廣州火爐山千年桐+黧蒴錐+山油柑群落特征及物種多樣性研究

朱麗君，易綺斐，張健豪，4，文 波，周蘭平，邢福武*，杜曉潔，贠建全，4，黃建昌，洪寶瑩，陳道怡

(1.中國科學院華南植物園，廣東省應(yīng)用植物學重點實驗室，廣東廣州 510650；2.深圳市公園管理中心，廣東深圳 518040；3.深圳市中深力人力資源管理有限公司，廣東深圳 518000；4.中國科學院大學，北京100049；5.仲愷農(nóng)業(yè)工程學院，廣東廣州 510225；6.澳門特別行政區(qū)民政總署，澳門 999078)

群落組成和結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)功能狀態(tài)的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展和植被恢復(fù)的重要前提和理論基礎(chǔ)[1]。近10年來，較多學者對廣州地區(qū)的植物區(qū)系、植被組成、園林植物等進行調(diào)查[2-12]，但涉及火爐山的植物群落研究鮮見報道。廣州市火爐山千年桐Aleuritesmontana+黧蒴錐Castanopsisfissa+山油柑Acronychiapedunculata群落是廣州地區(qū)鄉(xiāng)土植物群落的典型代表之一。因此，筆者對火爐山千年桐+黧蒴錐+山油柑群落的物種多樣性及其群落特征進行分析，以野外群落調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合廣州植物區(qū)系的特征，揭示該常綠闊葉林的植物種類組成、外貌、群落結(jié)構(gòu)，為保護當?shù)氐闹脖缓头雷o林建造提供一定的理論依據(jù)和指導(dǎo)建議。

1　材料與方法

1.1研究地概況火爐山位于廣州市天河區(qū)東北部，廣汕公路南側(cè)(113°23′25.69″E，23°11′23.52″N)，北臨廣東樹木園，西接華南植物園，東隔大觀路，海拔321.8 m，總面積約600 hm2，因狀似葫蘆，故名為葫蘆山，因廣州白話“葫蘆”與“火爐”發(fā)音相同，又稱火爐山。氣候?qū)儆谀蟻啛釒Ъ撅L海洋性氣候，具有溫暖多雨、夏季長、光照充足、霜期短等氣候特征。年平均氣溫21.4～21.8 ℃，年降雨量1 689～1 876 mm。

1.2研究方法

1.2.1群落調(diào)查方法。在火爐山千年桐+黧蒴錐+山油柑群落樣地，采用相鄰格子法對該群落進行調(diào)查，共調(diào)查12個10 m×10 m的樣方，總面積1 200 m2。估算樣方內(nèi)的郁閉度，樣方內(nèi)的喬木處理方法為每木記賬法，對所有胸徑≥1.5 cm以上、高度≥1.5 m以上的立木進行統(tǒng)計，記錄植株的種名、胸徑、高度、枝下高、冠幅等，對灌木、草本、層間植物記錄喬木幼苗、灌木、草本、藤本植物的種名、株數(shù)、蓋度。

1.2.2數(shù)據(jù)分析。參照群落取樣調(diào)查和分析方法[13-16]，分析群落中植物的優(yōu)勢程度和多樣性。

1.2.2.1重要值計算。

相對多度(RA)=某一種植物的個體總數(shù)/所有植物個體總數(shù)

(1)

相對頻度(RF)=一個種的頻度/所有種的頻度總和

(2)

相對顯著度(RP)=該種所有個體胸高斷面積之和/所有種個體胸高斷面積總和

(3)

相對蓋度(RC)=某個種的分蓋度/所有種的分蓋度總和

(4)

喬木層重要值(IV)=相對多度+相對頻度+相對顯著度

(5)

灌木層(草本層)重要值(IV)=相對多度+相對頻度+相對蓋度

(6)

1.2.2.2物種多樣性測度公式。

物種豐富度Margalef指數(shù)：E=(S-1)/lnN

(7)

(8)

變化度Shannon-Wiener指數(shù)：H′= -∑PilnPi

(9)

均勻度Pielou指數(shù)：JSW=(-∑PilnPi)/lnS

(10)

式中，S為樣方的植物種類總和；Pi為種i的個體數(shù)占所有種個體總數(shù)的比率；N為樣方所有物種的個體數(shù)之和。

2　結(jié)果與分析

2.1物種組成廣州火爐山1 200 m2群落樣地內(nèi)有維管植物共73種，隸屬43科64屬。其中蕨類植物有7科7屬8種，種子植物有36科57屬65種，分別占總種數(shù)的10.96%、89.04%(表1)。按照每個科所含物種數(shù)的多少，可分為中等科(大于10～ 20種)、寡種科(2～10種)和單種科(1種)[17]。火爐山千年桐+黧蒴錐+山油柑群落中寡種科有13個，占總科數(shù)的30.23%；單種科有30個，占總科數(shù)的69.77%；沒有中等科。熱帶性質(zhì)的茜草科(Rubiaceae)6屬6種、大戟科(Euphorbiaceae)5屬5種、百合科(Liliaceae)4屬5種、蕓香科(Rutaceae)4屬4種等植物種數(shù)相對較多，科的區(qū)系有較強的熱帶性質(zhì)。

表1　火爐山千年桐+黧蒴錐+山油柑群落物種組成分析

2.2群落垂直結(jié)構(gòu)火爐山千年桐+黧蒴錐+山油柑群落結(jié)構(gòu)比較簡單，成層現(xiàn)象明顯，可分為喬木層、灌木層、草本層和層間植物。喬木層只有1層，層高1.50～12.00 m，平均高度4.96 m，樹干大體較直，樹冠連續(xù)。該層物種不多，共有12種。由表2可知，喬木層中山油柑、千年桐、黧蒴錐在群落中占有極為明顯的優(yōu)勢地位，重要值分別為 0.587 5、0.309 3、0.290 4，說明該群落次生性較強，仍處于演替初期階段。

表2　喬木層物種的重要值(重要值≥0.03)

樣地中灌木層共有41種，物種豐富，均高在0.50～4.12 m，主要集中在1.5 m左右。由表3可知，假鷹爪、九節(jié)、山油柑在群落中的重要值較高，分別為0.407 0、0.422 1、0.346 0；其次豺皮樟、粗葉榕(Ficushirta)、梅葉冬青(Ilexasprella)等數(shù)量較多，形成了灌木層豐富的物種繁殖庫。此外，山茶(Camelliajaponica)、樟(Cinnamomumcamphora)、牛耳楓(Daphniphyllumcalycinum)、蒲桃等數(shù)量僅有1株。

樣地中草本植物有14種，種類不多。由表4可知，淡竹葉(Lophatherumgracile)、異葉鱗始蕨(Lindsaeaheterophyllum)、弓果黍(Cyrtococcumpatens)在草本層群落中的重要值較高，分別為0.846 9、0.569 3、0.375 7。還有幾種蕨類植物稀疏分布，如華南毛蕨(Cyclosorusparasiticus)、半邊旗(Pterissemipinnata)和芒萁(Dicranopterispedata)等。

表3　灌木層物種的重要值(重要值≥0.03)

樣地中藤本植物種類10種，種類較少。在草本層群落中的重要值較高的植物有錫葉藤(Tetracerasarmentosa)、玉葉金花(Mussaendapubescens)、寄生藤(Dendrotrophevarians)，重要值分別為0.607 8、0.590 3、0.437 9。還有幾種植物稀疏分布，如鏈珠藤(Alyxiasinensis)、酸藤子(Embelialaeta)、土茯苓(Smilaxglabra)。

表4　草本層物種的重要值

2.3群落植物生活型譜根據(jù)Raunkiaer生活型分類系統(tǒng)[18]，結(jié)合野外實際考察記錄編制出生活型譜，以對該群落的外貌特征進行分析，結(jié)果見表5。該群落以矮高位芽植物占優(yōu)勢，占總種數(shù)的 34.24%；喬木小高位芽次之，占總種數(shù)的20.55%；藤本高位芽植物占13.70%；喬木中高位芽占10.96%；草本地面芽植物各占9.59%；地下芽植物占8.22%；一年生植物占2.74%。其中，高位芽植物中，以矮高位芽植物為主，山油柑等優(yōu)勢種屬于該生活型；藤本高位芽植物主要由酸藤子、寄生藤、玉葉金花等組成。草本植物中以地下芽植物為主，主要有半邊旗、華南毛蕨、芒萁、扇葉鐵線蕨等。

表5　生活型譜

2.4各層植物多樣性指數(shù)群落組成的數(shù)量及空間分布的不同，形成群落的結(jié)構(gòu)格局。如表6所示，藤本層的各項指數(shù)均不高，而喬木層和灌木層的指數(shù)相近且高于藤本層。在該群落各層中，群落Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)顯示灌木層最高，其次是喬木層、草本層，藤本層最低；Simpson指數(shù)顯示灌木層最高，其次是喬木層、藤本層，草本層最低；Pielou指數(shù)顯示喬木層最高，其次是灌木層、草本層，藤本層最低。因此，豐富度Margalef指數(shù)說明廣州火爐山群落灌木種類最多，其次是喬木種類、草本層植物，藤本植物最少；變化度Shannon-Wiener指數(shù)顯示以灌木層最高，而以藤本層最低，說明灌木層植物的數(shù)量越多，分布越均勻，藤本層則反之；Simpson指數(shù)顯示以灌木層最高，而以草本層最低，說明喬木層優(yōu)勢種比灌木層明顯，個體高度集中；Pielou均勻度指數(shù)顯示以喬木層最高，而以藤本層最低，說明喬木層植物分布最均勻，藤本植物層分布最不均勻。

表6群落各層次物種多樣性指數(shù)

Table6Speciesdiversityindexofdifferentlayersinwholecommunity

層次Layer豐富度指數(shù)(E)Richnessindex優(yōu)勢度指數(shù)(D)Simpsonindex變化度指數(shù)(H')Shannonindex均勻度指數(shù)(Jsw)Pielouindex喬木層Trees8.190.882.590.79灌木層Shrub10.840.922.840.77草本層Herb4.830.791.860.75藤本層Liana1.880.820.280.13整個群落Wholecommunity10.040.953.440.81

2.5與其他植物群落物種多樣性比較物種多樣性是指群落的種數(shù)、個體數(shù)及分布均勻程度，反映群落穩(wěn)定性和組織結(jié)構(gòu)水平，常用物種豐富度Margalef指數(shù)、變化度Shannon-Wiener指數(shù)(H′)、均勻度Pielou指數(shù)(Jsw)等表征[12]。結(jié)果如表7，火爐山千年桐+黧蒴錐+山油柑群落(喬木層)的物種多樣性高于深圳大鵬香蒲桃群落和佛山大浩湖山黃麻群落，但比澳門黑沙水庫群落低。

表7　4個不同群落(喬木層)物種多樣性指數(shù)比較

3　結(jié)論與討論

火爐山千年桐+黧蒴錐+山油柑群落的植物種類組成較簡單，共有維管植物73種，隸屬43科64屬。群落外貌常綠，生活型以矮高位芽為主，由該群落中優(yōu)勢種的樹苗和灌木組成。群落郁閉度在65%～80%，成層現(xiàn)象明顯，可分為喬木層、灌木層和草本層以及少量層間植物層；其中灌木層相對豐富，灌木層種類相對較多，優(yōu)勢種數(shù)量多，分布均勻，層間植物種類相對較少，喬木層最為稀疏。

從群落物種多樣性看，該群落各項多樣性指數(shù)，豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)反映出一致的趨勢，以灌木層的各項指數(shù)最高，而Pielou均勻度指數(shù)則反映喬木層最高。該群落的層次格局表現(xiàn)為灌木層>喬木層>草本層>藤本層，由于群落內(nèi)喬木幼苗較多，而使灌木植物的物種多樣性指數(shù)最高。喬、灌、草種類搭配的群落模式可以在廣州乃至華南地區(qū)的植被恢復(fù)以及防護造林上采用，以提高其生態(tài)功能和生態(tài)效益，同時也可參照該群落的樹種組成設(shè)計造林混交模式[22]。

通過對該群落的調(diào)查，了解該群落的群落特征及物種多樣性，一方面對研究地帶性植物群落結(jié)構(gòu)和演替規(guī)律具有一定的參考價值，另一方面為保護當?shù)氐闹脖换謴?fù)和防護林建造提供一定的理論依據(jù)和指導(dǎo)建議。

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