呼伦贝尔草原植物资源现状调查研究

倩 娜,贾子金,那木汗,3,宋彦涛,乌云娜

(1.内蒙古自治区国土空间规划院,内蒙古 呼和浩特 010010;2.大连民族大学 环境与资源学院,辽宁 大连 116605;3.沈阳农业大学 生物科学技术学院,辽宁 沈阳 110866)

植物资源是指在当前的社会科技水平及经济基础条件下人类可以利用与可能利用的所有植物的总和[1],影响着人类的衣食住行、农业发展、医药保健、能源供应、生态建设等方面[2]。草原作为一种地带性的生态系统类型,拥有极为丰富的植物资源[3]。其中,呼伦贝尔草原是中国原生植被保存较好、景观生态类型和生物多样性最丰富的草地生态系统类型[4],也是中国北方重要的生态安全屏障和重要的畜牧业生产基地[5]。但由于近些年气候变化的影响和人类活动干扰,呼伦贝尔草原受到不同程度的退化、沙化和盐碱化,导致部分珍稀物种濒危乃至丧失。因此,保护草原资源植物多样性已经迫在眉睫[6]。

目前对呼伦贝尔草原的研究大多集中于草原生产力[7,8]、牧草品质[9,10]、植物群落组成[5,11]、草原气候变化特征[12,13]、土地利用格局与植被覆盖变化[14]、植物生物量分配和土壤养分含量的关系[15]、植物与微量元素[16]、草原群落斑块植被-土壤特征[17]等方面的研究。也有部分学者对呼伦贝尔进行了植物资源调查,大多侧重于种子区系[18]、植物群落/群丛[19,20]以及单一行政区范围内的草原资源植物调查[21],但对较大范围内的呼伦贝尔草原植物的种类、科属、生活型、区系分布、功能群分类等方面缺乏系统性的研究。基于此,我们须加强对呼伦贝尔草原植物资源的调查,为草原保护、合理开发和利用提供可靠的科学依据。

1 调查区域

呼伦贝尔草原位于内蒙古自治区东北部(115° 31′～121° 34′E,70° 20′～50° 50′N),为蒙古高原的一部分,西部、北部分别与蒙古国、俄罗斯接壤,南部与兴安盟相连,东部以嫩江为界与黑龙江省为邻,总面积为756.09万hm2。属温带大陆性季风气候,年均温-3～0℃,年降水量为250～400 mm,自东南向西北递减,无霜期80～120 d。地势大致东南稍高,略向西北倾斜,中部稍低。地形广阔坦荡,波状起伏。该区域水资源丰富,有大、小河流3 000多条,湖泊500多个。植被类型从东向西为温性草甸草原和温性典型草原,隐域性植被为低平地草甸、山地草甸和沼泽。

2 研究方法

2.1 调查方法

通过查阅文献及相关区域历史资料,分析植被类型及其历史变迁,利用1:100万中国植被类型图和1:5万地形图进行调查样地和调查点布设。将呼伦贝尔岭西草原划为5个调查区域,分别位于陈巴尔虎旗、新巴尔虎左旗、新巴尔虎右旗、鄂温克族自治旗、额尔古纳市,如图1。采用典型抽样法进行野外调查。

图1 研究区域位置

2.2 样地设置

针对每一个调查区域的每个植被亚类,设置3～7个具有广泛代表性的1 000 m×1 000 m标准样地,标准样地的位置落在目标植被类型的中心区域为优,通过 GIS 软件和 GPS 等系统的运用,确定了共52个样地的数量和位置,见表1;在标准样地的基础上设置1个100 m×100 m的详查样地,详查样地应选择地形平坦、代表性强、植被分布相对均匀的地段[11];每个详查样地采用随机法设置6个主样方,以每个主样方为中心对角线设置4个副样方,主样方与副样方的距离为2 m,样方面积大小为1m×1m[12]。

表1 2015年、2016年调查样地统计 /个

2015～2016年7月末至8月初,进行群落学调查。对不同草地类型、群落类型进行标本采集,记录采集信息、生境信息及物种鉴定信息。

2.3 植物功能群的划分

按照物种水分生态型、休眠芽所处的位置及生长特点,将群落物种划分为水分生态型、休眠型及生活型三种不同类型的功能群[13]。水分生态型功能群包括水生植物、湿生植物、湿中生植物、中生植物、旱中生植物、旱生植物、中旱生植物和强旱生植物。休眠型功能群植物包括高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物和隐芽植物。生活型功能群植物包括一年生植物、多年生植物、灌木和乔木。

2.4 植物区系的划分

将物种划分为15个植物区系,包括达乌尔—蒙古成分区系、泛北极成分区系、古北极成分区系、东古北极成分区系、东亚成分区系、东西伯利亚成分区系、亚洲中部成分区系、黑海—哈萨克斯坦—蒙古成分区系、世界种区系、哈萨克—蒙古成分区系、古地中海成分区系、东北成分区系、华北成分区系、欧洲—西伯利亚成分区系、蒙古与戈壁蒙古成分区系。

2.5 地上生物量的测定

在1m×1m样方内,采用齐地面割刈的方法,将全部物种分种割下,并分别称取鲜重。再将其带回实验室分种放在烘箱中烘干(80 ℃,24 h),称取所有物种的干物质量。

3 结果与分析

3.1 呼伦贝尔草原植物种类组成特征

根据样方调查结果可知,呼伦贝尔草原共有植物117种,隶属于27个科,81个属,绝大多数为草本植物,调查结果见表2。该区域以多年生杂类草为主,有50种,占调查植物总数的45.45%,其次是禾本科植物,有22种,占比19.99%。相比于草本植物,木本植物则较少,其中灌木仅有4种,占比3.63%,乔木仅有1种,占比0.90%。这表明多年生杂类草和禾本科草本植物更能够适应呼伦贝尔地区的自然环境条件,且具有较为稳定的多样性。休眠型以地面芽、隐芽植物为主,水分生态型以旱生、中旱生占主要地位。共由10个植物区系组成,主要以达乌尔-蒙古成分、古北极成分、泛北极成分为主。

表2 呼伦贝尔草原植物类群特征

3.2 呼伦贝尔草原植物区系及植物功能群特征

3.2.1 典型草原植物区系及植物功能群特征

典型草原共包含52个物种,隶属于17个科,39个属,具体科组成如图2。

图2 典型草原群落植物科组成

从植物区系来看,达乌尔-蒙古成分的植物共有22种,占总数的42%,属于东古北极成分的物种为8个,占15%,东亚成分8种,占总数的15%,具体植物区系构成如图3。

图3 典型草原群落植物区系构成

研究区内的植物休眠型主要有地面芽植物、隐芽植物两种,分别占总数的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构成,主要为多年生草本植物,有48种,占总数的84%。水分生态型功能群以旱生、中旱生植物为主,其中旱生植物25种,占总数的48%;中旱生植物11种,占总数的21%。层片结构而言,以杂类草为主,占总数的73%;其次是丛生禾草,占总数的15%,具体植物功能群构成如图4。

图4 典型草原群落植物功能群构成

3.2.2 草甸草原植物区系及植物功能群特征

草甸草原群落中共包含110个物种,物种数远大于典型草原,隶属于26个科、80个属,如图5。

图5 草甸草原群落植物科组成

达乌尔-蒙古成分仍然为主要的植物区系,共有36种,占总数的32%,属于东亚成分的物种为20个,占18%;古北极成分的物种14个,占总数的13%,具体如图6。

图6 草甸草原群落植物区系构成

休眠芽功能群主要是以地面芽和隐芽植物为主,生活型功能群主要由多年生草本、一年生草本、灌木和小半灌木构成,其中多年生草本植物有96种,占总数的88%。水分生态型以旱生植物为主(共55种),其次是中旱生和旱生植物。层片结构方面除杂类草外,由丛生禾草、根茎禾草、灌木、半灌木及苔草类构成,具体如图7。

图7 草甸草原群落植物功能群构成

3.3 呼伦贝尔草原植物分类及数量特征

呼伦贝尔草原拥有丰富的饲用植物和药用植物见表3。在典型草原中饲用植物为35种,药用植物20种,其中药饲兼用的植物有11种。草甸草原中有饲用植物74种,药用植物42种,药饲兼用的植物有21种。表明饲用植物和药用植物在呼伦贝尔草原植物中占有重要地位,对该区域的植物组成以及群落结构有着十分重要的作用。

表3 呼伦贝尔草原主要资源植物类别

具有代表性的药用植物为伞形科防风属植物防风(Saposhnikoviadivaricata)、伞形科柴胡属的红柴胡(Bupleurumscorzonerifolium)、茜草科拉拉藤属的蓬子菜(Galiuverum)、桔梗科沙参属的长柱沙参(Adenophorastenanthina)等,均为重要的中药材品种,具有珍贵的利用价值,同时也为当地居民提供了多元化的收入。

典型草原中最主要的饲料植物是禾本科植物大针茅(StipacapillataLinn.)、羊草(Leymuschinensis)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)等,是优良的饲用植物。此外,蒿类植物虽然适口性略逊于以上植物,但营养价值仍然很高[14]。草甸草原饲用植物种类更为丰富,包含禾本科、豆科、菊科等植物,部分群落如小糠草群落,也具有很高的饲草产量,但由于其多处于沼泽湿地等地形,不便利用,所以一般用做打草场。

纤维植物可以作为造纸原料,也可编织草席,但目前利用不够充分,呼伦贝尔草原主要的纤维植物为芦苇(Phragmitesaustralis)、芨芨草(Achnatherumsplendens)[15]。多根葱(Alliumpolyrhizum)和野韭(Alliumramosum)可以作为蔬菜食用,现已发展为当地特色食品。

3.4 呼伦贝尔草原植物群落类型特征及其时间变化

3.4.1 呼伦贝尔草原植物群落类型特征

呼伦贝尔草原地形以丘陵缓坡、起伏平缓的平地、河谷低地为主。本研究调查了该研究区的21种群落类型,见表4。属于典型草原的群落有10种,其主要群落如羊草+丛生禾草群落中,中旱生丛生禾草层片占重要地位,这一层片的主要植物有大针茅(Stipagrandis)、糙隐子草、冷蒿(Artemisiafrigida)等;其在呼伦贝尔草原西部有着广泛的分布,多见于发育着典型栗钙土的波状平原上。其次,克氏针茅群落则是温带草原中最典型的群落类型。属于草甸草原的群落为11种,较具代表性的是贝加尔针茅占据优势的植物群落,伴生相当数量的羊草和杂类草,另外羊草草甸草原也是呼伦贝尔草甸草原的重要组成部分,该群落中主要优势植物有羊草、贝加尔针茅(Stipabaicalensis)、并头黄芩(Scutellariascordifolia)等。

表4 呼伦贝尔草原主要植物群落类型

3.4.2 呼伦贝尔草原主要群落特征的时间变化

近30年来,呼伦贝尔草原发生了大幅度的退化,草原面积已经由1987年的112 980 km2缩减到2015年的80 359 km2,如图8。另外,5个群落的地上生物量相较历史水平均有降低,其中典型草原的羊草+丛生禾草群落生物量降低了31.41%,线叶菊+杂类草群落生物量降低了30.21%,属于草甸草原的群落贝加尔针茅+杂类草群落,拂子茅+赖草沙地群落生物量分别降低了48.86%、47.40%,如图9。

注:数据来源于《呼伦贝尔市统计年鉴2016》图8 呼伦贝尔草原面积变化/km2

注:数据来源于1987-1988年数据来自《内蒙古草地资源》等资料图9 呼伦贝尔草原主要群落生物量对比

呼伦贝尔草原几个主要群落在近30年均发生不同程度的变化,如图10。群落的物种数、高度、盖度均呈现出随着时间而降低的趋势。物种数方面,羊草+丛生禾草、贝加尔针茅+杂类草两个草甸草原群落的下降幅度最大,分别从26个下降到18个和从20个下降到12个。群落盖度方面,羊草+丛生禾草群落的盖度下降幅度较大,由85%降低到了现在的63%;克氏针茅禾草群落和线叶菊+杂类草群落盖度有略微下降,分别从52%下降到50%、从66%下降到61%;但是,贝加尔针茅+杂类草群落和拂子茅+赖草沙地群落的群落盖度则有较大幅度的增加,分别由72%提升到85%、由7%提高到20%。群落高度方面,羊草+丛生禾草群落的高度变化依然最显著,由1987～1988年的40.5 cm降低到了2015～2016年的15cm;其次是贝加尔针茅+杂草类群落,由39 cm降低到了13 cm;线叶菊+杂类草草甸草原的群落高度变化幅度也较大,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针茅禾草群落,仅下降了1 cm。

图10 主要群落物种数、盖度和群落高度与历史资料的对比

4 结 语

调查结果表明,呼伦贝尔草原植物资源较为丰富,有117种,隶属于27科,81属,以多年生杂类草和禾本科植物为代表的草本植物为主,木本植物相对较少。相比于典型草原,草甸草原拥有更丰富的物种。在植物区系构成方面,达乌尔—蒙古成分是呼伦贝尔草原最重要的成分,东古北极成分和东亚成分分别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、隐芽植物为主;在水分生态型功能群方面,以旱生和中旱生为主;生活型功能群方面,以多年生草本植物为主。呼伦贝尔草原除拥有丰富的饲用植物外,还拥有防风、红柴胡等较多珍贵的药用植物。近30年来,呼伦贝尔草原植物群落的生物量、物种数、高度及盖度均有不同程度的降低。基于调查现状,应进一步加强植物资源调查力度,加强草地科学研究,合理开发利用,保护草原植物多样性和重要植被类型,维持草地生态系统功能。