全 文 ：第 19 卷
第 2 期

Vol. 19
No. 2
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2011 年
3 月

M ar.

2011
辉河国家自然保护区草地植物区系及
多样性空间分布研究
杜广明1, 2 , 沈向群1* , 杨智明2 , 吕世海3, 常学礼4 , 叶生星3
( 1. 沈阳农业大学园艺学院, 辽宁 沈阳
110161; 2. 黑龙江八一农垦大学动物科技学院,黑龙江 大庆
163319;
3. 中国环境科学院生态环境研究所, 北京
100012; 4. 鲁东大学地理与规划学院, 山东 烟台
264025)
摘要: 保护区的建立对于保护物种多样性, 保护生态环境尤为重要。对保护区草地植物区系、物种多样性的空间分
布现状及规律的研究有助于保护区的管理。于 2009 年 7
8 月,对辉河国家自然保护区草地植物区系及植物多样
性空间分布现状进行了研究,以期为辉河国家自然保护区的管理实践提供理论依据。结果表明: 研究区有种子植
物 154种, 分属 30科, 108属; 研究地区草地植物区系地理成分较为简单, 以世界广布类型占主导地位, 草地植物以
旱生草本为主;研究区域草地植物种类存在空间异质性, 从高纬度到低纬度, 草地植物种类呈现先增加后减少的趋
势;在经度方向, 自西向东植物种类同样呈现先增加后减少的趋势, 且这种变化趋势与海拔高度变化有关。
关键词:植物区系; 多样性;空间分布; 保护区;草地
中图分类号: Q948. 2



文献标识码: A




文章编号: 1007
0435( 2011) 02
0202
05
Grassland Flora and Spatial Distribution of Plant Diversity
in Hui River National Nature Reserves
DU Guang
ming1, 2 , SHEN Xiang
qun1* , YANG Zhi
ming2 , LV Shi
hai3 , CHANG Xue
li4 , YE Sheng
xing3
( 1. College of H ort icul tu re, Shenyang Agricultural University, S hen yang, Liaoning Province 110161, China;
2. College of Animal Science and Techn ology, H eilongjian g Bayi Agricultural University, Daqing, H eilon gjiang Province 163319, Ch ina;
3. Ins titute of E cology, C hinese Research Acad emy of Environm ental S cience, Bei jing 100012, Ch ina;
4. College of Geography an d Planning, Lu don g Un iversity, Yantai, S handong Province 264025, China)
Abstract: T he establishment o f natural reserves is part icularly important for protected species div er sity and
ecolog ical environment. Spat ial dist ribut ion status coupled w ith the management of g rassland f lora and
species div ersity contr ibutes to significant nature r eser ves. To pr ovide managing theor y, the current f lora
and spat ial dist ribut ion o f plant div ersity w ere invest igated in Hui Riv er Nat ional Reserv es during July to
August of 2009. Results show that ther e are 154 species of seed plants, belonging to 30 families, 108
genera in the study area. T he geographic composition of f lora is simple predom inant Cosmopolitan type.
There is spat ial heterog eneity o f plant species in the researched grassland w ith xerophy tic herbs as the
dom inant species. Plant species o f g rasslands init ially increase then decrease fr om high latitude to low
latitude. Longitudinally , plant species also show as increasing then decr easing from w est to east as relates
to alt itude change.
Key words: Flora; Diversity; Spat ial distr ibut ion; Pr otection zone; Grassland


植物区系是某一地区或某一时期, 某一分类群、
某类植被等所有植物种类的总称,是植物界在一定
自然地理环境特别是自然历史条件综合作用下, 长
期发展演化的结果。其以种群方式存在, 是组成特
定地区植被的实体,是自然地理环境的反映及植被
发生发展历史的见证和依据 [ 1]。生物多样性的分布
格局及其影响因素一直是生物地理学和生态学研究
的核心问题之一[ 2] 。有关生物多样性分布格局及其
影响因素的研究可以追溯到 19世纪初期, Humboldt
最早论述了植物物种多样性的地理格局, 并探讨了
收稿日期: 2010
11
25;修回日期: 2011
02
15
基金项目:国家环境保护公益性行业科研专项( 200809125) ;黑龙江大庆市科技攻关项目( SGG2007
045)资助
作者简介:杜广明( 1963
) ,男,内蒙古赤峰人, 博士研究生, 主要从事草地资源及观赏园艺研究, E
mail: dugmsy @ 163. com;﹡通讯作者
Auth or for correspon dence, E
m ail : sh enx iangqun@ sohu. com
第 2期 杜广明等:辉河国家自然保护区草地植物区系及多样性空间分布研究
其纬度梯度格局的影响因素[ 3]。关于生物多样性格
局成因的研究很多, 有诸多假说,如生态假说( Eco

logical hypo thesis) [ 4]、水热动态假说等[ 5] 。自然保
护区是指对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野
生生物种群的天然生境地集中分布区、有特殊意义
的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水体或者
海域,依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区
域。辉河国家自然保护区处于大兴安岭山地森林向
呼伦贝尔草原的过渡带和草甸草原向典型草原的过
渡带,集森林、草原、湿地于一体, 具有低山丘陵、高
平原、沙地、河谷等多种类型组合的地貌, 使保护区
呈现为类型多样、独特、结构复杂的自然生态系统。
该保护区的建立对保护生物多样性具有重要作用。
本文以辉河国家级自然保护区为研究对象, 试图探
明该保护区植被区系组成及植物多样性空间分布现
状,为该自然保护区更好地发展提供理论依据。
1
研究区和研究方法
1. 1
研究区自然概况
辉河国家级自然保护区位于内蒙古自治区呼伦
贝尔市西南部, 处于大兴安岭山地森林向呼伦贝尔
草原的过渡带和草甸草原向典型草原的过渡带, 地
势由东南向西北倾斜。地理坐标为 N48
01. 0
~ 48

05. 7
; E118
04. 8
~ 119
04. 5
, 平均海拔为 800~
1000 m。总面积为 3468. 48 km2。气候属中温带大
陆性季风气候, 冬季漫长寒冷, 夏季温润短促, 年均
气温为- 2. 4~ 2. 2
。无霜期为 100~ 120 d。年均
降水量为 300~ 350 mm, 70%的降水集中在 6
8
月份。地带性土壤类型为黑钙土和栗钙土,由于受
区域内地貌、水文和地质的影响,发育有隐域性草甸
沼泽土、盐化草甸土和风沙土等。
1. 2
研究方法
于 2009年 7
8月在辉河保护区内进行草地植
物种属成分野外调查工作。调查样地按照其空间位
置并结合草地类型地理位置选取, 所取样地(图 1)
尽可能均匀分布在保护区内。共选取 28个样地,在
每个样地随机布设 1 m
1 m 样方, 4次重复,共计
112个样方。记录每个样方内的物种数, 并按照恩
格勒系统进行种子植物科、属、种划分。同时,根据
样地经纬度坐标, 自上而下划分为 4个纬度区间;自
东至西,划分为 3个经度区间, 并利用 2009 年研究
区域遥感影像进行 DEM 图像制作,参照 DEM 图像
进行植物多样性空间规律研究。
图 1
研究区空间位置及样点分布
Fig. 1
Spatial location and sample po int dist ribution o f study r egion
2
结果分析
2. 1
植物种属组成特征
据调查结果统计,研究区有种子植物 154种, 分
属 30科, 108属(表 1)。其中禾本科 22种、豆科 15
种、菊科 22种、蔷薇科 11 种、百合科 10种、伞形科
6种、莎草科 4 种, 这 7 科植物种数占总种数的
58%。由此可见, 该区域植物多样性较丰富。
203
草
地
学
报 第 19卷
表 1
研究区植物科、属、种统计
Table 1 Statistics of family , g enus and species of study reg ion
科 Family 属 Genus 种 Species
蕨类植物门 Pteridophyta 木贼科 E qu isetaceae 1 2 2
被子植物门 Angiosperm 双子叶植物 Dicotyledon plants 25 79 113单子叶植物 M onocotyledon plants 4 27 39
合计 T otal 30 108 154
2. 2
植物区系科的地理成分分析
植物科的分布具有一定的地带性规律, 通过对
该区 30科植物的地理分布进行分析, 将其分布类
型[ 6, 7]划分如下:
2. 2. 1
世界广布
此类共计 23科, 占总科数的
76
67%(表 2) ,包括: 蓼科( Poly gonaceae)、石竹科
( Car yophy llaceae)、藜科( Chenopodiaceae)、毛茛科
( Ranunculaceae)、十字花科 ( Cruciferae)、景天科
( Crassulaceae )、蔷薇科 ( Rosaceae )、豆科 ( Legu

minosae )、远 志 科 ( Polyg alaceae )、瑞 香 科
( Thymelaeaceae)、伞形科( U mbelliferae)、报春花科
( Pr imulaceae)、龙胆科( Gent ianaceae)、茜草科( Ru

biaceae)、旋花科( Convolvulaceae)、紫草科( Boragi

naceae)、唇形科( Labiatae)、玄参科( Scrophulariace

ae)、车前科 ( P lantaginaceae )、桔梗科 ( Campanu

laceae)、菊科( Compositae)、禾本科( Gramineae)、莎
草科( Cyperaceae)。
2. 2. 2
泛热带
该类型 3科,占总科数的 10% ,包
括:芸香科( Rutaceae)、大戟科( Euphorbiaceae)、鸢
尾科( Iridaceae)。
2. 2. 3
热带亚洲
= 牛儿苗科( Geraniaceae)。
2. 2. 4
北温带
百合科( L iliaceae)。
2. 2. 5
旧世界温带
木贼科( Equisetaceae)、川续
断科( Dipsacaceae)。
热带亚洲、北温带、旧世界温带 3类型共 4科,
占总科数 13. 33%。
表 2
植物科的分布区类型
Table 2
Areal t ypes o f plant families
类型
Type
世界广布
Cosmopolitan
泛热带
Pan
t ropical
热带亚洲
T ropical Asia
北温带
North Temperate Zone
旧世界温带
Old World Temperate
数量 Quant ity 23 3 1 1 2
比例 Proport ion, % 76. 67 10 3. 33 3. 33 6. 67


通过对植物区系科的地理成分分析可知, 研究
地区植物区系优势科以世界广布类型为主( 23科,
占 76. 67% ) , 泛热带类型( 3 科, 仅占 10% )及其余
三类仅占 13. 33%。一般说来, 世界广布性的大科
具有庞大的种系和很强的适应能力,能够在严酷地
域环境取得生存优势。研究区以世界广布类型为
主,其他类型比例较小,在一定程度上反映出了该区
草地植物所处生态环境的严酷性。
2. 3
植物区系属的地理成分分析
科是由不同分布格局和不同发源地的属组成
的,科的分布只能反映植物区系的大概组成及其一
般性质,它强调类群之间演化的阶段性和共有性。
而属的分类特征也相对稳定, 占有比较稳定的分布
区,同时在进化过程中,随着地理环境的变化发生分
异,存在比较明显的地理差异。因此,植物属的分布
状况较植物科更能具体地反映植物演化扩展过程、
区域分异及地形特征等。
由表 3可知, 在调查区草地世界广布植物属占
总属数的 86. 11%, 占据绝对主导地位。因世界广
布性植物具有庞大的根系和适应能力, 对该区域严
酷的生态环境具有较强的适应能力。
2. 4
植物生活型和生态类型特征分析
植物生活型是指与一定生境相联系的, 植物对
综合生境条件长期适应而在外貌上表现出来的生长
类型, 如乔木、灌木、草本、藤本、垫状植物等。高等
植物的外貌特征主要指高矮、大小、形状、分枝等;有
时还结合植物的年度周期(一年生或多年生)来区
分。一般可以把高等植物分为乔木、灌木、木质藤
本、草质藤本、多年生草本、一年生草本、垫状植物、
肉质植物等生活型。
由表 4和表 5可知,研究区域内草本(地面芽及
地下芽)植物占主导地位,相对地上芽、高位芽植物,
其具有较强的耐寒、耐践踏能力,更能适应较为严酷
的生态环境(严寒、干旱、采食、践踏等) ,且具有较高
的营养价值。因此该区域是我国优良的牧草生产基
地之一。
204
第 2期 杜广明等:辉河国家自然保护区草地植物区系及多样性空间分布研究
表 3
植物属的分布区类型
T able 3
Area l types of plant g enus
序号
Number
分布型或变型
Dist ribut ion type or chan ge type
属数
Number of genu s
比例
Proport ion, %
1 世界广布 C osmopolitan 93 86. 11
2 泛热带 Pan
t ropical 5 4. 63
3 热带亚洲 Tropical Asia 2 1. 85
4 北温带 North T em perate Zone 5 4. 63
5 旧世界温带 Old World T em perate 3 2. 78
表 4
植物生活型统计
Table 4
Plant life fo rm
名称
Name
乔木(高位芽)
T rees ( high sprouts )
灌木(地上芽)
Sh rubs ( ground sprouts)
草本(地面芽及地下芽)
H erbs ( ground shoot and underground shoots)
种数 Species number 1 16 137
比例 Proportion, % 0. 65 10. 39 88. 96
表 5
植物生态类型统计
Table 5
Plant eco log ical types
名称 Nam e 旱生 Xeroph ytic 中生 Mesophyte 湿生 H umid ogene
种数 Species num ber 131 12 11
比例 Pr oport ion, % 85. 06 7. 79 7. 14
2. 5
草地植物多样性空间格局变化
对各样点根据空间位置进行划分(图 1) , 统计
该范围内样点植物种数(表 6) , 发现研究区域草地
植物种类存在空间异质性, 在高纬度向低纬度的方
向上,草地植物种类呈现先增加后减少的趋势。而
在经度方向,自西向东植物种类同样呈现先增加后
减少的趋势。
表 6
植物种的空间分布
Table 6
Spat ial distr ibution of plant species
经、纬度
Lon g. or Lat . scop e
118
5030. 2"~ 118
53
06. 5
119
0207. 0"~ 119
15
16. 9
119
1530. 1"~ 119
2656. 7" 总物种数
Total species
48
5150. 0"~ 48
48
001
33 33
48
44
46. 3
~ 48
3640. 6" 32 54 86
48
36
22. 1
~ 48
2714. 6" 38 77 115
48
1638. 7"~ 48
1626. 5" 35 35
总物种数 Total species 38 142 89


由 DEM 图像(图 2)可知,草地植物种类较多的
调查样地正好处于较高海拔地区,而这些区域处于
草地、林地过渡地带。因此,草地植物多样性的空间
分布在一定程度上受海拔高度变化的影响。较高海
拔区域水热波动较大[ 5] , 丰富的植物多样性有利于
进化[ 4] ,从而造成了草地植物种属组成的复杂性。
3
讨论
3. 1
通过调查可知, 研究区有种子植物 154种, 分
属 30科, 108属, 种类较丰富。与已有研究结果相
比,本次研究植物种类远小于以往的研究 [ 8]。这是
由于本次研究重点集中在草地植物,而非整个保护
区所有生态系统的物种。另外, 可能与近些年由于
气候变化、生产利用等人为因素导致草地植物多样
性下降有关[ 9, 10] 。在本次研究区域,有关植物多样
性丧失及丧失数量等未做进一步调查研究。关于植
物多样性丧失原因、消亡速率等问题是今后研究的
重点。
3. 2
研究地区草地植物区系地理成分较为简单,以
世界广布类型占主导地位。由植物的生活型及生态
类型可知, 该研究区域草地植物以旱生草本为主。
然而,该保护区处于大兴安岭山地森林向呼伦贝尔
草原的过渡带,草地类型也由草甸草原向典型草原
过渡,应该具有较多的湿中生和中生植物,但本次调
查研究发现中生植物较少,可能是由于调查取样地
集中分布在较为干旱的草原区, 而非因微地形形成
的低洼地。另外, 在调查过程中发现,虽然该保护区
已经被划为国家自然保护区,但在保护区内仍然存
在大量放牧现象。同时, 每年的大面积割草利用以
及全球气候变化均可能影响到研究区草地植物区系
成分而发生改变 [ 11]。虽然本次研究是一个初期研
205
草
地
学
报 第 19卷
究成果,但对于草地植物区系成分的改变原因、机理 等内容的更深入研究具有非常重要的理论意义。
图 2
研究区 DEM图像
Fig. 2
Research area DEM image


研究结果表明研究区草地植物区系成分可能已
经发生改变


草地植物以旱生草本为主。因此,
建议该保护区在管理上应该减少草地不合理利用,
例如减少放牧, 应进行草地适宜刈割时期的调整、草
地合理留茬高度等, 制定科学有效的管理制度。
3. 3
研究区域草地植物种类存在空间异质性。从
高纬度向低纬度方向, 草地植物种类呈现先增加后
减少的趋势;在经度方向,自西向东植物种类同样呈
现先增加后减少的趋势, 且这种变化趋势与海拔高
度变化有关。由于该保护区面积较大, 在一定程度
上能够采用经纬度大尺度进行草地植物多样性的空
间分布规律研究,但是今后需要在较小尺度上进行
更为深入的研究,明确研究区域草地植物种类空间
异质性分布规律。
4
结论
研究区草地有种子植物 154种,分属 30科, 108
属,植物区系地理成分较为简单,其中世界广布类型
占主导地位。草地植物种属分布的空间异质性在较
大空间尺度上具有自西向东, 从高纬度向低纬度方
向先增加后减少的变化规律。
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(责任编辑
邵新庆)
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