馬麗亞,席琳喬,2,韓 路,馬春暉
(1.塔里木大學動物科學學院,新疆 阿拉爾 843300; 2.新疆生產建設兵團塔里木畜牧科技重點實驗室,新疆 阿拉爾 843300;3.塔里木大學植物科學學院,新疆 阿拉爾 843300; 4.石河子大學動物科技學院,新疆 石河子 832000)
新疆維吾爾自治區(qū)葉爾羌河胡楊(Populuseuphratica)林保護區(qū)總面積約9.43×104hm2[1],是沙漠與綠洲間的綠色屏障。胡楊林可以防風固沙,調節(jié)空氣中的溫度和濕度。因此,保護胡楊林是防治土地沙漠化的有效途徑之一[1]。然而,葉爾羌河流域生態(tài)系統已經由天然生態(tài)系統向人工綠洲生態(tài)系統轉變,同時也使生態(tài)系統進入生態(tài)失衡的階段,導致荒漠植被逐年退化、面積減少,生態(tài)環(huán)境異常脆弱,失去了其維護生態(tài)平衡的功能。
近些年來,利益驅動導致水土資源濫采濫用、人工綠洲面積逐漸擴大,葉爾羌河生態(tài)環(huán)境惡化,河道斷流、胡楊林枯死、沙漠擴大以及水資源的供需矛盾日益突出。為此,很多學者從不同角度研究和探討了葉爾羌河流域的氣候、水文特性以及胡楊林的演變規(guī)律[1-3],還有學者對塔里木河上游葉爾羌河胡楊林種群結構與空間分布格局以及土壤水分變化對植被的影響進行了研究[4-7],也對中國其它地區(qū)的植物資源做了調查[8-9],但對于葉爾羌河下游胡楊林中植物資源調查的報道較少?;诖?,本研究通過調查葉爾羌河下游胡楊林中植物資源,并分析其物種組成和植物區(qū)系,以期為全面拯救和恢復保護葉爾羌河乃至塔里木河河岸的綠色走廊提供科學依據。
1.1研究區(qū)自然概況 葉爾羌河是塔里木河的源頭,位于中國最西部的新疆維吾爾自治區(qū)內、塔里木盆地的西緣[3],74°28-80°54′ E,35°26′-40°31′ N,海拔992.62 m。調查的胡楊林位于葉爾羌河下游阿瓦提縣境內,該區(qū)氣溫主要受地形的影響[10],流域內呈典型的暖溫帶干旱荒漠性氣候,氣溫年、月間變化較大,空氣干燥,日照長,蒸發(fā)強烈,降水量小[11]。年均氣溫為11.9~12.1 ℃,≥10 ℃的年積溫4 245 ℃·d,極端最高溫39.4 ℃,極端最低溫-25 ℃。土壤主要以沙壤土、板結鹽堿土為主,pH值為7.5~8.5,風沙災害較頻繁[12-13]。
1.2研究方法 在葉爾羌河下游的胡楊林內選取生境、林相一致,未受人類破壞的地段,設置6個50 m×50 m的樣方,在樣地內采用相鄰格子法,每個樣方劃分為100個5 m×5 m的小樣方進行植被調查,記錄樣方內喬木、灌木和草本的種類、數量,并采集植物標本,分別編號、填寫學名、生長環(huán)境及習性等。室內整理:鑒定植物標本、編寫植物名錄、查閱相關文獻[14]及對植物分布類型進行分析。
表1 葉爾羌河下游胡楊林植物資源初步調查結果Table1 Populus euphratica forest resources survey summary in the lower reaches of Yarkant River
續(xù)表1
2.1物種組成 葉爾羌河下游胡楊林中植物共有12科27屬37種(表1),雙子葉植物11科23屬33種,單子葉植物1科4屬4種,以雙子葉植物類群占優(yōu)勢,物種比較匱乏,豐富度較低。胡楊與灰葉胡楊(P.pruinosa)為優(yōu)勢樹種,林下灌木主要有檉柳(Tamarixchinensis)、黑果枸杞(Lyciumruthenicum)和鈴鐺刺(Halimodendronhalodendron),多年生植物主要以蘆葦(Phragmitesaustralis)、甘草(Glycyrrhizauralensis)為主。
2.2生活型與葉形特征 根據Raunkiaer對植物休眠芽高低的劃分(表1),地面芽植物占48.7%,其中鹽穗木(Halostachyscaspica)數量最多;一年生植物占24.3%,其中鹽生草(Halogetonglomeratus)和白莖鹽生草(H.arachnoideus)的數量較多;高位芽植物占13.5%,為胡楊、灰葉胡楊、檉柳;地上芽植物占10.8%,主要有鹽節(jié)木(Halocnemumstrobilaceum)、鹽爪爪(Kalidiumfoliatum);地下芽植物占2.7%,如蘆葦。可見,地面芽植物是胡楊林中主要的生活型,體現出胡楊林的植被具有溫帶荒漠的特征屬性,并且這也與當地氣候的冷熱變化劇烈、干燥少雨、風沙多的特點相適應,這與潘曉玲[15]的研究結果一致。
2.3植物屬的分布區(qū)類型 根據吳征鎰[16]分布區(qū)類型劃分方案,分析葉爾羌河下游胡楊林植物屬和種的地理分布區(qū)類型(表2)。該區(qū)植物的地理成分有10個類型、2個亞類,說明該植物區(qū)系與世界其它地區(qū)的親源關系[17],其中居首位的是地中海、西亞至中亞(類型8~9),占總屬數的40.75%;其次,是溫帶(類型4~7),占總屬數的25.92%;世界分布(類型1)占總屬數的18.52%。
地中海區(qū)、西亞至中亞成分在該區(qū)系占優(yōu)勢,大多為古地中海的孑遺種[17],有駱駝刺屬、鹽豆木屬、鹽穗木屬和鹽生草屬等共計6科11屬14種,這些植物都是干旱區(qū)荒漠植物的代表,同時表明該植物區(qū)系具有明顯的古地中海性質和親緣關系。溫帶成分也占有一定的地位,有檉柳屬、棘豆屬和拂子茅屬等5科7屬10種,這與葉爾羌流域所處的暖溫帶氣候帶、塔克拉瑪干沙漠西緣的地理位置及其地勢變遷相一致[18]。
表2 新疆葉爾羌河下游胡楊林中植物地理分布區(qū)類型及變型Table 2 The arel type of the plant species in the lower reaches of Yarkant River in Xinjiang
受暖溫帶干旱荒漠性氣候的影響,葉爾羌流域內的植被逐漸演變出抗旱耐鹽的特性,但是能適應惡劣環(huán)境的種類逐漸減少,導致胡楊林區(qū)系物種組成極其單一。徐海量等[19]研究表明,地下水位的高低直接影響植被長勢的好壞和現有植物種類的多少,隨著水分條件的惡化,群落結構趨向單一。張賢芳等[20]對葉爾羌河近48年來年徑流進行連續(xù)測定,在研究時段中,持續(xù)枯水時段明顯長于豐水時段。通過對該區(qū)段的實地考察,發(fā)現其在夏末秋初有水,而在其它時間段則出現斷流。葉爾羌河的長期斷流,再加上人們對水土資源的過度利用,導致胡楊林地下水位逐年下降。胡楊林中的胡楊、灰葉胡楊為優(yōu)勢種,也是新疆極端干旱區(qū)僅有的成林喬木、喜陽樹種,抗旱、耐鹽且抵風沙,是干旱區(qū)的優(yōu)良樹種,但由于河道出現斷流,其種群沿葉爾羌河呈階梯式分布,同時還發(fā)現部分胡楊、灰葉胡楊枯死的現象,而且離河道越遠這種現象越明顯。
胡楊林中有些植被的葉面積很小,有些甚至退化成線性葉或鱗片狀葉。優(yōu)勢種胡楊的葉形多變,幼苗、幼樹和成年樹下部萌生條上的葉片呈披針形或線狀披針形等,形似柳樹葉;成年樹上的葉片呈腎形或卵圓形等,形似楊樹葉;胡楊在不同發(fā)育階段長出不同形狀的葉片,因此又被稱為異葉楊或變葉楊,在植物學上稱“進化異葉型”[21],表明胡楊在個體發(fā)育過程中通過自身的變化來提高適應環(huán)境的能力。駱駝刺(Alhagisparsifolia)是沙漠-綠洲過渡帶的主要建群種,具有抗逆性強、耐旱和耐鹽堿等特性,對維護綠洲生態(tài)安全發(fā)揮著重要作用[22]。在極端干旱的環(huán)境條件下,駱駝刺在形態(tài)上具有較明顯的旱生植物特征,如葉小、葉厚和肉質多漿[23],從而適應干旱荒漠性的氣候和環(huán)境。檉柳具有抗旱、耐鹽堿、耐水濕和耐貧瘠的特性,是干旱、半干旱地區(qū)常見的優(yōu)勢種和建群種[24]。王曉靜等[25]對八種檉柳進行葉片特征的分析得知,檉柳葉細長,鱗片狀,先端銳尖。通過對以上幾種荒漠植物葉片葉形的分析,胡楊林內的植被為了適應干旱強鹽堿荒漠性的環(huán)境,大多均具有抗旱耐鹽的結構和特點。
該區(qū)所調查的植被中有藥用植物、飼用植物等植物資源(表1),有價值的植物被人們廣泛利用。甘草的根及根莖是重要的中藥材[26],同時甘草是新疆荒漠區(qū)主要的植被物種之一,在干旱脆弱的生態(tài)環(huán)境中起著防風固沙、保持水土和調節(jié)氣候等重要作用。然而在胡楊林中,仍然存在過度開采利用甘草的現象,導致甘草的數量急劇下降。如果人們無節(jié)制的開墾,不僅降低植被種類、數量以及植物區(qū)系物種的組成,還會影響生態(tài)系統的平衡。因此,我們不僅要采取相應的措施保護現有植被,同時還要合理的開發(fā)利用水土資源以及植物資源,以便提高葉爾羌流域植物物種的多樣性,從而改善脆弱的生態(tài)環(huán)境。
新疆葉爾羌河下游胡楊林內植物有12科27屬37種,以雙子葉植物類群占優(yōu)勢;植物區(qū)系成分有10個類型、2個亞類,其中地中海成分占優(yōu)勢,其次為溫帶成分。植物具有抗旱耐鹽的特性,種類單一,生物多樣性低,因此,需要對胡楊林中的植被加強保護措施。
[1] 陳超群.淺析葉爾羌河流域胡楊林的演變規(guī)律及生態(tài)保護對策[J].新疆環(huán)境保護,2011,33(3):41-44.
[2] 羅菊花,古力巴爾·麥麥提.葉爾羌河流域水文特性分析[J].水文,2005,25(3):58-62.
[3] 劉天龍,楊青,秦榕,等.新疆葉爾羌河源流區(qū)氣候暖濕化與徑流的響應研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2008,22(9):49-53.
[4] 韓路,王海珍,周正立,等.塔里木河上、中游胡楊種群結構與統計分析[J].生態(tài)學報,2007,27(4):1315-1322.
[5] 韓路,王海珍,彭杰,等.塔里木河上游天然胡楊林種群空間分布格局與動態(tài)研究[J].西北植物學報,2007,27(8):1668-1673.
[6] Hao X M,Chen Y N,Li W H.Indicating appropriate groundwater tables for desert river-bank forest at the Tarim River,Xinjiang,China[J].Environmental Monitoring and Assessment,2009,152(1-4):167-177.
[7] Ma X D,Chen Y N,Zhu C G,etal.The variation in soil moisture and the appropriate groundwater table for desert riparian forest along the Lower Tarim River[J].Journal of Geographical Sciences,2011,21(1):150-162.
[8] 王朝暉,彭友林,王云.常德市濕地植物多樣性初步研究[J].草業(yè)科學,2010,27(12):96-101.
[9] 席嘉賓,陳平,鄭玉忠,等.中國地毯草野生種質資源調查[J].草業(yè)學報,2004,13(1):52-57.
[10] 滿蘇爾·沙比提,阿吉尼沙·托呼提.葉爾羌河流域水資源及其水文特征分析[J].新疆師范大學學報,2005,24(1):74-78.
[11] 孫本國,毛煒嶧,馮艷茹,等.葉爾羌河流域氣溫、降水及徑流變化特征分析[J].干旱區(qū)研究,2006,23(2):203-209.
[12] 趙東曉.新疆葉爾羌河流域水資源開發(fā)下游生態(tài)環(huán)境保護研究[D].北京:北京工業(yè)大學,2002.
[13] 楚光明,宋于洋,周朝賓,等.葉爾羌河下游公益林植物群落分類及其物種多樣性特征[J].西北林學院學報,2009,24(1):6-10.
[14] 王兆松.新疆北疆地區(qū)野生資源植物圖譜[M].烏魯木齊:新疆科學技術出版社,2006:161-179.
[15] 潘曉玲.塔里木盆地植物區(qū)系的研究[J].新疆大學學報,1994,11(4):77-83.
[16] 吳征鎰.中國種子植物屬的分布區(qū)類型[J].云南植物研究,1991(增刊IV):1-139.
[17] 馮纓,徐海量,周斌.塔里木河流域下游植物區(qū)系及生態(tài)學研究[J].西北植物學報,2005,25(11):2285-2288.
[18] 潘曉玲.新疆種子植物屬的區(qū)系地理成分分析[J].植物研究,1999,19(3):249-258.
[19] 徐海量,宋郁東,王強.塔里木河中下游地區(qū)不同地下水位對植被的影響[J].植物生態(tài)學報,2004,28(3):400-405.
[20] 張賢芳,舒強,李偲.葉爾羌河近48年來徑流演變規(guī)律研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2012,26(1):93-97.
[21] 王伯蓀.植物群落學[M].北京:高等教育出版社,1987:55-180.
[22] 張利剛,曾凡江,袁娜,等.不同水分條件下疏葉駱駝刺(Alhagisparifolia)生長及根系分株構型特征[J].中國沙漠,2013,33(3):717-723.
[23] 薛偉,李向義,朱軍淘,等.遮陰對疏葉駱駝刺葉形態(tài)和光合參數的影響[J].植物生態(tài)學報,2011,35(1):82-90.
[24] 張文軍,玉井重信,矢部勝彥,等.利用檉柳改良鹽堿地土壤的機制與措施初報[J].內蒙古林業(yè)科技,2003(4):3-7.
[25] 王曉靜,靳正忠,李生宇,等.流動沙漠腹地檉柳葉片的生長規(guī)律[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2013,27(3):192-196.
[26] 王照蘭,杜建材,于林清,等.甘草的利用價值,研究現狀及存在的問題[J].中國草地,2002,24(1):73-76.