廣州鐘嶺村風水林的群落結構及其珍稀瀕危植物保護

范一鳴, 張倩媚, 鄒澤遠, 劉世忠, 褚國偉

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廣州鐘嶺村風水林的群落結構及其珍稀瀕危植物保護

范一鳴1, 張倩媚2,*, 鄒澤遠3, 劉世忠2, 褚國偉2

1. 佛山科學技術學院, 佛山 528225 2. 中國科學院華南植物園, 廣州 510650 3. 華南農業大學, 廣州 510642

風水林是區域鄉土植物的重要棲息地和種源地, 也是一些珍稀瀕危植物的生長地。以廣州市增城鐘嶺村的風水林為對象, 研究其群落結構和生境特征, 并分析群落內珍稀瀕危植物格木和土沉香的種群特征。在800 m2樣地內有維管束植物31種, 隸屬于21 科28 屬, 以熱帶分布科和屬占優勢。林內優勢種有5 種。群落可分為喬木層、灌木層和草本層3 個層次, 缺少層間植物。生活型以中、小高位芽為主。該風水林內有珍稀瀕危植物格木()和土沉香(), 格木以大個體為主, 缺乏幼苗, 自然更新不良, 而僅有1株土沉香幼苗。為了保護區域內的鄉土種種源, 建議將廣州市內有珍稀瀕危植物生長的風水林設為自然保護小區并進行嚴格管理。

風水林; 鐘嶺村; 格木; 土沉香; 保護

0 前言

風水林是指華南地區為了保持良好風水而特意保留的樹林, 它由宗教和風水傳統文化共同作用形成, 一般是指長期存在于村邊的常綠闊葉林。華南地區的地帶性植被是季風常綠闊葉林, 其群落結構復雜、生物多樣性豐富, 是亞熱帶陸地生態系統的重要組成部分[1–2]。風水林具有涵養水源、保持水土、調節氣候等生態系統服務功能, 對保持區域生態系統的平衡和穩定有著不可替代的作用[3–4]。風水林已有許多研究, 包括風水林分類及保護價值[4-7]、物種組成及多樣性[8-9], 優勢種種群結構[10]、群落特征[11-15]、生物量與碳儲量[16]。前期研究還發現, 部分風水林中有格木(Oliv)和土沉香((Lour.) Gilg)等珍稀瀕危植物。這兩種植物生長速度較慢, 具有重要的材用及藥用價值, 野生植株已較少見[17]。總體上看, 對風水林的群落結構研究較多, 對風水林內珍稀瀕危植物的研究及其生境的研究很少。

目前華南地區集中的、大面積的季風常綠闊葉林除自然保護區外并不多見, 主要以小片的風水林等次生形式散布存在。廣州市有風水林156處, 這些風水林中共有珍稀瀕危物種15種。廣州的風水林中的植被類型都是季風常綠闊葉林, 主要分布于城郊結合部或郊區, 遠郊區的風水林一般面積較大, 因保護較好而種類較多。城郊結合部由于快速城市化導致的環境變化和人為干擾面臨著嚴重退化的問題, 許多風水林中已找不到珍稀瀕危植物[18]。鐘嶺村位于廣州市增城區中新鎮, 緊挨羅崗開發區, 是典型的城市化區域, 其村后的風水林有一定面積, 人類干擾強度日益增強, 需要進行研究并找到有效保護措施。本文以廣州鐘嶺村的風水林為對象, 研究了其群落組成、結構、生境特征以及其內的珍稀瀕危植物格木和土沉香的種群結構, 擬回答如下3個科學問題: 1、這個風水林的群落結構特點如何？2、風水林中珍稀瀕危植物格木種群結構如何？3、這片風水林能否有效保護格木和土沉香？研究結果可為快速城市化地區村落風水林的保護管理和珍稀瀕危植物的保護提供參考。

1 材料與方法

研究地點位于廣東省廣州市增城區中新鎮鐘嶺村后, 位于廣州市東北部, N 23o 19′34.3″, E 113o36′28.9″。該風水林海拔約30—50 m, 東坡, 坡度23度。樣地屬于南亞熱帶季風氣候, 年平均溫度23 ℃, 1月最低平均溫度13 ℃, 8月最高平均溫度28.7 ℃, 年平均降雨量1650 mm左右, 其中4—9月的降雨量占全年的80%, 年平均濕度約80%[12]。該區域地帶性植被為南亞熱帶季風常綠闊葉林, 地帶性土壤為赤紅壤。由于靠近村落且沒有圍籬, 有人為進入和家禽散養干擾。

調查于2017年11月完成, 利用典型的群落樣方法對鐘嶺村風水林進行了植被喬灌草調查, 并同步取土壤樣品、凋落物葉層樣品。在鐘嶺村風水林區域設置了8個10 m×10 m樣方, 調查樣地郁閉度、喬木層胸徑≥1 cm的每木種類、高度、胸徑。在10×10㎡樣方中隨機選取3個5 m×5 m的灌木樣方, 在每個灌木層樣方內套設1個1 m×1 m的草本層樣方, 分別進行灌木層和草本層的調查[3]。在每個10 m×10 m樣方中隨機收集3個1 m×1 m的凋落物層稱重, 測定地被層現存凋落物量[19]。在5個10 m× 10 m樣方, 每一個樣方隨機選取6個位置, 用土鉆鉆取0—20 cm土樣混合, 帶回實驗室進行pH、土壤有機質、全量的測定。用植物冠層分析儀LAI 2000C測定葉面積指數和消光系數[20]。

調查所得的數據用Excel處理, 計算頻度、相對頻度、相對密度、相對顯著度、重要值、多樣性指數、優勢度、均勻度等, 分析群落空間結構、組成特征、群落生境。查閱中國植物志、廣東植物志, 根據Raunkiaer 的生活型譜標準, 綜合確定各種的生活型, 野外觀察與調查資料確定葉型。分析了格木和土沉香種群的徑級結構[3,12]。

其中重要值=(相對多度+相對頻度+相對顯著度)/3

Shannon-wiener指數=–∑ (i×lni)=–∑ |(i/)×ln(i/)|, 其中i為第個種的株數,為總株數。

生態優勢度=i(i-1)/ ((-1))。

Pielou均勻度指數= -∑(ilni) / ln為總種數。

2 結果與分析

2.1 群落的結構

據調查統計, 在800 m2的樣地中有維管束植物31種, 隸屬于21科28屬, 其中蕨類3科3屬3種, 草本1科1屬1種。該樣地植物區系以溫暖濕潤地區的熱帶亞熱帶分布為主, 也有少量溫帶和東亞地區種類。該風水林群落的種類組成具有一定的多樣性, 按重要值排列, 該風水林的主要種類有格木、銀柴((Roxb.) Muell. Arg.)、多毛茜草樹((Drake) Tirv)、錐(Hance)、覃樹(s (Champ.) Ollv.ex Hance)等(表1)。野外觀察發現, 銀柴與格木、土沉香與錐和多毛茜草樹生長在一起, 種間關系緊密。

該風水林的群落外貌終年常綠, 高約15 m, 郁閉度達75%。群落的葉面積指數LAI為5.1, 消光系數為0.292。其林冠層不連續, 樹高小于5 m的有70株占67%, 5—10 m的有7株占7%, 大于10 m的有28株占27%。喬、灌、草成層現象明顯(表1—3), 喬木層有23種105株, 胸徑大小差異較大, 胸徑 <5 cm的70株占67%, 5—20 cm的9株, 20—40 cm的24株, >40 cm的 2株; 灌木層有12種, 草本層僅4種, 其中喬木層與灌木層共有種8種, 層間植物較少。喬木層生物多樣性指數為2.615, 優勢度為0.11, 均勻度為0.834。

根據Raukiaer生活型分類系統, 該樣地喬灌木27種植物中, 中高位芽植物種數較多, 有16種, 占總種數的59%; 其次為小高位芽植物, 有9種, 占總種數的33%, 矮高位芽植物2種, 占總種數的7%。該風水林中高位芽和小高位芽植物是該群落的主要組成部分, 可以推測該群落已發育但還不夠成熟。此外, 野外還觀察到該群落中植物的葉型以中、小革質單葉為主。

表1 喬木層種類及重要值

表2 灌木層種類組成

表3 草本層種類組成

2.2 珍稀物種格木和土沉香的種群結構

喬木層中格木有14株, 平均胸徑32.6 cm, 最大一株胸徑41.7 cm, 最小一株胸徑22.8 cm。平均高度15.4 m, 除了一株斷頂之外, 高度都在14—18 m之間, 重要值為0.255, 占群落26%。灌木層有1株格木幼苗。格木種群可分為大和極小兩個徑級。說明該風水林中格木種群的年齡結構呈衰退倒錐型, 種群中現存的多數為成年個體和老年個體, 僅有一株幼年個體。此外, 在該風水林樣地中還發現了一株高1.9 m、胸徑1.4 cm的珍稀植物土沉香小苗(表4)。

2.3 群落的生境

該樣地土壤是花崗巖發育的赤紅壤, 土層較厚, 相對肥沃, 林地平均凋落物層重700 g·m-2, 富含腐殖質。土壤A層的0—20 cm內, pH值4.42, 呈酸性。有機質含量為15.064 g·kg-1, 全氮含量為0.695 g·kg-1。其主要化學性質如表5。相比鼎湖山地帶性頂級植被季風常綠闊葉林的土壤, 這個風水林的土壤肥力各項指標值均較小, 說明天然林的土壤肥力優于這個風水林[3]。與周邊蘿崗水西村的風水林相似。兩個風水林的土壤肥力指標均差于鼎湖山的天然林, 這說明與大面積的自然保護區的天然林土壤相比, 面積較小且受人為干擾的風水林土壤有一定程度的退化。

表4 群落中的珍稀瀕危植物

注：*其中序號1和2為同株, **為斷頂。

表5 土壤的化學性質(平均值±標準差)

注：*鼎湖山的數據引自彭少麟[3](1996), 水西村的數據引自黃柳菁[21](2010)。

3 討論

這個風水林群落喬木層的優勢種類與同地帶的鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林有些相似, 在區系成分、群落的生活型和葉型譜上顯示了熱帶性質。在群落外貌上, 并沒有鼎湖山頂級植被中明顯出現的板根、莖花植物、葉尖滴水植物、木質藤本等。同時, 本群落的物種多樣性、優勢度和均勻度遠差于鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林錐栗-荷木群落[3]。群落內的格木種結構與鼎湖山自然保護區內的野生格木種群結構相比差距大[17]。此外, 其土壤肥力也差于鼎湖山頂級植被。因此, 可以認為該林是南亞熱帶季風常綠闊葉林受人為干擾后的次生林。不利于珍稀物種的正常更新與演替。

4 結論

風水林曾經遍布華南地區, 但其中只有較少數能保存下來。朱報著等[12]對鄰近的廣州蘿崗一片含土沉香的風水林研究發現, 該群落物種數有70個, 其林內的土沉香以小徑級為主。這些風水林與原始的季風常綠闊葉林300多種相比, 還有較大的差距[3]。但這些風水林含有一些鄉土植物, 是該區域的鄉土種源, 也是一些珍稀瀕危植物的避難所。隨著華南地區社會經濟的發展和城市化進程的加速, 在城市景觀中呈島嶼狀分布的風水林也正在遭受生境破碎化的威脅。生境喪失和破碎化是物種滅絕的主要原因之一, 因此, 消除和減弱導致風水林生境毀壞的因素顯得尤為重要。鐘嶺村已有數百年歷史, 本村人口及外來人口高于附近村落人口的2倍, 由于快速的城市化, 目前土地除山地為林地外, 其余均已作為建設用地, 農田極少。這種快速城市化直接或間接對該風水林會產生影響而導致森林退化。對鐘嶺村周邊森林調查發現, 附近 10 km范圍內基本沒有天然次生林, 而該村這片風水林面積約 60 畝, 相對較大, 而且處于15°以上坡地, 是農業用地, 按照區域規劃不適于改為建設用地, 建議有關部門編制風水林林地保護規劃并建立保護小區, 同時鐘嶺村要采取封山育林措施對風水林進行封育管理, 減少人類活動的干擾, 防止惡性雜草的入侵, 促進風水林的自然進展演替和穩定性, 最終形成自然保護區－風水林小區這樣的區域鄉土物種保護網絡。保護這些風水林, 通過種子傳播可以為區域人工林的自然演替提供種源。在進行區域生態公益林建設和人工林改造時, 還可以參考這些風水林的物種組成、種類搭配和群落結構進行生態建設, 通過保護+恢復, 最終促進區域生態環境的可持續發展。

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The community structure and its rare and endangered plants conservation status of geomantic forest at Zhongling village in Guangzhou

FAN Yiming1, ZHANG Qianmei2,*, ZOU Zeyuan3, LIU Shizhong2, CHU Guowei2

1. Foshan Institute of Science and Technology, Foshan 528225, China 2. South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China 3.South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China

Geomantic forest is one special type of vegetations and seed source of regional native plant. Some rare and endangered plants often grow in the geomantic forest. This paper studied the community structure and habitat characteristics of geomantic forest at Zhongling Village, Zengcheng City, Guangzhou, South China. The paper also reported the population characteristics of two rare and endangered plants (Oliv,(Lour.) Gilg) in the community. There are 31 species of vascular plants in the 800 m2plot, belonging to 21 families and 28 genera. The community is dominated by tropical families and genera. There are five species of dominant species in the forest. The community stratification can be divided into tree layer, shrub layer and grass layer. It is lack of vines and epiphyte. The plants with medium and small high buds dominate the community. The population structure ofandis unreasonable. Our findings show that the geomantic forest does not effectively protect the rare and endangered plants in the community. We recommend that the geomantic forests with rare and endangered plants in Guangzhou should be set up as small natural reserves with strict management.

geomantic forest; Zhongling village;;; protection

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.02.021

Q89

A

1008-8873(2019)02-162-06

2018-12-17;

2019-03-15

鼎湖山站國家生態系統觀測研究網絡運行服務費; 中科院鼎湖山站運行費; 華南植物園成果轉移轉化自主研發項目

范一鳴(1999—), 男, 廣東揭陽人, 大學本科學生, 研究方向為植物生態學、光源與照明, E-mail: 2097264041@qq.com

張倩媚, 女, 碩士, 高級工程師, 主要從事植物生態學研究與信息系統管理。E-mail: zqm@scib.ac.cn

范一鳴, 張倩媚, 鄒澤遠, 等. 廣州鐘嶺村風水林的群落結構及其珍稀瀕危植物保護[J]. 生態科學, 2019, 38(2): 162-167.

FAN Yiming, ZHANG Qianmei, ZOU Zeyuan, et al. The community structure and its rare and endangered plants conservation status of geomantic forest at Zhongling village in Guangzhou[J]. Ecological Science, 2019, 38(2): 162-167.