烏蘭布和沙漠天然植物區(qū)系特征及地理成分分析

張錦春　劉長仲　姚拓　馬全林　袁宏波　孫濤　張德魁

摘要：烏蘭布和沙漠地處荒漠草原過渡地帶，植物區(qū)系研究具有獨(dú)特的地理學(xué)意義。通過對(duì)烏蘭布和沙漠天然植物物種調(diào)查統(tǒng)計(jì)，對(duì)區(qū)域植物區(qū)系科屬組成、地理成分進(jìn)行分析，并與典型荒漠區(qū)和草原區(qū)植物區(qū)系進(jìn)行比較。結(jié)果表明：烏蘭布和沙漠共有天然植物51科161屬318種。物種組成20種以上的優(yōu)勢科和10種以下的寡種科為植物區(qū)系的主體，區(qū)系優(yōu)勢明顯；單種屬數(shù)量較大，說明植物區(qū)系整體物種多樣性并不豐富，而優(yōu)勢屬在種的層次上豐富度較高，有一定的優(yōu)勢，在荒漠植物區(qū)系屬的組成中起著重要作用。植物區(qū)系地理成分以科的世界成分和屬的溫帶分布型占主導(dǎo)，反映了植物區(qū)系分布與世界氣候帶相適應(yīng)的特征，植物區(qū)系的溫帶性質(zhì)明顯。沙漠植物區(qū)系特征與其沙漠所處的地理位置和氣候區(qū)域具有較好的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：烏蘭布和沙漠；植物區(qū)系；科屬組成；地理成分

中圖分類號(hào)：Q 948.15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：10095500（2013）01002906

烏蘭布和沙漠地處亞洲中部荒漠區(qū)和草原區(qū)的過渡地帶，是一條極為重要的植物地理學(xué)分界線，植物分布類型具有其區(qū)域多樣性特點(diǎn)。開展植物區(qū)系研究，對(duì)于探索本區(qū)域植物的演化歷史，揭示本區(qū)生物多樣性的區(qū)域特征，以及進(jìn)一步研究亞洲大陸植物區(qū)系和植物地理具有重要意義＼[1-5＼]。目前，我國荒漠植物區(qū)系的研究報(bào)道較少＼[5-9＼]，雖有烏蘭布和沙漠植物資源等方面的研究＼[10，11＼]，但均未涉及植物區(qū)系的研究報(bào)道。2009～2012年，甘肅省治沙研究所與阿拉善SEE生態(tài)協(xié)會(huì)對(duì)烏蘭布和沙漠梭梭林進(jìn)行了3次科學(xué)考察，針對(duì)植物物種多樣性及典型植物群落生態(tài)特征等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究＼[12-14＼]。通過總結(jié)3年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，借鑒前人的研究方法和經(jīng)驗(yàn)＼[15-17＼]，對(duì)烏蘭布和沙漠現(xiàn)代植物區(qū)系組成及地理成分進(jìn)行分析，為沙漠區(qū)域植被恢復(fù)、保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)＼[18，19＼]。

1 調(diào)查區(qū)自然概況

烏蘭布和沙漠位于內(nèi)蒙古西部，地處我國西北荒漠和半荒漠的前沿地帶。地理區(qū)域介于E 105°30′～106°57′，N 39°30′～40°30′。行政區(qū)劃屬于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部阿拉善盟和巴彥淖爾盟，總面積129.8 km2。區(qū)域氣候?qū)僦袦貛Ц珊禋夂颍珊瞪儆?，晝夜溫差大，季風(fēng)強(qiáng)勁。年均降水量90～215 mm，年均蒸發(fā)量2 155～2 995 mm。年平均氣溫7.2～9.5 ℃，地面土壤溫度極值可達(dá)70 ℃以上，最低氣溫-20.3 ℃；年平均日照時(shí)數(shù)2 800～3 400 h，≥10 ℃積溫在3 400 ℃以上，生長期139 d。年平均風(fēng)速3.1～3.4 m/s，絕對(duì)最大風(fēng)速18 m/s，全年8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)平均19 d，起沙風(fēng)日數(shù)平均27 d，風(fēng)沙危害嚴(yán)重。植物地理成分古老而種類貧乏，以蒙古種，戈壁—蒙古種，戈壁種以及古地中海區(qū)系的荒漠成分占主導(dǎo)地位，世界種與泛北極區(qū)系成分十分貧乏。地帶性土壤為棕鈣土和灰漠土，且具有不同程度的草原和荒漠的過渡性特征。全境以風(fēng)沙土為主，湖盆、洼地則為不同程度的鹽化土，為沙生、鹽生植物生長的天然場所＼[20＼]。

2 植物區(qū)系組成

2.1 植物種類組成

烏蘭布和沙漠為我國荒漠區(qū)和草原區(qū)的過渡地帶，區(qū)域物種組成與西部荒漠區(qū)和東部草原區(qū)存在一定的差異。調(diào)查統(tǒng)計(jì)烏蘭布和沙漠共有天然植物318種，屬于51科161，其中，裸子植物1科1屬1種，單子葉植物8科32屬58種，雙子葉植物42科138屬259種。區(qū)系物種主要以菊科、藜科、豆科、禾本科植物為主，分別占總物種數(shù)的17.3%、13.2%、11.6%和10.4%，與我國西部沙漠和東部沙地相比較（表1），物種組成中草原成分的菊科和荒漠成分的藜科物種數(shù)比例差異不大，天然植物區(qū)系的科、屬、種分別為毛烏素沙地、科爾沁沙地植物科、屬、種的52.0%、46.3%、32.7% 和49.5%、38.9%、37.4%，為古爾班通古特沙漠、庫姆塔格沙漠植物科、屬、種的170.0%、130.9%、150.9%和221.7%、220.5%、291.7%。 由此看出，烏蘭布和沙漠天然植物數(shù)量介于我國沙漠與沙地之間，植物區(qū)系組成特征處于干旱區(qū)沙漠向濕潤區(qū)沙地類型的過渡，這與沙漠所處的地理位置和氣候區(qū)域具有較好的相關(guān)性。

2.2 科屬內(nèi)種的組成

烏蘭布和沙漠天然植物科內(nèi)屬種組成統(tǒng)計(jì)（表2）。含51種以上的大型科只有1科，只占總科數(shù)的2.0%；含21～50種的較大科和含11～20種的中型科分別有3科，均占總科數(shù)的5.9%；含2～10種的寡種科有23科，占總科數(shù)的45.1%；單型科有21科，為總科數(shù)的41.2%。優(yōu)勢科按屬種多少順序排列分別菊科29屬55種、藜科16屬42種、豆科15屬37種、禾本科20屬33種、蒺藜科5屬16種、十字花科5屬12種、檉柳科3屬11種。20種以上的優(yōu)勢科數(shù)量少，但屬種所占比例較大，分別占屬種總數(shù)的49.7%和52.5%。10種以下的寡種科數(shù)量較大，包含的屬種比例也相對(duì)較高，占總屬種數(shù)的29.2%和28.6%。表明沙漠植物區(qū)系的種類趨向于集中在少數(shù)大科及寡種科中，區(qū)系的優(yōu)勢現(xiàn)象明顯。單種科和中型科物種數(shù)目少，屬種比例小，對(duì)植物區(qū)系組成影響不大。

在植物屬的物種組成分類中（表3），單種屬101屬101種，占總屬種數(shù)62.7%和31.8%；寡種屬共38屬90種，為總屬種數(shù)的23.6%和28.3%；多種屬有17屬83種，占總屬種數(shù)的10.6%和26.1%；優(yōu)勢屬只有5屬44種，只占總屬種數(shù)的3.1%和13.8%。寡種屬和單種屬數(shù)量較多，物種組成相對(duì)較大，占區(qū)域植物區(qū)系的主體，屬種比例分別占總屬種數(shù)的86.3%和59.9%，說明植物區(qū)系整體物種多樣性并不豐富。但從種屬比例來分析，優(yōu)勢屬的數(shù)量小，但所包含的物種數(shù)量較為豐富，平均每屬達(dá)6個(gè)物種，說明優(yōu)勢屬在種的層次上豐富度較高，有一定的優(yōu)勢，在荒漠植物區(qū)系屬的組成中起著重要作用。

3 植物區(qū)系地理成分

3.1 植物科的分布類型

按照吳征鎰等＼[15＼]天然植物科的分布類型，烏蘭布和沙漠天然植物可分為7種分布類型（表4）。其中，世界分布24科，占總科數(shù)的47.06%，熱帶至溫帶分布14科，為總科數(shù)的27.45%，溫帶分布5科，為總科數(shù)的9.80%，熱帶亞熱帶分布3科，泛熱帶分布2科，亞熱帶至溫帶分布2科，溫帶至寒帶分布1科。植物區(qū)系科的分布世界成分為主，反映了植被區(qū)系分布與氣候帶相適應(yīng)的特征，嚴(yán)酷的干旱環(huán)境使得許多具有龐大種系、廣泛適應(yīng)性的世界分布種在本區(qū)占有相當(dāng)大的比例，且多作為區(qū)系中的優(yōu)勢科；除世界分布科外，熱帶至溫帶分布型也是具有相當(dāng)數(shù)量的成分，并在區(qū)域中具有一定的優(yōu)勢，如蒺藜科中白刺屬和紅砂屬植物在許多局部區(qū)域中都作為群落的建群種存在。

3.2 植物屬的分布類型

烏蘭布和沙漠天然植物共160屬，根據(jù)吳征鎰等＼[15＼]對(duì)中國天然植物屬的分布區(qū)類型，烏蘭布和沙漠植物歸屬14個(gè)分布類型區(qū)（表5）。其中，溫帶分布類型在植物區(qū)系中占主導(dǎo)地位，溫帶分布屬71屬，占總屬數(shù)的44.09%，植物區(qū)系的溫帶性質(zhì)明顯，進(jìn)而說明荒漠所處的自然地理位置，氣候特點(diǎn)與植物區(qū)系的組成成分密切相關(guān)。古地中海分布屬41屬，占總屬數(shù)的27.27%，且屬的分布類型多為旱中生、旱生性的草本或木本，顯示出該類型旱化、鹽化和殘遺的特殊性質(zhì)，表明植物區(qū)系與地中海區(qū)系關(guān)系密切，在植物區(qū)系中起著十分重要的作用。而世界分布屬和熱帶分布屬在植物區(qū)系中占有一定的比例，如世界廣布的大科，藜科的豬毛菜屬、堿蓬屬、藜屬，豆科的黃耆屬，毛茛科的鐵線蓮屬等在本區(qū)系均有分布，反映了生態(tài)適應(yīng)幅度較大的世界分布屬種才能在該區(qū)惡劣的生境中生存。中亞成分及中國特有種分布在植物區(qū)系中也有反映，如植物區(qū)系組成中起主導(dǎo)作用的科與中亞荒漠的優(yōu)勢科相同，為藜科、菊科、蒺藜科、蓼科、檉柳科等，且大多數(shù)物種為荒漠植被的建群種、優(yōu)勢種或伴生種，說明中亞成分在植物區(qū)系中起著一定的為作用。

4 討論與結(jié)論

烏蘭布和沙漠共有天然植物51科161屬318種。其中，物種組成20種以上的優(yōu)勢科和10種以下的寡種科較多，區(qū)系優(yōu)勢明顯；單種科物種數(shù)目相對(duì)較少，對(duì)區(qū)系結(jié)構(gòu)組成影響不大；單種屬數(shù)量較大，說明植物區(qū)系整體物種多樣性并不豐富，而優(yōu)勢屬在種的層次上豐富度較高，有一定的優(yōu)勢，在荒漠植物區(qū)系屬的組成中起著重要作用。植物區(qū)系以科的世界成分和屬的溫帶分布型占主導(dǎo)，反映了植物區(qū)系分布與世界氣候帶相適應(yīng)的特征，植物區(qū)系的溫帶性質(zhì)明顯。

烏蘭布和沙漠植物區(qū)系特征與其沙漠所處的地理位置和氣候區(qū)域具有較好的相關(guān)性。西部古爾班通古特沙漠具有典型溫帶內(nèi)陸荒漠性質(zhì)，植物生長所需水分供應(yīng)明顯不足，只有極端干旱的植物才能獲得生存，旱生性是這里絕大多數(shù)植物最顯著的基本特征＼[21＼]。統(tǒng)計(jì)的旱生植物藜科有24屬53種，分別占該沙漠植物區(qū)系組成總屬、種數(shù)的19.5%和25.5%，在植物種類多樣性組成中具有明顯的優(yōu)勢地位。植物區(qū)系有內(nèi)亞（亞洲中部）成分、中亞成分、地中海成分、東北非一內(nèi)亞成分和歐亞成分，表現(xiàn)出植物區(qū)系地理成分的多樣性。而一些古老種，特有現(xiàn)象微弱，但在我國境內(nèi)僅分布于該沙漠的種類不多，植物區(qū)系成分處于中亞向亞洲中部荒漠的過渡。庫姆塔格沙漠屬于塔里木盆地暖溫帶荒漠生態(tài)區(qū)＼[22＼]，水文條件相對(duì)較好，靠外來水體補(bǔ)給而生存的中生、鹽生植被占一定的比例，但氣候較為干旱，植被物種更為稀少，且旱生、超旱生的荒漠植被分布更為普遍＼[23，24＼]。烏蘭布和沙漠處于干旱、半干旱過渡區(qū)，主要以菊科、禾本科、藜科、豆科植物組成，其中，旱生植物表征科藜科雖占有一定的比例，屬種比例分別為9.9%和13.2%，但一些草原型的植物如菊科屬種比例可達(dá)17.0%以上，區(qū)系組成中草原化荒漠優(yōu)勢也非常的明顯。植物區(qū)系屬于泛北極植物區(qū)域亞洲荒漠植物區(qū)，由于干旱的氣候條件，區(qū)系成分以半干旱和干旱地區(qū)的種類占主導(dǎo)地位，且泛北極種少，主要是戈壁種及地中海成分＼[11＼]。毛烏素沙地處于干旱、半干旱區(qū)向半濕潤區(qū)的過渡地帶，與我國其它沙漠相比，降水量偏多，地下水資源豐富＼[25＼]。植被處于典型草原向西部荒漠、荒漠草原和向東部森林草原的過渡地帶。由于地面廣泛覆沙，絕大部分地面分布的是沙生植被、草甸植被、鹽生植被和沼澤植被等隱域性植被，而旱生植物藜科的比例明顯降低，以草原類型的禾本科、菊科植物占主導(dǎo)地位。東部科爾沁沙地是中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶沙漠化強(qiáng)烈發(fā)展的地區(qū)，也是中國溫帶典型退化草原＼[26＼]。該沙地氣候環(huán)境相對(duì)較好，物種組成以菊科、禾本科植物為主，草原類型植被占主導(dǎo)地位，植物區(qū)系有東亞成分、世界分布種、達(dá)烏里一蒙古成分、華北與東北成分、泛北極區(qū)系成分等。

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