的基本要素。因此，深入了解和認識濕地植物群落對指導濕地規(guī)劃和建設具有重要意義［1-3］。

濕地植物作為濕地系統(tǒng)的主要組分之一，具有強大的凈化作用，可以直接吸收利用污水中的營養(yǎng)物質(zhì)，富集污水中的重金屬等有毒、有害物質(zhì)，輸送氧氣到根區(qū)，提供根區(qū)微生物生長、繁殖和降解反應對氧的需求，增強和維持介質(zhì)的水力傳輸能力。濕地植物的凈化作用會受到各種因素的影響，如水力負荷、濕地水體的pH、植物種類等，因此研究植物的重要值可以對不同植物類型的物種多樣性進行分析和比較，從而達到治理濕地生態(tài)環(huán)境、恢復濕地植物的目的［4-6］。

太陽山國家濕地公園位于寧夏中部干旱帶的太陽山開發(fā)區(qū)，地理坐標為東經(jīng)106°32‘01″—106°40’58″，北緯37°23‘59 ″—37°29’17″，總面積2 447.50 km2，濕地面積1 492.7 km2，水域面積654.8 km2，永久性淡水湖面積306.5 km2，平均水深2～3 m，現(xiàn)蓄積水量為724 萬m3。太陽山國家濕地公園是寧夏中部干旱帶稀有和獨特的濕地類型，溫泉湖是因地下溫泉自然涌水而形成的湖泊，歷史悠久，知名度高，其資源十分稀有和珍貴，生態(tài)區(qū)位十分重要，對匯集地下水、蓄洪抗旱、調(diào)節(jié)小氣候、促進植被生長和恢復、保護中部干旱帶生物多樣性、改善生態(tài)環(huán)境等極其重要。太陽山濕地由于氣候變遷、干旱、土地鹽堿化、沙化等的影響，以及不合理的開發(fā)利用，致使溫泉湖的溫泉數(shù)量及涌水量減少，湖面水域減小，生物多樣性減少，濕地環(huán)境日趨惡化，濕地植被保護恢復刻不容緩。

對太陽山溫泉國家濕地公園生態(tài)系統(tǒng)的研究較少，因此，亟需研究并揭示太陽山濕地植物的群落結(jié)構(gòu)，以滿足未來湖泊生態(tài)恢復及可持續(xù)發(fā)展的需求。本研究目的在于通過調(diào)查及分析，探明太陽山濕地植物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性，為太陽山濕地生態(tài)保護、環(huán)境治理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣點設置與采樣時間

根據(jù)太陽山國家濕地公園植被分布情況，在濕地公園植被范圍內(nèi)，根據(jù)寧夏植被的分類原則和系統(tǒng)，按形成群落的優(yōu)勢種確定群落類型，作為取樣對象。每一類型在不同地點隨機選取3～5 個樣地，共設置44 個調(diào)查樣方，其中草本調(diào)查樣方36 個，樣方大小為2 m×2 m，灌木調(diào)查樣方8 個，樣方大小為5 m×5 m，，記錄樣方內(nèi)所有植物種類，并測定高度、蓋度、多度和頻度。除作樣方記錄外，并采集記錄樣方內(nèi)未出現(xiàn)過的植物物種。

1.2 樣本采集與鑒定

對于每個采樣點，采用樣方法對植被進行采樣監(jiān)測，按照條樣平行帶設置樣方，每條樣帶上設置3個樣方，每個樣方大小設置為3 m×3 m［7］，鑒定樣方內(nèi)全部植物種類。采用GPS 定位儀進行經(jīng)、緯度定位，并記錄海拔高度。調(diào)查數(shù)據(jù)主要包括統(tǒng)計樣方內(nèi)的植物種類、蓋度、頻度等，同時記錄群落所處的經(jīng)緯度、海拔高度、河寬等地形地貌及水文因子。記錄分析各樣方中植被的種類及數(shù)量、高度、蓋度、頻度等。確定群落中植物學優(yōu)勢種、常見種［8］。采集部分植物標本并進行編號，記錄生境、習性及伴生植物等信息，記錄不同樣方內(nèi)的植物種類和數(shù)量，確定群落中植物學優(yōu)勢種、常見種。

1.3 重要值和多樣性指數(shù)計算

選取物種重要值、豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)為物種多樣性指標，對研究區(qū)不同植物類型的物種多樣性進行分析和比較。重要值、豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)計算公式如下［9］。

重要值=（相對密度+相對頻度+相對蓋度）/3

Margalef指數(shù)D=（S-1）/lnN

式中，N為總個體數(shù)量，S為總物種數(shù)量。

Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)H=-∑PilnPi

式中，Pi=樣品中屬于第i種的個體比例，如樣品總個體數(shù)為N，第i種個體數(shù)為ni，則Pi=ni/N。

2 結(jié)果與分析

2.1 太陽山濕地主要植物種類及重要值

根據(jù)太陽山國家濕地公園植物群落樣方調(diào)查和沿線線路調(diào)查記錄，太陽山國家濕地公園分布有24科58 屬74 種維管植物，其中雙子葉植物19 科46 屬59 種，單子葉植物5 科12 屬15 種。

表1 列出了重要值大于0.02 的17 種主要種類。太陽山國家濕地公園植物物種以鹽爪爪、檉柳、蘆葦、鹽角草為主，木本以鹽爪爪、檉柳為主，草本尤其以蘆葦、鹽角草、堿蓬、細葉眼子菜最為明顯，這些植物物種構(gòu)成了太陽山國家濕地公園主要植被和群落。

表1 太陽山國家濕地公園主要植物種重要值

2.2 太陽山國家濕地公園植物群落類型及分布面積

依據(jù)《中國植被》的植被分類原則與系統(tǒng)，并參照《中國濕地植被》確定的濕地植被分類原則和依據(jù)，結(jié)合太陽山國家濕地公園植被分布特點、野外調(diào)查的生態(tài)分析和群叢生境特征，太陽山國家濕地公園的植被類型主要有檉柳群叢、芨芨草群叢、堿蓬群叢、蘆葦群叢、平臥堿蓬群叢、水蔥群叢、細葉眼子菜群叢、香蒲群叢、鹽角草群叢、鹽爪爪群叢、中亞濱藜群叢共11 種類型。

同時對各群落的分布面積進行了統(tǒng)計，統(tǒng)計方法采用遙感影像圖分析和實地群落面積、特征調(diào)查統(tǒng)計相結(jié)合的方法。結(jié)果表明，太陽山國家濕地公園水域中分布的細葉眼子菜群叢面積最大，達到1 057 275.00 m2，其次為庫岸區(qū)分布的蘆葦群落和檉柳群落，面積分別為721 880.20、339 901.60 m2，形成了太陽山國家濕地公園主要的植被景觀。鹽爪爪群叢分布面積為78 923.88 m2，形成了太陽山濕地公園典型的鹽生植被類型；堿蓬群叢、香蒲群叢相對較多，分布面積在10 000～61 000 m2。此外在以上主要群落中，相對散布有芨芨草群叢、水蔥群叢、鹽角草群叢、平臥堿蓬群叢、中亞濱藜群叢，分布面積在10 000 m2以下（表2）。

表2 太陽山國家濕地公園植物群落類型及分布面積

2.3 太陽山國家濕地公園植物多樣性

2.3.1 各群落物種組成多樣性比較 群落的物種數(shù)是最直觀、最有效地反映群落多樣性的指標，它是指樣地群落中所出現(xiàn)的物種數(shù)量，是與物種多樣性指數(shù)和均勻度呈緊密正相關的一個指標［10］。通過對11 個群落樣地內(nèi)植物科、屬、種分布進行統(tǒng)計（表3）。整體而言，太陽山國家濕地公園各群落物種組成非常單一，每個群落僅包含2～3 個科，2～4 個屬的物種，物種種類最多不超過5 種，而且均是以鹽堿植被為主。這與太陽山濕地公園所處環(huán)境有密切關系，太陽山國家濕地公園地處寧夏中部干旱帶區(qū)，干旱少雨，蒸發(fā)量大，土壤不同程度鹽堿化，造成當?shù)刂脖环N類稀少，優(yōu)勢群落以單一物種為主，而且植被受水分限制，季節(jié)特性表現(xiàn)明顯。

表3 太陽山國家濕地公園各群落物種組成

2.3.2 植物多樣性分析 物種多樣性是衡量物種結(jié)構(gòu)與功能復雜性的一個重要指標。植物的物種多樣性指數(shù)值大，說明植物群落類型由多物種組成，物種豐富，組成復雜。太陽山國家濕地公園Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在0.16～1.19，Margalef 豐富度指數(shù)在0.17～0.84（表4）。

Shannon-wiener 指數(shù)是基于物種數(shù)量反映群落種類多樣性，群落中生物種類增多代表了群落的復雜程度增高，即H值愈大，群落所含的信息量愈大。Margalef 指數(shù)反映群落物種豐富度，指一個群落或環(huán)境中物種數(shù)目的多寡，亦表示生物群聚（或樣品）中種類豐富度程度的指數(shù)。從表4 可知，各群落的Margalef 指數(shù)與Shannon-Wiener 指數(shù)既有一定的相似性，又存在一定差異性。芨芨草群叢、中亞濱藜群叢、平臥堿蓬群叢、鹽爪爪群叢、堿蓬群叢、細葉眼子菜群叢、蘆葦群叢、鹽角群叢各物種的Margalef 指數(shù)與Shannon-Wiener 指數(shù)趨勢基本一致，其中芨芨草群叢Shannon-Wiener 指數(shù)為1.19，Margalef 指數(shù)為0.84，均為最大，說明該群落的物種組成和各物種的數(shù)量相對穩(wěn)定，達到了較好的穩(wěn)定性。中亞濱藜群落Shannon-Wiener 指 數(shù) 為0.78，Margalef 指 數(shù) 為0.57，其群落穩(wěn)定性次之，平臥堿蓬群叢、鹽爪爪群叢、堿蓬群叢、細葉眼子菜群叢、蘆葦群叢、鹽角群叢的Margalef 指數(shù)與Shannon-Wiener 依次降低，群落的穩(wěn)定性也依次減弱。

表4 太陽山國家濕地公園各群落物種多樣性

檉柳-鹽爪爪群叢、香蒲群叢、水蔥群叢的Shannon-Wiener 指數(shù)相對較高，在0.6 左右，但是這3 個群落的Margalef 指數(shù)在0.17～0.19，與Shannon-Wiener 指數(shù)趨勢背離，造成這種原因主要是這3 個群落組成均以單一優(yōu)勢種為主。由此可見，太陽山國家濕地公園植物物種的多樣性非常低，群落物種組成單一，群落確定性較差。

3 小結(jié)與討論

太陽山溫泉濕地公園是寧夏中部干旱帶上惟一的大型濕地，地區(qū)歷史文化資源豐富。它建立在經(jīng)過上千年的人類農(nóng)漁耕活動影響下形成的城市邊緣次生濕地基礎上。公園內(nèi)河網(wǎng)密布，池塘、河港、溝汊、溪流共同構(gòu)成水環(huán)境，水面率超過50%，在中國的城市濕地中具有很好的代表性和典型性。

太陽山國家濕地公園分布有24 科58 屬74 種維管植物，其中雙子葉植物和單子葉植物為建群種，由此可知，被子植物中廣布較多，濕地植物灌木和喬木相對貧乏。在44 個樣方中通過植物重要值和Shannon-Wiener 指數(shù)計算，可以看出太陽山濕地公園植被中植物類群單一，草本植物類群較多，以蘆葦、堿蓬為主，灌木植物類群較少，以怪柳為主。整體而言，太陽山濕地公園各群落物種非常單一，且均以鹽堿植被為主，這是由于太陽山濕地公園所處位置所造成的。太陽山國家濕地公園地處寧夏中部干旱帶區(qū)，干旱少雨，蒸發(fā)量大，土壤不同程度鹽堿化，從而導致優(yōu)勢群落以單一物種為主，而且植被受水分限制，季節(jié)特性表現(xiàn)明顯。

物種多樣性是量度物種結(jié)構(gòu)與功能復雜性的一個首要標準。太陽山國家濕地公園Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在0.16～1.19，Margalef 豐富度指數(shù)在0.17～0.84。植物的物種多樣性指數(shù)較小，表明該地區(qū)植物群落類型由較少物種組成，物種單一，組成簡單。由此可以看出，太陽山濕地植物的生態(tài)功能相對較弱，主要由于物種分布的均勻度不夠，隨機性較強，而且由較少的物種組成，影響其生態(tài)功能。

太陽山國家濕地公園植被單一，區(qū)域氣候干旱，植被稀疏，鹽堿化土地廣布，生態(tài)十分脆弱。由于水資源匱乏，再加上過去的濫墾、濫牧，造成地表植被退化，土壤表面裸露，水土流失嚴重，土地沙化加速，原有的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，脆弱的生態(tài)環(huán)境不堪重負。太陽山國家濕地公園植物單一的直接原因是生境變化，而人類活動是導致植物單一的根本原因。土壤鹽漬化程度的加劇和濕地入水量的減少是太陽山濕地面臨的重大問題，直接影響濕地植被空間分布格局。隨著濕生帶土壤鹽漬化程度的加劇，生態(tài)幅度較窄的植物逐漸消失使?jié)竦刂参镂锓N多樣性下降。隨著干旱程度的加劇，濕地水源補給問題日益突出，土壤含水量減少，分布在濕地—干旱草原交錯帶的草甸植被帶趨于退縮，干旱草原帶擴展，土地荒漠化程度加劇，物種多樣性降低。

太陽山濕地在寧夏發(fā)揮著重要的生態(tài)作用，恢復和保護太陽山已迫在眉睫，太陽山濕地的恢復與保護必須遵循自然規(guī)律，實施生態(tài)調(diào)度，優(yōu)化管理模式，在保證合理開發(fā)利用的同時，減少土地開墾，防止污染，改善流域的生態(tài)狀況，還需要建立健全法律制度，鼓勵和調(diào)動民眾參與。