太原市域種子植物區(qū)系分析

蔚 萍 ，郭躍東，白晉華，張蕓香，郭晉平，2

（1.山西農(nóng)業(yè)大學林學院，山西太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學研究生院，山西太谷 030801）

植物區(qū)系是某一地區(qū)或者某一時期、某一分類群、某類植被等所有植物種類的總稱，是植物界在一定自然環(huán)境，特別是自然歷史環(huán)境中發(fā)展演化的結果[1-2]。植物區(qū)系地理成分是植被恢復的基礎，也是植物資源保護與開發(fā)利用的前提。對特定地區(qū)植物區(qū)系地理成分的分析能夠反映生物多樣性的區(qū)域特征，對于保護改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、制定生物多樣性保護規(guī)劃具有不可忽缺的基礎資料價值。生態(tài)園林城市建設對生物多樣性保護提出了更高的要求，把握市域生物多樣性格局、準確掌握植物區(qū)系成分及其特點，對于明確城市生物多樣性保護對象和重點、促進城市園林綠化中城鄉(xiāng)一體化建設具有重要的作用。隨著對城市生物多樣性保護工作重要意義的認識逐漸加深，對市域范圍植物區(qū)系地理成分的調(diào)查分析也越來越受到重視[3-6]。城市生物多樣性既包括市域范圍的山林地、湖泊等各種生境的生物多樣性，也包括城市建成區(qū)的生物多樣性。因此，在城市生物多樣性保護中要進一步強化對市域內(nèi)植物種類的全面調(diào)查分析，為編制更具科學性、針對性和可操作性的城市生物多樣性保護規(guī)劃提供基礎技術支撐。

太原市是山西省會城市，位于山西中北部的太原盆地，其較為特殊的地理位置、復雜的地形和多樣化的氣候條件孕育了豐富的植物種類和復雜的植被類型。太原市域種子植物不僅是山西省，也是華北、全國植物區(qū)系的重要組成部分。滕崇德等[7]于1991年曾對太原地區(qū)的植物進行了調(diào)查，并對植物區(qū)系進行了初步分析，為了解和分析太原市植物資源奠定了基礎，但對植物起源的古老性、特有性及珍稀瀕危植物等方面未進行詳細分析統(tǒng)計和說明，而且隨著時間的推移，周邊山區(qū)許多植物成分的記錄有顯著增加，城區(qū)綠化的植物引種栽培也使植物區(qū)系成分更為復雜，需要對市域范圍的植物種類有重新全面的調(diào)查，而且山西省其他市區(qū)皆未見詳細全面的種子植物統(tǒng)計與分析。

本研究在《太原植物志》[8]的基礎上，結合近幾年來對太原市域和各縣區(qū)的植物調(diào)查和標本采集對市區(qū)綠地植物進行摸底調(diào)查，對市域內(nèi)其他重點地區(qū)植物種類進行選線調(diào)查，全面地掌握了太原市市域范圍的植物種類，在統(tǒng)計的基礎上對植物區(qū)系特征進行分析，這不僅有利于進一步了解太原市域植物區(qū)系的內(nèi)在規(guī)律，而且為太原市的植被分布乃至全國的植被區(qū)劃、植物資源的合理開發(fā)與利用以及生物多樣性保護規(guī)劃和植物資源合理開發(fā)利用等提供了依據(jù)。

1 自然概況

太原市地處北緯 37°37′～38°25′，東經(jīng) 111°30′～113°09′，域土面積 6 900.35 km2。市域包括小店、晉源、迎澤、萬柏林、尖草坪、杏花嶺6個區(qū)和清徐縣、陽曲縣、婁煩縣、古交市4個縣（市）。太原市處于山西省中北部的太原盆地，黃河一級支流——汾河中上游地帶，西、北、東三面環(huán)山，中、南部為汾河河谷平原。境內(nèi)地貌形態(tài)復雜多樣，約52%面積為山地。丘陵、平原、盆地、谷地均有分布。

在全國氣候區(qū)劃中，太原氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候類型。從整體來看，屬于暖溫性半濕潤氣候類型，多雨期與高溫期一致。全區(qū)年平均降水量511.5 mm，其中，6—9月的降水量占全年降水量的60%以上，冬春的降水量極少。海拔900 m以下的平川地區(qū)，全年平均氣溫9～10℃，≥10℃積溫3 297～3 757℃，無霜期156～182 d；海拔每抬高100 m，全年平均氣溫約降低0.6℃，≥10℃積溫減少150～180℃，無霜期減少5～6 d。

在太原地區(qū)的生物氣候條件下形成的水平地帶性土壤為褐土，其成土母質(zhì)多為黃土性物質(zhì)。除此之外，還包括受局部水熱條件和地質(zhì)條件的影響而發(fā)育形成的沼澤土、草甸土和鹽漬化土。太原市境內(nèi)土壤垂直帶譜較為明顯，海拔900 m以上為褐土，海拔900 m以下為草甸土和耕作土。

2 研究方法

在《太原植物志》[8]的基礎上，對城市規(guī)劃區(qū)各類綠地進行抽樣調(diào)查，對規(guī)劃區(qū)以外的植物，在綜合太原市東西山綠化辦公室有關植被的情況、婁煩云頂山自然保護區(qū)和陽曲凌井溝自然保護區(qū)等植物名錄的基礎上，對無法收集資料的區(qū)域設置典型路線進行典型調(diào)查，對于可能的生物多樣性重點區(qū)域，如婁煩云頂山自然保護區(qū)、陽曲凌井溝自然保護區(qū)、古交長安鄉(xiāng)原平川林場，進行典型和重點區(qū)域調(diào)查，調(diào)查路線為婁煩縣馬家莊鄉(xiāng)、古交縣河口鎮(zhèn)、陽曲縣泥屯鎮(zhèn)和楊興鎮(zhèn)、清徐縣徐溝鎮(zhèn)、天龍山景區(qū)、尖草坪區(qū)陽曲鎮(zhèn)。

3 植物區(qū)系的科屬種組成

經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，太原市域范圍共有種子植物117科608屬1 641種。其中，裸子植物5科11屬26種，分別占山西省同類別的83.3%，84.6%，92.9%[9]，占全國同類別的50.0%，27.5%，13.5%；被子植物112科597屬1 615種，分別占山西省同類別的81.8%，74.3%，63.4%，占全國同類別的[10-11]38.1%，19.4%，6.0%（表 1）。

3.1 科內(nèi)屬組成

從表2可以看出，太原市域各科所含屬、種數(shù)差異較大，平均每科有5.2屬，科內(nèi)含有10屬以上的科有13科，占總科數(shù)的11.1%，共334屬890種，分別占總屬數(shù)和總種數(shù)的54.9%，54.2%。主要是菊科74屬、禾本科43屬、豆科37屬、薔薇科28屬、百合科23屬、唇形科21屬、傘形科20屬、十字花科20屬、毛茛科18屬、玄參科14屬、蘭科13屬、石竹科12屬、紫草科11屬。單屬科共42科。

表1 太原市域、山西省和全國種子植物數(shù)量比較

表2 太原市域種子植物科內(nèi)屬、種組成

3.2 科內(nèi)種組成

從表3可以看出，科內(nèi)種差異很大，其中，含1～10種的科共80科279種，分別占總科數(shù)的68.4%，占總種數(shù)的17.0%?？苾?nèi)種數(shù)超過50的科有7科，僅占總科數(shù)的6.0%，但其所含的種有726種，占到總種數(shù)的44.2%。包括菊科202種、薔薇科143種、禾本科98種、毛茛科70種、豆科98種、百合科61種、楊柳科54種。

表3 太原市域種子植物科內(nèi)種組成

3.3 屬內(nèi)種組成

由表4可知，種系分化系數(shù)用種數(shù)/屬數(shù)來表示，太原市域種系分化系數(shù)為2.70[12]。屬內(nèi)種超過10種的屬共17屬，占總屬數(shù)的2.8%，共293種，占總種數(shù)的17.8%；屬內(nèi)只含有1種的屬共297屬，占總屬數(shù)的48.9%，占總種數(shù)的18.1%；單型屬[13]有刺榆、棣棠、扁核木、水棘針、文冠果、雞麻、桔梗、款冬、知母、螞蚱腿子、防風、牛繁縷、青檀等13屬。

表4 太原市域種子植物屬內(nèi)種組成

4 植物區(qū)系分析

4.1 種類及區(qū)系起源

太原地區(qū)有裸子植物5科11屬26種，我國有松科10屬，太原市有4屬。麻黃科是裸子植物中最進化類群，在系統(tǒng)發(fā)育上相對孤立，只有1屬，我國有12種，太原市有2種。木蘭目和毛茛目被認為是被子植物演化的起點[13]。太原市有木蘭屬7種，但均為綠化栽培樹種；毛茛科18屬70種，占山西省毛茛科屬數(shù)的85.7%，種數(shù)的88.6%，占全國毛茛科屬數(shù)的22.8%。其中，栽培種4種，野生種66種。在系統(tǒng)發(fā)生上較進步的一些科，本區(qū)也含有其比較原始的類型，如菊科木本屬螞蚱腿子屬，見于晉祠、清徐、云頂山等，該屬同時也是我國特有屬和世界單型屬。

4.2 地理成分和優(yōu)勢成分

從表5可以看出，從科的成分來看，數(shù)量最多的是世界廣布型，共44科，占太原市域總科數(shù)的37.6%，占中國同類型科數(shù)的88.0%[13]。居第2位的是熱帶廣布科共33科，占總科數(shù)的28.1%；其次是北溫帶分布型，共24科，占總科數(shù)的20.5%；中國特有科有杜仲科和銀杏科。

按分布區(qū)類型統(tǒng)計每類型屬數(shù)，計算其占比，結果如表6所示。按主要分布區(qū)類型統(tǒng)計每類型屬數(shù)，計算其占比，結果如表7所示。

太原市域608屬分布于15個分布區(qū)類型。在屬的分布區(qū)類型中，溫帶分布共有405屬，占總屬數(shù)的74.6%（表6），遠高于全國同類型所占比例[14]（40.9%）。熱帶分布121屬，占總屬數(shù)的22.3%。此外，中國特有屬17屬，占總屬數(shù)的3.1%，占中國特有屬總屬數(shù)的6.6%。由表7可知，北溫帶分布最多，共計193屬，占總屬數(shù)的35.5%；其次是舊世界溫帶分布類型，共74屬，占總屬數(shù)的12.2%。

表6 屬的主要分布區(qū)類型

表7 屬的分布區(qū)類型

4.3 特有種和稀有瀕危植物

4.3.1 特有屬 太原市域有17個中國特有屬[15]，主要有蠟梅屬、杜仲屬、銀杏屬、蝟實屬、水杉屬、螞蚱腿子屬、羌活屬、太行菊屬、虎榛子屬、知母屬、假貝母屬、青檀屬、翼蓼屬、華蟹甲草屬、車前紫草屬、地構葉屬、文冠果屬等。

4.3.2 特有種 太原市域有16個中國特有種，包括文冠果、知母、螞蚱腿子、青檀、牛繁縷、蠟梅、銀杏、翅果油樹、獨麗花、太行菊、蝟實、水曲柳、虎榛子、地構葉、杜仲、翼蓼、蝟菊等。山西種子植物中，山西特有種103種，太原市含有31種，占山西特有種[16-18]總種數(shù)的30.1%。主要有太行菊、太原黃芪、山西烏頭、太行白前、山西異蕊芥、關帝柳、山西鹿蹄草、山西鶴虱、光子房泰山柳、河套大黃、金蓮花、寧武烏頭、五臺金腰、麗豆、山西獨活、山西黃芩、山西南牡蒿、黃毛橐吾、?？诖?、山西杓蘭等。

4.3.3 珍稀瀕危植物和珍稀保護植物 太原市域分布有國家珍惜瀕危植物21種（表8）[19]，本區(qū)栽培有國家一級重點保護植物水杉，國家二級重點保護植物銀杏、杜仲和鵝掌楸以及三級重點保護植物翠柏等，野生種類包括翅果油樹、蝟實、刺五加、野大豆、水曲柳、核桃楸、黃芪、蒙古黃芪以及國家第2批珍稀保護植物全葉延胡索、麗豆、巖生報春、蒙古蕕、太行菊等。

太原市域有山西珍稀瀕危植物38種[20-21]，除國家珍稀瀕危植物21種外，還包括絡石、草麻黃、刺榆、錦帶花、獨麗花、黨參、桔梗、阿爾泰銀蓮花等。太原市域還含有山西珍稀保護植物刺榆、黨參、桔梗、鹿蹄草、文冠果、太原黃芪、太行白前、紅景天等17種。

表8 珍稀瀕危植物

5 結論與討論

5.1 討論

5.1.1 太原市域種子植物數(shù)量和優(yōu)勢科屬 太原市域共有種子植物117科608屬1 641種，種的豐富度超過北京市（1 572種）[22]，達到山西?。? 576種）的 63.4%[18]，達華北地區(qū)（3 829 種）的 42.9%[23]。

科內(nèi)含有10屬以上的科有13科。有7個大科科內(nèi)種數(shù)超過50種，僅占總科數(shù)的6.0%，但其所含種有726種，占到總種數(shù)的44.2%。大科有菊科、薔薇科、禾本科、毛茛科、豆科、百合科、楊柳科。這些大科的許多種在群落中常為優(yōu)勢種或建群種，如楊柳科的山楊林和柳林、薔薇科的荊條灌叢和黃刺玫灌叢、豆科的胡枝子灌叢、禾本科的苔草草甸、菊科的螞蚱腿子灌叢、三裂繡線菊灌叢和蒿類草叢等都屬于太原市域優(yōu)勢植被類型。

5.1.2 太原市域種子植物區(qū)系起源 根據(jù)吳征鎰教授的中國植物分區(qū)系統(tǒng)，太原市位于泛北極植物區(qū)，中國-日本森林植物亞區(qū)，華北地區(qū)，黃土高原亞地區(qū)，是相當古老的溫帶至亞熱帶植物區(qū)系[24]。太原市域種子植物中含有許多原始類群和孤立類群，野生狀態(tài)的孑遺植物有麻黃、螞蚱腿子、知母、水棘針等，起源古老的裸子植物在本地區(qū)有5科11屬26種，被子植物中的古老類群如木蘭科、毛茛科、殼斗科、樺木科、榆科、澤瀉科均有分布，其中，毛茛科共18屬，包括7個太原地區(qū)單種屬：黑種草屬、飛燕草屬、側金盞花屬、白頭翁屬、驢蹄草屬、水毛茛屬和金蓮花屬。

太原市域種子植物種系分化系數(shù)為2.70，分化程度小于全國[13]。太原地區(qū)單種屬共297屬，占總屬數(shù)的48.9%，占總種數(shù)的18.1%。單型屬是指世界范圍內(nèi)該屬只含有1種的屬[13]，太原市域有13屬。

整體來說區(qū)系成分體現(xiàn)出起源古老的特點。

5.1.3 太原市域種子植物區(qū)系地理成分 太原市域包括11個種子植物科的分布區(qū)類型。占比最大的是世界廣布科，共44科，其中大部分科都是主產(chǎn)溫帶的世界分布科，如菊科、薔薇科、毛茛科、莎草科等。居第2位的是熱帶廣布科共33科，大部分熱帶廣布的科屬具有熱帶和溫帶分布的種類，在華北地區(qū)達到了其分布的北界，有些熱帶分布科如?？圃谌郝浣M成中起到重要作用，體現(xiàn)了太原地區(qū)與熱帶植物區(qū)系的淵源關系。屬的分布區(qū)類型中，溫帶分布占優(yōu)勢地位，共405屬，占總屬數(shù)的74.6%，遠高于全國同類型所占比例（40.9%）。其中，北溫帶成分占絕對優(yōu)勢，共193屬。熱帶分布共121屬，占總屬數(shù)的22.3%。

5.1.4 太原市域種子植物特有性 我國種子植物3 116屬中有257個中國特有屬，占全國總屬數(shù)的8.5%。太原市域有17個中國特有屬，占中國特有屬總屬數(shù)的6.6%，與相近的其他地區(qū)比較，占全部中國特有屬的比例高于呼和浩特市[25]（1.9%）和北京市（4.7%），但總體來說屬的特有性較低。太原市有16個中國特有種。山西特有種共103種，太原市含有31種山西特有種，占山西特有種總種數(shù)的30.1%。種的特有性不高。

5.1.5 太原市域種子植物中的珍稀瀕危植物 太原市域分布的國家級珍稀瀕危保護植物有21種，山西珍稀瀕危植物有38種，其中包含著具有獨特生態(tài)和經(jīng)濟價值類型，如太原黃芪、蒙古黃芪等耐旱品種，文冠果是中國特有的食用油料樹種，桔梗、黨參、紅景天等都有很高藥用價值。野大豆、翅果油樹等珍稀瀕危植物由于人為干擾嚴重，規(guī)模減小，種群密度降低，應在生態(tài)建設和植被恢復中重點保護[26]。

5.2 結論

本研究通過分析歸納得出，太原市域種子植物區(qū)系主要具有5個特點：數(shù)量較豐富，大科占優(yōu)勢地位，太原市域共有種子植物117科608屬1641種，大科主要有菊科、薔薇科、禾本科、毛茛科、豆科、百合科、楊柳科等，這些大科的許多種在群落中常為優(yōu)勢種或建群種；區(qū)系地理成分豐富，以溫帶分布為主，具有明顯過渡性特征；區(qū)系起源較為古老，含有許多原始類群和孤立類群，種系分化系數(shù)為2.70，單型屬13屬；特有性程度較低，太原市域有17個中國特有屬，16個中國特有種，31種山西特有種；珍稀瀕危植物較多。太原分布的國家級珍稀瀕危保護植物21種，山西珍稀瀕危植物38種。

參考文獻：

［1］王荷生.植物區(qū)系地理[M].北京：科學出版社，1992：158.

［2］王荷生.中國種子植物特有屬的數(shù)量分析 [J].植物分類學報，1985，23（4）：241-258.

［3］沙汀，張文輝，劉新成.天津市種子植物區(qū)系成分分析[J].植物研究，2009，29（1）：96-102.

［4］郭華慧，張蕓香，郭晉平.太原市園林綠化樹種應用現(xiàn)狀與問題診斷[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2017，45（6）：987-992.

［5］張亞榮，張蕓香，郭晉平.太原市城市濕地維管束植物類型與結構分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2017，45（5）：799-804，828.

［6］劉蘭，王子夫，陳龍清.黃岡市鄉(xiāng)土植物資源調(diào)查及開發(fā)利用潛力分析[J].中國園林，2012，28（10）：78-81.

［7］滕崇德，上官鐵梁，張峰.太原地區(qū)植物區(qū)系的初步分析[J].武漢植物學研究，1991，9（4）：347-353.

［8］劉天慰.太原植物志[M].北京：學術書刊出版社，1989：687.

［9］劉天慰.山西植物志[M].北京：中國科技出版社，1992：652.

［10］吳征鎰.中國植被 [M].北京：科學出版社，1978：799-818，940-943.

［11］中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志[M].北京：科學出版社，1999：213.

［12］吳征鎰.論中國植物區(qū)系的分區(qū)問題 [J].云南植物研究，1979，1（1）：1-22.

［13］李錫文.中國種子植物區(qū)系統(tǒng)計分析 [J].云南植物研究，1996，18（4）：363-384.

［14］吳征鎰.中國種子植物屬的分布區(qū)類型 [J].云南植物研究，1991，13（增刊 IV）：1-39.

［15］吳征鎰，孫航，周浙昆，等.中國植物區(qū)系中的特有性及其起源和分化[J].云南植物研究，2005，27（6）：577-604.

［16］張峰，上官鐵梁.山西木本植物區(qū)系地理成分的比較分析[J].地理科學，1997，17（4）：297-302.

［17］滕崇德，竇景新.山西植物區(qū)系的初步分析[J].武漢植物學研究，1986，4（4）：43-53.

［18］李躍霞，上官鐵梁.山西種子植物區(qū)系地理研究[J].地理科學，2007，27（5）：724-729.

［19］國家環(huán)境保護局.中國珍稀瀕危保護植物名錄[M].北京：科學出版社，1978.

［20］李新平.山西植物種質(zhì)資源研究[M].北京：林業(yè)出版社，2006：163.

［21］李毳，柴寶峰，李四鐵，等.山西珍稀瀕危植物區(qū)系分析[J].山西大學學報（自然科學版），2000，23（2）：175-177.

［22］張潮，劉全儒，湯曉辛.北京地區(qū)種子植物區(qū)系分析[J].分子植物育種，2017，15（5）：1994-2002.

［23］張文輝，李登武，劉國彬，等.黃土高原地區(qū)種子植物區(qū)系特征[J].植物研究，2002，22（3）：373-379.

［24］茹文明，張金屯，張桂萍，等.晉東南山地種子植物區(qū)系多樣性研究[J].長治學院學報，2005（2）：4-8.

［25］趙一之.內(nèi)蒙古維管植物分類及其區(qū)系生態(tài)地理分布 [M].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學出版社，2012：856.

［26］上官鐵梁，謝樹蓮，鄭鳳英，等.山西省珍稀瀕危植物及其保護對策研究 [J].山西大學學報 （自然科學版），1997，20（1）：80-90.