孔曉晶，安沙舟，劉慧敏

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】植物區(qū)系是植物界在一定的自然地理?xiàng)l件下演化的結(jié)果。它以種群的方式存在，組成各地植被的實(shí)體，是自然地理環(huán)境的反映和環(huán)境變遷的鑒證或依據(jù)[1，2]。準(zhǔn)噶爾盆地[3-5](近230 000 km2)位于新疆北部，地處于亞洲內(nèi)陸干燥中心，沙漠和干燥剝蝕平原分布很廣，沖積平原主要分布在盆地的南部，南部平原南起天山北麓，北至沙漠北緣，可分兩帶，北帶為沙漠，南帶為天山北麓山前平原，是主要農(nóng)業(yè)區(qū)。而準(zhǔn)噶爾盆地典型的荒漠植物類型在一定程度上能代表新疆荒漠植物的特點(diǎn)。近年來，隨著自然因素和人為的開荒，平原荒漠遭受到破壞，使得資源問題越來越受到重視，各地進(jìn)行很多關(guān)于植物區(qū)系及資源的調(diào)查?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】李紅穎等[6]為配合京津風(fēng)沙源治理工程對(duì)二連浩特地區(qū)進(jìn)行了植被調(diào)查，建立了二連浩特地區(qū)種子植物的名錄。劉佳等[7]通過對(duì)瑪納斯河中上游低山荒漠進(jìn)行野外考察、標(biāo)本采集和鑒定，確定該區(qū)的植物種類，在此基礎(chǔ)上對(duì)該地區(qū)植物區(qū)系特征進(jìn)行分析，揭示該地區(qū)植物區(qū)系的科屬組成、地理成分和植物生活型及生態(tài)型等特征。徐文軒等[8]通過在新疆北部荒漠草地上進(jìn)行植物群落調(diào)查取樣，分析了其植物群落的組成、物種重要值、豐富度以及群落的蓋度、高度和地上生物量的變化特征。關(guān)于準(zhǔn)噶爾區(qū)系方面，潘曉玲等[9]研究分析了準(zhǔn)噶爾盆地荒漠植物區(qū)系的特點(diǎn)，探討了其發(fā)生途徑和形成年代。程蕓等[10]以新疆植物特有種為研究對(duì)象，對(duì)新疆82個(gè)區(qū)劃單位的植物特有種分布現(xiàn)狀進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，分析了特有種在植物區(qū)系以及地理特征上的分布規(guī)律及其成因，探究了準(zhǔn)噶爾盆地具有的特殊的氣候條件和植物區(qū)系起源的過程，特有種植物分布相對(duì)較多的特點(diǎn)。楚光明等[11]運(yùn)用形態(tài)解剖學(xué)方法對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地的3種典型荒漠植物木質(zhì)部導(dǎo)管的解剖特征進(jìn)行了觀察和分析，探討了荒漠植物木質(zhì)部導(dǎo)管對(duì)干旱環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性。優(yōu)勢(shì)科對(duì)于一個(gè)地區(qū)的植物區(qū)系起著重要作用，是指種數(shù)多并在植被或植物群落中最常見的科，它直接決定了特定地區(qū)植物區(qū)系的特征及性質(zhì)[12]。生活型是植物在其發(fā)展歷史過程中，對(duì)于一定生長環(huán)境長期趨同適應(yīng)的結(jié)果[13]。植物的科是長期適應(yīng)地理環(huán)境變遷的產(chǎn)物，因此，科的分布區(qū)具有一定的穩(wěn)定性[14]。依據(jù)吳征鎰[15]先生對(duì)世界種子植物科的分布型系統(tǒng)的研究分類，可將準(zhǔn)噶爾南緣北緣地區(qū)荒漠種子植物的46科分為不同的分布區(qū)類型，并可歸納為世界分布型、熱帶分布和溫帶分布型。屬是劃分植物區(qū)系的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)[16]，比科更能反映出該地區(qū)植物區(qū)系的地理成分特征?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于準(zhǔn)噶爾盆地植物學(xué)方面的基礎(chǔ)研究不是很多，而準(zhǔn)噶爾地區(qū)植物區(qū)系系統(tǒng)的研究更鮮有報(bào)道。準(zhǔn)噶爾盆地南北緣荒漠種子植物區(qū)系特征?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過野外實(shí)地考察和形態(tài)分類學(xué)的方法，對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南北緣地區(qū)的植物進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查，為該地區(qū)植物資源利用和保護(hù)植物多樣性的研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

研究區(qū)位于新疆北部，該地區(qū)屬溫帶氣候，盆地北部、西部年均溫3～5℃，南部5～7.5℃。無霜期除東北部為100～135 d外，大多達(dá)150～170 d。年均溫日較差12～14℃。盆地水汽主要來自西風(fēng)氣流。降水較少且西部多于東部，邊緣多于中心，迎風(fēng)坡多于背風(fēng)坡。盆地邊緣處降水約200 mm，中部100～150 mm。盆地冬季有穩(wěn)定積雪，冬春降水量占年總量30%～45%。年蒸發(fā)量近2 000 mm，平均氣溫4～6℃，最冷月溫度-20℃以下，最熱月22～26℃，年溫差42～44℃，日溫差平均16℃以上，因該區(qū)的荒漠植被基本上依存于自然降水，故與依存于地表徑流的緊縮型植被不同。主體植被的覆蓋度平均可達(dá)30%左右[17，18]。

1.2 方 法

采用野外調(diào)查與室內(nèi)查閱文獻(xiàn)相結(jié)合的方法，分別于2017和2018年的5～9月在準(zhǔn)噶爾盆地南緣地區(qū)(博州、昌吉州、烏魯木齊市)和北緣地區(qū)(阿勒泰地區(qū)、塔城地區(qū))進(jìn)行全面詳細(xì)的野外樣地調(diào)查工作，共完成調(diào)查樣地261個(gè)。每個(gè)樣地中分別設(shè)置了9個(gè)1 m×1 m的草本樣方，5個(gè)10 m×10 m灌木樣方，采集植物標(biāo)本并拍照片，記錄其高度、蓋度、密度、生物量。期間共采集495份植物標(biāo)本，帶回室內(nèi)進(jìn)行鑒定。同時(shí)借助《中國高等植物科屬檢索表》[16]、《新疆植物志》[19]、《中國植物志》[20，21]等植物分類書籍和現(xiàn)存標(biāo)本統(tǒng)計(jì)植物名稱及種類，建立研究區(qū)植物名錄；并結(jié)合李錫文[22]和吳征鎰[23]對(duì)中國種子植物劃分的分布區(qū)類型，通過統(tǒng)計(jì)、排序以及比較分析等研究方法分析研究植物區(qū)系特征。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)運(yùn)用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入、計(jì)算與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 準(zhǔn)噶爾盆地南北緣荒漠植物組成

準(zhǔn)噶爾盆地南北緣地區(qū)荒漠種子植物共計(jì)46科，238屬，679種，分別占新疆種子植物科、屬、種總數(shù)的46.00%、33.29%和19.75%，研究區(qū)的植物種類相對(duì)豐富。根據(jù)各科含屬數(shù)的多少，將準(zhǔn)噶爾盆地荒漠種子植物分為四個(gè)等級(jí)?？梢钥闯觯瑴?zhǔn)噶爾盆地荒漠種子植物各科所含屬數(shù)差異比較明顯。單屬科和寡屬科(2～4種)構(gòu)成準(zhǔn)噶爾盆地荒漠種子植物科的主體，共有33科，占總科數(shù)的71.74%；但其所含的屬為51屬，占總屬數(shù)的21.43%。含5屬及以上的科共有13科，僅占總科數(shù)的28.26%，但所含屬數(shù)達(dá)到187屬，占總屬數(shù)的78.57%，這些科在準(zhǔn)噶爾盆地荒漠種子植物區(qū)系組成中起著重要的作用。表1

表1 準(zhǔn)噶爾盆地種子植物科內(nèi)屬組成

Table 1 Seed plants of the genera in families composition in Junggar Basin

科內(nèi)含屬數(shù)Families contains genera科數(shù)Families No.占總科數(shù)比例Percentage in total families(%)科內(nèi)總屬數(shù)Total genera of the family占總屬數(shù)比例Percentage in total families(%)12043.48208.402^41328.263113.035^9817.394719.75≥10510.8714058.82總計(jì)46100238100

雖然準(zhǔn)噶爾盆地荒漠種子植物含5～9種及含10種以上的科有25個(gè)科，但這幾科所含種數(shù)卻占總種數(shù)的95.14%。單種科和寡種兩者合計(jì)占該區(qū)總科數(shù)的45.46%，而科內(nèi)所含種數(shù)卻只占4.86%，表明該地區(qū)的區(qū)系優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象不太明顯。按科內(nèi)含種數(shù)多少排序，依次為：菊科(Compositae)139種、藜科(Chenopodiaceae)119種、豆科(Leguminosae)60種、十字花科(Cruciferae)54種、禾本科(Gramineae)38種。這5科為該地區(qū)的優(yōu)勢(shì)科。表2

表2 準(zhǔn)噶爾盆地種子植物科內(nèi)種組成

Table 2 Seed plants of the species in families composition in Junggar Basin

科內(nèi)含種數(shù)Families contains genera科數(shù)Families No.占總科數(shù)比例Percentage in total families(%)科內(nèi)總種數(shù)Total genera of the family占總種數(shù)比例Percentage in total genera(%)11021.74101.472^41123.91233.395^91123.917511.05≥101430.4457184.09總計(jì)46100679100

研究表明，該區(qū)種子植物以僅含有1種和寡種(2～4種)的屬為主，前者有111屬，后者有88屬，二者合計(jì)占總屬數(shù)的83.61%，屬內(nèi)總種數(shù)占該區(qū)植物種數(shù)的48.75%。含5種以上的屬有38屬，雖然其只占總屬數(shù)的15.96%，但其所包含的種卻占了總種屬的51.26%，前五屬分別為：豬毛菜屬(Salsola)21種、黃芪屬(Astragalus)21種、霸王屬(Zygophyllum)19種、蒿屬(Artemisia)17種、蔥屬(Allium)13種，是該地植物群落的典型組成成分。表4

表3 準(zhǔn)噶爾盆地種子植物科內(nèi)種組成

Table 3 Seed plants of the species in genera composition in Junggar Basin

屬內(nèi)含種數(shù)Genera contains species屬數(shù)Genera No.占總屬數(shù)比例Percentage in total genera(%)屬內(nèi)總種數(shù)Total species of the genera占總種數(shù)比例Percentage in total species(%)111146.6411116.352^48836.9822032.405^92711.3418927.83≥10125.0415923.42總計(jì)238100679100

2.2 植物生活型

該地區(qū)679種種子植物分別分為喬木、灌木、半灌木、草質(zhì)藤本和草本這五類。其中，喬木占1.18%，灌木占11.19%，半灌木占7.95%，草質(zhì)藤本占0.15%，一二年生草本占34.61%，多年生草本占44.29%?？梢?，該地區(qū)生活型以草本植物為主，其中多年生草本占一定優(yōu)勢(shì)，木本植物只占一小部分，草本植物在準(zhǔn)噶爾南北緣地區(qū)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。表4

表4 準(zhǔn)噶爾盆地種子植物生活型

Table 4 The seed plant life form in Junggar Basin

生活型Life form植物種數(shù)Species No.占總種數(shù)的比例Percentage in total species(%)喬木81.18灌木7611.19半灌木547.95草質(zhì)藤本10.15一二年生草本23534.61多年生草本30544.92合計(jì)679100

2.3 植物區(qū)系地理成分及其分布區(qū)類型

2.3.1 科的地理成分

研究表明，世界分布型主要包括溫帶熱帶分布、溫帶分布為主和熱帶分布為主，共有27科，在區(qū)系總科數(shù)中占58.70%，世界分布型是該區(qū)植物區(qū)系科水平上主要的分布區(qū)類型，熱帶分布型中只有泛熱帶分布，共有6科，在區(qū)系總科數(shù)中占13.04%；溫帶分布型包括北溫帶分布、北溫帶-南溫帶分布、舊大陸溫帶分布和溫帶亞洲分布共有13科，在總科數(shù)中占28.26%，在準(zhǔn)噶爾南北緣地區(qū)占有一定的主導(dǎo)地位。表5

表5 準(zhǔn)噶爾盆地種子植物科的分布區(qū)類型

Table 5 The distribution type tables of seed plants in families in Junggar Basin

分布區(qū)類型Areal type科名Families世界分布溫帶熱帶廣布唇形科、玄參科、車前科、白花丹科、柳葉菜科、豆科、檀香科、瑞香科溫帶分布為主蓼科、藜科、十字花科、薔薇科、亞麻科、傘形科、報(bào)春花科、菊科、禾本科、莎草科、裸果木科熱帶分布熱帶分布為主莧科、景天科、大戟科、旋花科、紫草科、茄科、鳶尾科、粟米草科泛熱帶分布牻牛兒苗科、蕓香科、茜草科、駱駝蓬科、白刺科、山柑科溫帶分布北溫帶分布石竹科、小檗科、罌粟科、百合科、藤黃科北溫帶-南溫帶間斷分布蒺藜科、胡頹子科、麻黃科舊大陸溫帶分布楊柳科、列當(dāng)科、川斷續(xù)科、檉柳科溫帶亞洲分布鎖陽科

2.3.2 屬的地理成分

參照吳征鎰先生對(duì)中國種子植物屬的分布區(qū)類型分類系統(tǒng)并結(jié)合《新疆植物志》，將準(zhǔn)噶爾南北緣種子植物屬劃分為13個(gè)類型，占中國15個(gè)分布區(qū)類型的76.85%，反映了準(zhǔn)噶爾南北緣地區(qū)植物屬的多樣性和其區(qū)系組成的復(fù)雜性。該地區(qū)植物區(qū)系中世界廣布類型共有22個(gè)屬，以黃芪屬、堿蓬屬和豬毛菜屬等物種數(shù)最多。由于這些廣布型屬很難反映該地區(qū)植物區(qū)系的特征，故在各分布區(qū)類型的統(tǒng)計(jì)中扣除不計(jì)。溫帶成分共有201屬，在該區(qū)系非世界分布總屬中占91.67%，包括北溫帶分布，東亞和北美洲間斷分布，舊大陸溫帶分布，溫帶亞洲分布，地中海區(qū)、西亞至中亞分布，中國特有，中亞分布和東亞分布。熱帶分布共有14屬，在非世界分布總屬中占6.48%。由此可知，在屬級(jí)水平上，準(zhǔn)噶爾盆地南北緣地區(qū)種子植物區(qū)系以溫帶成分為主，該植物區(qū)系具有明顯的溫帶性質(zhì)，其成分多于地中海區(qū)、西亞至中亞分布類型。表6

表6 準(zhǔn)噶爾盆地種子植物屬分布區(qū)類型

Table 6 The distribution type of seed plants in genera in Junggar Basin

分布區(qū)類型Areal type屬數(shù)Generas quantity占非世界分布總屬數(shù)的比例Proportion of non-world distributed genera(%)1.世界分布22-2.泛熱帶分布104.633.熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布10.464.舊大陸熱帶分布20.937.熱帶亞洲(印度-馬來西亞)分布10.468.北溫帶分布4721.769.東亞和北美洲間斷分布20.9310.舊大陸溫帶分布4822.2211.溫帶亞洲分布62.7812.地中海區(qū)、西亞至中亞分布5826.8513.中亞分布3616.6714.東亞分布10.4615.中國特有41.85總計(jì)238100.0

2.4 植物分布特征

準(zhǔn)噶爾盆地南緣地區(qū)與北緣地區(qū)基本處于同一經(jīng)度，雖然被盆地中部的古爾班通古特沙漠隔開，但自然環(huán)境較為相似，因此，在區(qū)系成分上有一定程度的聯(lián)系，這種現(xiàn)象主要反映在共有屬、共有種及其相似性[24]上。表7

表7 準(zhǔn)噶爾南北緣地區(qū)種子植物的比較

Table 7 The comparison of seed plants between southern and northern in Junggar Basin

鄰區(qū)Adjacent area總屬數(shù)Total genera共有屬Common genera屬相似系數(shù)Similarity coefficient of genera(%)準(zhǔn)噶爾盆地南緣207準(zhǔn)噶爾盆地北緣18214358.13

準(zhǔn)噶爾盆地南緣地區(qū)有植物43科207屬515種，準(zhǔn)噶爾盆地北緣地區(qū)有植物41科182屬409種；兩地區(qū)共有植物36科143屬262種。經(jīng)計(jì)算，準(zhǔn)格爾盆地兩地區(qū)的荒漠植物科的相似值為75%、屬的相似性系數(shù)為58.13%、種的相似性系數(shù)為39.58%，結(jié)果表明，這兩個(gè)地區(qū)的植物具有較高的相似性，科的相似性表現(xiàn)較為明顯，但由于地理位置、降水量多少等因素的影響，形成了南北緣不同的種子植物區(qū)系分布特征，準(zhǔn)噶爾北緣地區(qū)主要以鹽柴類半灌木為主，而準(zhǔn)噶爾南緣地區(qū)主要以蒿類半灌木為主。準(zhǔn)噶爾南緣地區(qū)的荒漠種子植物在科、屬、種的數(shù)量上均高于北緣地區(qū)。在屬、種兩地區(qū)存在一定的差異，表現(xiàn)為屬間與種間在兩地區(qū)有一定的替代性分布現(xiàn)象。

3 討 論

準(zhǔn)噶爾盆地處于新疆北部，與整個(gè)新疆地區(qū)相比，植物種數(shù)占新疆種子植物種總數(shù)的19.75%，植物種質(zhì)資源相對(duì)豐富。該區(qū)共有種子植物46科238屬679種，以單屬科和寡數(shù)科為主，兩者共有33科，占總科數(shù)的71.74%，而屬數(shù)僅占了21.43%。該區(qū)系中以單種屬和寡種屬為主，分別是111屬和88屬，兩者共占總屬數(shù)的83.61%，植物種數(shù)占總種數(shù)的48.75%。說明該區(qū)自然環(huán)境惡劣，多數(shù)屬僅有極少種分布于此。雖然單種科和寡種科的植物種數(shù)占總種數(shù)的95.14%，但科數(shù)共占總科數(shù)的45.65%，說明該區(qū)植物區(qū)系的小科比例較高，較多大科或較大科不多，優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象不是很明顯。研究區(qū)中喬木和灌木所占比例為12.37%，而草本所占比例為87.63%，其中多年生草本所占比例為44.29%，占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。從該區(qū)植物科、屬、種的分布類型來看，世界分布科有27科，占總科數(shù)的58.70%；溫帶分布屬有201屬，占總屬數(shù)的84.45%。準(zhǔn)噶爾盆地南北緣種子植物區(qū)系在科的水平上以世界分布型為主，而在屬的水平上則是溫帶成分占有決定優(yōu)勢(shì)，具有明顯的溫帶屬性，雖然屬于世界分布的科相對(duì)較多，但這些科所包含的屬較少。因此，可以認(rèn)為溫帶成分對(duì)準(zhǔn)噶爾南北緣地區(qū)植物群落有明顯貢獻(xiàn)，也反映出該地區(qū)植物分布與氣候條件相適應(yīng)。

4 結(jié) 論

通過野外調(diào)查和翻閱資料，對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南北緣地區(qū)荒漠種子植物區(qū)系的統(tǒng)計(jì)分析，從科、屬、種三級(jí)分類水平研究了該地區(qū)植物區(qū)系的組成特點(diǎn)、地理分布特征等。其植物區(qū)系的基本特征概括為以下幾點(diǎn)：準(zhǔn)噶爾盆地南北緣植物區(qū)系中物種多樣性較高，種類較豐富，區(qū)系中共有種子植物46科238屬679種，分別占新疆全部種子植物科、屬、種總數(shù)的46.00%、33.29%和19.75%；該區(qū)種子植物的單種科和寡種科共有21科，占總科數(shù)的45.65%，區(qū)系的優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象不明顯；植物生活型以草本植物為主，占總種數(shù)的79.53%；溫帶分布的科、屬分別占其總數(shù)的58.70%、84.45%，說明該地區(qū)溫帶特征明顯，具有典型的溫帶屬性；通過準(zhǔn)噶爾盆地南緣和北緣的植物分布特征比較，兩地區(qū)的荒漠植物科、屬、種的相似值分別為75%、58.13%、39.58%，這兩個(gè)地區(qū)的植物具有較高的相似性，科的相似性表現(xiàn)最為明顯，但由于一些因素的影響，在植物分布特征上，準(zhǔn)噶爾南緣地區(qū)的荒漠種子植物在科、屬、種的數(shù)量上均高于北緣地區(qū)，故也存在一定的差異性。