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探究茂兰喀斯特森林湿地水生植物物种的区系组成及多样性

2020-07-15 331 上传者：管理员

摘要：2014—2016年通过野外实地调查，对茂兰喀斯特森林湿地水生植物物种的区系组成及多样性进行初步分析。结果表明，茂兰喀斯特森林湿地水生植物共有49科78属104种，其中蕨类植物6科6属8种，被子植物43科72属96种；优势科为禾本科、菊科、眼子菜科、蓼科和莎草科等；优势属为蓼属、眼子菜属和莲子草属等，单属种占总属数的78.21%。茂兰喀斯特森林湿地水生植物区系组成较复杂，科、属、种分布类型呈现多样化；属在科中、种在属中、种在科中的分布均不均衡；单属科、单种属、单种科在数量上占优。茂兰喀斯特森林湿地水生植物地理区系组成特点为科的分布区类型主要是世界广布类型；属的分布区类型具有亚热带的特征；种的分布类型以温带分布种居多，其次是热带分布种，世界广布种相对较少。

关键词：
喀斯特
多样性
森林湿地
植物学
水生植物
茂兰
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湿地是分布于陆生生态系统和水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统[1]。森林湿地是湿地的一个重要组成部分，它是指在地表过湿或积水的地段上，以湿生植物和沼生植物为主所组成的森林植物群落[2]。喀斯特森林湿地不同于其他类型的湿地，它是由无数、无处不在的喀斯特泉、喀斯特潭、地下河的明流段、溪流、喀斯特滞留泉、喀斯特森林沼泽等组成的综合体，对喀斯特森林具有很强的依赖性，是零星的、不连续的、可变的；在整个茂兰国家级自然保护区，除北部地区较少分布外，其余区域均有喀斯特森林湿地分布，全保护区总面积1/6以上为湿地，面积约为3300hm2[3]。

水生植物是水生生态系统的重要组成部分，对水生生态系统平衡的维持具有非常重要的作用[4]；水生植物的种类组成及物种多样性在一定程度上可直观地反映出湖泊、河流等水体的受污染程度[5]；彭映辉等[6]对湖北省的斧头湖、洪湖、梁子湖、长湖和西凉湖五大湖泊水生植物多样性进行调查监测，揭示了五大湖泊水生植物多样性的现状；谷孝鸿等[7]研究了东太湖水生植物群落的演变及沼泽化；肖德荣等[8]利用3S技术与植物群落研究法，对高原湿地纳帕海水生植物群落分布格局进行了报道；李恒等[9]对云南洱海水生植被进行了调查研究；向刚等[10]对贵州草海水生维管束植物的区系进行了研究。然而，对喀斯特森林湿地水生植物的研究为空白，本研究在2014—2016年野外调查的基础上，对茂兰喀斯特森林湿地水生植物的种类组成、区系特征、群落结构及群落多样性等进行研究，对弄清茂兰喀斯特森林湿地的生态环境有一定重要的意义；同时，为自然保护区生物多样性保护提供基础资料。

1、研究地概况

茂兰喀斯特森林位于贵州省荔波县南部，与广西木论国家级自然保护区毗邻，地理位置为107°52′10"—108°45′40"E、25°09′20"—25°20′50"N，面积212.85km2，森林覆盖率达87.3%，处于贵州高原向广西丘陵平原过渡的斜坡地带，地势西北高东南低；平均海拔在550～850m左右，年平均气温为15.3℃，年气温差18.3℃，全年降水量1750～1950mm，年平均湿度83%，年日照平均为1272.8h；属于中亚热带季风湿润气候；区内土壤以黑色石灰土为主，持水量较低，地表水缺乏[3]。

2、研究方法

2.1样地选择与设置

根据茂兰喀斯特森林湿地分布类型，选择板寨、洞腮、尧所、尧兰、西竹5个喀斯特森林湿地，共设置25个水生植物调查样地，每个样地设置了5个2m×2m样方，调查记录每一个样方中水生植物的种类、高度、盖度和株数，并测量记录各样方的海拔高度、地理位置、水深、水流速度等。

2.2调查方法

2014—2016年，对板寨、洞腮、尧所、尧兰、西竹5个喀斯特森林湿地的水生植物采用垂直交叉样带法进行调查。在整个湿地和湿地岸边设置2m宽的样方，进行植物调查，记录植物的名称、生活型和多度等，对不认识的水生植物进行采集，带回制作标本，并进行物种鉴定。植物鉴定及区系特征主要参考文献[11,12,13,14,15,16,17,18,19]。

2.3数据处理

水生植物群落多样性的测定主要采用α多样性测定方法[20,21,22,23,24]。物种丰富度指数S为样地的物种数，Shannon-Wiener物种多样性指数(H')计算如式(1),Pielou均匀度指数(E)计算如式(2),Simpson多样性指数(C)计算如式(3)。

式中，S为物种数，N为物种总数，Pi为物种第i种的重要值，ni为第i种的个体数。

3、结果与分析

3.1茂兰喀斯特森林湿地水生植物区系多样性

3.1.1水生植物的种类组成

经鉴定、统计，此次调查的水生植物共有49科78属104种（见表1），其中，蕨类植物6科6属8种，被子植物43科72属96种。

在茂兰喀斯特森林湿地49科水生植物中，以属的数量确定科的大小，据统计可知，含4属以上的科有莎草科（7属）、禾本科（5属）、菊科（4属）；含2～3属的科有14个，占水生植物总科数的28.57%、总属数的38.46%；其余32科为单属科，占水生植物总科数的65.31%、总属数的41.03%；说明单属科在科的数量上占优势。

表1茂兰喀斯特森林湿地水生植物名录

在茂兰喀斯特森林湿地49科水生植物中，以种的数量确定科的大小，据统计可知，含6种以上的科有3个，分别是眼子菜科2属8种、莎草科7属8种、蓼科2属6种；含2～5种的科有22科，共43属58种，占水生植物总属数的55.13%、总种数的55.77%；单种科有24科，占水生植物总属数的30.77%、总种数的23.08%。由此可见，种在科中分布不均衡，含2～5种的科在科的数量上最多，其次是单种科。

在茂兰喀斯特森林湿地78属水生植物中，以种的数量确定属的大小，据统计可知，含种数在5种以上为多种属，只有眼子菜属（7种）1属，所含种类占总种数的6.73%；含2～5种的属为少种属，有蓼属、木贼属、莲子草属、酸模属、狐尾藻属、柳叶菜属、慈姑属、菖蒲属、芋属、莎草属、石蒜属、冷水花属、香蒲属、灯心草属、秋海棠属、毛茛属16属，占总属数的20.51%，所含种类占总种数的34.62%；只含1种的属为单属种，共有61属，占总属数的78.21%，所含种类占总种数的58.65%。所含物种数呈现单种属、少种属、多种属分布。

3.1.2各湿地水生植物种类组成

表2为茂兰喀斯特森林湿地各采样地水生植物种类组成情况。尧兰湿地水生植物物种种类最多，有43科61属68种；其次是板寨湿地，水生植物种类27科35属41种；西竹湿地水生植物种类最少，24科30属32种。

表2茂兰喀斯特森林湿地水生植物种类组成

3.1.3水生植物生活型

茂兰喀斯特森林湿地调查的104种水生植物，可划分为湿生植物、挺水植物、浮生植物、沉水植物4种类型[24]，其中湿生植物27科33属38种，占总种数的36.54%；挺水植物21科33属41种，占总种数的39.54%；浮生植物9科9属11种，沉水植物8科10属14种，浮生植物和沉水植物所占的比重相对较小。木贼科、三白草科、蓼科、千屈菜科、柳叶菜科、伞形科、菊科、天南星科、灯心草科、莎草科、禾本科既有湿生植物又有挺水植物；小二仙草科既有沉水植物又有湿生植物；雨久花科既有浮生植物又有沉水植物；苋科既有浮生植物又有挺水植物；眼子菜科中沉水、浮生、湿生植物都有。

3.1.4水生植物区系特征

茂兰喀斯特森林湿地水生植物49个科的分布区类型（见表3），共分为6个分布区类型。其中世界广布科有27科，占总科数的55.10%，占水生植物科数的一半以上；温带分布8科，占总科数的16.33%；泛热带、热带至亚热带、热带至温带、亚热带至温带分布为5、4、3、2科，分别占总科数的10.21%、8.16%、6.12%、4.08%。可见，茂兰喀斯特森林湿地水生植物科的分布区类型以世界广布类型为主，其次是温带分布，泛热带、热带至亚热带、热带至温带、亚热带至温带分布相对较少。

茂兰喀斯特森林湿地水生植物78属的分布区类型（见表3），共分为11个分布区类型。其中，世界分布属29属，占总属数的37.18%；热带分布属28属，占总属数的35.89%；温带分布属21属，占总属数的26.93%。由此可见，世界分布属、热带分布属、温带分布属所占比例相差不大，说明茂兰喀斯特森林湿地水生植物属的区系具有亚热带的特征性质。

3.2茂兰喀斯特森林湿地水生植物的多样性

表4为茂兰喀斯特森林各湿地采样点水生植物的多样性指数情况。Shannon-Wiener多样性指数最高是尧兰湿地(2.3812)，其次是板寨湿地(2.3403)，最小是西竹湿地；Simpson优势度指数最高是西竹湿地(0.1705)，其次为洞腮湿地(0.1590)，其他3个湿地相差不大，分别是0.1219、0.1208、0.1305;Pielou均匀性指数除尧兰湿地外，相差不大；物种丰富度指数的大小顺序尧兰湿地>板寨湿地>尧所湿地>西竹湿地>洞腮湿地。

4、结论与讨论

茂兰喀斯特森林湿地水生植物较丰富，有水生植物49科78属104种，蕨类植物6科6属8种，被子植物43科72属96种；水生植物含种数较多的科主要有眼子菜科、莎草科、蓼科等；含属数较多的科主要有莎草科、禾本科、菊科，单属科有32科，在科的数量上占优；属的组成，单属种有61个，占总属数的78.21%和总种数的58.65%，而种数最多属数是眼子菜属；水生植物从生活型上分为湿生植物、挺水植物、浮生植物和沉水植物，茂兰喀斯特森林湿地水生植物中湿生植物、挺水植物数量所占的比重较多，分别是27科33属38种、21科33属41种，浮生植物和沉水植物所占的比重相对较小。

表3茂兰喀斯特森林湿地水生植物科、属的分布区类型

表4茂兰喀斯特森林湿地水生植物的多样性指数

茂兰喀斯特森林湿地水生植物的分布区类型，科级水平上有6个分布区类型，分为6个分布区类型，世界广布科最多，有27科，占总科数的55.10%；在属级水平上有11个分布区类型，世界分布属、热带分布属、温带分布属所占比例相差不大，分别为29、28、21属，水生植物属的区系具有亚热带的特征性质。

茂兰喀斯特森林湿地水生植物群落物种多样性分析，尧兰湿地物种多样性指数最高，其次是板寨湿地，西竹湿地和洞腮湿地相对较低；优势度指数西竹湿地和洞腮湿地相对较高，其他3个湿地相差不大；均匀性指数除尧兰湿地外相差不大。板寨湿地中上段、尧兰湿地和尧所湿地的中下端段，人为活动相对较小，西竹湿地和洞腮湿地大部分区域穿插在居民区和农田耕种区中，而且洞腮湿地大部分还处在生态旅游地段，人为活动频繁。

近年调查发现，外来入侵物种水葫芦在各湿地均有分布，且在部分样方中为单一优势种，本土水生植物的生存空间受到了较严重影响，同时也影响了水生植物多样性的减小。

此次对茂兰喀斯特森林湿地水生植物进行了调查，对反映研究区域的整体生态环境质量有一定的帮助，但此次调查只选取了板寨、洞腮、尧所、尧兰、西竹5个喀斯特森林湿地的水生植物进行研究，有一定的局限性，需在以后的工作中扩大研究范围，涉及到整个茂兰喀斯特森林湿地。

参考文献：

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[3]兰洪波,冉景丞,王万海,等.茂兰喀斯特森林湿地地表节肢动物群落结构[J].森林与环境学报,2017,37(4):483-487.

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