廣東和平黃石坳省級自然保護區蕨類植物調查及區系組成分析

丁曉龍

(廣州草木蕃環境科技有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引言

蕨類植物是高等植物中比較原始的一大類群，也是最早的陸生植物，主要借助孢子進行繁殖，有著頑強而旺盛的生命力，廣泛分布于全世界溫帶和熱帶森林群落中[1]。21世紀初繆紳裕等對廣東和平黃石坳省級自然保護區種子植物區系和森林群落進行了研究，認為黃石坳自然保護區可能是廣東植被區劃東西分區的一個關鍵地區，但未有研究對保護區的蕨類植物進行研究[2]。廣東和平黃石坳省級自然保護區是以保護野生珍稀植物資源和亞熱帶季風氣候典型闊葉混交林為目的，蕨類資源較豐富，存在具有較高價值的古老蕨類物種，對其進行調查研究并進行區系組成分析，對更加科學地理解森林生態系統和天然林的生物多樣性，并對森林生態系統恢復與重建及森林可持續經營具有重要意義[3]。

2 研究區概況

廣東和平黃石坳省級自然保護區(下稱“黃石坳保護區”或“保護區”)位于廣東省河源市和平縣西南部，九連山東麓，保護區始建于2000年3月份，地理坐標范圍為24°20′0″～24°26′0″N，114°49′0″～114°55′35″E，保護區東至合水鎮興徑村大亂，南至青州鎮片田村金竹壩，西至熱水鎮南湖村打牛墩，北至熱水鎮中興村下合棟，總面積8096.8 hm2。主要保護對象是珍稀瀕危野生動植物資源及其棲息地，屬森林生態類型的自然保護區[1]。

黃石坳保護區地處中亞熱帶季風氣候區，屬中低山丘陵地貌，區內森林資源豐富，以亞熱帶常綠闊葉林為主的自然環境極具保護、觀賞和科研價值[2]。2002年保護區組織開展了區內植物植被和野生動物資源本底調查，記錄到維管植物206科740屬1417種(含種下等級)，其中國家重點保護植物有10科11屬11種；記錄到陸生野生脊椎動物22目47科107種，其中國家重點保護動物12種[4]。

3 調查與研究方法

3.1 樣方設置

在保護區范圍內選擇具有代表性，易于監測工作開展，利于長期監測和維護的區域設置樣方，本次監測在保護區內設置了7個20 m×20 m固定樣方，分成4個10 m×10 m的小樣方，腳樁標記，進行編號，并記錄該標記點的編號與坐標位置，以樣方西南角為坐標原點，建立坐標系進行植物群落調查，起測胸徑為1 cm的立木，記錄坐標位置(以距離坐標軸的距離表示)、種名、胸徑和樹高等信息并掛牌編號[5]。

3.2 樣線設置

根據現有資料，通過前期初步勘察，在衛星遙感圖上預設樣線(樣線要求貫穿保護區的各種不同地形地貌和植被類型)，通過預設樣線和實地調查相結合，實際調查樣線有10余條，每條樣線長3～5 km[6]，樣線調查過程中主要記錄沿線植物，植物群落特征，包括植物種類、群落結構、群落外貌、各層優勢物種等，并對沿線的不同環境、生境狀況、植被類型進行判斷定點記錄，確定保護區內各個植被的類型及面積[7]。對于難以辨認植物進行拍照和標本采集，在樣線行進過程中觀察記錄和布點詳細調查，結合實地典型調查(圖1)，最終形成保護區蕨類植物名錄。

圖1 黃石坳保護區固定樣方布置示意

3.3 植物區系地理成份劃分方法

對保護區記錄到的植物物種進行科、屬、種的統計分析，根據吳征鎰系統對屬的劃分方法，蕨類植物采納秦仁昌系統概念對中國植物科的分布區類型的劃分方法，從科、屬、種3個層面上，對蕨類植物科、屬、種的分布型統計[8]。

4 結果分析

4.1 蕨類植物物種分析

黃石坳保護區地處亞熱帶季風氣候區，降水量較大，區內溝谷溪流眾多，在海拔200～700 m的溝谷兩側分布著亞熱帶溝谷常綠闊葉林，本類型是黃石坳保護區原生性較強的地帶性植被類型[9]。群落層次復雜，主要由樟科、杜英科、桃金娘科物種組成，灌木層和草本層不發達，蓋度小，主要有一些耐蔭的草本、灌木植物和喬木幼苗，層間植物豐富，附生蘭花、蕨類植物較多。

根據實地調查和資料查詢，黃石坳保護區記錄到維管植物208科768屬1511種(栽培植物60科119屬147種)，其中蕨類植物32科62屬116種，裸子植物8科13屬17種，被子植物168科693屬1378種(表1)。

表1 黃石坳保護區維管植物科屬種統計

4.1.1 蕨類珍稀植物物種分析

依據2020年7月最新的國家重點保護植物名錄征求意見稿和1999年頒布的國家重點保護植物名錄比較，黃石坳保護區有國家重點野生保護植物22種，蕨類珍稀植物5種，有金毛狗(Cibotiumbarometz)、桫欏(Alsophilaspinulosa)、粗齒桫欏(Alsophiladenticulata)、水蕨(Ceratopteristhalictroides)、蘇鐵蕨(Braineainsignis)等(詳見表2、表3)，均為國家Ⅱ級，未有降級和升級情況。其中，水蕨是中國珍稀瀕危保護植物名錄極小種群及特有植物；桫欏、粗齒桫欏被列入《中國植物紅皮書》稀有的漸危(VU)種；金毛狗被列入《世界自然保護聯盟物種紅色名錄》(IUCN)瀕危(EN)物種；金毛狗、桫欏、粗齒桫欏被列入《瀕危野生動植物種國際貿易公約》(CITES)附錄Ⅱ。

表2 黃石坳保護區珍稀瀕危野生保護植物統計

表3 黃石坳保護區國家重點保護和珍稀瀕危野生蕨類植物名錄

4.1.2 新記錄蕨類植物分析

本研究發現，黃石坳保護區記錄到維管植物208科768屬1511種(其中栽培植物60科119屬147種)，相比2002年的科學考察記錄，在保護區內新記錄到95個種，12個屬；其中蕨類植物7種，被子植物88種(栽培種除外)，新記錄屬為沙皮蕨屬、夜花藤屬、苦木屬、麻楝屬、木樨欖屬、球蘭屬、假福王草屬、石豆蘭屬、隔距蘭屬、菱蘭屬、苦竹屬、弓果黍屬。

保護區內新記錄到蕨類植物有7種(包括種下等級)，分屬于5科7屬(秦仁昌系統)(表4)。新記錄屬1屬，為沙皮蕨屬(Hemigramma)。新記錄物種豐富了保護區內蕨類植物的多樣性，也體現出保護區多年來優良的管護、保護成效，為保護區生物多樣性的發展創造了有利場所與空間。

表4 黃石坳保護區蕨類植物新紀錄統計

4.2 蕨類植物區系

通過對保護區內植物種類的區系成分進行詳細比較研究，對了解該區域的植物種類組成、原生植被演替、植物群落的受干擾程度均有重要意義[14]。

4.2.1 蕨類植物科分布區類型

以秦仁昌系統為依據整理黃石坳保護區蕨類植物名錄[15]，根據臧得奎等的劃分原則，參考吳征鎰對分布區類型的劃分方法進行區系統計分析。結果見表5；保護區蕨類植物共記錄到32個科，在去除世界廣布的13個科后，泛熱帶分布科有14個，占非世界分布總科數的73.68%，占據明顯優勢，其次是熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布類型，有2科，占非世界分布總科數的10.53%，其余3個分布區類型所占比例均小于10%，分別是熱帶、亞洲帶及熱帶南美間斷分布和舊世界熱帶分布、北溫帶分布，均只有1科。

表5 黃石坳保護區蕨類植物科區系分布類型統計

世界廣布[16]的13個科：水龍骨科、鳳尾蕨科、卷柏科、中國蕨科、石杉科、烏毛蕨科、紫萁科、骨碎補科、蕨科、蚌殼蕨科、滿江紅科、蘋科和水蕨科。

泛熱帶分布[17]的14個科：鱗毛蕨科、金星蕨科、蹄蓋蕨科、鐵角蕨科、叉蕨科、碗蕨科、膜蕨科、鐵線蕨科、裸子蕨科、里白科、桫欏科、海金沙科、腎蕨科和鱗始蕨科。

熱帶、亞熱帶和熱帶南美間斷分布[18]1科：瘤足蕨科。

舊世界熱帶分布1科：觀音座蓮科。

熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布2科：槲蕨科等。

北溫帶分布1科：石松科。

4.2.2 蕨類植物屬分布區類型

黃石坳保護區內記錄到的蕨類植物屬的地理分布區類型進行統計分析，結果見表6。保護區蕨類植物共有62屬，可分為9個分布區類型。在去除世界廣布的14個屬后，泛熱帶分布屬22個，占非世界分布屬48屬的45.83%，占據明顯優勢，其次是舊世界熱帶分布和熱帶亞洲(印度-馬來西亞)分布，均占非世界分布屬的10.42%，其余5個分布區類型所占比例均小于10%。

表6 黃石坳保護區蕨類植物屬區系分布類型統計

世界廣布的14屬是：耳蕨屬(Polystichum)、粉背蕨屬(Aleuritopteris)、狗脊屬(Woodwardia)、骨碎補屬(Davallia)、卷柏屬(Selaginella)、蕨屬(Pteridium)、鱗毛蕨屬(Dryopteris)、滿江紅屬(Azolla)、木賊屬(Equisetum)、蘋屬(Marsilea)、石杉屬(Huperzia)、石韋屬(Pyrrosia)、鐵角蕨屬(Asplenium)、鐵線蕨屬(Adiantum)。

泛熱帶分布的22屬是：垂穗石松屬(Palhinhaea)、短腸蕨屬(Allantodia)、鳳尾蕨屬(Pteris)、海金沙屬(Lygodium)、假毛蕨屬(Pseudocyclosorus)、金星蕨屬(Parathelypteris)、金粉蕨屬(Onychium)、里白屬(Diplopterygium)、栗蕨屬(Histiopteris)、瘤足蕨屬(Plagiogyria)、蕗蕨屬(Mecodium)、馬尾杉屬(Phlegmariurus)、毛蕨屬(Cyclosorus)、腎蕨屬(Nephrolepis)、碎米蕨屬(Cheilanthes)、桫欏屬(Alsophila)、烏蕨屬(Odontosoria)、烏毛蕨屬(Blechnopsis)、鱗始蕨屬(Lindsaea)、芒蕨屬(Arachniodes)、肋毛蕨屬(Ctenitis)、水蕨屬(Ceratopteris)。

熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布的3屬是：金毛狗屬(Cibotium)、雙蓋蕨屬(Diplazium)、叉蕨屬(Tectaria)。

舊世界熱帶分布的5個屬是：觀音座蓮屬(Angiopteris)、芒萁屬(Dicranopteris)、鱗蓋蕨屬(Microlepia)、陰石蕨屬(Humata)、線蕨屬(Colysis)。

熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布的3個屬是：槲蕨屬(Drynaria)、針毛蕨屬(Macrothelypteris)、鳳丫蕨屬(Coniogramme)。

熱帶亞洲至熱帶非洲分布的4個屬是：抱樹蓮屬(Drymoglossum)、盾蕨屬(Neolepisorus)、貫眾屬(Cyrtomium)、星蕨屬(Microsorum)。

熱帶亞洲(印度-馬來西亞)分布的5個屬是：沙皮蕨屬(Hemigramma)、圣蕨屬(Dictyocline)、蘇鐵蕨屬(Brainea)、藤石松屬(Lycopodiastrum)、新月蕨屬(Pronephrium)。

北溫帶分布的2個屬是：卵果蕨屬(Phegopteris)、紫萁屬(Osmunda)。

東亞分布的4個屬是：假蹄蓋蕨屬(Athyriopsis)、伏石蕨屬(Lemmaphyllum)、假瘤蕨屬(Phymatopteris)、水龍骨屬(Polypodiodes)。

4.2.3 科屬種區系特征

綜合以上植物區系的統計分析，歸納出黃石坳保護區蕨類植物組成的區系特征如下：

(1)比較屬與種的區系組成分析，二者在較大尺度上獲得一致的結果，均體現了黃石坳保護區蕨類植物區系以熱帶成分為主，溫帶成分占有一定的比重，這與保護區所在的中亞熱帶季風氣候相關。種的區系組成分析比屬的區系組成分析體現了更細致的信息，能更全面地體現特定環境下植被的區系組成特征。

(2)黃石坳保護區的植物區系保存了一定數量的古老物種或在系統進化上具有重要地位的科屬，如蕨類植物中的里白科[19]、桫欏科[20]、卷柏科、海金沙科等均起源于白堊紀晚期至早第三紀，這都說明了黃石坳保護區植物區系具有原始性和古老性。

5 結論與討論

在廣泛收集資料、野外實地調查、植物標本采集、數據整理和鑒定的基礎上，分析了黃石坳省級自然保護區內植物區系、植被、物種多樣性的分布情況，針對監測樣方內蕨類植物群落結構、物種多樣性和物種組成，植物科屬的區系分布情況進行了分析。

(1)保護區地處中亞熱帶，其主要保護對象是珍稀瀕危野生動植物資源及其棲息地。保護區地表形態復雜多樣，生境復雜多變，為生物多樣性的形成創造了良好的發育、生長、棲息條件，使本區保存著較豐富的生物物種。保護區內維管束植物有208科768屬1511種(包括栽培植物60科119屬147種)，其中蕨類植物32科62屬116種，分別占保護區內維管植物科屬種總數的15.38%、8.33%和7.68%。

(2)相比保護區2002年的資源調查，本研究發現蕨類珍稀植物5種，均未出現升級或降級現象，且保護情況較樂觀，新紀錄到蕨類植物7種，隸屬于5科7屬，蕨類植物物種多樣性有所增加。

(3)保護區蕨類植物科、屬的區系組成成分均體現了熱帶成分占極大的優勢，這與其所處的中亞熱帶氣候帶性質相符，說明保護區植物的區系組成成分具有地帶性；其中蕨類植物中的里白科、桫欏科、卷柏科、海金沙科等均起源于白堊紀晚期至早第三紀，被子植物中的木蘭科是亞熱帶常綠闊葉林的特征科和代表科，金縷梅科也是較古老科，這些都體現了保護區植物區系的原始性和古老性。