呼倫貝爾草原植物資源現狀調查研究

倩 娜,賈子金,那木汗,3,宋彥濤,烏云娜

(1.內蒙古自治區國土空間規劃院,內蒙古 呼和浩特 010010;2.大連民族大學 環境與資源學院,遼寧 大連 116605;3.沈陽農業大學 生物科學技術學院,遼寧 沈陽 110866)

植物資源是指在當前的社會科技水平及經濟基礎條件下人類可以利用與可能利用的所有植物的總和[1],影響著人類的衣食住行、農業發展、醫藥保健、能源供應、生態建設等方面[2]。草原作為一種地帶性的生態系統類型,擁有極為豐富的植物資源[3]。其中,呼倫貝爾草原是中國原生植被保存較好、景觀生態類型和生物多樣性最豐富的草地生態系統類型[4],也是中國北方重要的生態安全屏障和重要的畜牧業生產基地[5]。但由于近些年氣候變化的影響和人類活動干擾,呼倫貝爾草原受到不同程度的退化、沙化和鹽堿化,導致部分珍稀物種瀕危乃至喪失。因此,保護草原資源植物多樣性已經迫在眉睫[6]。

目前對呼倫貝爾草原的研究大多集中于草原生產力[7,8]、牧草品質[9,10]、植物群落組成[5,11]、草原氣候變化特征[12,13]、土地利用格局與植被覆蓋變化[14]、植物生物量分配和土壤養分含量的關系[15]、植物與微量元素[16]、草原群落斑塊植被-土壤特征[17]等方面的研究。也有部分學者對呼倫貝爾進行了植物資源調查,大多側重于種子區系[18]、植物群落/群叢[19,20]以及單一行政區范圍內的草原資源植物調查[21],但對較大范圍內的呼倫貝爾草原植物的種類、科屬、生活型、區系分布、功能群分類等方面缺乏系統性的研究?；诖?我們須加強對呼倫貝爾草原植物資源的調查,為草原保護、合理開發和利用提供可靠的科學依據。

1 調查區域

呼倫貝爾草原位于內蒙古自治區東北部(115° 31′～121° 34′E,70° 20′～50° 50′N),為蒙古高原的一部分,西部、北部分別與蒙古國、俄羅斯接壤,南部與興安盟相連,東部以嫩江為界與黑龍江省為鄰,總面積為756.09萬hm2。屬溫帶大陸性季風氣候,年均溫-3～0℃,年降水量為250～400 mm,自東南向西北遞減,無霜期80～120 d。地勢大致東南稍高,略向西北傾斜,中部稍低。地形廣闊坦蕩,波狀起伏。該區域水資源豐富,有大、小河流3 000多條,湖泊500多個。植被類型從東向西為溫性草甸草原和溫性典型草原,隱域性植被為低平地草甸、山地草甸和沼澤。

2 研究方法

2.1 調查方法

通過查閱文獻及相關區域歷史資料,分析植被類型及其歷史變遷,利用1:100萬中國植被類型圖和1:5萬地形圖進行調查樣地和調查點布設。將呼倫貝爾嶺西草原劃為5個調查區域,分別位于陳巴爾虎旗、新巴爾虎左旗、新巴爾虎右旗、鄂溫克族自治旗、額爾古納市,如圖1。采用典型抽樣法進行野外調查。

圖1 研究區域位置

2.2 樣地設置

針對每一個調查區域的每個植被亞類,設置3～7個具有廣泛代表性的1 000 m×1 000 m標準樣地,標準樣地的位置落在目標植被類型的中心區域為優,通過 GIS 軟件和 GPS 等系統的運用,確定了共52個樣地的數量和位置,見表1;在標準樣地的基礎上設置1個100 m×100 m的詳查樣地,詳查樣地應選擇地形平坦、代表性強、植被分布相對均勻的地段[11];每個詳查樣地采用隨機法設置6個主樣方,以每個主樣方為中心對角線設置4個副樣方,主樣方與副樣方的距離為2 m,樣方面積大小為1m×1m[12]。

表1 2015年、2016年調查樣地統計 /個

2015～2016年7月末至8月初,進行群落學調查。對不同草地類型、群落類型進行標本采集,記錄采集信息、生境信息及物種鑒定信息。

2.3 植物功能群的劃分

按照物種水分生態型、休眠芽所處的位置及生長特點,將群落物種劃分為水分生態型、休眠型及生活型三種不同類型的功能群[13]。水分生態型功能群包括水生植物、濕生植物、濕中生植物、中生植物、旱中生植物、旱生植物、中旱生植物和強旱生植物。休眠型功能群植物包括高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物和隱芽植物。生活型功能群植物包括一年生植物、多年生植物、灌木和喬木。

2.4 植物區系的劃分

將物種劃分為15個植物區系,包括達烏爾—蒙古成分區系、泛北極成分區系、古北極成分區系、東古北極成分區系、東亞成分區系、東西伯利亞成分區系、亞洲中部成分區系、黑?！_克斯坦—蒙古成分區系、世界種區系、哈薩克—蒙古成分區系、古地中海成分區系、東北成分區系、華北成分區系、歐洲—西伯利亞成分區系、蒙古與戈壁蒙古成分區系。

2.5 地上生物量的測定

在1m×1m樣方內,采用齊地面割刈的方法,將全部物種分種割下,并分別稱取鮮重。再將其帶回實驗室分種放在烘箱中烘干(80 ℃,24 h),稱取所有物種的干物質量。

3 結果與分析

3.1 呼倫貝爾草原植物種類組成特征

根據樣方調查結果可知,呼倫貝爾草原共有植物117種,隸屬于27個科,81個屬,絕大多數為草本植物,調查結果見表2。該區域以多年生雜類草為主,有50種,占調查植物總數的45.45%,其次是禾本科植物,有22種,占比19.99%。相比于草本植物,木本植物則較少,其中灌木僅有4種,占比3.63%,喬木僅有1種,占比0.90%。這表明多年生雜類草和禾本科草本植物更能夠適應呼倫貝爾地區的自然環境條件,且具有較為穩定的多樣性。休眠型以地面芽、隱芽植物為主,水分生態型以旱生、中旱生占主要地位。共由10個植物區系組成,主要以達烏爾-蒙古成分、古北極成分、泛北極成分為主。

表2 呼倫貝爾草原植物類群特征

3.2 呼倫貝爾草原植物區系及植物功能群特征

3.2.1 典型草原植物區系及植物功能群特征

典型草原共包含52個物種,隸屬于17個科,39個屬,具體科組成如圖2。

圖2 典型草原群落植物科組成

從植物區系來看,達烏爾-蒙古成分的植物共有22種,占總數的42%,屬于東古北極成分的物種為8個,占15%,東亞成分8種,占總數的15%,具體植物區系構成如圖3。

圖3 典型草原群落植物區系構成

研究區內的植物休眠型主要有地面芽植物、隱芽植物兩種,分別占總數的65%和35%左右。生活型功能群由多年生草本、一年生草本及半灌木和小半灌木構成,主要為多年生草本植物,有48種,占總數的84%。水分生態型功能群以旱生、中旱生植物為主,其中旱生植物25種,占總數的48%;中旱生植物11種,占總數的21%。層片結構而言,以雜類草為主,占總數的73%;其次是叢生禾草,占總數的15%,具體植物功能群構成如圖4。

圖4 典型草原群落植物功能群構成

3.2.2 草甸草原植物區系及植物功能群特征

草甸草原群落中共包含110個物種,物種數遠大于典型草原,隸屬于26個科、80個屬,如圖5。

圖5 草甸草原群落植物科組成

達烏爾-蒙古成分仍然為主要的植物區系,共有36種,占總數的32%,屬于東亞成分的物種為20個,占18%;古北極成分的物種14個,占總數的13%,具體如圖6。

圖6 草甸草原群落植物區系構成

休眠芽功能群主要是以地面芽和隱芽植物為主,生活型功能群主要由多年生草本、一年生草本、灌木和小半灌木構成,其中多年生草本植物有96種,占總數的88%。水分生態型以旱生植物為主(共55種),其次是中旱生和旱生植物。層片結構方面除雜類草外,由叢生禾草、根莖禾草、灌木、半灌木及苔草類構成,具體如圖7。

圖7 草甸草原群落植物功能群構成

3.3 呼倫貝爾草原植物分類及數量特征

呼倫貝爾草原擁有豐富的飼用植物和藥用植物見表3。在典型草原中飼用植物為35種,藥用植物20種,其中藥飼兼用的植物有11種。草甸草原中有飼用植物74種,藥用植物42種,藥飼兼用的植物有21種。表明飼用植物和藥用植物在呼倫貝爾草原植物中占有重要地位,對該區域的植物組成以及群落結構有著十分重要的作用。

表3 呼倫貝爾草原主要資源植物類別

具有代表性的藥用植物為傘形科防風屬植物防風(Saposhnikoviadivaricata)、傘形科柴胡屬的紅柴胡(Bupleurumscorzonerifolium)、茜草科拉拉藤屬的蓬子菜(Galiuverum)、桔梗科沙參屬的長柱沙參(Adenophorastenanthina)等,均為重要的中藥材品種,具有珍貴的利用價值,同時也為當地居民提供了多元化的收入。

典型草原中最主要的飼料植物是禾本科植物大針茅(StipacapillataLinn.)、羊草(Leymuschinensis)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)等,是優良的飼用植物。此外,蒿類植物雖然適口性略遜于以上植物,但營養價值仍然很高[14]。草甸草原飼用植物種類更為豐富,包含禾本科、豆科、菊科等植物,部分群落如小糠草群落,也具有很高的飼草產量,但由于其多處于沼澤濕地等地形,不便利用,所以一般用做打草場。

纖維植物可以作為造紙原料,也可編織草席,但目前利用不夠充分,呼倫貝爾草原主要的纖維植物為蘆葦(Phragmitesaustralis)、芨芨草(Achnatherumsplendens)[15]。多根蔥(Alliumpolyrhizum)和野韭(Alliumramosum)可以作為蔬菜食用,現已發展為當地特色食品。

3.4 呼倫貝爾草原植物群落類型特征及其時間變化

3.4.1 呼倫貝爾草原植物群落類型特征

呼倫貝爾草原地形以丘陵緩坡、起伏平緩的平地、河谷低地為主。本研究調查了該研究區的21種群落類型,見表4。屬于典型草原的群落有10種,其主要群落如羊草+叢生禾草群落中,中旱生叢生禾草層片占重要地位,這一層片的主要植物有大針茅(Stipagrandis)、糙隱子草、冷蒿(Artemisiafrigida)等;其在呼倫貝爾草原西部有著廣泛的分布,多見于發育著典型栗鈣土的波狀平原上。其次,克氏針茅群落則是溫帶草原中最典型的群落類型。屬于草甸草原的群落為11種,較具代表性的是貝加爾針茅占據優勢的植物群落,伴生相當數量的羊草和雜類草,另外羊草草甸草原也是呼倫貝爾草甸草原的重要組成部分,該群落中主要優勢植物有羊草、貝加爾針茅(Stipabaicalensis)、并頭黃芩(Scutellariascordifolia)等。

表4 呼倫貝爾草原主要植物群落類型

3.4.2 呼倫貝爾草原主要群落特征的時間變化

近30年來,呼倫貝爾草原發生了大幅度的退化,草原面積已經由1987年的112 980 km2縮減到2015年的80 359 km2,如圖8。另外,5個群落的地上生物量相較歷史水平均有降低,其中典型草原的羊草+叢生禾草群落生物量降低了31.41%,線葉菊+雜類草群落生物量降低了30.21%,屬于草甸草原的群落貝加爾針茅+雜類草群落,拂子茅+賴草沙地群落生物量分別降低了48.86%、47.40%,如圖9。

注:數據來源于《呼倫貝爾市統計年鑒2016》圖8 呼倫貝爾草原面積變化/km2

注:數據來源于1987-1988年數據來自《內蒙古草地資源》等資料圖9 呼倫貝爾草原主要群落生物量對比

呼倫貝爾草原幾個主要群落在近30年均發生不同程度的變化,如圖10。群落的物種數、高度、蓋度均呈現出隨著時間而降低的趨勢。物種數方面,羊草+叢生禾草、貝加爾針茅+雜類草兩個草甸草原群落的下降幅度最大,分別從26個下降到18個和從20個下降到12個。群落蓋度方面,羊草+叢生禾草群落的蓋度下降幅度較大,由85%降低到了現在的63%;克氏針茅禾草群落和線葉菊+雜類草群落蓋度有略微下降,分別從52%下降到50%、從66%下降到61%;但是,貝加爾針茅+雜類草群落和拂子茅+賴草沙地群落的群落蓋度則有較大幅度的增加,分別由72%提升到85%、由7%提高到20%。群落高度方面,羊草+叢生禾草群落的高度變化依然最顯著,由1987～1988年的40.5 cm降低到了2015～2016年的15cm;其次是貝加爾針茅+雜草類群落,由39 cm降低到了13 cm;線葉菊+雜類草草甸草原的群落高度變化幅度也較大,由1987～1988年的28 cm降低到了2015～2016年的13 cm。相比之下,降低幅度最小的是克氏針茅禾草群落,僅下降了1 cm。

圖10 主要群落物種數、蓋度和群落高度與歷史資料的對比

4 結 語

調查結果表明,呼倫貝爾草原植物資源較為豐富,有117種,隸屬于27科,81屬,以多年生雜類草和禾本科植物為代表的草本植物為主,木本植物相對較少。相比于典型草原,草甸草原擁有更豐富的物種。在植物區系構成方面,達烏爾—蒙古成分是呼倫貝爾草原最重要的成分,東古北極成分和東亞成分分別是典型草原和草甸草原的重要成分。在休眠型功能群方面,以地面芽植物、隱芽植物為主;在水分生態型功能群方面,以旱生和中旱生為主;生活型功能群方面,以多年生草本植物為主。呼倫貝爾草原除擁有豐富的飼用植物外,還擁有防風、紅柴胡等較多珍貴的藥用植物。近30年來,呼倫貝爾草原植物群落的生物量、物種數、高度及蓋度均有不同程度的降低。基于調查現狀,應進一步加強植物資源調查力度,加強草地科學研究,合理開發利用,保護草原植物多樣性和重要植被類型,維持草地生態系統功能。