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南京將軍山種子植物區系多樣性及基本特征

2017-08-16 06:01:10辛建攀孫欣欣田如男
浙江農林大學學報 2017年4期
關鍵詞:南京植物

辛建攀,孫欣欣,田如男

(1.南京林業大學 風 景園林學院,江蘇 南 京210037;2.南京大學 金 陵學院,江蘇 南 京210089)

南京將軍山種子植物區系多樣性及基本特征

辛建攀1,孫欣欣2,田如男1

(1.南京林業大學 風 景園林學院,江蘇 南 京210037;2.南京大學 金 陵學院,江蘇 南 京210089)

為了給南京將軍山植物資源的保護和管理等提供基礎資料和理論依據,探究了將軍山種子植物區系多樣性及基本特征。根據野外實地調查,初步統計到南京將軍山種子植物共有95科274屬394種,其中裸子植物2科2屬2種,被子植物93科272屬392種。在被子植物中,單子葉植物16科63屬84種,雙子葉植物77科209屬308種;離瓣花植物20科67屬110種,合瓣花植物57科142屬189種。該區種子植物以寡種科(屬)、單種科(屬)為主,缺乏大科(屬)、較大科(屬)。對種子植物表征科、熱帶亞熱帶屬與溫帶屬的比值(R/T)以及科屬區系地理成分的分析表明:①種子植物區系組成比較豐富;②區系具有明顯的熱帶性質,同時受溫帶成分的影響;③地理成分復雜,區系聯系廣泛;④特有程度較低。該區種子植物以高位芽植物和地上芽植物種類為主,地下芽植物種類最少。表6參23

植物學;種子植物;區系多樣性;基本特征;生活型;將軍山;南京

Keywords:botany;seed plants;floristic diversity;fundamental characteristics;life-form;Mount Jiangjun;Nanjing

物種多樣性是遺傳多樣性的中心內容,它是指某一地區不同物種的數量及豐富程度,物種豐富度及物種組成能夠反映不同森林群落類型和地區環境條件等方面的差異[1]。研究物種多樣性對于掌握物種的經濟價值、生態價值、科研價值等都具有重要的理論意義。近年來,對南京紫金山、幕府山、棲霞山、老山、牛首山以及寶華山等區系的種子植物以及某些類群進行的研究[2-7],初步揭示了研究區系植物組成及基本特征。對南京將軍山種子植物的區系組成、性質以及基本特征等調查尚未開展。本研究旨在通過野外實地調查南京將軍山種子植物區系并進行鑒定與分類,初步掌握該區種子植物資源家底,分析該區種子植物區系的基本組成、地理成分、優勢科屬以及生活型等,以期揭示該區種子植物區系多樣性及其基本特征,為該區生物多樣性保護、資源開發利用以及生態旅游等提供基礎資料。

1 研究區概況

將軍山位于江蘇省南京市江寧區鐵心橋境內(31°55′42.03″N,118°45′39.45″E),平均海拔約為150.0 m,總體呈南北走向;正北面是秦淮新河,西南方與牛首山、大石頭觀光休閑區相銜。境內山地、河流、平原交錯匯集,雨水充沛,光照充足,生物資源豐富。該區屬于北亞熱帶季風氣候區,四季分明,春秋短暫,夏季炎熱,冬季寒冷,年平均氣溫為16.0℃;6月至7月為梅雨季節,雨水集中,年均降水量為700.0~1 200.0mm;無霜期237.0 d;夏半年主導風向為西南風,冬半年為東北風;主要土壤類型為黃棕壤;主要森林群落為黑松Pinus thunbergii林、毛竹Phyllostachys edulis林以及短柄枹Quercus glandulifera灌叢等[8]。

2 研究內容與方法

于2014年4月至2015年3月,以樣線法為主并結合部分樣方法對南京將軍山種子植物資源共進行了12次實地調查,拍攝植物照片,并采集標本;查閱《江蘇植物志》《中國植物志》《中國高等植物圖鑒》《華東種子植物檢索手冊》等書籍資料對標本進行鑒定,初步整理出將軍山種子植物名錄。其中,樣線法是通過在群落中設置20條長度為150m的樣線對其兩側1m范圍的植物進行統計與調查,樣方法是通過在該區群落中設置5個20m×20m的樣方對群落中的喬木、灌木、草本以及藤本植物進行統計與調查。根據吳征鎰[9]對中國種子植物科屬分布區類型的劃分原則,對該區種子植物的分布區類型進行劃分;以種屬系數(S)作為衡量植物區系豐富程度的重要指標[10]用以說明研究區種子植物區系的豐富程度。S=(某地植物區系總屬數/該地植物區系總種數)×100%。

根據RAUNKIER植物生活型分類系統[11]對南京將軍山種子植物生活型進行統計,以植物在度過生活不利時期對惡劣條件的適應方式為基礎,依據植物休眠芽或復蘇芽所處位置的高低和保護的方式,將植物的生活型分為高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物、地下芽植物及1年生植物共5個類型。

3 結果分析

3.1 將軍山種子植物的基本組成

據初步統計:研究區共有種子植物95科274屬394種,其中裸子植物2科2屬2種,被子植物93科272屬392種。由表1可知:被子植物在將軍山種子植物區系中占有絕對優勢,占該區種子植物科、屬、種總數的比例分別為97.89%,92.52%,99.49%。該區草本植物種類最多,占總數的65.48%;藤本植物共有52種,占總數的13.20%;灌木植物種類最少,占總數的10.15%。

對研究區內被子植物組成作統計(表2)可知:該區系被子植物中,單子葉植物科、屬、種所占的比例分別為17.20%,23.16%和21.43%,雙子葉植物種類相對較多;離瓣花植物占雙子葉植物科、屬、種總數的比例分別為25.97%,32.06%和38.64%,合瓣花植物種類相對較多,比離瓣花科、屬、種所占比例分別高48.65%,35.88%,22.72%。從生長型來看,單子葉植物中缺乏喬木,草本植物占有絕對優勢,其所占比例為88.10%,灌木以及藤本植物種類相對較少;雙子葉植物中,離瓣花亞綱、合瓣花亞綱均以草本植物種類為主,其中以合瓣花所含植物種類最多,占草本植物總數的比例約為66.30%。

表1 將軍山種子植物的基本組成Table 1 Compositions of seed plants in Mount Jiangjun

表2 將軍山被子植物的基本組成Table 2 Compositions of angiosperm in Mount Jiangjun

3.2 將軍山種子植物的科、屬組成

3.2.1 科的組成 根據各科所含種的數量的多少,可將研究區內統計到的95科種子植物分為5個等級,即大科(31種以上)、較大科(11~30種)、中型科(6~10種)、寡種科(2~5種)和單種科(1種)(表4)。由表4可知:2個大科為禾本科Gramineae和菊科Asteraceae,共80種,占總種數的比例約為20.31%。禾本科、菊科也是世界分布類型的大科,在研究區分布非常廣泛。較大科6科共98種,占總種數的比例約為24.87%,分別為豆科Leguminosae,薔薇科Rosaceae,百合科Liliaceae,唇形科Lamiaceae,毛茛科Ranunculaceae和蓼科Polygonaceae,其中豆科、百合科、蓼科主要分布于林窗或者空曠地帶。中型科有8科共58種,占總種數的比例約為14.72%,除殼斗科Fagaceae和桑科Moracea外,其他科均為草本植物,如茜草科Rubiaceae,堇菜科Violaceae和傘形科Umbelliferae等。寡種科和單種科在該區種子植物科的組成中占有主要優勢,其中寡種科有37科,共116種,約占該區總種數的29.44%;單種科有42科,其中單子葉植物主要包括燈心草科Juncaceae,石蒜科Amaryllidaceae,鳶尾科Iridaceae和蘭科Orchidaceae等,雙子葉植物主要包括三白草科Saururaceae,檀香科Santalaceae,藤黃科Guttiferae和虎耳草科Saxifragaceae等。

表3 將軍山種子植物科、屬級別統計Table 3 Rank statistics of family and genera of seed plants in Mount Jiangjun

3.2.2 屬的組成 根據各屬所含種數的多少,可將研究區內274屬種子植物劃分為中等屬(6~10屬)、寡種屬(2~5屬)以及單種屬(1屬)3個等級(表3)。由表3可知:該區種子植物缺乏大屬和較大屬。中等屬有9屬,共有58種,約占總種數的14.72%,其中菝葜屬Smilax,薔薇屬Rosa和鐵線蓮屬Clematis均為落葉木質藤本,主要分布于林下;毛茛屬Ranunculus,蓼屬Polygonum,大戟屬Euphorbia和堇菜屬Viola均為草本植物,主要分布于林緣。寡種屬有50屬,共有121種,比中等屬所占比例高16.0%,如山胡椒屬Lindera,景天屬Sedum,馬兜鈴屬Aristolochia等。單種屬在該區種子植物組成中占有主體地位,如粉條兒菜屬Aletris,白鵑梅屬Exochorda,馬松子屬Melochia,子梢屬Campylotropis,細辛屬Asarum,小二仙草屬Haloragis和百蕊草屬Thesium等,共有215種,占總種數的比例約為54.57%,其中草本植物比木本植物所占比例約高44.18%,對于豐富該區種子植物多樣性具有重要的作用。

3.3 將軍山種子植物區系地理成分分析

表4 將軍山種子植物科、屬的分布區類型Table 4 Areal-types of seed plant families,genera in Mount Jiangjun

3.3.1 科的地理成分分析 將軍山種子植物95科可劃分為8個分布區類型(表4)。該區世界分布科共有41科,主要包括禾本科、薔薇科、菊科、毛茛科、十字花科Brassicaceae和玄參科Scrophulariaceae等。其中,薔薇科、桑科、毛茛科及瑞香科Thymelaeaceae等均為落葉木本植物;千屈菜科Lythraceae,香蒲科Typhaceae,眼子菜科Potamogetonaceae及莎草科Cyperaceae等以水生植物為主;茜草科,報春花科Primulaceae,旋花科Convolvulaceae,堇菜科及敗醬科Valerianaceae等均為陸生草本植物,常分布于路旁、林緣以及林下。該區熱帶分布科共有38科,占總科數的53.70%。其中,泛熱帶分布類型及變型共有22科,占該區總科數的53.70%,如葡萄科Vitaceae,夾竹桃科Apocynaceae,天南星科Araceae,馬兜鈴科Aristolochiaceae,檀香科及葫蘆科Cucurbitaceae等。東亞(熱帶、亞熱帶)及熱帶南美間斷分布類型共有7科,占該區總科數的13.21%,如省沽油科Staphleaceae,安息香科Styracaceae,木通科Lardizabalaceae及五加科Araliaceae等;其中冬青科Aquifoliaceae為該區群落喬木層的代表科,安息香科是典型的亞熱帶區系成分。此外,熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布、熱帶亞洲至熱帶非洲分布和熱帶亞洲—熱帶非洲—熱帶美洲(南美洲)分布均各有1科,分別為百部科Stemonaceae,杜鵑花科Ericaceae及鳶尾科,且均為單種科。該區溫帶分布科共有16科,占總科數的29.63%。其中,北溫帶分布類型共有13科,占該區總科數的24.08%,如杉科Taxodiaceae,胡桃科Juglandaceae,金縷梅科Hamamelidaceae,胡頹子科Elaeagnaceae及殼斗科等均由木本植物組成,其中殼斗科在該區群落結構以及物種組成中具有重要作用,為該種子植物區系最基本的成分。東亞及南美間斷分布類型僅有2科,分別為三白草科和木蘭科Magnoliaceae。東亞分布類型也有1科,為獼猴桃科Actinidiaceae,在該區系中極為少見。

3.3.2 屬的地理成分分析 將軍山種子植物274屬可劃分為15個類型和11個變型。該區世界分布屬共有44屬,其中茄屬Solanum,黃芩屬Scutellaria,鼠尾草屬Salvia,蒼耳屬Xanthium及老鸛草屬Geranium等均由草本植物組成,燈心草屬Juncus,浮萍屬Lemna,眼子菜屬Potamogeton及香蒲屬Typha等為水生植物;懸鉤子屬Rubus,鐵線蓮屬及衛矛屬Euonymus均以木質藤本植物為主。該區熱帶分布屬共有91屬,占總數的比例為39.57%。其中,以泛熱帶分布及其變型最多,共有52屬,占總屬數的比例為22.60%。該類型以木本屬為主,如黃檀屬Dalbergia,木藍屬Indigofera,山礬屬Symplocos,冬青屬Ilex以及算盤子屬Glochidion等。同時,木防己屬Cocculus,榕屬Ficus,薯蕷屬Dioscorea及馬兜鈴屬等是該區森林群落中重要的層間植物;鼠尾粟屬Sporobolus,雀稗屬Paspalum,白酒草屬Conyza以及白茅屬Imperata等為該區主要的草本地被。其次,舊世界熱帶分布屬共有15屬,占總數的比例為6.52%。該分布類型中屬內植物種類組成比較匱乏,均為單種屬,如千金藤屬Stephania,藎草屬Arthraxon,天門冬屬Asparagus,一點紅屬Emilia以及百蕊草屬等。第三為熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布,共有9屬,占總數的比例為3.91%。該類型多分布林下或林緣坡地,如通泉草屬Mazus,淡竹葉屬Lophatherum以及百部屬Angiospermae等。第四為熱帶亞洲分布,共有8屬,占總數的比例為3.47%,如葛屬Pueraria,絞股藍屬Gynostemma,雞矢藤屬Paederia,蛇莓屬Duchesnea等,其中葛屬為該區最為常見、分布最廣的藤本植物,常攀援于群落喬木層,在一定程度上對喬木及林下植物的生存、生長產生了不利影響。第五為東亞(熱帶、亞熱帶)及熱帶南美間斷分布,共有6屬,占總數的比例為2.61%。該分布類型中,除紫茉莉屬Mirabilis,地榆屬Sanguisorba為草本植物外,其余均為木本植物。第六為熱帶亞洲熱帶非洲分布,僅有1屬,為芒屬Miscanthus,主要分布于空曠地帶。該區溫帶分布屬共有139屬,占總數的比例為60.43%。其中以北溫帶分布及其變型最多,共有55屬,占總數的比例為23.91%,為該區的第一大分布類型,主要類型為落葉木本和草本植物,其中落葉木本如葡萄屬Vitis,瑞香屬Daphne,薔薇屬以及榆屬Ulmus等,草本植物如夏枯草屬Prunella,鳶尾屬Iris,天南星屬Arisaema,黃精屬Polygonatum以及蚤綴屬Arenaria等。其次為東亞分布及其變型,共有30屬,占總數的比例為13.07%,其中白芨屬Bletilla,兔耳風屬Ainsliaea,蕺菜屬Houttuynia,白馬骨屬Serissa以及野鴉椿屬Euscaphis等主要分布于林緣或林下。再次為舊世界溫帶分布,共有29屬,占總數的比例為12.61%。該類型以草本植物為主,主要有沙參屬Adenophora,鵝腸菜屬Myosoton,瓦松屬Orostachys,竊衣屬Torilis,野芝麻屬Lamium及綿棗兒屬Scilla等。第四為東亞及北美間斷分布,共有14屬,占總數的比例為6.09%,其中山胡椒屬,地錦屬Parthenocissus,絡石屬Trachelospermum及石楠屬Photinia等常見于林下,粉條兒菜屬和雞眼草屬Kummerowia等常見于空曠草地,胡枝子屬Lespedeza,楓香屬Liquidambar,鹽膚木屬Rhus及漆樹屬Toxicodendron等則多見于林緣向陽處。第五為溫帶亞洲分布,屬的數量相對較少,分別為楓楊屬Pterocarya,黃鵪菜屬Youngia,白鵑梅屬以及子梢屬等,除子梢屬外,其他屬均為單種屬。第六為地中海、西亞至中亞分布,有1個變型,僅有1屬,為黃連木屬Pistacia。中國特有分布共有4屬,占該區總屬數的1.77%,其中裸子植物特有屬僅有1屬,為杉木屬Cunninghamia;被子植物特有屬分別為牛鼻栓屬Fortunearia,盾果草屬Thyrocarpu及欒樹屬Koelreuteri,且均為單種屬。

3.4 與鄰近地區種子植物區系的比較

3.4.1 與鄰近地區種子植物區系數量組成的比較 由表5可知:在上述9個種子植物區系中,將軍山種子植物種數最少,但種屬系數最高,為69.54%,比其他地區種子植物區系的種屬系數高0.65%~ 25.84%,表明將軍山種子植物區系組成較為豐富。

3.4.2 與鄰近地區種子植物區系R/T的比較 植物區系中熱帶亞熱帶屬與溫帶屬的比值(R/T)是衡量區系性質的指標之一。R/T比值越大,表明植物區系熱帶性質越強。各植物區系的R/T比值見表6。由表6可知:在所比較的9個種子植物區系中,幕府山種子植物區系R/T比值最高為70.83%,表明其所具有的熱帶性質最為明顯。將軍山、牛首山及棲霞山種子植物區系R/T比值相差微小,表明這3個種子植物區系具有較強的熱帶性質。老山、紫金山種子植物區系R/T比值分別為50.69%,57.52%,表明其具有一定的熱帶親緣性。安徽鷂落坪種子植物區系R/T比值為48.03%,已經表現出一定的溫帶性質。泰山、廬山種子植物區系R/T比值均低于40.00%,表明這2個區系的溫帶性質已經比較明顯。

表5 與鄰近區系數量以及種屬系數的比較Table 5 Comparisons of quantity and coefficient between Mount Jiangjun and its adjacent floras

3.5 種子植物種的生活型譜

該區系種子植物生活型組成以高位芽植物為主,共有110種,占該區系總種數的比例為 27.92%,如野鴨椿 Euscaphis japonica,枸骨Ilex cornuta,冬青Ilex chinensis,梧桐 Firmiana platanifolia以及牛鼻栓Fortunearia sinensis等。地上芽植物次之,共有100種,占該區總種數的比例為25.38%,如馬松子Melochiacorchorifolia,苧麻Boehmeria nivea以及蓬蘽Rubus hirsutus等。地面芽植物共有67種,占該區總種數的比例為17.01%,如地榆Sanguisorba officinalis,紫花地丁Viola philippica,心葉堇菜Viola concordifolia,垂穗薹草Carex brachyanthera以及翅囊薹草Carexmaackii等。地下芽植物共有50種,占該區系總種數的比例為12.68%,如白芨Bletilla striata,小鳶尾Iris pseudorosii,綿棗兒Scilla scilloides,杜衡Asarum forbesii,輪葉沙參Adenophora tetraphylla,黃獨Dioscorea bulbifera以及綿毛馬兜鈴Aristolochiamollissima等。1年生草本植物共有67種,比地下芽植物所占比例高4.33%,主要植物種類有茼麻Abutilon theophrasti,爵床Rostellularia procumbens,竊衣Torilis scabra,通泉草Mazus japonicus,彈刀子菜Mazus stachydifolius以及龍葵Solanum nigrum等。

表6 各種子植物區系R/T比值的比較Table 6 Comparisons of R/T between Mount Jiangjun and other adjacent floras

4 結論與討論

種屬系數結果分析表明:南京將軍山種子植物區系組成比較豐富。該區系共有種子植物95科274屬394種,占南京種子植物科、屬、種[19]總數的比例分別為75.40%,50.46%,32.72%,其中裸子植物所占比例較低,被子植物科、屬、種所占比例分別為76.23%,50.65%,32.91%,在該區系組成中占有絕對優勢;單子葉植物種類相對較少,雙子葉植物科、屬、種所占比例分別為76.24%,50.48%,33.96%。從生長類型來看,該區草本植物共有258種,為該區種子植物區系的主要組成部分。

從科、屬的組成來看,該區系前16個科(大科、較大科及中型科)共有種子植物236種,占該區總種數的比例約為59.90%,對于豐富該種子植物區系具有主要的作用。另外,該種子植物區系中寡種科的數量比大科、較大科、中型科以及單種科的數量分別高36.83%,32.62%,30.52%,寡種科所含種的數量比大科、較大科、中型科以及單種科的所含種的數量分別高9.13%,14.72%,4.57%和18.78%,同時該區系單種屬、寡種屬的數量及其所含種數比中等屬分別高95.81%,82.00%和73.02%,52.07%。因此,寡種科(屬)和單種科(屬)在該種子植物區系組成中占有主要地位。

從科的分布區類型,該區系熱帶分布科比溫帶分布科所占比例約高46.0%;從屬的分布區類型來看,該區系熱帶分布屬比溫帶分布屬所占比例低34.52%;從R/T值來看,該區系熱帶、亞熱帶成分與溫帶成分的比例為65.47%,表明該區種子植物區系具有較強的熱帶親緣性,同時又在一定程度上受到溫帶成分的影響,基本上符合了該區所處的亞熱帶北緣的地理位置,與童麗麗等[14]的研究結果較為一致。另外,該區種子植物特有屬僅有4屬,占江蘇省和中國種子植物特有屬的比例分別為20.00%和1.25%,表明該區種子植物屬的特有程度較低。

每個生物群區都具有明確的植物生活型譜。本研究中高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物、地下芽植物以及1年生草本植物在該區生活型譜中所占比例分別為27.92%,25.38%,17.01%,12.68%,17.01%,構成了該區種子植物生活型譜的基本特征,這與當地的小氣候條件、土壤營養狀況、土壤類型和土壤水分等因素有關[20-22]。生活型反映了植物對環境條件的要求或者適應能力,該種子植物區系中年生草本植物所占比例較少,反映出該區系具有一定的溫帶植物區系特征。同時,該區高位芽植物種類最多,表明該區域氣候條件比較溫和,但很難出現超過30m高度的大高位芽植物,這可能與該區域水熱條件不足或者人為活動等因素有關[23]。另外,該區地上芽植物占有相對較高的比例,表明其能夠在冬季低溫時期充分利用地表以及近地面層氣溫相對較高的條件。然而,在對植物生活型進行研究時,往往容易忽視全球氣候變暖對植物生理活動的影響,溫度升高會導致植物休眠期較早結束而提前開始活動,使植物的生長期變長從而延長其生長周期[22]。這很可能會改變某一生物群區中植物各生活型的比例。

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Floristic diversity and fundamental characteristics of seed plants on Mount Jiangjun,Nanjing

XIN Jianpan1,SUN Xinxin2,TIAN Runan1
(1.College of Landscape Architecture,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu,China;2.Jinling College,Nanjing University,Nanjing 210089,Jiangsu,China)

To provide fundamental information and a theoretical basis for protection and management of plant resources on Mount Jiangjun,floristic diversity and fundamental characteristics of seed plantswere determined. Results showed 394 species of seed plants belonging to 95 families and 274 genera.Gymnosperms accounted for two species distributed in two genera and two families.Angiosperms consisted of the other 93 families,272 genera,and 392 species with monocotyledons accounting for 16 families,63 genera,and 84 species,and dicotyledons consisting of the remaining 77 families,209 genera,and 308 species.Dicotyledons had 110 species of epipetalousb elonging to 20 families and 67 genera,and 189 species of sympetalous belonging to 57 families and 142 genera.The depauperate family(genus)and single species family(genus)occupied a relatively large proportion of the flora;whereas,large families(genera)and less larger families(genera)were absent.Analysis of characterized families,R/T,and floristic compositions of families and genera demonstrated:1)an abundance of floristic compositions,2)obvious tropical elements influenced by temperate elements,3)complex geographical componentswith flora being extensively connected tomost floras of the world,and 4)existence of few endemic plants.Thus,phanerophytes and chamaephytesmost likely took up a dominant position with therophytes occupying the lowest percentage of the flora.[Ch,6 tab.23 ref.]

S718.3;Q948.2

A

2095-0756(2017)04-0629-08

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.008

2016-10-17;

2016-12-26

國家林業局引進國際先進農業科學技術計劃(“948”計劃)項目(2012-4-33);江蘇省 “六大人才高峰”項目(2014-NY-014);江蘇高校品牌專業建設工程項目(PPZY2015A063)

辛建攀,從事風景園林植物學研究。E-mail:jianpanxin@yeah.net。通信作者:田如男,教授,博士生導師,從事園林植物種質資源、園林植物應用、園林植物生理生態、園林植物繁殖與栽培等研究。E-mail:beike0607@aliyun.com

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