倩 娜,賈子金,那木汗,3,宋彥濤,烏云娜

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)國土空間規(guī)劃院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010;2.大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,遼寧 大連 116605;3.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,遼寧 沈陽 110866)

植物資源是指在當(dāng)前的社會科技水平及經(jīng)濟基礎(chǔ)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(nóng)業(yè)發(fā)展、醫(yī)藥保健、能源供應(yīng)、生態(tài)建設(shè)等方面[2]。草原作為一種地帶性的生態(tài)系統(tǒng)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(tài)類型和生物多樣性最豐富的草地生態(tài)系統(tǒng)類型[4],也是中國北方重要的生態(tài)安全屏障和重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)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(dǎo)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(jīng)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(chǎn)力[7,8]、牧草品質(zhì)[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(yǎng)分含量的關(guān)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(xué)者對呼倫貝爾進(jìn)行了植物資源調(diào)查,大多側(cè)重于種子區(qū)系[18]、植物群落/群叢[19,20]以及單一行政區(qū)范圍內(nèi)的草原資源植物調(diào)查[21],但對較大范圍內(nèi)的呼倫貝爾草原植物的種類、科屬、生活型、區(qū)系分布、功能群分類等方面缺乏系統(tǒng)性的研究。基于此,我們須加強對呼倫貝爾草原植物資源的調(diào)查,為草原保護、合理開發(fā)和利用提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查區(qū)域

呼倫貝爾草原位于內(nèi)蒙古自治區(qū)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(fēng)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(qū)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(diào)查方法

通過查閱文獻(xiàn)及相關(guān)區(qū)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(jìn)行調(diào)查樣地和調(diào)查點布設(shè)。將呼倫貝爾嶺西草原劃為5個調(diào)查區(qū)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(jìn)行野外調(diào)查。

圖1 研究區(qū)域位置

2.2 樣地設(shè)置

針對每一個調(diào)查區(qū)域的每個植被亞類,設(shè)置3～7個具有廣泛代表性的1 000 m×1 000 m標(biāo)準(zhǔn)樣地,標(biāo)準(zhǔn)樣地的位置落在目標(biāo)植被類型的中心區(qū)域為優(yōu),通過 GIS 軟件和 GPS 等系統(tǒng)的運用,確定了共52個樣地的數(shù)量和位置,見表1;在標(biāo)準(zhǔn)樣地的基礎(chǔ)上設(shè)置1個100 m×100 m的詳查樣地,詳查樣地應(yīng)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(shè)置6個主樣方,以每個主樣方為中心對角線設(shè)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(diào)查樣地統(tǒng)計 /個

2015～2016年7月末至8月初,進(jìn)行群落學(xué)調(diào)查。對不同草地類型、群落類型進(jìn)行標(biāo)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(tài)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(tài)型、休眠型及生活型三種不同類型的功能群[13]。水分生態(tài)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(qū)系的劃分

將物種劃分為15個植物區(qū)系,包括達(dá)烏爾—蒙古成分區(qū)系、泛北極成分區(qū)系、古北極成分區(qū)系、東古北極成分區(qū)系、東亞成分區(qū)系、東西伯利亞成分區(qū)系、亞洲中部成分區(qū)系、黑海—哈薩克斯坦—蒙古成分區(qū)系、世界種區(qū)系、哈薩克—蒙古成分區(qū)系、古地中海成分區(qū)系、東北成分區(qū)系、華北成分區(qū)系、歐洲—西伯利亞成分區(qū)系、蒙古與戈壁蒙古成分區(qū)系。

2.5 地上生物量的測定

在1m×1m樣方內(nèi),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(zhì)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 呼倫貝爾草原植物種類組成特征

根據(jù)樣方調(diào)查結(jié)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(shù)為草本植物,調(diào)查結(jié)果見表2。該區(qū)域以多年生雜類草為主,有50種,占調(diào)查植物總數(shù)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(yīng)呼倫貝爾地區(qū)的自然環(huán)境條件,且具有較為穩(wěn)定的多樣性。休眠型以地面芽、隱芽植物為主,水分生態(tài)型以旱生、中旱生占主要地位。共由10個植物區(qū)系組成,主要以達(dá)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(qū)系及植物功能群特征

3.2.1 典型草原植物區(qū)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(qū)系來看,達(dá)烏爾-蒙古成分的植物共有22種,占總數(shù)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(shù)的15%,具體植物區(qū)系構(gòu)成如圖3。

圖3 典型草原群落植物區(qū)系構(gòu)成

研究區(qū)內(nèi)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(shù)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(gòu)成,主要為多年生草本植物,有48種,占總數(shù)的84%。水分生態(tài)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(shù)的48%;中旱生植物11種,占總數(shù)的21%。層片結(jié)構(gòu)而言,以雜類草為主,占總數(shù)的73%;其次是叢生禾草,占總數(shù)的15%,具體植物功能群構(gòu)成如圖4。

圖4 典型草原群落植物功能群構(gòu)成

3.2.2 草甸草原植物區(qū)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(shù)遠(yuǎn)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(dá)烏爾-蒙古成分仍然為主要的植物區(qū)系,共有36種,占總數(shù)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(shù)的13%,具體如圖6。

圖6 草甸草原群落植物區(qū)系構(gòu)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(gòu)成,其中多年生草本植物有96種,占總數(shù)的88%。水分生態(tài)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(jié)構(gòu)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(gòu)成,具體如圖7。

圖7 草甸草原群落植物功能群構(gòu)成

3.3 呼倫貝爾草原植物分類及數(shù)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(qū)域的植物組成以及群落結(jié)構(gòu)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(fēng)屬植物防風(fēng)(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?？粕硡俚拈L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(dāng)?shù)鼐用裉峁┝硕嘣氖杖搿?/p>

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(yōu)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(yǎng)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(chǎn)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(xiàn)已發(fā)展為當(dāng)?shù)靥厣称贰?/p>

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(diào)查了該研究區(qū)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(fā)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(jù)優(yōu)勢的植物群落,伴生相當(dāng)數(shù)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(yōu)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(fā)生了大幅度的退化,草原面積已經(jīng)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(shù)據(jù)來源于《呼倫貝爾市統(tǒng)計年鑒2016》圖8 呼倫貝爾草原面積變化/km2

注:數(shù)據(jù)來源于1987-1988年數(shù)據(jù)來自《內(nèi)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(fā)生不同程度的變化,如圖10。群落的物種數(shù)、高度、蓋度均呈現(xiàn)出隨著時間而降低的趨勢。物種數(shù)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(xiàn)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(shù)、蓋度和群落高度與歷史資料的對比

4 結(jié) 語

調(diào)查結(jié)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(qū)系構(gòu)成方面,達(dá)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(tài)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(fēng)、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(shù)、高度及蓋度均有不同程度的降低?；谡{(diào)查現(xiàn)狀,應(yīng)進(jìn)一步加強植物資源調(diào)查力度,加強草地科學(xué)研究,合理開發(fā)利用,保護草原植物多樣性和重要植被類型,維持草地生態(tài)系統(tǒng)功能。