王立輝，于順利，周晉峰，盧善龍

(1.西藏自治區(qū)高原生物研究所，西藏 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)

1 引言

植物是地球生態(tài)系統(tǒng)的第一生產力的生產者，是維系整個生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)平衡、正常運轉的基礎。一般說來，對區(qū)域自然資源的綜合考察，植物的本底調查是最根本的和最基礎的工作。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查是不可缺少的內容。對區(qū)域植物區(qū)系、植被類型的物種組成和結構研究是區(qū)域植被恢復和保護的前提[1]。

群落多樣性是指群落在外貌、組成、結構、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工作，近幾十年來從未間斷。對群落組成、結構的研究及多樣性的測定可以反映群落及其環(huán)境的保護現(xiàn)狀，可以預知其演替趨勢，從而為控制和減少瀕危物種的喪失、保護生態(tài)系統(tǒng)關鍵種等等具有重要意義[2]。

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、農業(yè)灌溉等人類活動，曾一度導致塔里木河的斷流[3]，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。

全球氣候有轉暖趨勢已經是個不爭的事實[4]，尤其近年來，我國的西部地區(qū)包括甘肅、內蒙、新疆、西藏等地區(qū)降雨都有增多、綠化面積有增大趨勢[5]。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，地理坐標大約在東經86°45′04.92～92°01′19.56，北緯39°35′20.48～41°49′05.27，屬于塔里木河流域(圖1)。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，是我國最大的內陸河。塔里木河流域屬溫帶荒漠氣候，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2500～3000 mm，最大風速40 m/s，年均溫度10 ℃以上，無霜期160～240 d[6]，海拔780 m左右。

圖1 羅布泊及其周邊考查范圍

2.2 調查和研究方法

植物分布的種類調查采用樣線法和樣地法相結合的方法，植被資源的調查采用樣地、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)樣方調查面積一般為10 m×10 m或20 m×20 m，灌木生態(tài)系統(tǒng)一般設置5 m×5 m，草本生態(tài)系統(tǒng)樣方調查面積一般為1 m×1 m，每個地點一般設置至少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D(D=S/lnA，式中A為單位面積，S為群落中的物種數目，草本群落計算時按照面積2 m2統(tǒng)計物種數)。

物種多樣性指數選用Shannon—Wiener指數H(H=-∑PilnPi，Pi為此物種個體占總個體數的比例)[7]。

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的差異顯著性。依照吳征鎰(1991)《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》對植物區(qū)系進行統(tǒng)計和分析。

3 結果

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(Ephedraglauca)、灰胡楊(Populuspruinosa)、脹果甘草(Glycyrrhizainflata)、羅布麻(Apocynumvenetum)、大葉白麻(Poacynumhendersonii)、白麻(Poacynumpictum)，2級保護的有塔里木沙拐棗(Calligonumroborovski)[8]。被子植物占區(qū)域種子植物總數的98.6%，在數量上占絕對優(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、屬和種的數量

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，分別占總科數的7.4%，占屬數量的28.3%。而含 1～5 屬的有25科、38屬，分別占總科數的 92.6%和屬數量的71.7%，這些單屬科和少屬科在區(qū)系組成中占有重要地位?？苾确N的組成與科內屬的組成相似，含種數較多的科少，含種數較少的科多，含10 種以上的科有1個、共16種，占總科數的3.7%和總種數的21.6%;含2～9種的科有14個、共 46種，占總科數的51.9%和總種數的86.8%；此外，含 1 種的科高達12個科、12種，占總科數的 44.4%和總種數的16.2%，由此也反映了當地自然條件的惡劣、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

根據野外調查資料，依照吳征鎰(1991)《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》[9]，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(表2)。吳征鎰認為在植物區(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[10]。

表2 羅布泊及其周邊地區(qū)種子植物屬的分布區(qū)類型數量及百分比

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，占總屬數的2.0%；中國特有分布類型僅有河西菊屬(Hexinia)1屬，占總屬數的2.0%；東亞分布類型占總屬數的2.0%，有狗娃花屬(Heteropappus)1屬；中亞分布類型占總屬數的2.0%，有白麻屬(Poacynum)1屬；舊世界熱帶分布類型占總屬數的2.0%，有天門冬屬(Asparagus)1屬；溫帶亞洲分布類型占總屬數的2.0%，有地薔薇屬(Chamaerhodos)1屬。

3.3 羅布泊及其周邊區(qū)域的主要群落類型及物種多樣性特征

羅布泊及其周邊區(qū)域的群落類型較為豐富，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田；但群落內的物種豐富度較低，多樣性指數偏低(表3)，胡楊林群落100 m2的樣方內有植物種類1～5個，蘆葦群落1 m2的樣方內有植物種類1～3種，多枝檉柳群落25 m2的樣方內有1～5個種類。經方差分析，結果表明胡楊林群落的多樣性指數顯著高于蘆葦等草本群落，顯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

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。

表4 羅布泊及其周邊地區(qū)胡楊林更新數據表—退化群落

表5 羅布泊及其周邊地區(qū)胡楊林更新數據表—正常群落

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能力。禾本科對環(huán)境的適應性也很強，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，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(Apocynumvenetum)、白麻(Poacynumpictum)、藍枝麻黃(Ephedraglauca)、多枝檉柳(Tamarixramosissima)、脹果甘草(Glycyrrhizainflata)、沙拐棗(Calligonummongolicum)、黑果枸杞(Lyciumruthenicum)、沙棗(Elaeagnusangustifolia)等。飼用植物有鹽生草(Halogetonarachnoideus)、鹽節(jié)木(Halocnemumstrobilaceum)、駱駝刺(Alhagisparsifolia)、鈴鐺刺(Halimodendronhalodendron)、蘆葦(Phragmitesaustralis)、胡楊(Populuseuphratica)葉、榆樹(Ulmuspumila)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(Hexiniapolydichotoma)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[11]；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)的位置雖然位于南疆，緯度偏低，但該處海拔在800 m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蒙古的額濟納旗，其生境要求為沙質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構明顯，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，有些是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、重要值的指標數據，都極為簡單，故群落特征數據沒有單獨呈現(xiàn)。所調查的胡楊林群落每10 m×10 m面積內有1～5個維管植物種類、每1 m×1 m面積內有1～3個物種，其物種豐富度和多樣性指數都低于暖溫帶山地，主要原因在于：一是該區(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)群落的多樣性指數最高值為0.70(表3)，橫向比較算是較低的。

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[12，13], 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。經過調查，那些輸水沒有影響到離河岸較遠的胡楊林，其仍在退化、甚至有消失的趨勢，因此需要進一步規(guī)劃、合理分配當地的水資源。