浙江海宁长水塘省级湿地公园植物区系初步研究

2023-07-11 15:16刘金林张小伟郑先芳赵献民耿昊谢文远周天焕
湖北林业科技 2023年3期
关键词:植物区系聚类分析

刘金林 张小伟 郑先芳 赵献民 耿昊 谢文远 周天焕

摘要:2019年8~10月,采用线路调查和重点普查相结合的方法对浙江海宁长水塘省级湿地公园维管植物进行实地调查,分析了该湿地公园植物的物种组成和区系特征。结果表明,长水塘湿地公园维管植物共83科186属232种,其中,蕨类植物3科3属3种,裸子植物6科8属9种,被子植物74科175属220种。维管植物生活型以草本占绝对优势。珍稀濒危植物6科6属6种,外来入侵植物12科20属23种,主要集中在菊科、苋科和豆科植物。该湿地公园内的野生种子植物分布区系类型多样,在科的层次上有6类型和3变型,以热带分布型为主;在属的层次上有13类型和6变型,表现出由热带属性向温带属性过渡的特性。与邻近湿地植物区系进行比较分析显示,长水塘湿地公园植物区系与地理位置较近的西溪湿地公园关系最为接近,与地理位置较远的云和梯田湿地公园关系最远。

关键词:植物区系;聚类分析;海宁长水塘省级湿地公园

中图分类号:Q948.2文獻标识码:A文章编号:1004-3020(2023)03-0014-07

Flora in Haining Changshuitang Provincial Wetland Park of Zhejiang

Liu Jinlin Zhang Xiaowei Zheng Xianfang Zhao Xianmin Geng Hao Xie Wenyuan Zhou Tianhuan

(1.Zhejiang Forestry Survey,Planning and Design Company LimitedHangzhou310020;

2.Zhejiang Forest Resources Monitoring CenterHangzhou310020; 3.Haining Natural Resources and Planning BureauHaining314400)

Abstract:the investigation on vascular plants was carried out in Haining Changshuitang Provincial Wetland Park,Zhejiang by means of transect lines and key census,and analyzed the species composition and floristic characteristics of plants in the park from August to October 2019.The results showed that 232 species of vascular plants belonging to 83 families and 186 genera were found in Haining Changshuitang Provincial Wetland Park of Zhejiang.Among them,there exist ferns plants of 3 families,3 genera and 3 species,gymnosperms plants of 6 families,8 genera and 9 species,angiosperms plants of 74 families and 175 genera and 220 species.Among all the vascular plants in the wetland park,herbs were dominant.In the wetland park,there were 6 families,6 genera and 6 species of key protected,rare and endangered plants,and 23 species of alien invasive plants belonging to 20 genera and 12 families.And alien invasive plants were mainly concentrated in Compositae,Amaranthaceae and Leguminosae plants.The flora distribution types of wild seed plants were diverse in the wetland park.At the family level,the flora distributions of wild seed plant family consisted of 6 distribution types and 3 variants,among them,tropical distribution types were dominant.At the genus level,the flora distributions of wild seed plant genus consisted of 13 distribution types and 6 variants,showing the characteristics of transition from tropical flora to temperate flora.According to the comparison of floristic compositions among Changshuitang Wetland Park and its 4 neighboring wetlands,the flora of plants in Changshuitang Wetland Park was the most similar to Xixi Wetland Park,which was close in geographical location,and the flora of plants in Changshuitang Wetland Park had the furthest relationship with Yunhe Terrace Wetland Park,which was located far away

Key words:flora; cluster analysis; Haining Changshuitang Provincial Wetland Park

湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带,是水陆相互作用形成的独特结构和功能的生态系统[1],在生物多样性保护、涵养水源、净化水体、蓄洪防洪以及休闲旅游等方面发挥着极为重要的作用[2]。湿地植物作为湿地生态系统重要组成部分,通过其分布情况和物种多样性能反映出湿地的水文条件及环境变化等情况,对维护湿地生态功能和生态系统稳定性发挥着重要的作用[3-5]。浙江海宁长水塘湿地公园于2019年12月经浙江省林业局批准设立,湿地公园内生物多样性丰富,立地类型多样,为鸟类、两栖类、爬行类、小型哺乳类湿地动物提供了重要的栖息地,具有重要的生物多样性保护价值、科研文化价值与生态保障价值。目前,针对该湿地公园的植物资源调查研究尚处于空白。本研究通过对长水塘湿地公园内的维管植物资源进行调查,分析了湿地公园内维管植物组成和野生种子植物地理成分,以期为长水塘湿地公园的保护和开发提供理论基础。

1材料与方法

1.1研究区概况

海宁长水塘省级湿地公园(以下简称“长水塘湿地公园”)位于浙江省海宁市城市规划区以北,呈长条形分布,西以沪昆铁路为界,东以俞家桥北路为界,北至秀洲区界,南至由拳路。地理坐标介于120°41′30″~120°42′26″E,30°32′31″~30°35′07″N之间。湿地公园以“河流-沼泽-库塘”复合湿地生态系统为主,包括河流、沼泽和人工湿地3类4型湿地,是杭嘉湖平原地区典型的河流库塘湿地。湿地公园位于海宁市水源涵养生态保护红线内,是海宁市重要的饮用水源保护地,也是海宁市第三水场水源储备库,保障海宁市中东部的生活与生产安全原水供给,生态区位十分重要。湿地公园总面积206.16 hm2,湿地面积114.91 hm2,湿地率55.74%。长水塘湿地公园属亚热带季风性气候,年平均气温15.9 ℃,年平均降水量為1 241.9 mm。

1.2研究方法

2019年8~10月,采用线路调查和重点普查相结合的方法对长水塘湿地公园进行实地调查,主要包括记录植物名称、照片拍摄以及对现场难以鉴别的植物进行标本采集。参考《浙江植物志(新编)》[6]和《中国湿地资源 浙江卷》[7]等文献资料,统计整理湿地公园维管植物名录及生活型。根据覃海宁等[8]的研究成果及国家林业和草原局、农业农村部发布的《国家重点保护野生植物名录》确定湿地公园内珍稀濒危植物。根据马金双等[9]的研究成果,确定湿地公园内外来入侵物种及等级划分。根据吴征镒等[10-14]的研究,确定湿地公园野生种子植物科和属的地理分布类型。

2结果与分析

2.1维管植物种类组成

长水塘湿地公园共计维管植物232种,隶属于83科186属(表1)。其中,蕨类植物3科3属3种,裸子植物6科8属9种,被子植物74科175属220种(单子叶植物14科45属62种,双子叶植物60科130属158种)。

2.2科和属多样性分析

2.2.1科的多样性分析

对长水塘湿地公园维管植物按科所含物种数量进行统计(表2),结果表明,物种数量在20种及其以上的科仅有1科,为禾本科(30种);物种数量在10~19种之间的科有3科,分别为菊科(19种)、蔷薇科(14种)和豆科(13种);物种数量在6~9种之间的科有4科,分别为莎草科(8种)、大戟科(6种)、伞形科(6种)和百合科(6种);物种数量在2~5种之间的科有31科,共计86种维管植物;单种科有44科,共计44种维管植物。由表3分析可知,物种数量在6种以上的科有8科,依次为禾本科、菊科、蔷薇科、豆科、莎草科、大戟科、伞形科和百合科,占湿地公园总科数(83科)的9.64%,所含物种数量(102种)占湿地公园内物种总数(232种)的43.97%,是该湿地公园内维管植物的优势科。

2.2.2属的多样性分析

对长水塘湿地公园维管植物按属所含物种数量进行统计(表3),结果表明,物种数量在5种及其以上植物的属仅有1个,为莎草属Cyperus,占总属数的0.54%;物种数量在2~4种的属有37个,占总属数的19.89%,代表属有蓼属Polygonum、稗属Echinochloa、飞蓬属Erigeron等。单种属有148个,占总属数的79.57%,代表属有粟米草属Mollugo、老鹳草属Geranium、翅果菊属Pterocypsela等,说明湿地公园内单种属占绝对优势。

2.3维管植物生活型组成

由表4可知,长水塘湿地公园维管植物的生活型分为乔木、灌木、草本和藤本共4种。湿地公园内以草本植物种类最多,其中 1、2 a生草本植物有70种,多年生草本植物有72种,两者合计有142种,占总种数的61.20%,种类最少的是藤本植物,只有5种,占总种数的2.16%。可见,长水塘湿地公园内维管植物生活型多样,草本植物占优势。

2.4珍稀濒危植物资源

长水塘湿地公园共计珍稀濒危植物6科6属6种,其中苏铁、银杏、水杉、南方红豆杉为国家Ⅰ级重点保护植物,罗汉松、野大豆为国家Ⅱ级重点保护植物。苏铁、银杏、水杉被IUCN红色名录列为极危,南方红豆杉、罗汉松被IUCN红色名录列为易危(表5)。

2.5栽培植物与外来入侵植物

长水塘湿地公园在公园绿化建设中,在人为活动较为集中的区域种植了部分栽培植物,共有42科62属76种。其中乔木有16科24属27种,代表种有银杏、雪松Cedrus deodara、广玉兰Magnolia grandiflora等;灌木有21科27属32种,代表种有苏铁、南天竹Nandina domestica、红花檵木Loropetalum chinense var. rubrum等;草本有7科10属15种,代表种有大花金鸡菊、葱兰Zephyranthes candida、萱草Hemerocallis fulva等;藤本有2科2属2种,为紫藤Wisteria sinensis和花叶络石Trachelospermum jasminoides 'Variegatum'。湿地公园内的栽培植物主要是园林绿化应用,黄菖蒲Iris pseudacorus、再力花Thalia dealbata等水生植物还发挥了净化水质的作用。

长水塘湿地公园内维管植物中共有12科20属23种列入为入侵物种(表6)。其中,有10种菊科物种,苋科和豆科分别有2种物种,其它9种分属9科。这些入侵物种在湿地公园中较为常见,分布较广泛,但是尚未形成优势群落。入侵等级能清楚地反映入侵植物的潜在风险,也可以作为相关管理部门防控入侵植物的依据[15]。在长水塘湿地公园中,喜旱莲子草、钻叶紫菀、小蓬草、一年蓬、加拿大一枝黄花、凤眼莲为恶性入侵类物种;绿穗苋、田菁、白车轴草、野老鹳草、阿拉伯婆婆纳、香丝草为严重入侵类物种;水盾草、香菇草、瘤梗甘薯、春飞蓬、双穗雀稗为局部入侵类物种;红花酢浆草、斑地锦、苦苣菜、花叶滇苦菜、西洋蒲公英为一般入侵类物种。大花金鸡菊为有待观察类物种。

2.6野生种子植物地理成分

2.6.1科的地理成分

由表7可知,长水塘湿地公园内野生种子植物所属的49科共划分为6类型和3变型。除世界分布型外,热带分布型(2~7型)占主导地位,共有14科,占非世界分布总科数的63.64%;温带分布型(8~15型)的科有8科,占非世界分布总科数的36.36%。其中以泛热带分布及其变型所占比例最高,达54.55%,代表科有大戟科、夹竹桃科、鸢尾科。北温带分布及其变型次之,占22.73%,代表科有杉科、百合科、杨柳科。由此可见,长水塘湿地公园野生种子植物科的分布区类型以热带分布型为主。

2.6.2属的地理成分

长水塘湿地公园内野生种子植物所属的126属共划分为13类型和6变型。除世界分布型外,热带分布型(2~7型)的属有55属,占非世界分布总属数的55.00%;温带分布型(8~15型)的属有45属,占非世界分布总属数的45.00%。在55个热带分布型属中,泛热带分布属最多,共计34个,占非世界分布总属数的34.00%,代表属有青葙属Celosia、狗尾草属Setaria、白酒草屬Conyza等。在45个温带分布型属中,北温带分布及其变型所占比例最大,达21.00%,代表属有桑属Morus、蔷薇属Rosa、葱属Allium等。从属的地理成分来看,长水塘湿地公园内野生种子植物热带成分的属数略占优势,且在热带分布型属中,以泛热带分布型属为主,表明本区系的亚热带性质和过渡性,并与热带成分有着广泛联系。

2.7与邻近湿地植物区系的比较分析

植物属所包含的种常具有同源和相似的进化趋势,其构成和分布区类型更能直观表现出植物进化和变异的情况,因此,属的分布区类型较科更能准确反映出不同区域植物区系的亲缘关系[16]。对长水塘湿地与邻近地区的西山漾湿地公园、西溪湿地公园、始丰溪湿地公园、云和梯田湿地公园4个湿地公园植物属的分布区类型进行比较分析[17-20](表8)。基于植物属分布区类型所占的百分比对长水塘湿地公园及4个周边邻近湿地公园植物属的地理成分进行聚类分析,结果如图1所示。

由表8可知,西山漾湿地公园R/T值(0.92)较小,表现出一定的温带属性;西溪湿地公园(1.03)、始丰溪湿地公园(1.06)、云和梯田湿地公园(1.14)、长水塘湿地公园(1.22)的数值均大于1,说明区系内热带成分多于温带成分,但热带成分未达到绝对优势,表现出热带属性向温带属性过渡的特性,这与它们所处的地理位置基本一致。由图1可知,长水塘湿地公园种子植物区系与西溪湿地公园、始丰溪湿地公园关系最为接近,长水塘湿地公园、西溪湿地公园、始丰溪湿地公园R/T值分别为1.22、1.03、1.06,均表现出热带属性向温带属性过渡的特性,且植物区系主体的泛热带分布属的比例也最为接近,说明了纬度相近地区的植物区系相似。长水塘湿地公园与西山漾湿地公园关系次之,西山漾湿地公园植物属的区系表现出一定的温带属性,这可能与所处位置更加偏北有关。长水塘湿地公园与云和梯田湿地公园关系最为疏远,虽然两者都表现出热带向温带过渡的属性,但两者所处位置环境不同及两地地理位置距离上相对较远,导致两者植物区系关系较远。

3结论与讨论

长水塘湿地公园维管植物在物种种类、科属组成上具有明显的多样性,共记录维管植物232种,隶属于83科186属,在科、属、种上分别占浙江省湿地维管植物[7]的52.87%、30.79%、16.54%。其中被子植物共计220种,占维管植物总数的93.83%,是湿地公园内维管植物主要组成成分。从维管植物生活型组成上来看,草本(142种)>乔木(45种)>灌木(40种)>藤本(5种),草本植物具有绝对优势,占维管植物总种数的比例达61.20%,体现了草本植物在河流湿地中的主导地位。

长水塘湿地公园内共有珍稀濒危植物6科6属6种,主要以栽培植物为主,在湿地公园管理和建设中,应对其加大宣传和保护。湿地公园内共有12科20属23种列为入侵物种,占浙江省外来入侵植物总数的13.86%[21],主要集中在菊科、苋科和豆科植物。湿地公园为了植物景观营造、水质净化,引进了大花金鸡菊、红花酢浆草、白车轴草、香菇草等外来入侵植物,由于处于人工栽培种植的环境下,尚未发现这些入侵植物带来的危害。但在后期湿地公园管理中应加强入侵植物的评估和监测,特别是重点防控加拿大一枝黄花、喜旱莲子草、钻叶紫菀、一年蓬、小蓬草、凤眼莲等恶性入侵类植物种群的进一步扩散,以免影响其它植物生存。

长水塘湿地公园野生种子植物区系结果表明,公园内共有21种分布区类型,说明该湿地公园野生种子植物区系地理上与世界各地植物区系有着广泛的联系,区系成分复杂多样。在科级水平上,该湿地公园维管植物分布区类型以热带分布型为主。在属级水平上,温带分布型略多于热带分布型,表现出热带属性向温带属性过渡的特性,这与湿地公园所处亚热带季风气候区的地理位置相吻合[19]。与邻近4个湿地公园植物区系比较显示,长水塘湿地公园植物区系与纬度更为接近的西溪湿地公园亲缘关系最近,与纬度相对较远的云和梯田湿地公园亲缘关系最远,这说明纬度相近区域的植物区系特征相似,进而表现出较近的亲缘关系[22-23]。

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(編校:郑京津)

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