羅布泊及周邊地區(qū)植物區(qū)系和植被特征兼論植被的恢復與保護

王立輝1 于順利*2 周晉峰3 盧善龍4
(1.西藏自治區(qū)高原生物研究所，拉薩，85000；2. 中國科學院植物研究所植被與環(huán)境變化國家重點實驗室，北京，100093；3. 中國生物多樣性保護和綠色發(fā)展基金會，北京，100035；4. 中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院，北京，100101）

**摘要：**在對羅布泊及周邊地區(qū)植物和植被資源廣泛調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析了該區(qū)植物的區(qū)系成分，闡述了該區(qū)的植被類型及其物種組成、結(jié)構(gòu)，計算了主要群落的物種豐富度及多樣性，研究了該區(qū)主要植被類型的演替規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上提出了該區(qū)的植被保護與恢復的建議。結(jié)果顯示：羅布泊及其周邊地區(qū)共有種子植物 27科53屬74種，其中包括栽培植物2種，省級保護植物7種，生活型以草本植物占絕對優(yōu)勢，木本植物以灌木為主，喬木樹種極少。該區(qū)藜科(Chenopodiaceae)和禾本科(Poaceae)種類最多，單種科和單種屬占較大的比例。該區(qū)區(qū)系成分分布最多的為世界廣布類型，其次為北溫帶分布類型和地中海區(qū)、西亞至中亞地區(qū)分布類型。該區(qū)主要植被類型有胡楊林、多枝檉柳灌叢、蘆葦群落、花花柴群落、黑果枸杞群落、鈴鐺刺灌叢群落、駱駝刺群落、沙拐棗群落等，這些群落物種豐富度和多樣性指數(shù)偏低、結(jié)構(gòu)簡單、物種組成單一，符合典型荒漠生態(tài)系統(tǒng)的特點。通過對胡楊更新表和群落的結(jié)構(gòu)分析，部分胡楊林群落處于退化階段、部分胡楊林更新正常，群落退化的原因就是由于水資源的極度匱乏，建議進一步規(guī)劃好當?shù)厮Y源的利用。

**關(guān)鍵詞：**羅布泊及其周邊地區(qū)；植物區(qū)系組成；植被類型；物種多樣性特征；植被的恢復與保護

1 緒論

植物是地球生態(tài)系統(tǒng)的第一生產(chǎn)力的生產(chǎn)者，是維系整個生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)平衡、正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。一般說來，對區(qū)域自然資源的綜合考察，植物的本底調(diào)查是最根本的和最基礎(chǔ)的工作。對羅布泊地區(qū)的資源考察，當然也不例外，植物資源和植被資源的調(diào)查是不可缺少的內(nèi)容。對區(qū)域植物區(qū)系、植被類型的物種組成和結(jié)構(gòu)研究是區(qū)域植被恢復和保護的前提(王繼和等，2008)。

群落多樣性是指群落在外貌、組成、結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)方面所表現(xiàn)出的豐富多彩與千差萬別，對群落多樣性的研究是生態(tài)學研究中不可缺少的基礎(chǔ)工作，近幾十年來從未間斷(馬克平等，1996；張錦春等，2006；程蕓等，2018)。對群落組成、結(jié)構(gòu)的研究及多樣性的測定可以反應(yīng)群落及其環(huán)境的保護現(xiàn)狀，可以預(yù)知其演替趨勢，從而為控制和減少瀕危物種的喪失、保護生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵種等等具有重要意義(張錦春等，2006)。

羅布泊及其周邊區(qū)域位于中國新疆塔里木盆地東部，中國最大沙漠塔克拉瑪干沙漠的最東緣，是世界上著名的干旱中心，公元330年以前該處湖水尚較多，其西北側(cè)的繁華的樓蘭城為著名的“絲綢之路”之咽喉，之后由于氣候變遷及人類水利工程影響，導致上游來水減少，直至干涸，現(xiàn)僅為大片鹽殼。近幾十年來，包括興修水利、引水放水、農(nóng)業(yè)灌溉等人類活動，曾一度導致塔里木河的斷流[1]，這些嚴重影響了羅布泊及其周邊地區(qū)的植物和植被資源分布。到底羅布泊及其周邊地區(qū)植物資源現(xiàn)狀如何，迄今為止，尚未見報道。

全球氣候有轉(zhuǎn)暖趨勢已經(jīng)是個不爭的事實[2]，尤其近年來，我國的西部地區(qū)包括甘肅、內(nèi)蒙、新疆、西藏等地區(qū)降雨都有增多、綠化面積有增大趨勢[3]。正當此時，對羅布泊及其周邊地區(qū)進行科學考察，研究羅布泊及其周邊地區(qū)植物和植被資源的現(xiàn)狀、演替規(guī)律，預(yù)測其發(fā)展趨勢，并對植物資源進行長期的定點觀測，可為西北地區(qū)的綠色發(fā)展和重大工程決策提供科學支撐。
2 研究方法

2.1 地點描述

該文所提及的羅布泊及其周邊區(qū)域，主要在新疆的焉耆縣、博湖縣、庫爾勒市、尉犁縣以及若羌縣境內(nèi)，地理坐標大約在86°45'04.92—92°01'19.56， 39°35'20.48—41°49'05.27，屬于塔里木河流域。塔里木河位于新疆南疆塔里木盆地，由和田河、葉爾羌河、喀什噶爾河和阿克蘇河于阿瓦提縣肖加克附近匯流而成，是我國最大的內(nèi)陸河。塔里木河流域?qū)贉貛Щ哪畾夂?，氣候干燥、降雨稀少、蒸發(fā)強烈、光熱資源豐富，平原區(qū)年均降水僅20～80 mm，蒸發(fā)量高達2500～3 000mm，最大風速40 m/s，年均溫度10℃ 以上，無霜期160～240d[4]，海拔780米左右。

2.2 調(diào)查和研究方法

植物分布的種類調(diào)查采用樣線法和樣地法相結(jié)合的方法，植被資源的調(diào)查采用樣地、樣方法進行。自然樣地的選擇一般選擇人類活動輕微的典型地區(qū)，森林生態(tài)系統(tǒng)樣方調(diào)查面積一般為10m×10m或20m×20m，灌木生態(tài)系統(tǒng)一般設(shè)置5m×5m，草本生態(tài)系統(tǒng)樣方調(diào)查面積一般為1m×1m，每個地點一般設(shè)置至少3個樣方作為重復。記錄每個樣方出現(xiàn)的物種、統(tǒng)計物種個體數(shù)量，測定物種的高度、蓋度。喬木層的更新采用每木檢尺、測量胸徑。用GPS(HOLUX Technology Inc., Taiwan)測定每個樣地的地理位置。共設(shè)置樣方121個，其中森林生態(tài)系統(tǒng)樣方23個，灌木生態(tài)系統(tǒng)樣方24個，草本生態(tài)系統(tǒng)樣方74個。物種豐富度選用Gleason指數(shù)D。

D=S/lnA，式中A為單位面積，S為群落中的物種數(shù)目，草本群落計算時按照面積2m2統(tǒng)計物種數(shù))[5]。

物種多樣性指數(shù)選用Shannon —Wiener 指數(shù)H (H =-∑Pi ln Pi，Pi為此物種個體占總個體數(shù)的比例) [5]。

方差分析比較了喬木群落、灌木群落和草本群落多樣性指數(shù)的差異顯著性。

3 結(jié)果

3.1羅布泊及其周邊地區(qū)植被物種組成及區(qū)系基本特征

在羅布泊及其周邊地區(qū)共發(fā)現(xiàn)有種子植物 27科53屬74種，其中裸子植物1科1屬1種，被子植物 26科52屬73種，其中包括栽培植物2種，即：陸地棉和南瓜。列入新疆保護植物名錄1級保護的有藍枝麻黃(Ephedra glauca)、灰胡楊(Populus pruinosa)、脹果甘草(Glycyrrhiza inflata)、羅布麻(Apocynum venetum)、大葉白麻(Poacynum hendersonii)、白麻(Poacynum pictum)，2級保護的有塔里木沙拐棗(Calligonum roborovski)。被子植物占區(qū)域種子植物總數(shù)的98.6%，在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢。羅布泊及其周邊地區(qū)植物種類組成如表 1 所示。

表 1 羅布泊及其周邊地區(qū)植物科、屬和種的數(shù)量

Table 1 Number of plant families, genus and species in Luobupo and its surrounding regions

由表 1 可知，羅布泊及其周邊地區(qū)種子植物各科具有屬的數(shù)量大都比較少，含 6 屬以上的科僅有 2個， 如藜科9屬、禾本科6屬， 共含 15 屬， 分別占總科數(shù)的 7.4%，占屬數(shù)量的28.3%。 而含 1～5 屬的有 25科、38 屬，分別占總科數(shù)的 92.6%和屬數(shù)量的71.7%，這些單屬科和少屬科在區(qū)系組成中占有重要地位?？苾?nèi)種的組成與科內(nèi)屬的組成相似，含種數(shù)較多的科少，含種數(shù)較少的科多，含10 種以上的科有 1 個、共16種，占總科數(shù)的 3.7% 和總種數(shù)的 21.6% ; 含 2～9 種的科有14個、共 46 種，占總科數(shù)的 51.9%和總種數(shù)的 86.8%；此外，含 1 種的科高達12個科、12種，占總科數(shù)的 44.4%和總種數(shù)的 16.2%，由此也反映了當?shù)刈匀粭l件的惡劣、生境的單一性。另外，在自然分布的種類中，喬木生活型只占7.35%，灌木占19.12%，草本（包括兩種草質(zhì)藤本）占73.53%。

3.2羅布泊及其周邊地區(qū)植物區(qū)系地理成分的分布類型

根據(jù)野外調(diào)查資料，依照吳征鎰 (1991) 《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》[6]，將羅布泊及其周邊地區(qū)種子植物的 51個自然屬歸入 11個分布類型(見表2)。吳征鎰?wù)J為在植物區(qū)系的統(tǒng)計和分析中，“屬”這一分類等級具有最高的利用價值，一個屬所包含的種常具有同一起源和相似的進化趨勢，所以從植物地理學的觀點來看，屬能較準確地反映植物系統(tǒng)發(fā)育過程中的進化分化情況和地區(qū)性特性[7]。

羅布泊及其周邊地區(qū)共有51個自然分布屬植物(表2)，其中最多的為世界分布類型15屬，占屬總數(shù)量29.4%，即藜屬(Chenopodium)、堿蓬屬(Suaeda)、豬毛菜屬(Salsola)、莧屬(Amaranthus)、鐵線蓮屬(Clematis)、獨行菜屬(Lepidium)、狐尾藻屬(Myriophyllum)、車前屬(Plantago)、茨藻屬(Najas)、香蒲屬(Typha)、甜茅屬(Glyceria)、蘆葦屬(Phragmites)、薹草屬(Carex)、藨草屬(Scirpus)、莎草屬(Cyperus)等；其次為北溫帶分布類型，共11 屬，占總屬數(shù)的21.5%，有楊屬(Populus)、柳屬(Salix)、榆屬(Ulmus)、鹽角草屬(Salicornia)、米努草屬(Minuartia)、堿毛茛屬(Halerpestes)、胡頹子屬(Elaeagnus)、枸杞屬(Lycium)、蒲公英屬(Taraxacum)、還陽參屬(Crepis)、拂子茅屬(Calamagrostis)等；地中海區(qū)、西亞至中亞地區(qū)分布類型也有11屬，占總屬數(shù)的21.5%，有沙拐棗屬(Calligonum)、鹽爪爪屬(Kalidium)、鹽穗木屬(Halostachys)、鹽生草屬(Halogeton)、鹽節(jié)木屬(Halocnemum)、假木賊屬(Anabasis)、鈴鐺刺屬(Halimodendron)、甘草屬(Glycyrrhiza)、駱駝刺屬(Alhagi）、霸王屬(Zygophyllum)、花花柴屬(Karelinia); 泛熱帶分布類型5屬，占總屬數(shù)的9.8%，有麻黃屬(Ephedra)、苦馬豆屬(Sphaerophysa)、鵝絨藤屬(Cynanchum)、狗尾草屬(Setaria)、虎尾草屬(Chloris)；舊世界溫帶分布類型3屬，占總屬數(shù)的5.8%，有檉柳屬(Tamarix）、水柏枝屬(Myricaria）、芨芨草屬(Achnatherum）；東亞和北美洲間斷分布類型有羅布麻屬(Apocynum）1屬， 占總屬數(shù)的2.0%；中國特有分布類型僅有河西菊屬(Hexinia)1屬，占總屬數(shù)的2.0%；東亞分布類型占總屬數(shù)的2.0%，有狗娃花屬(Heteropappus)1屬；中亞分布類型占總屬數(shù)的2.0%，有白麻屬(Poacynum)1屬；舊世界熱帶分布類型占總屬數(shù)的2.0%，有天門冬屬(Asparagus)1屬；溫帶亞洲分布類型占總屬數(shù)的2.0%，有地薔薇屬(Chamaerhodos)1屬。

表 2 羅布泊及其周邊地區(qū)種子植物屬的分布區(qū)類型數(shù)量及百分比

Table 2 Number and percentages of genus distribution types of seed plants in Luobupo and its surrounding regions

3.3 羅布泊及其周邊區(qū)域的主要植被類型及物種多樣性特征

羅布泊及其周邊區(qū)域的植被類型較為豐富，植被類型或群落類型按照優(yōu)勢種確定，優(yōu)勢群落主要有胡楊林群落、蘆葦群落、多枝檉柳群落等，還有大面積的棉花農(nóng)田；但群落內(nèi)的物種豐富度較低，多樣性指數(shù)偏低(表3)，胡楊林群落100m2的樣方內(nèi)有植物種類1-5個，蘆葦群落1 m2的樣方內(nèi)有植物種類1-3種，多枝檉柳群落25 m2的樣方內(nèi)有1-5個種類。經(jīng)方差分析，結(jié)果表明胡楊林群落的多樣性指數(shù)顯著高于蘆葦?shù)炔荼救郝洌@著低于多枝檉柳等灌木群落。

表3 羅布泊及其周邊區(qū)域樣地物種豐富度及多樣性

Table 3 Species richness and diversity indices of communities in Luobupo and its surrounding regions

3.4胡楊林更新和演替

羅布泊及其周邊區(qū)域的胡楊林主要分布于塔里木河流域，從調(diào)查的樣方資料來看，胡楊林群落有兩種類型，即更新不良好的群落(表4)和更新正常的群落(表5)。更新不好的群落只有成年樹，沒有幼苗和幼樹；而更新正常的群落既有成年樹，又有幼苗和幼樹。

4 討論

在所考察的羅布泊及其周邊地區(qū)，植物種類較為貧乏，缺乏植物生存的良好生境，其植物區(qū)系以藜科、禾本科植物種類占優(yōu)勢。羅布泊地區(qū)土壤鹽堿化、沙化嚴重，藜科植物多生活在干旱、半干旱及鹽堿土地區(qū)，往往對干旱氣候、鹽堿化土壤具有較高的適應(yīng)能力。禾本科對環(huán)境的適應(yīng)性也很強，作為草本植物，其比喬木、灌木分布更廣，草本個體數(shù)量之多，居高等植物之冠，不少為荒漠草原優(yōu)勢種或建群種，兩者與羅布泊及周邊地區(qū)惡劣的自然條件相適應(yīng)，故而藜科和禾本科物種分布最多。

該區(qū)有一些藥用植物有，如羅布麻(Apocynum venetum)、白麻(Poacynum pictum)、藍枝麻黃(Ephedra glauca)、多枝檉柳(Tamarix ramosissima)、脹果甘草(Glycyrrhiza inflata)、沙拐棗(Calligonum mongolicum)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、沙棗(Elaeagnus angustifolia)等。飼用植物有鹽生草(Halogeton arachnoideus)、鹽節(jié)木(Halocnemum strobilaceum)、駱駝刺(Alhagi sparsifolia)、鈴鐺刺(Halimodendron halodendron)、蘆葦(Phragmites australis)、胡楊(Populus euphratica)葉、榆樹(Ulmus pumila)葉等。綠化植物有胡楊、幾種檉柳等，另有幾種荒漠植物極具研究價值如河西菊(Hexinia polydichotoma)等。

按照照吳征鎰 (1991)“中國種子植物屬的分布區(qū)類型”劃分理論，發(fā)現(xiàn)世界分布類型的屬分布最多，因為其生態(tài)幅度較寬，適應(yīng)能力強，能在羅布泊及周邊地區(qū)嚴酷環(huán)境中更好的生存[8]；北溫帶分布類型和地中海區(qū)、西亞至中亞地區(qū)分布類型為該區(qū)的次優(yōu)勢屬，因為羅布泊及周邊地區(qū)的的位置雖然位于南疆，緯度偏低，但該處海拔在800m左右，尚屬于溫帶地區(qū)，因此北溫帶分布類型成為了羅布泊及周邊地區(qū)植物區(qū)系的重要組成部分；因為新疆處于歐亞大陸腹地，靠近西亞、地中海地區(qū)，因此該區(qū)的植物區(qū)系來源有較多的地中海區(qū)、西亞至中亞地區(qū)分布類型。北溫帶成分都很高，與野駱駝自然保護區(qū)相似，因為地理位置二者相近，甚至小部分重合，但與野駱駝自然保護區(qū)的區(qū)系成分略有差異，主要是因為該區(qū)包括較多的水生環(huán)境如湖泊、河流、水庫等。

胡楊原始林僅分布于我國新疆的塔里木河流域及內(nèi)蒙古的額濟納旗，其生境要求為沙質(zhì)土壤且土壤含水量適度，土壤水分過多會導致死亡，而土壤水分太缺乏，胡楊也不能生存；個別地段胡楊林群落結(jié)構(gòu)明顯，除了喬木層外，尚有灌木層和草本層。蘆葦群落主要分布在有水的地方，即河的兩岸、湖的岸邊，在該區(qū)分布較為廣泛，往往組成單優(yōu)群落。多枝檉柳灌叢是該區(qū)分布最廣的一種檉柳群落，分為灌木層和草本層，它對土壤的濕度要求也較高，僅次于蘆葦，多分布于沖積河道低地。其他群落如香蒲、花花柴群落、黑果枸杞群落、鈴鐺刺群落、駱駝刺群落等在該區(qū)零星分布，分布面積較小，有些人為活動或人為干擾造成的，如花花柴群落、駱駝刺群落等。

由于該區(qū)的群落種類稀少，群落類型的命名按照優(yōu)勢種確定，群落的蓋度、密度、頻度、重要值的指標數(shù)據(jù)，都極為簡單，故群落特征數(shù)據(jù)沒有單獨呈現(xiàn)。所調(diào)查的胡楊林群落每10m*10m面積內(nèi)有1-5個維管植物種類、每1m*1m面積內(nèi)有1-3個物種，其物種豐富度和多樣性指數(shù)都低于暖溫帶山地[5]，主要原因在于該區(qū)降雨量少，氣候干旱，土壤條件在大部分時段處于干旱狀態(tài)，二是土壤沙化、鹽堿化嚴重，很多植物在此不能生存，土壤貧瘠導致大部分區(qū)域植物的密度不高，由此導致該區(qū)的植物多樣性不高。該區(qū)群落的多樣性指數(shù)最高值為0.70 (表3)，與他地比較算是較低的。

近年來，隨著塔里木河下游的輸水，羅布泊及其周邊地區(qū)的植被面積有所擴大，特別是灌叢的面積[9. 10], 大面積的胡楊林恢復了生機，遏制住了胡楊大樹死亡、胡楊林大面積退化的趨勢。經(jīng)過調(diào)查，那些輸水沒有影響到、離河岸較遠的胡楊林仍在退化、甚至有消失的趨勢，因此需要進一步規(guī)劃、合理分配當?shù)氐乃Y源。

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（以上內(nèi)容轉(zhuǎn)載自《綠色科技》第23卷第18期）

編輯：Pierre